Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Инженерно-геологическое обеспечение буровзрывных работ при открытой разработке месторождений железистых кварцитов

ВАК РФ 25.00.16, Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр

Автореферат диссертации по теме "Инженерно-геологическое обеспечение буровзрывных работ при открытой разработке месторождений железистых кварцитов"

На правах рукописи

ГЕРАСИМОВ Андрей Владимирович

УДК 622.271:553. 574

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ

Специальность 25.00.16 - «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2003

Работа выполнена в Московском государственном горном университете и Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт ВИОГЕМ».

Научный руководитель доктор геолого-минералогических наук ДУНАЕВ Владимир Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ШПАКОВ Петр Сергеевич, кандидат технических наук, доцент ПАРФЁНОВ Андрей Анатольевич

заседании диссертационного совета Д.212.128.04 в Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, Ленинский пр., 6. Факс 237-64-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Ведущая организация - ОАО «Центрогипроруда» (г.Белгород).

Защита диссертации состоится « 24 » декабря 2003 г. в

час. на

Автореферт разослан «_а ноября 2003г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор БУБИС Ю.В.

2004-4 24478

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В настоящее время более 60% сырой железной руды добывается в России на карьерах, эксплуатирующих месторождения железистых кварцитов. Основная часть расходов на добычу руд (до 60%) приходится на буровзрывные работы. От качества взрывной подготовки горной массы зависят производительность и себестоимость погрузки, транспортирования и первой стадии дробления руд.

Вместе с тем остаются нерешенными важные вопросы, связанные с инженерно-геологическим обеспечением буровзрывных работ. В частности, до настоящего времени слабо исследованы закономерности изменения блочности (основного показателя взрываемости пород) в массивах железистых кварцитов, недостаточно глубоко разработаны научно-методические основы натурного изучения и моделирования блочной структуры породных массивов, а также их инженерно-геологического районирования по взрываемости пород.

Завершающим звеном инженерно-геологического обеспечения

буровзрывных работ является составление проектов массовых взрывов. На отечественных карьерах по добыче железистых кварцитов оно осуществляется малопроизводительным и трудоемким ручным способом, что негативно сказывается на качестве проектов и в конечном счете на качестве взрывной подготовки горной массы.

Из изложенного следует, что совершенствование инженерно-геологического обеспечения буровзрывных работ и автоматизации процесса их проектирования при открытой разработке месторождений железистых кварцитов является актуальной научной задачей.

Целью работы является разработка научно-методических основ инженерно-геологического обеспечения буровзрывных работ на месторождениях железистых кварцитов с использованием компьютерной технологии формирования проектов массовых взрывов для получения горной массы требуемого качества по кусковатости.

Идея работы заключается в том, что детальное геолого-структурное картирование и изучение трещиноватости массива горных пород в карьере с выделением инженерно-геологических литотипо ..........рН0Стей

пространственной изменчивости их блочности позволяют районировать разрабатываемый массив по взрываемости пород.

Научные положения, разработанные лично автором, и их новизна:

1.Инженерно-геологическое обеспечение буровзрывных работ при открытой разработке месторождений должно базироваться на их детальном геолого-структурном картировании с измерением ориентировки трещин блокообразующих систем и расстояний между ними, выделении инженерно-геологических литотипов, установлении характера связи между блочностью и крепостью пород в массиве и составлении на этой основе схемы инженерно-геологического районирования карьерного поля по взрываемости горных пород.

2.Главным фактором, влияющим на сопротивление взрывному разрушению железистых кварцитов и ассоциирующих с ними метаморфических пород, является их блочность, образуемая преимущественно тремя взаимно ортогональными системами трещин (1 - по слоистости пород, 2 - поперечно их простиранию, 3 - субперпендикулярно слоистости и субпараллельно простиранию пород). Размер элементарного блока зависит от минерально-петрографического типа породы, ее текстурных особенностей (блочность волнисто-полосчатых и плойчатых пород крупнее, чем прямолинейно-полосчатых) и структурной позиции (в направлении от крыльев к замкам складок размер блока увеличивается).

3. Методика компьютерного моделирования блочной структуры массива пород для оценки их взрываемости, включающая формирование первичной базы полевых измерений параметров трещиноватости массива, создание точечных моделей блочной структуры для каждой станции наблюдений, формирование базы данных точечных моделей, геометризацию по среднему размеру отдельности и вероятностно-статистическую оценку распределения отдельностей различного размера и формы любого заданного участка карьерного поля.

4. Компьютерная технология составления проекта массового взрыва с использованием схемы инженерно-геологического районирования карьерного поля по взрываемости горных пород, предусматривающая автоматическое разбиение плана взрывного блока на участки различной категории взрываемости,

•V и -г 2

дифференцированное размещение на этих участках скважин и расчет параметров взрывания блока.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов работы подтверждаются:

- представительным объемом натурных наблюдений и измерений параметров трещиноватости пород (36,4 км геологической документации уступов карьера, 4390 измерений ориентировки трещин и 19 980 измерений расстояний между трещинами), на основе которых сформулированы научные положения и выводы;

корректностью применения вероятностно-статистических методов обработки указанных данных;

- удовлетворительной сходимостью прогнозных и фактических данных о взрываемости пород в подготавливаемых к взрыву блоках;

- положительной апробацией результатов диссертации при разработке Лебединского месторождения железистых кварцитов.

Методы исследований. В работе использован комплекс методов исследований: геолого-структурный, геометрии недр, методы математической статистики и теории вероятностей, кластерный анализ.

Научное значение работы заключается в установлении для месторождений железистых кварцитов связи между структурой массива и взрываемостью слагающих его пород с учетом их инженерно-геологических литотипов и блочности.

Практическое значение работы заключается в разработке методики инженерно-геологической оценки взрываемости пород в массиве и моделирования его блочной структуры, компьютерной технологии проектирования буровзрывных работ в карьерах. Реализация выводов и рекомендаций работы.

Внедрены следующие результаты работы:

- карты блочности и взрываемости пород карьерного поля Лебединского ГОКа (ОАО «Лебединский ГОК»);

прикладной программный модуль и компьютерная технология проектирования буровзрывных работ (ОАО «Лебединский ГОК», ОАО «Ковдорский ГОК»)

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на 5, 6 и 7-м международных симпозиумах «Освоение минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных геолого-гидрогеологических условиях» (1999, 2001 и 2003 гг., Белгород) и на «Неделе горняка»(2002г., Москва).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано И статей.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа стоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 134 страницы текста, 26 рисунков. 14 таблиц и список литературы из 104 наименований.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.г.-м.н. Дунаеву В.А. за помощь на всех этапах работы над диссертацией, заведующему кафедрой геологии МГГУ проф., д.т.н. Гальперину A.M. и профессору этой кафедры д.т.н. Ермолову В.А. за ценные советы и консультации, а также сотрудникам отдела геологии и геоинформатики ФГУП ВИОГЕМ Никулину В.М., Полетаевой Т.А. и Пантелеевой И.Н., содействовавшим выполнению исследований.

Основное содержание работы

В первой главе охарактеризовано состояние ресурсной базы железистых кварцитов, показана ведущая роль буровзрывных работ в процессе открытой их добычи, по результатам работ Г.И. Покровского, А.Ф. Суханова, А.Н. Ханукаева, Б.Н. Кутузова и других исследователей кратко описан механизм взрывного разрушения горных пород.

На основе сравнительного анализа существующих методов оценки взрываемое™ горных пород (геологического, сейсмоакустического и по удельной энергоемкости шарошечного бурения) показаны преимущества геологического метода (относительная простота при высокой достоверности прогнозной оценки взрываемости пород, базирующейся на непосредственном изучении в массиве факторов, влияющих на сопротивление пород взрывному разрушению).

