Разработка месторождения цеолитовых туфов 'Хонгуруу' Сунтарского улуса

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 (Q_IV) 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*d^r

где: P - запасы в блоке, тыс.т.;

S - истинная площадь блока, тыс.м.²;

m - средняя подсчетная мощность в блоке, м;

d^{r -} 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.