Инженерно-геологическое обеспечение проектирования глубоких шахтных стволов

Ворожев, Андрей Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Инженерно-геологическое обеспечение проектирования глубоких шахтных стволов
ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Инженерно-геологическое обеспечение проектирования глубоких шахтных стволов"

На правах рукописи

Ворожев Андрей Владимирович

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГЛУБОКИХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ (НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЮБИЛЕЙНОЕ)

Специальность 25.00.08 - «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 9 ДЕК 2013

Екатеринбург - 2013

005544124

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук, профессор Гуман Ольга Михайловна

Официальные оппоненты:

Болтыров Владимир Босхаевич - доктор геолого-минералогических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет», профессор кафедры геологии и защиты в чрезвычайных ситуациях;

Широков Михаил Юрьевич - кандидат геолого-минералогических наук, директор ООО «Экомстройпроект»

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет»

Защита состоится 26 декабря 2013 г. в 14.30 на заседании диссертационного совета Д 212.280.04 созданном на базе ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет», по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, тел. (343) 257-75-85, корпус Ш, ауд. 3326.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Автореферат разослан 25 ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В. Абатурова

Актуальность работы. Объем добычи медных руд подземным способом на Урале составляет более 70 %. Дальнейшее развитие меднорудной базы связано с отработкой нижних горизонтов крупных местЬрождений (Тайское, Учалинское, Узельгинское), а также с перспективой перехода отработки открытым способом на подземный (Тарньерское, Летнее, Осеннее, Юбилейное, Ново-Учалинское, Западно-Озерное, Озерное, Подольское и т.д.). Строительство шахтных стволов -трудоёмкий и дорогостоящий процесс, от работоспособности стволов зависит эффективность работы всего горнодобывающего предприятия, а также безопасность работников всего подземного рудника. Инженерно-геологическое обеспечение проектирования глубоких шахтных стволов заключается в изучении структуры массива вмещающих пород, их физико-механических свойств, состояния, гидрогеологических условий и горногеологических процессов и явлений. Сложность изучения состоит в том, что исследования проводятся по керну, как правило, единичной структурной скважины, расположенной за пределами рудных тел, в комплексе с геофизическими исследованиями.

Степень ее разработанности. Изучению инженерно-геологических условий месторождений твердых полезных ископаемых посвящено много работ, большая часть которых написана в конце XX века такими авторами, как И. В. Абатурова, А. Ф. Алексеев, Э. И. Афанасиади, Г. К. Бондарик, Г. А. Голодковская, В. Т. Глушко, О. Н. Грязнов, О. М. Гуман, С. Г. Дубейковский,

A. С. Зайцев, И. П. Иванов, В. И. Кузькин, В. Д. Ломтадзе, П. Н. Панюков, М. Е. Певзнер, В. В. Пендин, Е. М. Сергеев, Г. Г. Скворцов, Б. В. Смирнов, С. Н. Тагильцев, В. Т. Трофимов, Г. Л. Фисенко, В. В. Фромм, Н. С. Шабалина, Л.

B. Шаумян, и многими другими учеными.

Вопросам проектирования глубоких вертикальных горных выработок посвящены работы в основном технического характера. Исследуемая тема отличается от ранее изученных тем, что в ней рассмотрены вопросы проектирования глубоких вертикальных горных выработок в породах баймак-бурибаевской свиты, которая является перспективной для добычи медноколчеданных месторождений Южного Урала, расположенных на больших глубинах.

Цель работы - инженерно-геологическое обеспечение проектных решений по строительству шахтных стволов в глубоких горизонтах Бурибаевского рудного района по данным бурения структурных скважин.

Задачи исследований:

1. Изучение физико-механических свойств горных пород и закономерностей их изменчивости для массивов скальных горных пород Бурибаевского рудного района.

2. Изучение главных факторов, влияющих на изменение физико-механических свойств горных пород.

3. Выбор приоритетных факторов устойчивости скальных массивов и их количественная оценка.

4. Разработка модели инженерно-геологических условий скального массива Бурибаевского рудного района.

5. Прогноз устойчивости скальных пород глубоких горизонтов баймак-бурибаевской свиты.

Научная новизна данной работы заключается в получении новых естественно-научных представлений об инженерно-геологических условиях глубоких горизонтов Бурибаевского рудного района, получении количественных значений факторов, определяющих устойчивость скальных массивов баймак-бурибаевской свиты, которые могут быть использованы при проектировании вертикальных горных выработок новых месторождений в подобных геологических структурах в качестве объекта-аналога.

Теоретическая и практическая значимость работы состоит том, что содержащиеся в ней выводы и предложения могут быть использованы для дальнейших научных исследований, в частности для исследований пород кварц-хлорит-серицитовой формации на других месторождениях.

Практическая значимость работы заключается в разработке и внедрении в производство результатов изучения инженерно-геологических условий скального массива баймак-бурибаевской свиты для проектирования глубоких шахтных стволов на Юбилейном месторождении медно-цинково-колчеданных и бурожелезняковых золотосодержащих руд в Республике Башкортостан. Опыт изучения инженерно-геологических условий глубоких горизонтов на Бурибаевском рудном поле может использоваться при проектировании шахтных стволов Подольского и нижних горизонтов Октябрьского месторождения.

фильтрационные работы в скважинах - 31 опыт; геофизические исследования скважин (ГК, КС, ПС, кавернометрия и инклинометрия во всех скважинах, МСК, термометрия и расходометрия) - 4800 п.м., геофизические исследования скважин (волновой акустический каротаж и акустический видеокаротаж) — 4035 п.м. изучение физико-механических свойств грунтов -257 проб (более 770 проб экспресс-методами) и минерального состава грунтов - 336 проб.

Все аналитические исследования выполнялись в аккредитованных лабораториях по аттестованным методикам. Положения, выносимые на защиту:

1. Изменения физико-механических свойств горных пород глубоких горизонтов Бурибаевского рудного района обусловлены, главным образом, зеленокаменным метаморфизмом зеленосланцевой (актинолит-эпидот-хлоритовой) фации и более поздними гидротермально-метасоматическими изменениями кварц-хлорит-серицитовой формации.