Исходя из результатов анализа современного состояния инженерно-геологического обеспечения и проектирования буровзрывных работ на карьерах, разрабатывающих месторождения железистых кварцитов, сформулированы задачи исследований:

• разработка научно-методических положений по инженерно-геологической оценке и прогнозу взрываемости массивов железистых кварцитов на основе их геолого-структурного изучения в карьере;

• выяснение закономерностей изменения блочности пород в массивах железистых кварцитов;

• разработка методики компьютерного моделирования блочной структуры слоистых сложноскладчатых массивов пород для оценки их взрываемости;

• создание автоматизированной технологии проектирования буровзрывных работ на карьерах.

Во второй главе с учетом результатов исследований А.Н. Ханукаева, Л.И. Барона и Г.П. Личели, В.К. Рубцова, Б.Н. Кутузова, ЭИ. Ефремова, О.П. Якобашвили и других авторов рассмотрены особенности влияния на взрываемость отдельных показателей трещиноватости и физико-механических свойств пород, характер связи между прочностью (крепостью) и блочностыо пород, изложены научно-методические основы инженерно-геологической оценки взрываемости горных пород при открытой разработке железистых кварцитов, обоснован выбор базового объекта исследований (Лебединского железорудного месторождения в бассейне КМА) и дана его краткая горно-геологическая характеристика.

Разработанная автором методика инженерно-геологической оценки взрываемости горных пород карьерного поля (рис.1) предусматривает на первом этапе выполнение натурных исследований (детальное геолого-структурное картирование и съемку трещиноватости с составлением по их результатам сводного геолого-структурного плана карьера), а на втором - районирование карьерного поля по взрываемости пород (разработку классификации по блочности и построение карты блочности массива, выделение инженерно-геологических литотипов, установление характера связи между блочностыо и крепостью пород в массиве, разработку классификации пород по взрываемоста и составление схемы

инженерно-геологического районирования карьерного поля по взрываемости горных пород (карты взрываемости).

Рис. 1. Схема инженерно-геологической оценки взрываемости горных пород при открытой разработке полезных ископаемых

Обосновано, что при натурных исследованиях трещиноватости необходимо и достаточно измерять ориентировку трещин различных систем и расстояние между трещинами в каждой системе, что позволяет определить главные параметры блочности пород - средний размер и форму элементарного блока. В полевом журнале должна осуществляться индексация всех измеренных трещин таким образом, чтобы трещины, однотипные по генезису и пространственному положению относительно слоистости (главного структурного элемента массивов железистых кварцитов, определяющих их анизотропию), имели одинаковый индекс. Индексация трещин в дальнейшем облегчает обработку полевых измерений и позволяет избежать ошибок в интерпретации полугенных результатов.

Железистые кварциты и ассоциирующиеся с ними метаморфиты относятся к нормальнодробимым породам, для оценки взрываемости которых достаточно, кроме блочности, знать их прочность (крепость), которая определяется усредненно по минерально-петрографическим типам пород и их инженерно-геологическим литотипам. Однако гипо- и гипергенные изменения первичных пород могут

обусловить значительные колебания их прочности в пределах одного инженерно-геологического литотипа, что снижает достоверность оценки прочности пород по среднему для литотипа ее значению. Поэтому важно установить характер связи между блочностью и крепостью пород в массиве.

При наличии прямой связи между указанными свойствами массива возможна дифференцированная оценка взрываемости пород в пределах одного инженерно-геологического литотипа с изменчивой прочностью пород только по их блочности. Если блочность и прочность пород не имеют тесной корреляционной связи, то качество дробления пород одинаковой блочности с возрастанием их прочности ухудшается (при одних и тех же параметрах взрывания), причем тем интенсивнее, чем крупнее блочность пород.

В основу классификации пород по блочности следует брать шкалу Межведомственной комиссии по взрывному делу, детализируя ее внутри отдельных классов (категорий) в соответствии с установленными особенностями распределения блочности пород в исследуемом массиве. Карта блочности карьерного поля строится на основе сводного геолого-структурного плана карьера с нанесенными на нем точками, в которых по результатам натурных измерений установлен средний размер элементарного блока, путем оконтуривания участков одной категории блочности пород с учетом выявленных закономерностей изменения блочности массива.

Классификация по взрываемости пород осуществляется по их принадлежности к категории блочности и инженерно-геологическому литотипу. Карта взрываемости пород карьерного поля строится в соответствии с классификацией по взрываемости путем совмещения геолого-етруюурного плана карьера и карты блочности. Для поддержания карты блочности в актуальном состоянии необходимо по мере понижения горных работ подновлять геолого-структурный план карьера и на его основе корректировать границы пород различной категории взрываемости. Такая корректировка будет более надежной, если систематически осуществляется анализ условий и качества взрывания, и по его результатам проводятся дополнительные натурные геологические наблюдения и измерения блочности пород.

В третьей главе изложены результаты реализации разработанной методики инженерно-геологической оценки взрываемости пород на базовом объекте исследований (Лебединском железорудном месторождении). Всего задокументировано 36,4 км уступов действующего карьера, в результате чего закартирован массив докембрийских пород площадью 4,8 км2, сделано 5069 измерений структурных элементов, в том числе трещин - 4930, и 1998 измерений расстояний между трещинами.

В результате выполненных исследований установлено, что структура докембрийского породного массива Лебединского месторождений сложноскладчато-блоковая с подобным дисгармоничным типом складчатости и крутопадающими до субвертикальных разрывными нарушениями преимущественно северо-западной, согласной с простиранием складок, ориентировки.

Блочность породного массива обусловлена главным образом трещинами трех взаимно ортогональных систем (М - по слоистости пород, N - поперечной их простиранию, К - субпараллельной простиранию пород и субперпендикулярной их слоистости), возникших по завершению складчатости, когда породы перешли из пластического состояния в хрупкое, под влиянием региональных тектонических напряжений. В дальнейшем вплоть до этапа гипергенных изменений массива его блочная структура не претерпела существенных изменений, поскольку более поздние трещины развивались спорадически либо локализовались в узких зонах разрывных нарушений, зачастую совпадая по ориентировке с трещинами системы М.

Установлены следующие закономерности изменения блочности пород в изученном массиве, связанные с влиянием литологического, структурного и гипергенного факторов:

• средний размер отдельности различных минерально-петрографических типов пород увеличивается в последовательности: сланцы (0,44м), кварцитопесчаники (0,52м), железистые кварциты (0,63м) и слаборудные железистые кварциты (0,65м);

• в железистых кварцитах плойчатой и волнисто-полосчатой текстур по сравнению с прямолинейно-полосчатыми средний размер отдельности больше и составляет 0,8 м;

• по направлению от крыльев к замкам складок размер отдельности увеличивается в среднем в 1,3-1,5 раза, что связано с подобным гипом складчатости, а также текстурно-структурными и вещественными преобразованиями пород в замках складок во время их формирования;

• в зонах разрывных нарушений преобладают мелко-среднеблочные породы;

• с углублением в породный массив, т.е. по вектору снижения интенсивности гипергенных процессов, до первых сотен метров от поверхности докембрия четко проявлена тенденция к увеличению среднего размера блока, обусловленная не только процессами выветривания, но и гипергенной разгрузкой массива вследствие эрозии перекрывающей его толщи древних метаморфитов;

• форма элементарного блока преимущественно параллелепипедальная с уплощением по ребру системы М, причем степень уплощения больше в крыльях складок, а в их замках блок становится более изометричным, приближаясь к кубообразному.

Указанные закономерности изменения блочности пород выявлены также на Михайловском (бассейн КМА) и Кировогорском (Мурманская область) месторождениях железистых кварцитов, на основании чего сделан вывод о том, что они характерны вообще для сложноскладчатых месторождений этого геолого-промышпенного типа.

Минерально-петрографические типы докембрийских пород Лебединского месторождения сгруппированы в четыре основных инженерно-литологических литотипа. Первые два из них слагают незатронутую выветриванием часть массива. 1 - неокисленные железистые кварциты (£=8-20), 2 - сланцы и кварцитопесчаники (£=5-8), а два других литотипа образуют верхнюю, подвергнутую выветриванию, часть массива: 3 - окисленные и полуокисленные железистые кварциты (£=2-8), 4 -выветрелые сланцы и кварцитопесчаники (£=2-5).

