Разработка месторождения цеолитовых туфов 'Хонгуруу' Сунтарского улуса
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО
ПРОФЕСИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.К. АММОСОВА
ИНСТИТУТ
НЕПРЕРЫВНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ВЫПУСКНАЯ
КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
«РАЗРАБОТКА
МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЦЕОЛИТОВЫХ ТУФОВ
«ХОНГУРУУ»
СУНТАРСКОГО УЛУСА»
Слушатель курсов ПП «ОГР»:
Михайлов Гаврил Николаевич
Научный руководитель:
К.т.н., профессор Заровняев Б.Н.
Якутск
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Геологическое строение
карьерного поля
1.1 Общие сведения и
природные условия
1.2 Стратиграфия
1.3 Туфогенные и
туфогенно-терригенные породы, условия залегания и их морфология
1.4 Оценка сложности
геологического строения карьерного поля
1.6 Промышленные запасы
цеолитов в границах отработки по проекту
1.7 Подсчет запасов
1.8 Оконтуривание пластов
цеолитовых пород
1.9 Выделение подсчетных
блоков
1.10 Эксплуатационные
запасы карьера
2. Горно-технологическая
часть
2.1 Выбор способа
разработки
2.2 Производительность
карьера и общая организация работ
2.3 Вскрытие месторождения
2.3.1 Определение главных
параметров карьера
2.4 Горно-капитальные
работы
2.5 Вскрышные работы
2.6 Добычные работы
2.7 Буровзрывные работы
2.8 Электроснабжение
2.9 Охрана недр
2.10 Охрана окружающей
среды
2.11 Охрана труда и
техника безопасности
3. Экономическая часть
Заключение
Использованная литература
ВВЕДЕНИЕ
месторождение
цеолитовый туф буровзрывной
Месторождение цеолитовых туфов Хонгуруу открыто в 1978 г. геологами
Института геологии ЯФ СО АН СССР. В 1983-85 гг. на месторождении проведены
поисково-оценочные работы Ленской геологоразведочной экспедицией ПГО
“Якутскгеология”.
В 1987-1990 гг. силами той же Ленской экспедиции выполнена
предварительная разведка. Основной задачей работ было изучение в
опытно-промышленных условиях технологических свойств цеолитов с целью
определения экономического эффекта их использования в различных отраслях
народного хозяйства. Технологические свойства цеолитовых туфов Хонгуруу по
различным направлениям их применения изучались во многих НИИ. Согласно
полученным результатам химического, минералогического состава,
физико-химические, физико-механические и технологические свойства цеолитовых
туфов соответствует требованиям:
газовой и нефтяной промышленности для осушки газов и жидкостей;
жилищно-коммунального хозяйства для очистки сточных вод;
сельского хозяйства для изготовления тепличных субстратов и
минералогических удобрений;
строительной промышленности для бетонов, растворов и закладочных смесей.
Тем самым проектируемый карьер по добыче цеолитовых туфов является
начальной стадией промышленного освоения месторождения Хонгуруу. В данное время
по техническому проекту принятая годовая производительность карьера 15 тыс. т.
цеолитовых туфов, но со следующего года потребность в цеолитах увеличивается до
37 тыс. т. в год. Основным заказчиком является АК «АЛРОСА» (ПАО).
Выпускная работа составлена в соответствии с
существующими нормативными документами.
В данной работе рассмотрены схемы отработки
месторождения, общая организация и направление работ, охрана недр и природной
среды.
Схема отработки полигонов определена проектом и привязана к требуемому
объему добычи цеолитов с учетом имеющегося оборудования у предприятия.
1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КАРЬЕРНОГО ПОЛЯ
.1 Общие сведения и природные условия
Месторождение цеолитовых туфов Хонгуруу входит в Кемпендяйский
цеолитоносный район, расположенный в Центрально-Якутской низменности на
Лено-Вилюйской пологоволнистой равнине в междуречье рр. Кемпендяй, Сорос и
Улахан-Уоттах.
В административном отношении площадь месторождения входит в состав
Сунтарского улуса Республики Саха (Якутия).