2. Метасоматические горные породы кварц-хлорит-серицитовой формации Бурибаевского рудного района предлагается рассматривать как специфические скальные фунты, которые требуют особых методик изучения.

3. При прогнозировании устойчивости вертикальных горных выработок на этапе проектирования в скальных породах Бурибаевского рудного района необходимо учитывать процессы, вызванные преобразованием пород в условиях зеленосланцевой фации регионального метаморфизма и более поздними гидротермально-метасоматическими изменениями кварц-хлорит-серицитовой формации.

Степень достоверности и апробации результатов

Обоснованность полученных результатов обусловлена корректным использованием математического аппарата, адекватностью разработанных моделей. Достоверность научных результатов и положений подтверждена экспериментальным исследованием, которые были включены в «Отчет по инженерным изысканиям и исследованиям на Юбилейном месторождении медно-цинково-колчеданных и бурожелезняковых золотосодержащих руд в Республике Башкортостан. Подземный рудник. Шахтные стволы «Северный вентиляционный», «Южный вентиляционный», «Главный (Скиповой)», «Вспомогательный (Клетьевой)» ООО «Уралгеопроект», который успешно прошел государственную экспертизу ФАУ "ГЛАВГОСЭКСПЕРТИЗА РОССИИ", г. Москва. Также результаты исследований используются на

кафедре гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии УГТУ при чтении курсов лекций: «Инженерные изыскания», «Механика горных пород».

Основные положения диссертационной работы были изложены в докладах Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых в рамках «Уральской горнопромышленной декады» (г. Екатеринбург, УГГУ, 2007, 2008, 2009, 2010, 2012 гг.), Международной научно-технической конференции Хохряковские чтения «Проблемы открытой разработки месторождений полезных ископаемых» (г. Екатеринбург, УТТУ, 2007 г.), Всероссийской конференции-конкурсе студентов выпускного курса 3-4 апреля 2008 г. «Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г. В. Плеханова» (г. Санкт-Петербург, СПГГИ(ТУ), 2008 г.), XIII Международном симпозиуме имени М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященном 110-летию со дня рождения профессора, Лауреата Государственной премии СССР К. В. Радугина «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск, ТТТУ, 2009 г.), II Всероссийской конференции «Эколого-геологические проблемы урбанизированных территорий» (г. Екатеринбург, УГГУ, 2009 г.), Международной научной конференции «Актуальные вопросы инженерной геологии и экологической геологии» (г. Москва, МГУ, 2010 г.), «Двенадцатые Сергеевские чтения» (г. Москва, Институт геоэкологии им. Е. М. Сергеева РАН, 2010 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Урала и сопредельных территорий» (г. Екатеринбург, УГГУ, 2011 г.), Шестой Общероссийской конференции изыскательских организаций «Инженерные изыскания в строительстве» (г. Москва, ОАО «ПНИИИС», 2011г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 5 работ — в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией.

Основное содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы, включающего в себя 96 наименований.

Во введении обоснована актуальность исследований, сформированы цели и задачи исследований, защищаемые положения, научная новизна, приведены степень достоверности и апробации результатов

кафедре гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии УГГУ, вопросам прогнозирования.

Вторая глава посвящена описанию геологического строения Юбилейного медно-цинково-колчеданного месторождения, дана подробная минералогическая характеристика пород, подвергшихся метаморфическим изменениям, а также на примере скважины 3-Ю представлен подробный геологический разрез Шахтного ствола.

В третьей главе рассмотрены физико-механические свойства скальных пород, поделенных на три толщи, в зависимости от состава исходных пород; выделены горно-геолоппеские ярусы, отличающиеся по условиям проходки шахтного ствола, выполнена статистическая обработка полученных исходных данных.

В четвертой главе выделены зоны метасоматических изменений вулканогенных скальных пород, более подробно рассмотрены их физико-механические свойства, изменение их с течением времени и отличие от исходных неизмененных пород баймак-бурибаевского свиты.

Пятая глава посвящена вопросам прогнозирования устойчивости скального массива баймак-бурибаевской свиты при проектировании шахтных стволов.

В заключении сделаны выводы и представлены основные результаты исследований.

Объем работы 136 страниц машинописного текста, в том числе 44 рисунка и 31 таблиц.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору О. М. Гуман за постановку темы работы и постоянную помощь в ее выполнении, доктору геолого-минералогических наук, профессору О. Н. Грязнову, доктору технических наук, профессору С. Н. Тагильцеву за консультации, доктору геолого-минералогических наук, доценту А. Б. Макарову за полезные советы и замечания по существу работы; кандидатам геолого-минералогических наук И. А. Антоновой и А. В. Захарову, а также сотрудникам ООО «Уралгеопроект», участвующим в выполнении исследований на Юбилейном месторождении, Автор выражает также благодарность всем своим коллегам - преподавателям и сотрудникам кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии ФГБОУ ВПО «УГТУ» за оказанную поддержку, помощь в выполнении работы и ее обсуждении.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Изменения физико-механических свойств горных пород глубоких горизонтов Бурибаевского рудного района обусловлены, главным образом, зеленокаменным метаморфизмом зеленосланцевой (актинолит-эпидот-хлоритовой) фации и более поздними гидротермальио-метасоматическими изменениями кварц-хлорит-серицитовой формации.

В геологическом разрезе структурных скважин с поверхности залегают четвертичные отложения, представленные континентальными глинами; среднеюрские отложения, преимущественно гравийно-песчаные, гравийно-галечно-валунные; кора выветривания (глинистая, глинисто-щебенистая, щебенистая, трещинная) по эффузивным породам и вулканогенные породы баймак-бурибайской свиты, вмещающие колчеданное оруденение оруденение.

Вулканогенные породы рудного поля претерпели метаморфические преобразования, связанные с региональными и рудными процессами. Региональный метаморфизм относится к эпидот-актинолитовой и пумпеллиит-пренитовой фациям зеленокаменного метаморфизма. Гидротермальный метаморфизм проявился на рудном поле Юбилейного месторождения в образовании мощных зон метасоматитов, окруженных ореолами частичных изменений. Околорудный метасоматизм в пределах месторождения проявился довольно широко и выразился в развитии серицитизации, хлоритизации, окварцевания, карбонатизации, каолинизации, баритизации, гематитизации, эпидотизации и сульфидной минерализации вмещающих пород. Наиболее интенсивно он проявлен в лежачем боку рудных залежей.