Прочность (крепость) пород Лебединского месторождения изменяется в целом так же, как и их блочность (в направлении от крыльев к замкам складок и с углублением в массив прочность пород увеличивается), под влиянием одних и iex же факторов (литологического, структурного и гипергенного). Влияние первых двух факторов связано с особенностями генезиса месторождения на стадии складкообразования. Вещественные и структурно-текстурные изменения пород, пребывающих в разогретом пластическом состоянии и насыщенных флюидами, обусловили повышение прочности пород в замках складок, а возникшая на заключительной стадии консолидации породного массива, остывшего и предрасположенного к хрупким деформациям, блокообразующая трещиноватость более интенсивно развивалась в менее прочных породах. Гипергенный фактор обусловил увеличение блочности и прочности пород с глубиной.

Прямая связь блочности и прочности пород дает возможность учесть изменчивость физико-механических свойств инженерно-геологического литотила в градации блочности слагающих его пород. С другой стороны, указанная связь свидетельствует об эффективности внедрения на карьерах, разрабатывающих железистые кварциты, автоматизированной системы оценки взрываемости пород по удельной энергоемкости шарошечного бурения, так как этот показатель тесно коррелируется с крепостью пород. Это позволит уточнять построенную по результатам натурных исследований схему районирования карьерного поля по взрываемости пород по мере накопления и обработки данных об удельной энергоемкости шарошечного бурения.

Вследствие преобладающего развития в Лебединском карьере крупноблочных (0.5-1.0 м) пород в местной классификации по блочности III категория по шкале Межведомс геенной комиссии по взрывному делу разделена на две подкатегории Ш-а (0.5-0.75 м) и III-6 (0.75-1.0 м). На карте блочности карьерного поля участки пород различных категорий образуют чередующиеся между собой полосы и линзы шириной 30-80 м, вытянутые по простиранию складчатости.(рис.2)

и, вв,

1,

]5Ь .11

Рис.2. Фрагмент карты блочности массива докембрийских пород Лебединского месторождения (юго-западная часть действующего карьера) 1-3 - породы коробковской свиты: железистые кварциты верхней (1) и нижней (3) железорудных подсвит, сланцы нижней сланцевой подсвиты (2); 4 - кварцитопесчаники стойленской свиты, 5 -оси складок; 6-10 - участки горных пород различных категорий трещиноватости (размер блока, м): 6 - П (0,1-0,5), 7 - Ша (0,5-0,75), 8 - Шб (0,75-1,0), 9 - IV (1,0-1,5), 10 - V (больше 1,5), 11 -стратиграфические границы; 12 - границы между участками с различной блочностъю пород

Участки пород категорий 1П-6, Г/ и V обычно тяготеют к замкам складок. Доминируют крупноблочные породы III категории (63.1%), преимущественно железистые кварциты (58%), причем явно преобладает подкатегория Ш-а (52.3%). Весьма и исключительно крупноблочные породы IV и V категорий составляют соответственно 1.0 и 0.1%. Это в основном железистые кварцигы плойчатой и волнисто-полосчатой текстур. Доля среднеблочных пород II категории (преимущественно железистых кварцитов и сланцев) - около 34%. Мелкоблочные породы (I категория) распространены незначительно (1.8 %). Они представлены

окисленными кварцитами, сильновыветрелыми сланцами и любыми типами пород в зонах разрывных нарушений.

В соответствии с установленной прямой связью крепости и блочности пород в основу их классификации положены два критерия: принадлежность к определенному инженерно-геологическому литотипу и категория блочности. По этим критериям выделено 6 категорий взрываемости пород - от исключительно легко взрываемых (удельный расход ВВ 0.4-0.5 кг/м3) до очень трудно взрываемых (удельный расход ВВ 1.2-1.4 кг/м3) (табл.), которые геометризованы на карте взрываемости пород карьерного поля. Около 60% площади массива, разрабатываемого Лебединским карьером, представлено крупноблочными (более 0.5м) породами от средней до очень трудной взрываемости, при очевидном преобладании (48.2%) средневзрываемых пород.

В четвертой главе изложены теоретические основы и методика компьютерного моделирования блочной структуры массива горных пород для оценки их взрываемости. разработанная и реализованная автором на примере Лебединского месторождения железистых кварцитов с использованием данных натурных измерений параметров трещиноватости в карьере. Эта методика включает ряд последовательных процедур: формирование первичной базы пространственно-координированных данных полевых измерений параметров трещиноватости массива - создание точечных моделей блочной структуры для каждой станции наблюдений - формирование базы данных точечных моделей -пространственное и вероятностно-статистическое моделирование блочной структуры любого заданного участка или карьерного поля в целом по запросу к базе данных точечных моделей.

Точечные модели формируются путем свертки частных значений измеренных параметров трещиноватости в средние их значения, характеризующие блочность пород в пределах литологически и структурно однородных участков массива (станций наблюдений). Такими параметрами являются: азимут и угол падения блокообразующих систем трещин, расстояние между трещинами каждой системы, размер отдельности, ее форма.

Для оценки формы отдельности (в общем случае параллелепипедальной) предложены критериальные значения отношений средних расстояний между

трещинами трех блокообразующих систем, по которым выделяется шесть модификаций параллелепипеда: кубообразная, столбообразная, плитчатая, удлиненно-плитчатая, пластинчатая, удлиненно-пластинчатая Разработанная программа дает возможность визуализировать форму блока в аксонометрии.

Таблица

Классификаций по взрываемости горных пород Лебединского _месторождения_______

Категория взрываемости (распространенность, %) Инженерно-геологические литотипы Категория трещино-ватости Сетка скважин*, м Удельный расход ВВ**, кг/м3

а б

1 - исключительно легковзрываемые (8,2) Выветрелые сланцы и кварцитопесчаники Окисленные железистые кварциты 1-П I 9 8 0,4-0,5

2- очень легковзрываемые (17,4) Окисленные и полуокисленные железистые кварциты Невыветрелые кварцитопесчаники и сланцы П П-Ш-а 8-7 7 0,5-0,6

3 - легковзрываемые (14,9) Неокисленные железистые кварциты Окисленные и полуокисленные железистые кварциты Невыветрелые кварцитопесчаники и сланцы П га Ш-б - IV 7 6-7 0.6-0.8

4- средневзрываемые (48,2) Неокисленные железистые кварциты Ш-а 6 5-6 0.8-1 0

5- трудновзрываемые (9,8) 1П-6 5.5 5.5 10-1.2

6 - очень трудновзрываемые (1,5) 5.0 5.0 1.2-1.4

* Расстояние: а - между рядами скважин, б - между скважинами в рядах ** Для штатных ВВ

Пространственное моделирование заключается в оконтуривании (интерактивном по визуализированной базе данных точечных моделей или автоматическом) на плане карьерного поля участков пород одной категории блочности или одной формы блока, а также автоматическом построении с

использованием метода обратных расстояний изолиний среднего размера блока. Применимость метода изолиний обоснована нестационарным характером изменчивости размера блока в массиве горных пород

Вероятностно-статистическое моделирование позволяет оперативно получить стандартные статистические характеристики блочности (вариационный размах размера отдельности, средний его размер, среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации), а также кривые распределения элементарных блоков различного размера (рис.3). Правомерность применения методов математической статистики и теории вероятностей в данном случае обоснована тем, что измеренные расстояния между трещинами и рассчитанный по ним средний размер элементарного блока в физической точке карьерного поля представляют собой дискретные случайные величины.

Размер элементарного блока, м

Рис 3 Кумулятивная кривая распределения отдельностей различного размера в массиве железистых кварцитов Лебединского месторождения

Автором выполнена программная реализация известных эмпирических уравнений П.С.Миронова (1982г.), базирующихся на функции распределения Вейбулла и связывающих между собой удельный расход ВВ, константу дробимости (функцию крепости пород и среднего размера их отдельности) и вероятность выхода кусков различного размера во взорванной горной массе. Эта программа позволяет на основе компьютерной блочной модели структуры

массива прогнозировать гранулометрический состав взорванной горной массы по заданному удельному расходу ВВ и известным значениям среднего размера отдельности пород, а также их принадлежности к определенному инженерно-геологическому литотипу. Сравнение расчетных (прогнозных) и фактических показателей (выхода негабарита и среднего размера куска во взорванной горной массе) по породам различной категории взрываемости Лебединского месторождения показало их хорошую сходимость.