В экономическом отношении район месторождения относится к Западному
району развивающейся добывающей и обрабатывающей промышленности, мясо-молочного
скотоводства, мясного, табунного коневодства, звероводства, пушного промысла.
Климат района резко континентальный. Среднегодовая температура составляет
-8,8°С; среднемесячная: января- -32,2°С, июля - +17,2°С. Среднегодовое количество осадков
составляет 250 мм. Большая часть их приходится на летний и осенний периоды.
Снежный покров держится с октября по май. Ледостав в реках наступает в середине
октября, вскрытие рек происходит в середине мая. Срок действия автозимника -
четыре месяца(со второй половины декабря по первую половину апреля). Навигация
на реке Вилюй кратковременная (не более 1-1,5 месяцев).
В районе развита многолетняя мерзлота, достигающая до 250 м. Мощность
слоя сезонного протаивания 0,5-1 м в глинистых грунтах и до 3-х м в песчаных.
Залесенность района значительная - 75-80 % площади(лиственница, сосна,
береза). Долины рек заболоченные, труднопроходимые. Почвы мерзлотные, таежные
оподзоленные.
Население по национальному составу представлено якутами, русскими и
другими. Ближайший населенный пункт - п. Кемпендяй находится в 30 км от
месторождения (по автозимнику). Расстояние от месторождения до ближайшего
аэропорта и речной пристани с.Сунтар - 91 км.
В ближайшем нас. пункте п.Кемпендяй расположено старейшее промышленное
предприятие - Кемпендяйский сользавод с годовой производительностью добычи соли
- 4000 т. Электроэнергией поселок обеспечиваетсяот собственной дизельной
электростанции мощностью 100 квт. В настоящее время завершается проведение в
поселок высоковольтной ЛЭП.
Месторождение цеолитовых туфов Хонгуруу располагается на бывших землях
совхоза Тойбохойский и Сунтарского лесхоза. Лиственичный и сосновый леса
пргодны в строительстве жилых и производственных зданий.
Природные цеолиты являются новым видом минерального сырья, которые в
настоящее время находят широкое применение во многих областях промышленности,
сельского хозяйства и охране окружающей Среды.
Кроме природных цеолитов в районе работ разведано Кемпендяйское
месторождение бурых углей с общими запасами более 130 млн. тонн, расположенное
в 7 км от п. Кемпендяй на юго-запад. Кроме углей отмечены многочисленные
проявления гореликов, каменной соли, гипса и строительных материалов (глин,
песков, песчано-гравийных смесей). В районе п.Кемпендяй существуют источники
минеральных вод, используемые санаторием-профилакторием для бальнеологических
целей.
В районе работ отмечается повсеместная зараженность мелким золотом
аллювиальных отложений рек Кюндяй, Кемпендяй, Ботомою, Табасанда, Намака и их
притоков.
Месторождение цеолитовых туфов Хонгуруу приурочено к юго-восточному крылу
Таас-Туусской антиклинали. Отложения имеют северо-восточное простирание и
моноклинально погружаются на юго-восток под углом 25-45 °.
По данным проведенных работ, месторождение цеолитовых туфов Хонгуруу
характеризуется довольно расчлененным рельефом и относительно простыми
горно-геологическими условиями.
Месторождение расположено в районе рапространения многолетней мерзлоты.
Сезонная глубина оттайки составляет 0,5-2,5 м. Вблизи расположения
месторождения геодинамические процессы не установлены.
Цеолитовые туфы и вмещающие их породы отличаются выдержанностью пластов и
их моноклинальным погружением на юго-восток под углом 17-47°, в среднем - 35°. Мощность цеолитовых пластов
меняется в пределах 7,6-13.0 м (I пласт), 5,1-11,0 м (II пласт), 6,3-18,8 м
(III пласт), 4,0-6,7 м (IV пласт).
Вмещающие породы представлены песчаниками, туфопесчаниками, известняками
мергелями, доломитами, алевролитами и охарактеризованы как полускальные.
Месторождение изучено до абсолютного уровня 200 м и присутствие грунтовых
вод не обнаружено. Максимальная высота равна 360 м, а уровень руч. Курунг-Юрях
составляет 230 м.