Пример изменения физико-механических свойств пород Бурибаевского рудного поля приведен на рисунке 1.

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие обобщения. Наименьшими значениями плотности характеризуются изученные дациты данной толщи, наибольшими - метасоматиты. Тем не менее именно дациты обладают наибольшей прочностью. Метасоматиты, напротив, характеризуются малой прочностью. Базальты отличаются наибольшими значениями скорости распространения упругих волн и модуля упругости, но по прочности занимают промежуточное положение. Графики изменения прочности на одноосное сжатие по породам Юбилейного месторождения приведены на рисунках 2, 3.

О- • 1—

Прочиогт ліні » ніні мім

Ції к і-і ці ї а і і і" .і. г куй. сі

Рисунок 1 - Распределение прочности при сжатии: 1 - базальты (49 проб), 2 - метасоматиты (17 проб), 3 - дациты (20 проб), 4 -

лавобрекчия базальтов(9 проб) Размеры заштрихованной области соответствуют вариации указанных свойств

пород ( О - до 15 %, - до 45 %

30 40 50 60 70 Степень вторичных изменений, %

Рисунок 2 - Изменение прочности на одноосное сжатие базальтов Юбилейного месторождения в зависимости от степени вторичных изменений 400

о 300

° £ 200

£ Ї

£. и

и 100

ИІ

30 40 50 60 Степень вторичных изменений, °

Рисунок 3 - Изменение прочности на одноосное сжатие дацитов Юбилейного месторождения в зависимости от степени вторичных изменений

Из графиков видно, что степень преобразования первичных минералов очень высокая - до 100 %, наблюдается тренд уменьшения прочности с увеличением степени вторичных изменений. Данные результаты хорошо коррелируют с результатами, полученными на других медноколчеданных месторождениях Южного Урала.

На рисунке 4 приведены примеры изменения коэффициента крепости пород по скважине 2К (шахтный ствол «Клетьевой») в зависимости от степени и характера метасоматических изменений. В скважине 2К падение прочности пород обусловлено наличием вторичных изменений в количествах, превышающих 50 % содержание (суммарное содержание хлорита, серицита, эпидота, кальцита).

2. Метасоматические горные породы кварц-хлорит-серицитовой формации Бурибаевского рудного района предлагается рассматривать как специфические скальные грунты, которые требуют особых методик изучения.

Под специфическими грунтами понимают грунты, изменяющие свою структуру и свойства в результате замачивания, динамических нагрузок и других видов внешних воздействий, обладающие неоднородностью и анизотропией (физической и геометрической), склонные к длительным изменениям структуры и свойств во времени (СП 11-105-97). Обладая своеобразным минеральным и химическим составом, метасоматиты в значительной степени определяют изменения инженерно-геологических характеристик скальных массивов при их вскрытии горными выработками. Это позволяет рассматривать инженерную петрологию метасоматитов в качестве важного научного направления в инженерной геологии -инженерном грунтоведении (Грязное О.Н., 2003).

Рисунок 4 - Зависимость коэффициента крепости пород по скважине 2-К от степени вторичных изменений: 1- серицитизированный и окварцованный миндалекаменный гиалобазальт; 2 - пятнистый эпидот-хлоритовый метасоматит; 3- пятнистая пирит-хлорит-кварц-кальцитовая порода (метасоматит)

Пример физико-механических свойств метасоматических пород и руд по породам вскрытым скважиной 3-Ю (шахтный ствол «Южный вентиляционный»), приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Физико-механические свойства рудовмещающих горных пород по скважине 3-Ю Юбилейного месторождения

Интервал, м Горные породы Плотность, Р. , г/см3 Прочность, МПа Коэф. крепости

при растяжен ии при сжатии сцепление, с

286,65310,9 Андезито-дациты, претерпевшие ЗК метаморфизм ЗС фации 2,73-2,78 2,75 (5) 10,8±1,7 13б±25 29,0 53 14

310,9314,4 Густовкрапленные колчеданные руды с реликтами исходных пород 142(1) 4,42 17,7±3,4 195±50 43,7 51 19

314,4423,2 С ерицит-хлорит-кварцевые, кварц-серицитовые метасоматиты 2,77-3,97 2,95 (17) 5,5±1,2 74±12 13,3 51 6

423,2476,5 Кварц-хлоритовые, серицит-кварц-хлоритовые, серицит-хлорит-кварцевые метасоматиты 2,78-2,88 2,82 (10) 8,1±1,4 76±10 17,6 48 8

476,5587,55 Кварц-серицитовые, кварц-хлоритовые, хлорит-кварц-серицитовые метасоматиты с пиритом 2,73-3,02 2,86 (15) 7,3±1,5 75±15 17,0 50 7

Рат Ршл (п), " при естественной влажности р

Анализ таблицы свидетельствует о значительном различии свойств вмещающих горных пород, гуеговкрапяенных колчеданных руд и метасоматитов.

Андезито-дациты и риолиты, претерпевшие зеленокаменный метаморфизм актинолит-эпидот-хлоритовой ступени зеленосланцевой фации, характеризуются повышенными прочностными свойствами по сравнению с метасоматитами кварц-хлорит-серицитовой формации, но несколько меньшей, по сравнению с ними, плотностью. Густовкрапленные колчеданные руды отличаются повышенной плотностью и показателями прочности от рудовмещающих вулканитов и, в особенности, от гидротермально измененных рудовмещающих пород. Из метасоматитов повышенной плотностью характеризуются серицит-хлорит-кварцевые и кварц-серицитовые метасоматиты за счет наложенной вкрапленности рудных минералов (в основном пирита) в лежачем боку рудной залежи. Показатели прочностных свойств метасоматитов варьируют незначительно.

При повторной документации керна на предмет изучении дискования керна (через одни сутки, неделю и месяц) было выявлено саморазрушение метасоматических пород ( см. рисунок 5, 6). После этого были сопоставлены данные интервалов вскрытых метасоматитов и аварийные ситуации при бурении. Выявлено, что большинство случаев аварийных ситуаций при бурении после выполнения геофизических работ (т. е. в не обсаженном стволе скважины) относились к интервалам распространения метасоматических пород.