В пятой главе рассмотрены разработанные автором прикладной программный модуль и компьютерная технология проектирования буровзрывных работ в карьерах на основе типовых проектов с использованием цифровых моделей планов (геолого-структурного, маркшейдерского и буровзрывного) горизонта отработки и карты взрываемости карьерного поля.

Указанный модуль состоит из геоинформационного ядра и специального программного компонента. Ядро модуля представляет собой геоинформационную систему (комбинацию системы управления базами данных, растрового и векторного графического редакторов), созданную ФГУП ВИОГЕМ с участием автора диссертации. Ядро обеспечивает единый формат данных, их пространственно-координатную привязку, стандарт интерфейсов пользователя, ввод, сохранение и отображение картографической, табличной и текстовой информации.

Специальный программный компонент является авторской разработкой диссертанта и представляет собой пакет программ, создающих ишерфсйс ядра с пользователем и реализующих алгоритмы решения задач, связанных с проектированием буровзрывных работ.

На основе прикладного программного модуля разработана компьютерная технология проектирования буровзрывных работ, обеспечивающая четкое организационное и информационное взаимодействие между всеми участниками этого процесса. Технология предусматривает поэтапное формирование проекта бурения блока с автоматическим размещением на его плане взрывных скважин в зависимости от категории взрываемости пород, в автоматическом, частично в интерактивном, режимах решение маркшейдерских задач, результаты которых используются при проектировании (обработка журналов тахеометрической

съемки, обратная геодезическая задача, обратная и прямая засечка), формирование плана взрыва блока с подготовкой технического и корректировочного расчетов, зарядных карт, схемы коммутации скважинных зарядов и текстового файла для подготовки базы данных эксплуатационного опробования.

Заключение

В диссертационной работе дано решение актуальной научной задачи установления связи между геолого-структурными особенностями месторождений железистых кварцитов и взрываемостыо слагающих их пород для инженерно-геологического обеспечения и проектирования буровзрывных работ при открытой разработке эпих месторождений, что вносит существенный вклад в теорию и практику горнопромышленной геологии.

Основные выводы и результаты работы:

1 Разработана методика инженерно-геологической оценки взрываемости горных пород в действующем карьере, которая включает натурные геолого-структурные исследования (детальное картирование карьера и съемку трещиноватости), завершающиеся составлением сводного геолого-структурного плана карьера, и районирование карьерного поля по взрываемости пород (разработку классификации пород по блочности и построение карты блочности массива, выделение инженерно-геологических литотипов, установление характера связи между блочноегью и крепостью пород в массиве, разработку классификации пород по взрываемости и составление карты взрываемости карьерного поля).

2. Установлено, что в массивах железистых кварцитов естественная отдельность формируется главным образом трещинами трех взаимно ортогональных систем (1 - по слоистости пород, 2 - поперечно их простиранию и 3 - субперпендикулярно слоистости и субпараллельно простиранию пород) Форма отдельности преимущественно параллелепипедальная с уплощением в крест слоистости пород, особенно на крыльях складок. Размер отдельности

обусловлен тремя факторами: литологическим (принадлежностью породы к определенному минерально-петрографическому типу и ее текстурными особенностями), структурным (позицией в замке или крыльях складки, а также относительно разрывных нарушений) и гипергенным (в направлении сверху вниз) Закономерности изменения размера отдельности, связанные с указанными факторами, выражены следующим образом:

- в порядке увеличения среднего размера отдельности минерально-петрографические типы пород образуют такую последовательность: сланцы, кварцитопесчаники, железистые кварциты и слаборудные железистые кварциты; в породах плойчатой, неясно- и волнисто-полосчатой текстур размер блока больше, чем в прямолинейно-полосчатых;

- в замках складок по сравнению с их крыльями размер блока увеличивается в среднем в 1.3-1.5 раза;

- в направлении сверху вниз (по вектору снижения интенсивности гипергенных процессов) до глубины первых сотен метров от поверхности докембрия четко проявлена тенденция к увеличению среднего размера блока.

3. По минерально-петрографическим особенностям, прочностным свойствам и позиции в массиве докембрийские породы Лебединского месторождения делятся на 4 основных инженерно-геологических литотипа. Первые два из них слагают незатронутую выветриванием часть массива: 1 - неокисленные железистые кварциты (£=8-20), 2 - сланцы и кварцитопесчаники (£=5-8), а два других литотипа образуют верхнюю, подвергнутую выветриванию, часть массива: 3 - окисленные и полуокисленные железистые кварциты (£=2-8), 4 - выветрелые сланцы и кварцитопесчаники (£=2-5).

4. Прочность (крепость) пород Лебединского месторождения железистых кварцитов и его структурных аналогов изменяется в целом так же, как и их блочность (в направлении от крыльев к замкам складок и с углублением в массив прочность пород увеличивается), под влиянием одних и тех же факторов (литолого-структурного и гипергенного). Прямая связь блочности и крепости пород позволяет учитывать изменчивость физико-механических свойств инженерно-геологического литотипа в градации блочности слагающих его пород.

В соответствии с установленной прямой связью крепости и блочности пород в основу их классификации по взрываемости положены два критерия: принадлежность к определенному инженерно-геологическому литотипу и категория блочности. По этим критериям выделено 6 категорий взрываемости пород - от исключительно легко взрываемых (удельных расход ВВ 0.4-0.5 кг/м3) до очень трудно взрываемых (удельный расход ВВ 1.2-1.4 кг/м3), которые геометризованы на карте взрываемости пород карьерного поля.

5. Разработана методика компьютерного моделирования блочной структуры массива горных пород дня оценки их взрываемости, включающая ряд последовательных процедур: формирование первичной базы пространственно-координированных данных полевых измерений параметров трещиноватости массива - создание точечных моделей блочной структуры для каждой станции наблюдений - формирование базы данных точечных моделей, пространственное и вероятностно-статистическое моделирование блочной структуры любого заданного участка карьерного поля по запросу к базе данных точечных моделей.

6. Разработан прикладной программный модуль и компьютерная технология проектирования буровзрывных работ в карьерах на основе типовых проектов с использованием цифровых моделей планов (геолого-структурного, маркшейдерского, буровзрывного) горизонта отработки и карты взрываемости горных пород эксплуатируемого месторождения.

7. Разработанные научно-методические основы инженерно-геологического обеспечения буровзрывных работ, программные продукты и компьютерные технологии внедрены на Лебединском ГОКе. Компьютерная технология проектирования буровзрывных работ внедрена также на Ковдорском ГОКе Результаты научно-методических, программных и компьютерно-технологических разработок, осуществленных автором в рамках данной диссертации, могут быть использованы и на других горнорудных предприятиях с открытой добычей полезного ископаемого.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Дунаев В.А., Рягузов Н.Т., Герасимов A.B., Завьялов П.З., Клейн А.И. Районирование породного массива Михайловского месторождения по блочности и взрываемости // Горный журнал. -1996. - № 9-10. - С.53 -56.

2. Герасимов A.B. Автоматизация проектирования буровзрывных работ на карьерах // Вопросы осушения и экологии, специальные горные работы и геомеханика. Материалы 4-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях». - Белгород: ВИОГЕМ. - 1997. - С.245-248.

3. Дунаев В.А., Рягузов Н.Т., Герасимов A.B., Серый С.С. Геолого-структурное районирование Михайловского железорудного месторождения для оценки устойчивости откосов действующего карьера // Вопросы осушения и экологии, специальные горные работы и геомеханика. Материалы 4-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях». Белгород: ВИОГЕМ. -1997. -С.228-237.