На основании рекомендаций, изложенных в геологическом отчете по
результатам детальной разведки месторождения цеолитовых туфов Хонгуруу (г.
Мирный, 1993 г., АК «Алмазы России-Саха», Ботуобинская экспедиция),
Месторождение по своим горно-техническим условиям соответствует для открытой
разработки.
Детальная информация о геологической, гидрогеологической и инженерно-
геологической характеристики месторождения приведены в различных отчетах
организаций проводивших исследования.
Принятый проектом к разработке I пласт вскрывается на вершине северного
отрога хребта Хонгуруу и прослежен на расстоянии 8 км. Пласт изучен на глубину
100 м по падению. Мощность пласта колеблется от 7,6 до 13,0 м и в среднем
составляет 10,9 м. Содержание цеолитов колеблется от 68% до 93% и в среднем -
82%. Объемный вес цеолитовых туфов - 1,87 т/м3. Угол падения пласта
меняется от 20° до 38°, составляя в среднем 33°.
Цеолитовые туфы залегают на красноцветных глинистых доломитах и
перекрываются туфопесчаниками, перекрытыми известняковистыми пестроцветными
песчаниками.
1.2 Стратиграфия
В геологическом строении месторождения принимают участие
вулканогенно-осадочные отложения намдырской свиты верхнего девона,
курунгюряхской свиты нижнего карбона и четвертичные отложения.
Намдырская свита (D3nd) представлена
пестроцветными вулканогенно-терригенно-карбонатными породами:
витрокластическими, кристалловитрокластическими липаритовыми
дацито-липаритовыми туфами, туфопесчаниками, алевролитами, полимиктовыми
песчаниками, аргиллитами, мергелями и известняками. Свита подстилается пластом
каменной соли кыгылтуусской свиты и согласно покрывается сероцветными
образованиями нижнего карбона.
Сводный разрез вскрытой части намдырской свиты, составленной по
разведочной линии XY, выглядит следующим образом (снизу вверх):
песчаники известковистые, буровато-красные, тонкозернистые,
слоистые - 8,3 м;
туфы кислого состава, цеолитизированные, светло-голубые,
зеленовато- серые, неравномернозернистые, в верхней части более
крупнозернистые, слоистые и полосчатые (пласт I) - 10,9 - 11,2 м;
туфопесчаники зеленовато-серые, мелкозернистые слоистые, с
мелкими прослоями красновато-бурых песчаников - 5,8 м;
переслаивание песчаников красновато-коричневых, известковистых,
мелкозернистых, слоистых со светло-серыми, известковистыми тонкозернистыми
неравномерно слоистыми алевролитами - 40 м;
песчаники красновато-коричневые, известковистые, мелкозернистые
массивные - 22 м;
песчаники желто-серые, зеленовато-серые, мелкозернистые,
слоистые - 44 м;
туфопесчаники зеленовато-серые, мелко-среднезернистые, слоистые
- 1,5 - 2,2 м;
туфы кислого состава голубовато-зеленые, тонкозернистые,
тонкослоистые (пласт II) - 1,8 - 6,8 м;
туфопесчаники зеленовато-серые, мелкозернистые массивные,
местами слоистые - 3,0 м;
алевролиты красновато-коричневые, вишнево-бурые, плотные,
тонкослоистые - 4,5 м;
песчаники желтовато-серые, зеленовато-серые, мелкозернистые,
слоистые - 2,5 м;
алевролиты мелкозернистые зеленовато-серые, мелкозернистые
тонкослоистые с прослоями буровато-красных алевролитов - 15 м;
туфопесчаники зеленовато-серые, тонкозернистые, неяснослоистые,
наблюдаются рассеянные рудные минералы черного цвета и включения слюды - 7,0 -
8,0 м;
алевролиты известковистые красновато-коричневые, плотные,
тонкозернистые, слоистые - 2,2 м.
Мощность вскрытой части намдырской свиты в разрезе составляет 174 м.
В разрезе свиты выделяются два пласта цеолитовых туфов: первый пласт
мощностью до 11,2 м, а второй пласт мощностью до 6,8 м.
Основную часть свиты слагают терригенные породы.
Курунгюряхская свита (С1 сг) согласно
залегает на пестроцветных образованиях верхнего девона. Сводный разрез свиты по
разведочной линии XY, выглядит следующим образом (снизу вверх):
доломиты серые, тонкозернистые неравномернослоистые с прослоями
черного мергеля - 8,2 м;
песчаники серые, светло-серые, ожелезненные, мелкозернистые,
массивные - 6,4 м;
переслаивание серых известняков с мергелями черного цвета - 20,7
м;
туфы кислого состава, цеолитизированные зеленые,
голубовато-зеленые, тонкозернистые неравномернослоистые со включениями рудных
минералов черного цвета (пласт III) -
5,6 - 8,0 м;
туфопесчаники зеленовато-серые, мелкозернистые,
неравномернослоистые с прослоями до 20 см цеолитовых туфов - 13.7 - 15,5 м;
песчаники серые, темно-серые, полевошпатовые, мелкозернистые,
слабоизвестковистые - 4,0 м;
известняки серые, светло-серые, плотные, с прослоями черного
мергеля - 52,0 м;
туфы кислого состава, цеолитизированные зеленые,
голубовато-зеленые, тонкозернистые неравномернослоистые (пласт IV) - 4,6 - 7,0
м;
мергели черного цвета с прослоями серых известняков - 8,5 - 11,2
м;
туфы кислого состава, цеолитизированные - 4,4 - 5,0 м;
песчаники известковистые, зеленовато-желтые, мелкозернистые -
2,7 м;
алевролиты темно-зеленые, тонкозернистые переслаиваются со светло-серыми
известняками - 17,0 м;
мергели темно-серые, до черного, тонкослоистые, с прослоями до
20 см серых известняков - 13,5 м.
Мощность изученной части курунгюряхской свиты в разрезе составляет 166,3
м.
В разрезе свиты выделяются третий и четвертый пласты цеолитовых туфов:
третий пласт мощностью до 8,0 м, а четвертый пласт мощностью до 7,0 м. Основную
часть свиты слагают карбонатные породы.
Четвертичные отложения (QIV) представлены
современными аллювиальными отложениями руч. Курунг-Юрях, и делювиальными
образованиями в виде обломков местных пород, сцементированных глинистым
материалом. Мощность аллювиальных отложений не установлена, мощность делювия -
до 11,5 м (скв. 994).
1.3 Туфогенные и туфогенно-терригенные породы, условия
залегания и их морфология
Туфогенные и туфогенно-терригенные породы слагают незначительную часть
изученного разреза и представлены туфами липаритового и липарито-дацито-вого
состава и туфопесчаниками с обломками кислой и основной пирокластики.
Макроскопически туфы представляют собой плитчатые крепкие породы с
неровным и раковистым изломом, серовато-голубой, зеленовато-голубой окраски.
Текстуры пород массивные и слоистые. Нередко встречаются пятнистые и крапчатые
разности. Под микроскопом цеолитовые породы представлены витрокластическими и
кристалловитрокластическими туфами, почти нацело замещенными минералами
клиноптилолитгейлондитового ряда. Эти минералы представлены
скрытокристаллическим, почти изотропным агрегатом.
Среди основной цеолитовой массы отчетливо вырисовываются реликты
вулканического стекла размером 0,02-0,32 мм. Вулканическое стекло наименьших
размеров приурочено к витрокластическим туфам, наибольших - к
кристалловитрокластическим.
Редко туфы хлоритизированы или замещены глинистым веществом. Глинистые
минералы представлены монтмориллонитом и гидрослюдой. В виде включений
неправильной лапчатой формы в кристалловитрокластических туфах встречаются
карбонаты.
Кристаллокластический материал (2-25 %) представлен кварцем, полевыми
шпатами, обломками кремнистых пород и пластинами биотита. Вверх по разрезу
пластов наблюдается увеличение содержания кристаллокластического материала и
его размерности от пелитовой до алевритовой, где цеолитовые туфы постепенно
переходят в туфопесчаники.
Туфопесчаники в отличие от туфов, более крупнозернистые,
буровато-зеленого, желтовато-зеленого цвета с голубым оттенком, массивной, реже
полосчатой текстуры.
Содержание цеолитовой составляющей в туфопесчаниках колеблется от первых
десятков до 70 %. Туфопесчаники с содержанием цеолитов более 55 % входят в
полезный пласт. Туфопесчаники согласно залегают на цеолитовых туфах и имеют
мощность от 2-3 м до 13-15 м.
Всего по месторождению Хонгуруу выделяются четыре основных пласта
цеолитовых туфов, мощностью более 3 м и с содержанием цеолитовой составляющей более
55 %. Пласты имеют северо-восточное простирание по аз. 30-40° с углом падения 25-45° и прослежены на расстоянии не менее
6-8 км. По результатам поисково-оценочных работ подсчитаны запасы цеолитового
сырья в объеме 51 млн. тонн по категориям С1+С2.
1.4 Оценка сложности геологического строения карьерного поля
Пласты цеолитовых туфов характеризуются четкой литологической границей со
вмещаюшими породами по подошве пласта, и нечеткой границей по кровле
(постепенный переход туфопесчаников во вмещающие породы), осутствием прослоев
пустых и некондиционных пород, небольшой изменчивостью содержания цеолитовых
минералов, мощности и угла падения пластов.
1.5 Границы и запасы карьерного поля
Экспертный анализ факторов и предложенных решений с участием проектной
организации ООО НТЦ «Геопроект» и специалистов ООО «Сунтарцеолит» определил
порядок отработки запасов участка «Хонгуруу» в границах разведочных линий с
учетом разноса бортов проектируемого карьера, разделения на очередности по
глубине вскрытия и необходимости расширения по площади границ участка,
определенных лицензией на недропользование ЯКУ № 02226 ПЭ от 02. 02. 05 г., в
соответствии с пунктом 6 «Технического задания на выполнение проекта отработки
».
Технические границы отработки по каждому из пластов, вовлекаемых в работу
настоящим проектом, показаны на соответствующих графических приложениях.
За выемочную единицу проектом определено считать часть подсчетного
геологического блока в пределах годовой выемки пласта.
Геологические запасы цеолитов, вовлекаемые настоящим проектом в
отработку, подсчитаны на основании отчета «Поисково - оценочные работы с
детализацией локальных участков для открытой разработки на участке
Хонгуринского месторождения Сунтарского района, геологический отчет о детальной
разведке месторождения Хонгуруу, проведенной в 1994 г.
Подсчет запасов по месторождению Хонгуруу произведен по временным
кондициям. Согласно протокола на месторождении Хонгуруу распространены
следующие кондиции:
минимальная мощность пласта цеолита - 2м на внешние контура и 1,5м в
откосах карьера;
максимальный линейный коэффициент вскрыши 7.
На всей площади Хонгуринского месторождения по результатам
поисково-оценочных работ определены запасы категории 1В в количестве 39 тыс.т.,
2В в количестве 206,05 тыс.т.и прогнозные ресурсы 3В в количестве 130,80 тыс.т.
Запасы в блоках подсчитывались по формуле:
P=S*m*dr
где: P - запасы в блоке, тыс.т.;
S -
истинная площадь блока, тыс.м.2;
m -
средняя подсчетная мощность в блоке, м;
dr - кажущаяся плотность в т/м3 для каждого блока.
В результате произведен подсчет запасов месторождения «Хонгуруу» по
состоянию на 01. 01. 2010 г. Все запасы отнесены к марке В. Общие балансовые
запасы цеолитов составляют 375,85 тыс.т. Таблица подсчета запасов приведена в
приложении к проекту отработки.
1.6 Промышленные запасы цеолитов в границах отработки по
проекту
Расчет промышленных запасов произведен в соответствии с «Инструкцией по
расчету промышленных запасов, определению и учету потерь цеолитов (сланца) в
недрах при добыче, 1996г., раздельно по целевому пласту, по выемочным единицам
- блокам подсчета запасов, горизонтам и годам отработки.
Эксплуатационные потери определены косвенным методом в кровле, почве
цеолитового пласта, при транспортировке и погрузке.
Эксплуатационные потери цеолитов согласно принятой схеме отработки
цеолитового пласта складываются из потерь по мощности, к которым относятся:
. потери цеолита в кровле пласта оставляемые в срезаемом слое при
вскрышных работах и бульдозерной зачистке - 0,1м;
. при погрузке цеолита и транспортировке автосамосвалами - 0,5 %.
Потери цеолита в кровле и почве обусловлены мощностью зачищаемого
(оставляемого) слоя и определяются по формуле :
П(к) = S*m*d, тонн,
где:
S - отрабатываемая
площадь пласта, м2;
м - мощность слоя потерь в почве и кровле пласта, м;
d -
объемный вес цеолита. т/м3.
На рисунке 1.1 приводится схема отработки пластов простого строения с
указанием мест образования потерь.
Рисунок 1.1 Схема отработки пластов простого строения.
Изученность блоков по всем четырем пластам соответствует требованиям
“Классификации запасов...”, выделенным категориям, и являются достаточными для
обоснования достоверности результатов подсчета запасов. На основании имеющихся
запасов по подсчету каждого из четырех пластов цеолитовых туфов месторождение
можно разрабатывать с целью их добычи. Наиболее изученным и выдержанным по
мощности является I-й пласт - Хонгурин-1.
При выборе места заложения карьера данный факт является наиболее
преобладающим. Наряду с этим в пользу начала промышленного освоения
месторождения с пласта-I является и то, что для разработки данного пласта
существует карьер СП ”Сунтарцеолит”.
При равных других по значимости факторах, определяющих место заложения
карьера по пластам, проектом принимается разработка карьера по пласту-I
(Хонгурин-1) на базе существующего карьера СП ”Сунтарцеолит”.
С целью маневрирования объемами добычи цеолитового сырья в целом по
проектируемому карьеру, в зависимости от заявок потребителей, проектом
принимается согласно “Задания на проектирование”, годовая производительность -
15000 тонн цеолитового сырья.
Разработка месторождения производится с карьера, расположенного в
юго-западной части пласта-I.
1.7 Подсчет запасов
Технико-экономическим докладом “По определению кондиций для месторождения
цеолитов Хонгуруу”, составленным Отделом геолого-экономической оценки
минерального сырья ПГО ”Якутскгеология” и утвержденным НТС ПГО (протокол №
249), установлены следующие кондиционные лимиты для подсчета запасов:
. Минимальное содержание цеолитов по пластопересечению - 55 %;
. Минимальная мощность пластов, включаемых в подсчет запасов:
3,0 м при содержании цеолитов по пластопересечению не менее 57,8 %;
3.7 м при содержании цеолитов по пластопересечению 55 %;
. Контурный коэффициент вскрыши - 7 м3/м3.
По завершению полевых работ по детальной разведке, ЦЭМС республиканского
геологического центра составлено “Технико-экономическое обоснование постоянных
кондиций по месторождению цеолитов Хонгуруу”.
В протоколе № 43 НТС РГЦ от 15 апреля 1993 г. отмечается: по результатам
полевых работ, лабораторных исследований рядовых и групповых проб установлено,
что основные горно-геологические условия месторождения (углы падения пластов,
мощность полезного ископаемого, устойчивость бортов карьера), качественные
показатели полезного ископаемого (содержание цеолитовой составляющей,
физико-химические свойства цеолитов), их запасы существенно не отличаются от
установленных на стадии предварительной разведки месторождения и принятых в
ТЭД-е временных кондиций. Составление ТЭО постоянных кондиций ограничилось
оценкой месторождения по современному состоянию экономики.
Простое геологическое строение, выдержанность пластов по мощности,
простиранию и падению, незначительное колебание цеолитовой составляющей по
месторождению, линейно-вытянутая форма пластов, расположение скважин
колонкового бурения на разведочной линии по определенной сети и разработка
месторождения открытым способом позволяют провести подсчет запасов методом
геологических блоков.
Геологические блоки расположены между соседними разведочными линиями, что
позволяет подсчитать запасы блока по усредненным результатам двух разрезов и
облегчает классификацию запасов по степени разведанности.
На геологических разрезах, исходя из горно-технических условий (граничный
коэффициент вскрыши, углы откоса бортов карьера) были отстроены поперечные
сечения проектируемых карьеров. Геологические разрезы построены в масштабе
1:1000.