Рисунок 5 - Потеря прочности пород Рисунок 6 - Потеря прочности рудного интервала метасоматитов при увлажнении

По скважине 1-С (шахтный ствол «Скиповой») были отобраны 9 проб в интервале 320-582 м, представленных хлорит-серицит-кварцевыми метасоматитами зеленовато-серого цвета, с сульфидной вкрапленностью и проведены полевые работы на определение коэффициента крепости. Опробование проводилось на 1, 5, 15, 25-е сутки. Пробы были оставлены в открытых ящиках для хранения керна. Результаты исследований приведены на рисунке 7. Видно, что достаточно крепкие хлорит-серицит-кварцевые метасоматиты теряют свои прочностные свойства практически полностью под воздействием окружающей среды.

Важное значение при изучении метасоматических горных пород, наряду с физико-механическими характеристиками, имеет их минеральный и химический состав. Особую роль они играют при вскрытии скальных массивов и развитии процессов выветривания. Наиболее неустойчивые в зоне гипергенеза сульфидизированные метаморфические горные породы (зеленые сланцы актинолит-эпидот-хлоритового, кварц-хлорит-серицитового состава и др.) и метасоматиты. Окисление сульфидов обусловливает образование агрессивных сульфатных вод, ослабление прочностных характеристик пород оснований инженерных сооружений.

Рисунок 7 - Падение коэффициента крепости хлорит-серицит-кварцевых метасоматитов со временем

Нормативные документы, к сожалению, таких последствий не учитывают. Для Урала это имеет принципиальное значение. В пределах Уральского складчатого пояса выявлено 27 рудоносных метасоматических формаций, контролирующих размещение эндогенных месторождений 60 рудных формаций (Грязное О.Н., 2003).

Специфические свойства метасоматитов определяют поведение пород при вскрытии горными выработками. Это проявилось на Гайском, Сибайском и Маканском месторождениях, где при вскрытии метасоматических пород наблюдались следующие горно-геологические процессы: самопроизвольное обрушение, вывалы, обрушение, увеличение пород в объеме, пучение пород кровли и др.

Проведенные исследования свидетельствуют, о том, что метасоматиты Юбилейного месторождения представляют собой прочные, достаточно плотные малопористые горные породы. Андезито-дациты и риолиты, претерпевшие зеленокаменный метаморфизм актинолит-эпидот-хлоритовой ступени зелесланцевой фации, характеризуются повышенными прочностными свойствами по сравнению с метасоматитами кварц-хлорит-серицитовой формации, но несколько меньшей, по сравнению с ними, плотностью. Густовкрапленные колчеданные руды отличаются повышенной плотностью и показателями прочности от рудовмещающих вулканитов и, в

особенности, от гидротермально измененных рудовмещающих пород. Из метасоматитов повышенной плотностью характеризуются серицит-хлорит-кварцевые и кварц-серицитовые метасоматиты за счет наложенной вкрапленности рудных минералов (в основном пирита) в лежачем боку рудной залежи. Показатели прочностных свойств метасоматитов варьируют незначительно.

Исследования прочностных свойств метасоматитов показали, что в течение месяца происходит падение прочности, иногда до нулевых значений, поэтому при прогнозе показателей свойств грунтов этой группы надо учитывать фактор времени, а при лабораторных исследованиях необходимо отмечать падение прочности пород как в воздушной среде, так и при их водонасыщении с обязательной документацией трех факторов: 1) развитие определенной ассоциации вторичных минералов, 2) их количество, 3) структуру и текстуру пород.

Под устойчивостью горных пород понимается их свойство сохранять форму и размеры обнажений, образуемых при строительстве горных выработок и подземных сооружений (Булычев Н. С., 1982). Основные факторы, определяющие устойчивость пород в массиве, - состав пород, их физико-механические свойства, степень обводненности, трещиноватости, напряженно-деформируемое состояние и др. Важным фактором, снижающим при проектировании показатели прочности, является трещиноватость горных пород, которая изучалась геологическим методами (документация керна) и геофизическими методами (волнового акустического каротажа и акустического видеокаротажа), и лабораторных исследованиях. Оценка степени трещиноватоси по керну скважин выполнена с использованием классификация Л. В. Шаумян и дополнительно по параметрам геофизических исследований в массиве (таблица 2).

Таблица 2. - Оценка степени трещиноватости скальных пород по, Л. В.

Шаумян, с учетом геофизических данных

Степень трещиноватости пород Геологические методы Геофизические методы

модуль трещиноватости высота столбика керна, см количество раздробленного материала, в % Ур, м/с значение Аср, УЕ

Слаботрещиноватые 1-5 20 - 58606300 17002500

Среднетрещиноватые 5-10 10-20 < 10 54305860 13401700

Сильнотрещиноватые > 10 < 10 10-20 51305430 8001340

Очень сильнотрещиноватые > 10 < 10 <50 45005130 135800

Зоны дробления <10 >50 <4500 0-135

По результатам комплекса проведенных геофизических исследований и, в первую очередь, по результатам акустических методов во всех изученных скважинах было установлено местоположение трещин, зон трещиноватых и раздробленных пород, определена ширина трещин (или мощность трещиноватых зон) и рассчитаны углы встречи их с осью скважины. Примеры выделения зон дробления и залеченных трещин приведены на рисунке 8.

Применение комплекса геофизических методов - акустического каротажа (АК), акустического видеокаротажа (АВК) - и прозвучивание образцов в лабораторных условиях позволяют обеспечить прогноз устойчивости массива при проектировании следующими количественными показателями - угол падения пород (а), коэффициент структурного ослабления (Кс), зоны НДС, а при изучении скорости продольных вол (Ур) в лаборатории под разными давлениями и величину напряженно-деформируемого состояния.

Развитие и внедрение в проектирование многочисленных эмпирических классификаций настоятельно требует проведения их сравнительного анализа, уточнения потенциальных возможностей и ограничений по сравнению с традиционными методами, а также оценки надежности путем изучения опыта их применения (Варга А. А., 1995).