4. Дунаев В.А., Рягузов Н.Т., Герасимов A.B., Серый С.С. Районирование Михайловского железорудного месторождения КМА по взрываемости руд и пород // Вопросы осушения и экологии, специальные горные работы и геомеханика. Материалы 4-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях». - Белгород: ВИОГЕМ. - 1997. - С. 254 -263.

5. Дунаев В.А., Серый С.С., Герасимов A.B., Журин С.Н., Славский Б.В. Геолого-структурное картирование Ковдорского месторождения для решения геомеханических и горно-эксплуатационных задач с применением компьютерных технологий // Горный журнал. - 1998. - № 4. - С.41-46.

6. Герасимов A.B. Компьютерная технология проектирования буровзрывных работ (БВР) на карьере Ковдорского ГОКа // Вопросы осушения и экология, специальные горные работы и геомеханика. 4.2. Материалы 5-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях». - Белгород: ВИОГЕМ. -1997. - С.422-426.

7. Рягузов Н.Т., Дунаев В.А., Серый С.С., Герасимов A.B. Карты взрываемости горных пород месторождений железистых кварцитов, разрабатываемых Оленегорским ГОКом // Вопросы осушения и экология, специальные горные работы и геомеханика. 4.2. Материалы 5-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях.- Белгород: ВИОГЕМ. -1997. - С.432-436.

8. Дунаев В.А., Серый С.С., Герасимов A.B., Ермолов В.А. Карта взрываемости горных пород и автоматизация проектирования буровзрывных работ на карьерах // Горный журнал. - 2000. - № 1. - С.17-20.

9. Дунаев В.А., Рягузов Н.Т., Серый С.С., Герасимов A.B. Влияние структуры массивов скальных пород на их устойчивость при открытой разработке полезных ископаемых И Вопросы осушения и экология, специальные горные работы и геомеханика. 4.1. Материалы 6-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях». - Белгород: ВИОГЕМ. -2001.- С.282-291.

10. Дунаев В.А., Серый С.С., Герасимов A.B., Григорьев В.И. Структура и районирование массива докембрийских пород Лебединского месторождения // Горный журнал. - 2003. - №3. - С.7-13.

11. Серый С.С., Дунаев В.А., Герасимов A.B. Автоматизация геолого-маркшейдерских работ на карьерах железорудной промышленности // Вопросы осушения, горнопромышленной геологии и охраны недр, геомеханики, промышленной гидротехники, информатики, экологии. Материалы 7-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях» - Белгород: ВИОГЕМ. - 2003. - С.412-418.

Подписано в печать 19.11.03. Формат 60x90/16

Объем 1.0 печ.л. Тираж 100 экз._Заказ №50^

Типография МГГУ. Ленинский пр., 6

- 34g

РНБ Русский фонд

2004-4 24478

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Герасимов, Андрей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 .Механизм взрывного разрушения и основные параметры взрывания массивов горных пород, показатели качества взрыва при проведении буровзрывных работ на карьерах.

1.2.Сравнительная характеристика методов оценки взрываемости горных пород.

1.3.Состояние методики натурного изучения и моделирования структуры массивов горных пород для оценки их взрываемости, анализ существующей технологии проектирования буровзрывных работ на карьерах.

1.4.Постановка задач исследований.

2.НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ВЗРЫВАЕМОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД В КАРЬЕРЕ.

2.1.Анализ инженерно-геологических факторов, влияющих на взрываемость ород.

2.2. Общая методическая схема инженерно-геологической оценки взрываемости пород.

2.3.Натурные геологоструктурные исследования.

2.4.Районирование карьерного поля по взрываемости горных пород.

2.5.Краткая горно-геологическая характеристика базового объекта исследований.

3.ДЕКОМПОЗИЦИЯ СТРУКТУРЫ ПОРОДНОГО МАССИВА И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗМЕЩЕНИЯ В НЕМ ГОРНЫХ ПОРОД РАЗЛИЧНОЙ ВЗРЫВАЕМОСТИ.

3.1.Структура массива и факторы, влияющие на блочность слагающих его пород.

3.2.Характеристика пород массива и факторы, обусловливающие изменчивость их прочностных свойств, основные инженерно-геологические литотипы.

3.3.Связь блочности и прочности (крепости) пород.

3.4.Геометризация карьерного поля по блочности и взрываемости пород.

4. МЕТОДИКА КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ БЛОЧНОЙ СТРУКТУРЫ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ДЛЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ИХ ВЗРЫВАЕМОСТИ.

4.1. Теоретические основы и схема формирования модели блочной структуры породного массива.

4.2.Моделирование блочной структуры базового объекта исследований (Лебединского месторождения железистых кварцитов).

5.КОМПЬЮТЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ГЕОЛОГО-МАРКШЕЙДЕРСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА КАРЬЕРАХ.

5.1.Структурная и функциональная схема прикладного программного модуля Drill Blast Project.

5.2. Технология формирования проекта бурения взрывного блока.

5.3. Технология формирования проекта взрыва блока.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Инженерно-геологическое обеспечение буровзрывных работ при открытой разработке месторождений железистых кварцитов"

В настоящее время более 60% сырой железной руды добывается в России карьерами, эксплуатирующими месторождения железистых кварцитов. Основная у часть расходов на добычу руд (до 60%) приходится на буровзрывные работы. От качества взрывной подготовки горной массы зависят производительность и себестоимость погрузки, транспортирования и первой стадии дробления руд.

Вместе с тем остаются нерешенными важные вопросы, связанные с инженерно-геологическим обеспечением буровзрывных работ. В частности, до г настоящего времени слабо исследованы закономерности изменения блочности * (основного показателя взрываемости пород) в массивах железистых кварцитов, недостаточно глубоко разработаны научно-методические основы натурного изучения и моделирования блочной структуры породных массивов, а также их инженерно-геологического районирования по взрываемости пород.

Завершающим звеном инженерно-геологического обеспечения буровзрывных работ является составление проектов массовых взрывов. На отечественных карьерах по добыче железистых кварцитов оно осуществляется малопроизводительным и трудоемким ручным способом, что негативно сказывается на качестве проектов и в конечном счете на качестве взрывной подготовки горной массы.

Из изложенного следует, что совершенствование инженерно-геологического обеспечения буровзрывных работ с автоматизацией процесса их проектирования v при открытой разработке месторождений железистых кварцитов является актуальной научной проблемой.

Целью работы является разработка научно-методических основ инженерно-геологического обеспечения буровзрывных работ на месторождениях железистых кварцитов с использованием компьютерной технологии формирования проектов массовых взрывов для получения горной массы требуемого качества по кусковатости. t

Идея работы заключается в том, что детальное геолого-структурное картирование и изучение трещиноватости массива горных пород в карьере, с выделением инженерно-геологических литотипов и выяснением закономерностей пространственной изменчивости их блочности позволяют районировать разрабатываемый массив по взрываемости пород.

Научные положения, разработанные лично автором, и их новизна:

1 .Инженерно-геологическое обеспечение буровзрывных работ при открытой разработке месторождений должно базироваться на их детальном геолого-структурном картировании с измерением ориентировки трещин блокообразующих систем и расстояний между ними, выделении инженерно-геологических литотипов, установлении характера связи между блочностью и крепостью пород в массиве и составлении на этой основе схемы инженерно-геологического районирования карьерного поля по взрываемости горных пород.

2.Главным фактором, влияющим на сопротивление взрывному разрушению железистых кварцитов и ассоциирующих с ними метаморфических пород, является их блочность, образуемая преимущественно тремя взаимно ортогональными системами трещин (1-по слоистости пород, 2 - поперечно их простиранию, 3 - субперпендикулярно слоистости и субпараллельно простиранию пород). Размер элементарного блока зависит от минерально-петрографического типа породы, ее текстурных особенностей (блочность волнисто-полосчатых и плойчатых пород крупнее, чем прямолинейно-полосчатых) и структурной позиции (в направлении от крыльев к замкам складок размер блока увеличивается).