Планшет данных АВК в масштабе глубин 1:50

Планшет данных Планшет данных Пример АВК в масштабе АВК в масштабе залеченной глубин 1:20 глубин 1:10 трещины в

масштабе глубин 1:10

Рисунок 8 - Результаты оценки трещиноватости по геофизическим

данным

Основным нормативным документом в области проектирования подземных горных выработок является СНиП II 94-80 «Подземные горные выработки» в котором критерий устойчивости горных пород определяется по формуле:

с__КтКлКпК,Н р_

26,3 + KaRc(5,25-0fi056K<lRJ, ^ '

а остальные методы прогноза носят рекомендательный характер.

Категория устойчивости в соответствии с величиной критерия С определяется по таблице 3.

Таблица 3 - Категории устойчивости горных пород

Категория Оценка состояния Критерий

устойчивости устойчивости устойчивости С

1 Устойчивое до 3

II Среднеустойчивое 3-6

III Неустойчивое 6-10

IV Очень неустойчивое свыше 10

Категория устойчивости пород определяет тип крепи и ее толщину. Завышая категорию устойчивости, мы обеспечиваем надежность крепления горной выработки, но, с учетом удорожания работ по строительству, необходимо приближать эту величины к реальным условиям массива.

Прогнозирование устойчивости выполнено на примере данных структурного скважины шахтного ствола «Южный вентиляционный» с использованием эмпирических классификаций, по Биенявскому (рейтингу ЯМЕ) и Булычеву (рейтингу Б) , статистическим методом (Латышев О. Г., Гуман О. М., Ворожев А. В., Соколов В. В.) и по СНиП II 94-80 «Подземные горные выработки». Полученные результаты по всем классификациям приведены в таблице 4. Горные породы по всем методикам, в основном неустойчивые, это связано с высокой степенью трещиноватости пород. В неустойчивых породах длительность обнажения пород можно рекомендовать до 1 суток с дальнейшим креплением.

Таблица 4 - Прогноз устойчивости проектируемого шахтного ствола

«Южный вентиляционный» различными классификациями

Интервал, м Категория по СНиП II 94- Категория по Булычеву Категория по Вероятностный

от ДО 80 н.с. Биенявскому метод

0,0 83,8 IV V V 1.000

83,8 102 п IV IV И—

102 130 I IV IV 0,014

130 153 IV III 0,015

153 160 1 IV III 0,020

160 165 - да» IV IV 0,028

165 184.5 ; л тт IV IV 0.028

184,5 191 п ¡V IV 0,033

191 221,3 п IV III 0,025

221,3 265 п IV III 0,015

265 277,3 ш IV IV ддц

2773 295 п IV III

295 310,9 п IV IV

310,9 314,4 III IV IV

314.4 319,2 п IV IV 11М1 Шш^ШШ

319,2 336,4 III IV IV ■

336,4 340 ш IV IV

340 352,9 III IV III

352,9 361 IV IV IV .........Ш-Щ

361 379,6 П1 IV ш

379,6 389,4 IV IV IV

389,4 420 IV ¡V IV

420 423,2 п IV III

423,2 466,3 II IV IV < ' Л VI

466,3 472,4 ш IV III

472,4 483,8 IV IV IV

483,8 530 П1 IV ?шжшш IV

530 554,2 IV IV IV

554,2 570,2 ш IV III Ш Юй

570,2 615 III IV IV

615 650 III IV III ниш

Прогнозирование устойчивости массива скальных горных пород Юбилейного месторождения различными методами показали хорошую сходимость, но они не учитывают специфических особенностей конкретного объекта. На Юбилейном месторождении таким фактором является наличие в разрезе баймак-бурибаевской свиты специфических метасоматических пород кварц-хлорит-серицитовой формации, которые теряют свои прочностные свойства практически полностью под воздействием окружающей среды.

С учетом падения прочности метасоматических пород во времени решаем обратную задачу по устойчивости массивов в метасоматических породах и получаем величину уменьшения прочности метасоматитов в массиве в зависимости от времени стояния массива. Для пород баймак-бурибаевской свиты это значение составило 0,12. Вводим этот коэффициент в величину определения прочности в массиве, рассчитываем категорию устойчивости массива, но с другими параметрами прочности для метасоматических пород и получаем категорию устойчивости, представленную в таблице 5. Сравнительный анализ показывает, что в интервалах метасоматических пород, где отмечались осложнения бурения, категория устойчивости меняется и отражает реальную картину поведения пород.

Таблица 5 - Прогноз устойчивости с учетом специфических метасоматитов

| Интервал, м Категория по СНиП II 94-80 (по расчету) Категория по СНиП II 94-80 (с коэффициентом)

ОТ ДО

0,0 83,8 | IV

83,8 102 II II

102 130 I

130 153 I

153 160 I

160 165 1

165 184,5 I

184,5 191 I

191 221,3 II II

221,3 265 11 п

265 277,3 III IV

277,3 295 II II

295 310,9 II II

310,9 314,4 III IV

314,4 319,2 11 IV

319,2 336,4 III III

336,4 340 III III

340 352,9 III III

352,9 361 IV IV

361 379,6 III III 1

379,6 389,4 IV IV

389,4 420 IV IV

420 423,2 III III

423,2 466,3 И II

466,3 472,4 III III

472,4 483,8 IV IV

483,8 530 III __ _ ш

530 554,2 IV IV :штшш.

554,2 570,2 III III

570,2 615 III III

615 650 III III

Выводы:

1. Впервые детально изучены породы баймак-бурибаевской свиты до глубин 1350 м, выполнена статистическая обработка характеристик физико-механических свойств скальных горных пород, выявлено, что скальные горные породы представляют собой прочные, невыветрелые, очень плотные, в основном неразмягчаемые разновидности.

2. Установлено, что изменения физико-механических свойств скальных горных пород глубоких горизонтов Бурибаевского рудного района связаны с зеленокаменным метаморфизмом зеленосланцевой (актинолит-эпидот-хлоритовой) фации и более поздними гидротермально-метасоматическими изменениями кварц-хлорит-серицитовой формации.

3. Проведенные исследования свидетельствуют, о том, что практически все породы подвержены процессам метаморфических изменений, степень которых достигает 100 % . В течение месячного интервала времени прочность метасоматических пород снижается более чем в два раза, породы с высоким содержанием пирита из скальных грунтов переходят в дисперсные разновидности.

4. Метасоматические горные породы кварц-хлорит-серицитовой формации Бурибаевского рудного района предлагается рассматривать как специфические. Исследования физико-механических свойств метасоматических пород должны выполняться с учетом фактора времени: при вскрытии пород и в течение периода распада с его фиксацией. В лабораторных условиях обязательно отмечать падение прочности как в воздушной среде, так и при водонасыщении этих пород.

5. На этапе проектирования вертикальных горных выработок большой глубины (более 1000 м) прогноз устойчивости скальных массивов должен быть детализирован по набору геологических факторов, влияющих на устойчивость пород: с расчленением первичной трещиноватости и крупных зон тектонических нарушений, выделением зон метаморфических преобразований, зон обводненности и т. п. Для получения инженерно-геологической информации необходимо использовать геофизические методы, особенно те, которые не реагируют на пиритное загрязнение массива, а именно комплекс акустического каротажа (АК), акустического видеокаротажа (АВК).

6. Рассчитаны категории устойчивости массива скальных горных пород Юбилейного месторождения различными методами, установлена

хорошая сходимость результатов, но они не учитывают специфических особенностей конкретного объекта исследования. 7. Для пород Бурибаевского рудного района рекомендуется использовать • коэффициент падения прочности метасоматических пород со временем при расчете категории устойчивости по СНиП II 94-80 «Подземные горные выработки», по результатам данных исследований он равен 0,12.

Работы, опубликованные по теме диссертации Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией

1. Прогноз устойчивости вертикальных горных выработок по материалам инженерно-геологических изысканий. / А. В. Ворожев, О. М. Гуман, О. Г. Латышев, В. В. Соколов // Геориск. - 2009. - №4. - С. 47-49.

2. Сковородников И. Г., Ворожев А. В. Простое устройство для нанесения ориентирующей метки на буровой керн // Изв. вузов. Горный журнал.-2012,-№2, С. 184-186.

3. Оценка трещиноватости массива скальных горных пород по данным геофизических исследований скважин / И. Г. Сковородников, О. М. Гуман, В. Е. Петря ев, А. В. Ворожев, В. М. Сапожников // Изв. вузов. Горный журнал. - 2012. - № 3, с. 154-159.

4. Способы имитационного моделирования изменчивости свойств горных пород. / А. В. Ворожев, О. Г. Латышев, К. А. Карасев, К. С. Мартюшов // Изв. вузов. Горный журнал. - 2013. - № 3. - С. 82-89.

5. Ворожев А. В. Грязнов О. Н., Гуман О. М Инженерная петрология метасоматитов медноколчеданных и скарново-магнетитовых месторождений Урала// Изв. вузов. Горный журнал. -2013. -№ 8- С .

Статьи, опубликованные в других изданиях

6. Ворожев А. В. Прогноз устойчивости скальных горных пород для шахты Южной вентиляционной Юбилейного месторождения. // Материалы Уральской горнопромышленной декады, г. Екатеринбург, 14-23 апреля 2008 г. / Оргкомитет: Н. Г. Валиев (отв. за выпуск) и др.; Уральский государственный горный университет. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. -333 с.

7. Ворожев А. В. Оценка устойчивости горных пород в местах заложения шахтных стволов // Проблемы геологии и освоения недр: Сборник научных трудов XIII Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 110-летию со дня

рождения профессора, Лауреата государственной премии СССР К. В. Радугина. - Томск, 2009. -993с. (С. 186-187).

8. Ворожев А. В. Анализ степени трещиноватости по геофизическим исследованиям и керну скважин // Международный научно-промышленный симпозиум «Уральская горная школа — регионам», г. Екатеринбург, 21-28 апреля 2009 г.: сборник докладов/ Оргкомитет: Н. Г. Валиев (отв. за выпуск) и др.; Уральский государственный горный университет. — Екатеринбург: Изд-во УТТУ, 2009. — 219 с.

9. Ворожев А. В. Изменение инженерно-геологических условий территории Уральских медноколчеданных месторождений при их разработке (на примере Гайского ГОКа) // Эколого-геологические проблемы урбанизированных территорий: материалы Второй Всероссийской научно-практической конференции (Россия, г. Екатеринбург, УТТУ, 26-27 ноября 2009 г.) / редкол.: О. Н. Грязное (ответств. редактор) и др. — Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2009. - С. 86-88.

10. Ворожев А. В., Гуман О. М. Проблемы инженерно-геологического и гидрогеологического обеспечения информацией этапов проектирования горнодобывающих комплексов // Материалы Международной научно-технической конференции «Проблемы открытой разработки месторождений полезных ископаемых» 29-30 ноября 2007 г., г. Екатеринбург (Хохряковские чтения, посвященные памяти профессора В. С. Хохрякова). - Екатеринбург, 2010.

11. Обоснование выбора крепи шахтного ствола с позиции вероятности его разрушения. / О. М. Гуман, О. Г. Латышев, А. В. Ворожев, В. В. Соколов // Актуальные вопросы инженерной геологии и экологической геологии. Труды международной конференции. Москва, геологический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова, 25-26 мая 2010 / под ред. В. Т. Трофимова и В. А. Королева. - М.: Издательство Московского университета, 2010.

12. Свойства метасоматитов колчеданных месторождений Урала как специфических грунтов./ О. М. Гуман, А. Б. Макаров, И. А. Долинина, А. В. Ворожев // Сергеевские чтения. Научное обоснование актуализации нормативных документов инженерно-геологических и инженерно-экологических изысканий. Выпуск 12. Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии 23-24 марта 2010 г. - М.: РУДН, 2010. - С. 248-253.

13. Гуман О. М., Ворожев А. В. Инженерно-геологические особенности метасоматитов колчеданных месторождений Урала. // Международный научно-промышленный симпозиум «Уральская горная

школа - регионам», г. Екатеринбург, 12-21 апреля 2010 г.: сборник докладов / Оргкомитет: Н. Г. Валиев (отв. за выпуск) и др.; Уральский государственный горный университет. - Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2010. С 151-153.