3. Методика компьютерного моделирования блочной структуры массива пород для оценки их взрываемости, включающая формирование первичной базы полевых измерений параметров трещиноватости массива, создание точечных моделей блочной структуры для каждой станции наблюдений, формирование базы данных точечных моделей, геометризацию по среднему размеру отдельности и вероятностно-статистическую оценку распределения отдельностей различного размера и формы любого заданного участка карьерного поля.

4. Компьютерная технология составления проекта массового взрыва с использованием схемы инженерно-геологического районирования карьерного поля по взрываемости горных пород, предусматривающая автоматическое разбиение плана взрывного блока на участки различной категории взрываемости, дифференцированное размещение на этих участках скважин и расчет параметров взрывания блока.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов работы подтверждаются:

- представительным объемом натурных наблюдений и измерений параметров трещиноватости пород (36,4 км геологической документации уступов карьера, 4390 измерений ориентировки трещин и 19 980 измерений расстояний между трещинами), на основе которых сформулированы научные положения и выводы; корректностью применения вероятностно-статистических методов обработки указанных данных;

- удовлетворительной сходимостью прогнозных и фактических данных о взрываемости пород в подготавливаемых к взрыву блоках;

- положительной апробацией результатов диссертации при разработке Лебединского месторождения железистых кварцитов.

Методы исследований. В работе использован комплекс методов исследований: геологоструктурный, геометрии недр, методы математической статистики и теории вероятностей, кластерный анализ.

Научное значение работы заключается в установлении для месторождений железистых кварцитов связи между структурой массива и взрываемостью слагающих его пород с учетом их инженерно-геологических литотипов и блочности.

Практическое значение работы заключается в разработке методики инженерно-геологической оценки взрываемости пород в массиве и моделирования его блочной структуры, компьютерной технологии проектирования буровзрывных работ в карьерах. Реализация выводов и рекомендаций работы.

Внедрены следующие результаты работы:

- карты блочности и взрываемости пород карьерного поля Лебединского ГОКа (ОАО «Лебединский ГОК»); прикладной программный модуль и компьютерная технология проектирования буровзрывных работ (ОАО «Лебединский ГОК», ОАО «Ковдорский ГОК»)

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на 5-м, 6-м и 7-м международных симпозиумах «Освоение минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных геолого-гидрогеологических условиях» (1999, 2001 и 2003 гг., Белгород) и на «Неделе горняка»(2002г., Москва). По результатам диссертационной работы опубликовано 11 статей.

Диссертационная работа стоит из введения, пяти глав и заключения, содержит . страниц текста, . рисунков, . таблиц и список литературы из 104 наименований.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.г.-м.н. Дунаеву В.А. за помощь на всех этапах работы над диссертацией, заведующему кафедрой геологии МГГУ проф., д.т.н. Гальперину A.M. и профессору этой кафедры д.т.н. Ермолову В.А. за ценные советы и консультации, а также сотрудникам отдела геологии и геоинформатики ФГУП ВИОГЕМ Никулину В.М., Полетаевой Т.А. и Пантелеевой И.Н., содействовавшим выполнению исследований.

Заключение Диссертация по теме "Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр", Герасимов, Андрей Владимирович

Основные выводы и результаты работы:

1 .Разработана методика инженерно-геологической оценки взрываемости горных пород в действующем карьере, которая включает натурные геологоструктурные исследования (детальное картирование карьера и съемку трещиноватости), завершающиеся составлением сводного геологоструктурного плана карьера, и районирование карьерного поля по взрываемости пород (разработку классификации пород по блочности и построение карты блочности массива, выделение инженерно-геологических литотипов, установление характера связи между блочностью и крепостью пород в массиве, разработку классификации пород по взрываемости и составление карты взрываемости карьерного поля).

2. Установлено, что в массивах железистых кварцитов естественная отдельность формируется главным образом трещинами трех взаимно ортогональных систем (1 — по слоистости пород, 2 - поперечно их простиранию и 3 - субперпендикулярно слоистости и субпараллельно простиранию пород). Форма отдельности преимущественно параллепипедная с уплощением вкрест слоистости пород, особенно на крыльях складок. Размер отдельности обусловлен тремя факторами: литологическим (принадлежностью породы к определенному минерально-петрографическому типу и ее текстурным особенностям), структурным (позицией в замке и ли крыльях складки, а также относительно разрывных нарушений) и гипергенным (в направлении сверху вниз).

Закономерности изменения размера отдельности, связанные с указанными факторами, выражены следующим образом:

- в порядке увеличения среднего размера отдельности минерально-петрографические типы пород образуют такую последовательность: сланцы, кварцитопесчаники, железистые кварциты и слаборудные железистые кварциты; в породах плойчатой, неясно- и волнисто-полосчатой текстур размер блока больше, чем в прямолинейно-полосчатых;

- в замках складок по сравнению с их крыльями размер блока увеличивается в среднем в 1.3-1.5 раза;

- в направлении сверху вниз (по вектору снижения интенсивности гипергенных процессов) до глубины первых сотен метров от поверхности докембрия четко проявлена тенденция к увеличению среднего размера блока;

3. По минерально-петрографическим особенностям, прочностным свойствам и позиции в массиве докембрийские породы Лебединского месторождения делятся на 4 основных инженерно-геологических литотипа. Первые два из них слагают незатронутую выветриванием часть массива: 1 - неокисленные железистые кварциты (f=8-20), 2 - сланцы и кварцитопесчаники (f=5-8), а два других литотипа образуют верхнюю, подвергнутую выветриванию, часть массива: 3 - окисленные и полуокисленные железистые кварциты (f=2-8), 4 - выветрелые сланцы и кварцитопесчаники (f=2-5).

4. Прочность (крепость) пород Лебединского месторождения железистых кварцитов и его структурных аналогов изменяется в целом также, как и их блочность (в направлении от крыльев к замкам складок и с углублением в массив прочность пород увеличивается), под влиянием одних и тех же факторов (литолого-структурного и гипергенного). Прямая связь блочности и крепости пород позволяет учитывать изменчивость физико-механических свойств инженерно-геологического литотипа в градации блочности слагающих его пород.

В соответствии с установленной прямой связью крепости и блочности пород в основу их классификации по взрываемости положены два критерия: принадлежность к определенному инженерно-геологическому литотипу и категория блочности. По этим критериям выделено 6 категорий взрываемости пород - от исключительно легко взрываемых (удельных расход

ВВ 0.4-0.5 кг/м ) до очень трудно взрываемых (удельный расход ВВ 1.2-1.4 кг/м3), которые геометризованы на карте взрываемости пород карьерного поля.

5.Разработана методика компьютерного моделирования блочной структуры массива горных пород для оценки их взрываемости, включающая ряд последовательных процедур: формирование первичной базы пространственно-координированных данных полевых измерений параметров трещиноватости массива - создание точечных моделей блочной структуры для каждой станции наблюдений - формирование базы данных точечных моделей, пространственное и вероятностно-статистическое моделирование блочной структуры любого заданного участка карьерного поля по запросу к базе данных точечных моделей.

6. Разработан прикладной программный модуль и компьютерная технология проектирования буровзрывных работ в карьерах на основе типовых проектов с использованием цифровых моделей планов (геологоструктурного, маркшейдерского, буровзрывного) горизонта отработки и карты взрываемости горных пород эксплуатируемого месторождения.

7.Разработанные научно-методические основы инженерно-геологического обеспечения буровзрывных работ, программные продукты и компьютерные технологии внедрены на Лебединском ГОКе. Компьютерная технология проектирования буровзрывных работ внедрена также на Ковдорском ГОКе. Результаты научно-методических, программных и компьютерно-технологических разработок, осуществленных автором в рамках данной диссертации, могут быть использованы и на других горнорудных предприятиях с открытой добычей полезного ископаемого.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научной задачи установления связи между геолого-структурными особенностями месторождений железистых кварцитов и взрываемостью слагающих их пород для инженерно-геологического обеспечения и проектирования буровзрывных работ при открытой разработке этих месторождений, что вносит существенный вклад в теорию и практику горнопромышленной геологии.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Герасимов, Андрей Владимирович, Москва

1. Анисимов В.Н., Семенов В.В. Взрывная рудоподготовка сложноструктурных массивов железистых кварцитов. «Горный журнал» , 2001, № 6, с.40-42.