14. Ворожев А. В., Гуман О. М. Инженерные изыскания для проектной документации разработки месторождений твердых полезных ископаемых. // Инженерные изыскания в строительстве: материалы Шестой Общероссийсокй конференции изыскательских организаций. - М.: ООО «Геомаретинг», 2011. - С .30-32.

15. Опыт инженерно-экологических изысканий в Уральском регионе. / А. В. Ворожев, О. М. Гуман, А. Б. Макаров, И. А. Долинина, А. В. Захаров, // Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации. Материалы VII Общероссийской конференции изыскательских организаций, 15-16 декабря 2011 г. - М.: ООО «Геомаркетирг», 2011. - С. 97-99.

16. Ворожев А. В. Гуман О. М. Проблемы инженерно-геологических изысканий для проектирования комплексного освоения медно-колчеданных месторождений Южного Урала // Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Урала и сопредельных территорий: материалы Всероссийской научно-практической конференции (Россия, г. Екатеринбург, УГГУ, 20-21 декабря 2011 г.) Редкол.: О. Н. Грязное (ответств. редактор) и др. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2011.С131-133.

Подписано в печать 22.11.2013 г. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать на ризографе. Печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ , Отпечатано с оригинала-макета в лаборатории множительной техники

издательства УГТУ 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Ворожев, Андрей Владимирович, Екатеринбург

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО Уральский государственный горный университет Кафедра гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии

На правах рукописи

04201455604

Ворожев Андрей Владимирович

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ГЛУБОКИХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ (НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЮБИЛЕЙНОЕ)

Специальность 25.00.08 - «Инженерная геология, мерзлотоведение и

грунтоведение»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель -доктор геолого-минералогических наук профессор Гуман О. М.

Екатеринбург - 2013

Содержание

Введение.......................................................................................................................3

Глава 1 Современные представления о методах инженерно-геологических исследований глубоких горизонтов месторождений полезных ископаемых 10 Глава 2 Основные черты геологического строения района исследований ...20

Глава 3 Изменения инженерно-геологических свойств скальных пород глубоких горизонтов Бурибаевского рудного района на примере

Юбилейного месторождения...................................................................................37

Глава 4. Специфические скальные грунты.........................................................55

Глава 5. Особенности прогноза устойчивости на стадии проектирования шахтных стволов.......................................................................................................72

5.1 Факторы инженерно-геологических условий устойчивости шахтных стволов........................................................................................................................72

5.2 Прогнозы устойчивости вертикальных горных выработок различными

методами.....................................................................................................................94

Заключение...............................................................................................................122

Список использованных материалов..................................................................124

Введение

Актуальность работы. Объем добычи медных руд подземным способом на Урале составляет более 70 %. Дальнейшее развитие меднорудной базы связано с отработкой нижних горизонтов крупных месторождений (Гайское, Учалинское, Узельгинское), а также с перспективой перехода отработки открытым способом на подземный (Тарньерское, Летнее, Осеннее, Юбилейное, Ново-Учалинское, Западно-Озерное, Озерное, Подольское и т.д.). Строительство шахтных стволов -трудоёмкий и дорогостоящий процесс, от работоспособности стволов зависит эффективность работы всего горнодобывающего предприятия, а также безопасность работников всего подземного рудника. Инженерно-геологическое обеспечение проектирования глубоких шахтных стволов заключается в изучении структуры массива вмещающих пород, их физико-механических свойств, состояния, гидрогеологических условий и горногеологических процессов и явлений. Сложность изучения состоит в том, что исследования проводятся по керну, как правило, единичной структурной скважины, расположенной за пределами рудных тел, в комплексе с геофизическими исследованиями.

B. Шаумян, и многими другими учеными.

Вопросам проектирования глубоких вертикальных горных выработок посвящены работы в основном технического характера. Исследуемая тема

отличается от ранее изученных тем, что в ней рассмотрены вопросы проектирования глубоких вертикальных горных выработок в породах баймак-бурибаевской свиты, которая является перспективной для добычи медноколчеданных месторождений Южного Урала, расположенных на больших глубинах.

Задачи исследований:

2. Изучение главных факторов, влияющих на изменение физико-механических свойств горных пород.

3. Выбор приоритетных факторов устойчивости скальных массивов и их количественная оценка.

4. Разработка модели инженерно-геологических условий скального массива Бурибаевского рудного района.

5. Прогноз устойчивости скальных пород глубоких горизонтов баймак-бурибаевской свиты.

Теоретическая и практическая значимость работы состоит том, что содержащиеся в ней выводы и предложения могут быть использованы для

дальнейших научных исследований, в частности для исследований пород кварц-хлорит-серицитовой формации на других месторождениях.

Методология и методы исследований: в процессе выполнения исследований широко применялись теоретические обобщения; геологические, гидрогеологические, геофизические, аналитические, экспериментальные работы в лабораторных и полевых условиях; методы физического и численного моделирования. Виды и объемы выполненных работ: инженерно-геологическая документация керна - 4800 п. м., опытно-фильтрационные работы в скважинах - 31 опыт; геофизические исследования скважин (ГК, КС, ПС, кавернометрия и инклинометрия во всех скважинах, МСК, термометрия и расходометрия) - 4800 п. м., геофизические исследования скважин (волновой акустический каротаж и акустический видеокаротаж) - 4035 п. м; изучение физико-механических свойств грунтов -257 проб (более 770 проб экспресс-методами) и минерального состава грунтов - 336 проб.

Все аналитические исследования выполнялись в аккредитованных лабораториях по аттестованным методикам.

Положения, выносимые на защиту: 1. Изменения физико-механических свойств горных пород глубоких

горизонтов Бурибаевского рудного района обусловлены, главным

образом, зеленокаменным метаморфизмом зеленосланцевой

(актинолит-эпидот-хлоритовой) фации и более поздними гидротермально-метасоматическими изменениями кварц-хлорит-серицитовой формации.

Степень достоверности и апробации результатов.