2. Ауэзов М.Т. Оценка взрываемости массивов и определение расчетных расходов ВВ. В кн.: Материалы международной конференции «Взрывное дело - 99». -М: МГГУ, 1999. - с.221-224.

3. Барон Л.И., Личели Г.П. Трещиноватость горных пород при взрывной отбойке,- М.: Недра, 1966. 135с.

4. Барон ВЛ., Кантор В.Х. Техника и технология взрывных работ в США. -М.: Недра, 1989.-376с.

5. Бычков Г.В., Чупахин А.А., Барышев И.С. Влияние буровзрывных работ на массив природных облицовочных камней. «Горный журнал», 2001, №3, с.42-45.

6. Булгакова А.П., Ряполов О.Г., Щёкин Ю.С. и др. Об изменчивости петрофизических и технологических свойств железистых кварцитов. «Горный журнал», 1989, №4, с.8-11.

7. Булгакова А.П., Шевцов А .Я., Поддубный А.П. Геологоструктурные особенности Лебединского месторождения железистых кварцитов КМА и их значение для буровзрывных работ. «Горный журнал», 1984, №6.

8. Буровзрывные работы. / Под ред. А.Ф. Суханова. -М.: Госнаучтехиздат, 1962.

9. Временная классификация горных пород по степени трещиноватости в массиве. Межведомственная комиссия по взрывному делу. Информ. вып. В-199. -М.: ИГД, 1968. -30с.

10. Ю.Воробьев В.Д., Кратковский И.Л. Мяделец Б.Н. и др. Влияние анизотропии гранитов на выбор параметров сетки скважинных зарядов ВВ и качество дробления горной массы. «Горный журнал», 1977, №4, с.46-48.

11. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. -М.:Наука, 1975.

12. Н.Гончаров С.А. Разрушение горных пород, пути повышения его эффективности. «Горный журнал», 1996, № 5, с.9-12.

13. Гончаров С.А., Клюка О.Ф., Чурилов Н.Г. Стратегия ресурсосбережения при разрушении горных пород. «Горный журнал», 2003, №4-5,с.26-30.

14. Давыдов С.А. О регулировании кусковатости горной массы. «Горный журнал», 1983, №5, с.28-30.

15. Друкованный М.Ф., Куц B.C., Ильин В.И. Управление действием взрыва скважинных зарядов на карьерах. М.: Недра. - 223с.

16. Дунаев В.А., Рягузов Н.Т., Герасимов А.В., Завьялов П.З., Клейн А.И. Районирование породного массива Михайловского месторождения по блочности и взрываемости. «Горный журнал», 1996, № 9-10, с.53 -56.

17. Дунаев В.А., Ермолов В.А. Геологические факторы, влияющие на взрываемость горных пород при открытой разработке полезных ископаемых. Горный инф.-аналит. бюллетень. - М.: МГГУ, 1999, №1.

18. Дунаев В.А., Серый С.С., Герасимов А.В., Ермолов В.А. Карта взрываемости горных пород и автоматизация проектирования буровзрывных работ на карьерах. «Горный журнал», 2000, № 1, с. 17-20.

19. Дунаев В.А., Серый С.С., Герасимов А.В., Григорьев В.И. Структура и районирование массива докембрийских пород Лебединского месторождения. -«Горный журнал», 2003, №3, с.7-13.

20. Ершов Н.П., Панков Д.В., Новиков А.А. и др. Развитие технологии буровзрывных работ на карьере Ковдорского ГОКа. «Горный журнал», 1978, № 8, с. 43-46.

21. Ершов В.В., Крутофал В.В. Принципы и методы информационного моделирования на ЭВМ. «Изв. ВУЗов. Геология и разведка», 1986, №3, с.109-114.

22. Ершов В.В. Основы горнопромышленной геологии. М.: Недра, 1988.- 328 с.

23. Ершов В.В., А.С. Дремуха, В.М. Трость и др. Автоматизация геолого-маркшейдерских графических работ, М.: Недра, 1991.-347 с.

24. Ефремов Э.И. Подготовка горной массы на карьерах. М.: Недра, 1981.

25. Ефремов Э.И., Петренко В.Д., Рева Н.П., Кратковский И.Л. Механика взрывного разрушения пород различной структуры. Киев: Наукова думка, 1984.- 192с.

26. Ефремовцев Н.С., Машуков В.И., Кононов А.Н. и др. Совершенствование технологии буровзрывных работ с учетом геолого-структурных особенностей массива. «Горный журнал», 1981, № 5, с.42-45.

27. Железные руды КМА. / Под ред. В.П. Орлова, И.А. Шевырева и Н.А. Соколова.-М: Геоинформмарк, 2001,- 616 с.

28. Железорудная база России. / Под ред. В.П.Орлова, М.И., Веригина и Н.И.Голивкина. -М: Геоинформмарк, 1998.-842с.35.3авгороднев В.Н., Батуев М.А., Маточкин В.А. и др. Взрывные работы -проблемы, поиски и решения. «Горный журнал», 1993, №9-10, с.20-23

29. Иванов И.П. Инженерно-геологические исследования в горном деле. Л.: Недра, 1987.-255 с.

30. Инструкция по гидрогеологическому и инженерно-геологическому обслуживанию горнодобывающих предприятий Белгород: ВИОГЕМ, 1983 -95с.

31. Казаков Н.Н. Взрывная отбойка руд скважинными зарядами. М.: Недра, 1975,- 192с.

32. Калашников А.Г., Шкута Ю.К., Семенов И.У., Ледовеких А. А. Автоматизированное проектирование буровзрывных работ. -В кн.: Комплексное развитие КМА. Сб. статей. Губкин: НИИКМА, 1987, с. 129-133.

33. Калашников А.Г., Борзенков Л. А. Опыт применения программы математического моделирования взрывного разрушения ИВС-1. «Горный журнал», 1986, № 10, с.34-36.

34. Калашников А.Т. Эффективная технология буровзрывных работ в карьере Лебединского ГОКа. «Горный журнал», 1987, № 3,с.30-34.

35. Калашников А.Т. Технология добычи и переработки железных руд на карьерах. -М: Недра, 1993-219с.

36. Клевцов И.В., Федоренко П.И. Схемы взрывания на карьерах и качество дробления горной массы. Киев: Техника, 1981. - 104 с.

37. Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебник для вузов. 2-е изд., перер. и доп.- М: ЮНИТИ-Дана, 2003.-573с.

38. Коваленко В.А., Стубарев В.М., Мамедов М.Х. и др. Автоматизированная система сбора данных с буровых станков. «Горный журнал», 2001, №2, с.37-39.

39. Кузнецов В.И. Математические модели взрывного дела. Новосибирск: Наука, 1977.-252с.

40. Кузькин В.И., Ярг Л.А., Костюков М.В. Методическое руководство по изучению инженерно-геологических условий рудных месторождений при их разведке. М.: ВИМС, 2001.- 153 с.

41. Кутузов Б.Н., Лемеш Н.И., Плужников В.Ф. Классификация горных пород по взрываемости для карьеров. «Горный журнал», 1979, № 2, с.41-43.

42. Кутузов Б.Н., Шемякин Е.И. Перспективные направления развития взрывного разрушения горных пород. «Горный журнал», 1992, №3, с.3-7.

43. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. Учебник для ВУЗов. 3-е изд.перераб. и доп. -М.: МГГУ, 1992. - 516 с.

44. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом (взрывные технологии в промышленности). ч.П, Учебник для ВУЗов. 3-е изд. перераб. и дополн. М.: МГГУ, 1994.-448 с.

45. Кутузов Б.Н. Современные тенденции в теории, технике и технологии взрывного разрушения пород. В кн.: Материалы международной конференции «Взрывное дело - 99» - М.: изд. МГГУ, 1999, с.20-24.

46. Кучерявый Ф.И., Кожушко Ю.М. Разрушение горных пород. М.: Недра, 1972,- 240с.

47. Кучерявый Ф.И., Крысин Р.С. О влиянии степени трещиноватости и ориентировки трещин в массиве на результаты взрывов в карьерах.- В кн.: Взрывное дело, № 56/13 -М.: Недра, 1964, с.211-219.

48. Маляров И.П., Минченков А.В., Угольников В.К. Районирование месторождений по категориям взрываемости пород. В кн.: Буровзрывные работы на глубоких карьерах. - Свердловск: ИГД МЧМ, 1984, с.53-57.

49. Машуков В.И., Нагаев Х.Х., Кононов А.Н., Щуцкий JI.A. О влиянии анизотропии трещиноватости на показатели отбойки горных пород.-«Горный журнал», 1986, №7, с.41-43.

50. Медников Н.Н. Математические методы и модели в расчетах на ЭВМ. Учебное пособие. М.: изд-во МГГУ, 1996. - 156 с.

51. Методическое руководство по геологическому картированию метаморфических комплексов. М.: Госгеолтехиздат, 1957,- 451 с.

52. Методические рекомендации по изучении трещиноватости массива скальных пород для решения задач геомеханики горных пород,- Белгород: ВИОГЕМ, 1976-59с.

53. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. -М.: Недра, 1976.-271 с.

54. Мосинец В.Н., Абрамов А.В. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород. -М.: Недра, 1982. 248 с.

55. Методика расчета параметров буровзрывных работ на получение кусков заданной крупности. М.: ЦНИГРИ, 1968. - 24с.

56. Мягков В.Ф., А.М, Быбочкин, И.И. Бугаев и др. Рудничная геология: Учебное пособие для ВУЗов М.: Недра, 1986. - 199с.

57. Невский В.А. Трещинная тектоника рудных полей и месторождений. М.: Недра, 1979.-224с.

58. Панков Д.В. Опыт районирования карьера Ковдорского ГОКа по взрываемости горных пород. — В кн.: Промышленное освоение комплексных руд Ковдора. Апатиты: изд-во Кольского филиала АН ССССР, 1982, с.27-33.

59. Подойницын Е.М., Шевкун Е.Б. Оценка строения массива методом прозвучивания. В кн.: Взрывное дело, № 78/35. - М.:Недра, 1977, с.244-246.

60. Подземная разработка железистых кварцитов. / Г.М.Бабаянц, Л.К.Вертлейб, Н.Я. Журин и др. М.: Недра, 1988. -168 с.

61. Попов В.Н.,Байков Б.Н. Технология отстройки бортов карьера. М.: Недра, 1991.-183с.

62. Ракишев Б.Р. Прогнозирование технологических параметров взорванных пород на карьерах. Алма-Ата: Наука, 1983. - 240 с.

63. Рац М.В. Структурные модели в инженерной геологии. -М.:Недра, 1973.-216с.

64. Рац М.В., Чернышев С.Н. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. -М.: Недра, 1970. 164 с.

65. Ржевский В.В., Кутузов Б.Н., Якобашвили О.П. и др. Методика сейсмического определения трещиноватости массивов горных пород на карьерах с целью оценки их взрываемости. М.: изд-во МГИ, сектор ФТГП, АН СССР, 1970. -41 с.

66. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. М.: Недра, 1978. -389 с.

67. Рождественский В.Н. Расчет параметров буровзрывных работ с учетом трещиноватости и качества дробления пород.- «Горный журнал», 1981, №7, с.51-52.

68. Рубцов В.К. Изучение структурных особенностей массива горных пород применительно к взрывным работам. В кн.: Взрывное дело, № 53/10. - М.: Недра, 1963, с.31-36.

69. Садыков Г.Х., Жеманкулов Х.К. Исследование влияния геологической структуры (трещиноватости) массива пород на результаты взрывных работ на карьере. Труды ИГД АН Каз. ССР, 1956,т.18, с.17-21.

70. Свирский М.А.,Чумаченко Н.М., Афонин Б.А. Рудничная геология. М.: Недра, 1987.-237 с.

71. Семунькин М.Б. Влияние кусковатости руды на производительность мельниц самоизмельчения. Сб. тр. НИИКМА, вып.11. - Губкин, 1978, с.84-90.

72. Симкин Б.А., Кутузов Б.Н., Буткин В.Д. Справочник по бурению на карьерах. -2-е изд. перераб. и дополн. М.: Недра, 1990.-224с.

73. Суханов А.Ф., Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. М.: Недра, 1983.-344с.

74. Справочник по буровзрывным работам. / М.Ф. Друкованный, J1.B. Дубнов, Э.О. Миндели, К.И. Иванов, В.И.Ильин. -М.:Недра, 1976.-631с.

75. Такранов Р.А. Основные вопросы геологического обеспечения открытой разработки угольных месторождений. -«Изв.ВУЗов. Геология и разведка», 2000, №3, с.84-90.

76. Тангаев И. А. Буримость и взрываемость горных пород.- М.: Недра, 1978,- 184с.

77. Тангаев И.А. Энергетическая концепция оптимального управления процессами добычи и рудоподготовки. «Горный журнал», 1996, № 11, с.32-34.

78. Токмурзин О.Т., Лисьев В.И. Статистическое определение необходимого и достаточного количества замеров трещин. «Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых», 1986, №4, с. 124-128.

79. Чернышов С.Н. Трещины горных пород.- М.: Наука, 1983. 240с.

80. Шапурин А.В., Ещенко А.А., Шекун О.Г. Влияние направления отбойки и структуры горных пород на качество взрыва.-В кн.: Взрывное дело, № 70/27, 1971, с.147-151.

81. Шевцов А.Я. Вязкие сдвиговые деформации и тектоническая делимость железорудной толщи Старооскольского района КМА.-Воронеж: ВГУ, 1996.

82. Шестаков Ю.Г. Математические методы в геологии. Красноярск: КГУ, 1988.208 с.

83. Щербаков П.Н., Ткаченко В.М., Пульянович С.В. Метод оперативной оценки крепости и трещиноватости горных пород при производстве буровзрывных работ на карьерах. «Горный журнал», 1983, № 7, с.35-37.

84. Якобашвили О.П. Цифровая сейсмометрия массивов горных пород на карьерах. — В кн.: Актуальные проблемы освоения месторождений и использования минерального сырья. М.: изд-во МГГУ, 1993, с. 71-91.

85. Якобашвили О.П., Цыкин А.И. Методика определения сейсмическим способом трещиноватости массивов горных пород на карьерах. В кн.: Взрывное дело, № 78/35. - М.: Недра, 1977, с.235-243.

86. Ямщиков B.C. Волновые процессы в массиве горных пород. М.: Недра, 1984.-271с.

87. Bulow В., Smallbone P., Walker В. Blasting for reduced process plant costs at Argyle diamond mine. Brisbane: The Australasian institute of mining and metallurgy. 1998, pp. 199-208.

88. Kanchibotla S.S., Morrel S., O'Loughlin P. Exploring the effect of blast design on sag mill throughput at KCGM. Brisbane: the Australasian institute of mining and metallurgy, 1998, pp.153-158.

89. Zhang S., Tong G. Technical note computerized pole concentration graphs using the Wulff stereogration projection. «Int. & Rock Mech. Min. Sci & Geomech.Abstr., 1988, vol.25, №l,pp.45-51.1. УТВЕРЖДАЮ

90. Главный инженер ОДР «Лебединский ГОК»1. Г. Шергин2003г.£// 1г § КАНЦЕЛЯРИИij;=. >1 »\\ /. '-jял \\ ," > /1. СПРАВКА\ " -ь ns^ г .",о внедрении результатов диссертационной работы1. А.В. Герасимова ^

91. Главный геолог Канд. геол-мин. наук.1. В.И.ГригорьевйПОТГёлик-ГайказовйПОТГёлик-Гайказов1. СПРАВКАо внедрении программного обеспечения и компьютерной технологии проектирования буровзрывных работ, разработанной ФГУП ВИОГЕМ (авт. А.В. Герасимов)