Основные положения диссертационной работы были изложены в

докладах Международной научно-практической конференции студентов и

молодых ученых в рамках «Уральской горнопромышленной декады» (г. Екатеринбург, УГГУ, 2007, 2008, 2009, 2010, 2012 гг.), Международной научно-технической конференции Хохряковские чтения «Проблемы открытой разработки месторождений полезных ископаемых» (г. Екатеринбург, УГГУ, 2007 г.), Всероссийской конференции-конкурсе студентов выпускного курса 3-4 апреля 2008 г. «Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г. В. Плеханова» (г. Санкт-Петербург, СПГГИ (ТУ), 2008 г.), XIII Международном симпозиуме имени М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященном 110-летию со дня рождения профессора, Лауреата Государственной премии СССР К. В. Радугина «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск, ТПУ, 2009 г.), II Всероссийской конференции «Эколого-геологические проблемы урбанизированных территорий» (г. Екатеринбург, УГГУ, 2009 г.), Международной научной конференции «Актуальные вопросы инженерной геологии и экологической геологии» (г. Москва, МГУ, 2010 г.), «Двенадцатые Сергеевские чтения» (г. Москва, Институт геоэкологии им. Е. М. Сергеева РАН, 2010 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Урала и сопредельных территорий» (г. Екатеринбург, УГГУ, 2011 г.), Шестой Общероссийской конференции изыскательских организаций «Инженерные изыскания в строительстве» (г. Москва, ОАО «ПНИИИС», 2011 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 5 работ - в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией.

В первой главе охарактеризованы современные методы инженерно-геологических исследований скальных массивов, особое внимание уделено медным месторождениям, научным исследованиям, выполненным на кафедре гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии УГГУ, вопросам прогнозирования.

В третьей главе рассмотрены физико-механические свойства скальных пород, поделенных на три толщи, в зависимости от состава исходных пород; выделены горно-геологические ярусы, отличающиеся по условиям проходки шахтного ствола, выполнена статистическая обработка полученных исходных данных.

В заключении сделаны выводы и представлены основные результаты исследований.

Объем работы 136 страниц машинописного текста, в том числе 44 рисунка и 31 таблица.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору О. М. Гуман за постановку темы работы и постоянную помощь в ее выполнении, доктору геолого-минералогических наук, профессору О. Н. Грязнову, доктору технических наук, профессору С. Н. Тагильцеву за консультации, доктору геолого-минералогических наук, доценту А. Б. Макарову за полезные советы и замечания по существу работы; кандидатам геолого-минералогических наук И. А. Антоновой и А. В. Захарову, а также сотрудникам ООО «У рал геопроект», участвующим в выполнении исследований на Юбилейном месторождении, Автор выражает также благодарность всем своим коллегам - преподавателям и сотрудникам кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии ФГБОУ ВПО «УГГУ» за оказанную поддержку, помощь в выполнении работы и ее обсуждении.

Глава 1 Современные представления о методах инженерно-геологических исследований глубоких горизонтов месторождений полезных ископаемых

Основы инженерной геологии месторождений полезных ископаемых изложены в работах Панюкова П. Н. [55], Скворцова Г. Г. [68, 69], Голодковской Г. А. [17], Ломтадзе В. Д. [49], Иванова И. П. [34], Смирнова Б. В. [74, 75] и др., в которых рассматриваются и классифицируются горногеологические явления и процессы, дается теория горно-геологических массивов и различные аспекты прогнозирования.

В инструкции ВСЕГИНГЕО [35] рассматривается методика инженерно-геологических исследований при разведке месторождений, описаны основные виды работ, методы их выполнения и сделаны предложения по их минимальному и достаточному объему для характеристики инженерно-геологических условий на месторождениях различной категории сложности инженерно-геологических условий.

Вопросам классификации грунтов всегда уделялось внимание, начиная с 1937 г., когда была предложена первая инженерно-геологическая классификация грунтов Ф. П. Саваренского, до 2005 г., когда в учебнике по Грунтоведению была опубликована «Общая классификация грунтов. Царство природных грунтов». Но ни в одной из них не отражены свойства метасоматитов, которые могут быть отнесены к специфическим грунтам. У Ф. П. Саваренского только мягкие и рыхлые породы относятся к породам особого свойства или состояния, отличающиеся какими-либо особыми свойствами или особенностями, снижающими их физико-механические свойства, например, соленосные, торфянистые, плывучие. В классификации 2005 г. также не нашлось места метасоматическим породам, которые теряют прочность в течение некоторого времени, постепенно становятся неустойчивыми породами с полным разрушением структуры, превращаясь в глинисто-песчаные разновидности [19].

В. И. Кузькиным, Л. И. Ярг [41] предложена типизация рудных месторождений по сложности инженерно-геологических условий, которая учитывает инженерно-геологические и гидрогеологические условия, тектонические особенности территории и геолого-структурные условия рудных месторождений.

Работа [24] «Типизация железорудных месторождений Урала» позволила на начальном этапе изучения пород баймак-бурибаевской свиты расчленить скальный массив на три горно-геологических яруса с учетом генезиса и постгенетических изменений пород: верхний - покровный, средний - кора выветривания палеозойский вулканогенных горных пород, нижний - скальные палеозойские породы.

Непосредственно по медноколчеданным месторождениям можно выделить работы В. И. Кузькина и М. С. Тимониной. В работе М. С. Тимониной [81] были изучены медноколчеданные месторождения Северных Мугоджар (месторождения «Весене-Аралчинское», «50 лет Октября», «Летнее», «Осеннее» и др.). Результаты выполненных исследований следующие:

- разработана методика инженерно-геологической прогнозной оценки медноколчеданных месторождений при их разведке;

- составлен паспорт свойств пород месторождений данной металлогенической провинции;

- установлены закономерности изменения и количественные связи между физико-механическими свойствами пород и их вторичными изменениями;

- дана количественная оценка основных факторов, влияющих на инженерно-геологические условия месторождений, типизация пород месторождений, прогнозное инженерно-геологическое районирование на медноколчеданных месторождениях по степени устойчивости пород в процессе э�

Информация о работе

Ворожев, Андрей Владимирович
кандидата геолого-минералогических наук
Екатеринбург, 2013
ВАК 25.00.08

Диссертация

Инженерно-геологическое обеспечение проектирования глубоких шахтных стволов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы