Качарское месторождение

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1.Общая характеристика месторождения 2.Геологическое строение 3.Характеристика руд 4.Гидрогеологические условия Качарского месторождения 13 Заключение 14 Список литературы 15 Введение Уникальное месторождение магнетитовых руд – Качарское по запасам и качеству руд превосходит месторождения железорудного бассейна Верхнего озера в США, где добывается до 80% всей железной руды страны.

В строении рудных залежей участвуют сплошные богатые и более бедные вкрапления магнетитовые руды с прослоями безрудных пород. Глубокими буровыми скважинами, пройденными на Качарском месторождении, установлено, что рудные залежи простираются на глубину более 1 км. По условиям залегания (мощности пород покровной толщи 164 м, обводненности) Качарское месторождение аналогично, например, Сарбайскому, на котором имеется опыт строительства карьера.

Однако необходимость ускоренного строительства Качарского карьера в этих условиях ставит перед проектировщиками целый ряд особых задач, делающих его уникальным объектом. 1.Общая характеристика месторождения Месторождение находится в 55 км от г. Кустаная, на таком же расстоянии от него расположен г. Рудный. До ближайшей железнодорожной станции Озерное (линии

Троицк — Кустанай) 22 км.) В орографическом отношении площадь Качарского месторождения представляет собой степную равнину. Абсолютные отметки поверхности в районе месторождения колеблются от 189 до 197 м. Основной водной артерией района является река Тобол и ее притоки Аят и Уй с притоком Тогузак. Река Тобол протекает в 50 км к юго-востоку от

Качарского месторождения. Климат района резко континентальный, характеризуется сухим и жарким летом и суровой продолжительной зимой. Преобладающее направление ветров юго-западное. Среднегодовое количество осадков в районе колеблется в пределах 147—504 мм и в среднем составляет 340 мм. Проектное задание на строительство Канарского горНо обогатительного комбината было выполнено институтом «Гипроруда» в 1959 г. в двух вариантах разработки: открытым и подземным способами.

В октябре 1960 г. проектное задание было рассмотрено Советом Министров СССР, утвержден вариант открытых работ. Границы карьера устанавливали исходя из значения расчетного экономически целесообразного коэффициента вскрыши 10 м3/м3 и величины углов предельного откоса по рыхлой толще до 26° (в среднем 23—24°), по скальным породам 42—38°. Форма карьера в плане приближается к кругу, размеры его на конец отработки следующие:

длина по поверхности (в широтном направлении) 3000 т; ширина по поверхности (в меридиональном направлении) 2900 м; длина по дну 430 м; ширина по дну 175 м; глубина карьера 723 м; абсолютная отметка дна карьера — 530 м; площадь карьера по поверхности 7 372 000 м2. Запасы руды в контуре карьера 1040 млн. т (313,5 млн. м3). Общее количество пустых пород 3532,4млн. т (1635,5 млн. м3), в том числе рыхлых и полускальных — 1800,9 млн. т (969,5 млн. м3), скальных – 1731,4 млн. т (665,98 млн. м3).

Производительность карьера по горнотехническим возможностям определена в размере 21 млн. т сырой руды в год, по горной массе 100 млн. т в год, в том числе по рыхлой вскрыше — 20 555 тыс. м3, по скальной — 16 154 тыс. м3. Мощность комбината по концентрату 10 164 тыс. т, по окатышам — 11 000 тыс. т. Осушение карьера предусматривается подземным способом. Запроектированная дренежная система включает два шахтных водоотливных ствола, дренажные штреки со сквозными

фильтрами и восстающими скважинами, комплекс земного водоотлива и комплекс вспомогательных дренажных мероприятий в карьере. Подземная дренажная система состоит из северо-запад-го парного штрека, проходимого на горизонте —50 м в зоне альб-сеноманских песков и конгломератов, и южных дренажных штреков, проходимых между стволами № 1 и 2, положенных на нескольких горизонтах (—50, —180 м и ниже). Южные дренажные штреки служат для отвода подземных вод из карьера и дренажа зон тектонических нарушений.

Для откачки подземных вод из дренажной системы шахтных стволов сооружаются подземные насосные станции с водосборниками. В качестве вспомогательных осушительных сооружений в карьере намечается построить горизонтальный дренаж в подошве сантонских и альб-сеноманских песков в постоянных бортах карьера, передовые дренажные траншеи для осушения верхнеолигоценового водоносного горизонта, иг-лофильтровые установки и противофильтр анионные завесы для осушения рабочих бортов карьера.

Системой разработки предусматривалось толщу рыхлых отложений от дневной поверхности до горизонта +152—159 м и от кровли скальных коренных пород до от­метки 82—96 м отрабатывать экскаваторами ЭРГ-1600 на конвейерный транспорт с установкой комплексов непрерывного действия на горизонтах 155 м (hy = 40—37 м) и 51 м (hy = 40 и 10 ж нижним черпанием). Для удаления полускальных пород средней мощностью 64 м при высоте уступа 16 м используются экскаваторы

ЭКГ-8(8) с погрузкой на железнодорожный транспорт. Отработка коренных пород и добычные работы производятся уступами 20 м экскаваторами ЭКГ-8(6) также на железно-дорожный транспорт. Полускальные и скальные породы, а также руды отрабатываются с предварительным рыхлением буровзрывными работами. Вскрытие осуществляется тремя основными вскрывающими выработками: одной для горизонтов покровной толщи,

разрабатываемых роторными экскаваторами; двумя — Для руд, полускальных и скальных пород. Южный и Северный участки включаются в отработку одновременно и, таким образом, в первые годы образуются два карьера. Слияние этих карьеров в один происходит на горизонте 155 м, разрабатываемом экскаваторами ЭРГ-2.Геологическое строение Качарское месторождение отличается большой мощностью мезозой-кайнозойских отложений (до 200 м), которые покрывают породы и руды палеозойского складчатого фундамента.

Рисунок 1. Рис. 7. Геологическая карта горизонта палеозойских пород Качарско месторождения. 1 — покровные отложения; 2 — мраморизованные и вестняки; 3 — порфириты, пироксены и их туфы; 4 — ороговикованны туфы; 5 — гранит-порфиры с вкрапленниками кварца; 6 — гранит-по фиры без вкрапленников кварца; 7 — массивные магнетитовые руды; 8 — вкрапленные магнетитовые руды;

9 — скаполитовые породы; 10 пироксен-альбитовые породы. Комплекс палеозойских пород (рис. 1) представлен осадочно-вулканогенной свитой пород нижнекарбонового возраста (эта свита, непосредственно вмещающая оруденение слагается мраморизованными известняками, песчано-глинистыми породами, порфиритами, альбитофирами, туфами и хуфобрекчиями, значительная часть этих пород частично или полностью замещена магнетитовыми рудами), дорудными и послерудными гранит-порфирами, скарнами

и рудами, образованными в зоне контакта гранит-порфиров с породами осадочно-вулканогенной толщи; дайками диабазовых пор-фиритов и альбитофиров. Первичные условия залегания осадочно-вулканогенной свиты пород не сохранились. Свита подверглась тектоническим воздействиям, благодаря которым рудная зона и вмещающие ее породы приобрели складчатую структуру, местами осложненную сбросами различных направлений. На месторождении выделяются два участка — Северный и

Южный, которые разделены между собой крупным сбросом и различаются как по структуре и форме оруденения, так и по составу слагающих их руд. На Северном участке сосредоточена большая часть разведанных запасов месторождения (до 90%). Рудная залежь здесь представлена в основном двумя пластообразными телами массивных магнетитовых руд, разделенными по высоте толщей скарнов мощностью до 30 м. Длина верхнего (главного) тела по простиранию около 3 км, средняя мощность 150 м.

Центральная часть этого тела состоит главным образом из малосернистых и малофосфорных руд, значительная доля которых может быть отнесена к мартеновским. К периферии массивные богатые руды сменяются богатыми вкрапленными, затем убогими, которые, в свою очередь, переходят в скаполитовые породы с вкрапленностью магнетита и в первичные порфириты. Нижнее тело мощностью 140 м и простиранием 1,8 км также представлено богатыми рудами с повышенным содержанием пирита и апатита.

Оба тела имеют сложное складчатое строение, поэтому углы падения их изменяются в широких пределах — от 15 до 45°. Ширина рудных тел колеблется от 650 до 1200 м. Общая площадь горизонтальной проекции рудной зоны составляет примерно 3 км2. Рудная залежь Южного участка представлена одним крутопадающим линзообразным телом. Падение тела крутое (45—70°) на северо-восток, длина по простиранию 600 м.

По глубине оно прослеживается на 500 м. Максимальная мощность тела 260 м, средняя — 150 м. Залежь сложена в основном богатыми рудами с повышенным содержанием фосфора. К висячему боку богатые руды переходят во вкрапленные. С северо-западного и южного флангов залежь выклинивается, переходя по простиранию в известняки, эффузивы или гранит-порфиры. С востока по падению она срезана дизъюнктивом и контактирует с интрузией гранит-

порфира. Древняя кора выветривания захватывает всю верхнюю часть палеозойских пород. Мощность ее достигает 35 м, в среднем составляет 5—6 м. Вмещающие интрузивные породы и породы осадочно-вулканогенной толщи приобретают в коре выветривания глиноподобный характер. Коренные породы и руды, слагающие месторождение, погребены под мощной толщей мезозой-кайнозойских отложений, представленных глинами, песками, песчаниками и опоками (рис.

2). Суммарная мощность ее 130—200 т, в среднем 164 м. Рельеф поверхности палеозойских пород довольно расчлененный. Абсолютные отметки изменяются от -10 до +80 м. Покровная мезозой-кайнозойская толща залегает почти горизонтально; она сложена слоями, довольно хорошо выдерживающимися на всей площади месторождения. В основании толщи залегают альбсеноманские континентальные отложения, представленные в низах конгломератами,

песками и глинами. Верхняя часть этого горизонта сложена серыми глинами с прослоями песка и угля. Средняя мощность горизонта 19 м, он заполняет пониженные места в палеозойском фундаменте. Рисунок 2. Геологический разрез Качарского месторождения по линии А—Б. Условные обозначения те же, что на рисунке 1. Выше залегают сантонские прибрежно-морские и лагунные отложения средней мощностью 32 м, представленные'

перемежающимися слоями песков и глин. Отложения сантона покрыты морскими отложениями нижнего Маастрихта, состоящими из песчаников, глин и опок. Средняя мощность этого горизонта 30 м, большая часть пород представлена сцементированными разностями — песчаниками и опоками. Выше залегают эоценовые отложения, в нижней части представленные глауконито-кварцевыми песчаниками, а в верхней части — опоками.

Средняя мощность песчаников 23 м, опок —19 м. Над эоценовым горизонтом залегают эоцен-олигоценовые чеганские плотные глины мощностью 35 м. И наконец, е самом верху толщи расположены верхне-олигоценовые, неогеновые и четвертичные суглинки и пески. Средняя суммарная мощность их 6—10 м. Таким образом, с практической точки зрения, всю толщу мезозой-кайнозойских отложений можно разделить (сверху вниз) на 3 части, каждая из которых характеризуется определенными литологическими и физическими

свойствами. 1.Песчано-глинистые отложения (четвертичные — эоце­новые) со средней суммарной мощностью 43 м. 2.Горизонт опок и песчаников с прослоями плотных глин (полускальные породы) -— 71,7 м. 3.Кварцево-глауконитовые пески, пестроцветные глины —51,3 м. Объемный вес и коэффициент разрыхления вскрышных пород и руд охарактеризованы в таблице 1. Таблица 1. Объемный вес и коэффициент разрыхления вскрышных пород и руд

Породы и руды Объемный вес, г/м3 Коэффициент разрыхления начальный остаточный Руды Северного участка 3,1 1,5 1,25 Руды Южного участка 3,6 1,5 1,25 Скальные породы 2,6 1,5 1,25 Полускальные породы 1,8 1,35 1,15 Рыхлые породы 1,8 1,15 1,05 3.Характеристика руд На месторождении выделяются два основных типа руд: массивные магнетитовые и вкрапленные магнетитовые.

Местами на самых верхних горизонтах зоны оруденения встречаются окисленные (мартитовые) руды. Удельное значение их невелико. Больше всего окисленных руд на Южном Участке, но и там их количество не превышает 2 % от суммарныx запасов по участку. Массивные магнетитовые руды на месторождении распространены очень широко. Количество их превышает 50% от всех балансовых запасов.

Они имеют довольно просто минеральный состав. Главным рудообразующим минералом является магнетит (60—90%). Из других рудных минералов присутствуют пирит, а также в небольшом количестве — халькопирит, сфалерит, борнит, пирротин, халькозин, галенит. Вкрапленные руды имеют тот же минеральный состав что и массивные. В зависимости от преобладания того ил другого нерудного минерала среди этих руд встречаются скалолитовые, скаполит-пироксеновые, альбитовые и другие разновидности.

Резко преобладают скаполитовые руды. Они составляют 90% всех вкрапленных руд. Кроме описанных выше типов руд, слагающих основную массу запасов, на месторождении в незначительном количестве присутствуют еще так называемые железо-глиноземиетые руды. Они представляют собой конгломерат и залегают непосредственно над породами коры выветривания Наиболее распространены они на Южном участке, хотя в виде маломощных линз встречаются и на

Северном. Окисленные руды имеют весьма ограниченное распространение в зоне выветривания палеозойских пород и руд Нижняя граница зоны окисления неровная. Она понижается близ зон тектонического нарушения и поднимается на участках спокойного залегания руд. Мощность зон окисления обычно не превышает 10 м, изредка достигает 20—25 м. Окисленные руды встречены главным образом на Южном участке.

Рудный минерал в них представлен мартитом и полумартитом. Нерудные минералы те же, что и в первичной зоне, но сильно каолинизированные К балансовым рудам относятся первичные магнетитовы руды с содержанием железа больше 30% и окисленные марганцевые руды с содержанием железа больше 46 %. Первичные руды с содержанием железа 30—20% и OKHQ ленные с содержанием железа 46—30% относятся к забалансовым.

В соответствии с этим на месторождении выделяются семь промышленных сортов руд (табл. 2). Распределение запасов руд по промышленным сортам приведено в таблице 3. Таким образом, на Качарском месторождении преобладают вкрапленные магнетитовые руды, суммарное количество которых (балансовых и забалансовых) в 2 раза превышает запасы массивных богатых руд. Среднее содержание железа во всех рудах месторождениях 39%, а в балансовых — около 45%.

40 Наиболее ценными рудами на Качарском месторождении являются мартеновские и доменные, не требующие обогащения и агломерации. Подавляющая масса их сосредоточена, как уже отмечалось, в границах верхней богатой зоны Северного и частично Южного участка. Наиболее ценными рудами на Качарском месторождении являются мартеновские и доменные, не требующие обогащения и агломерации. Подавляющая масса их сосредоточена, как уже отмечалось, в границах верхней богатой зоны

Северного и частично Южного участка. Общие запасы богатых руд со средним содержанием железа около 55% составляют 467 млн. т, что значительно превосходит подсчитанные запасы богатых руд Сарбайского месторождения. Таблица 2 сорт руды содержание, % железо кремнозем сера фосфор цинк 1 Мартеновские 54 14 0,15 0,15 0,15 2 Доменные 46 - 0,3 0,3 - 3 Магнетитовые богатые сернистые 46 - 0,3 - - 4 Магнетитовые бедные сернистые 46-30 -

0,3 - - 5 Магнетитовые убогие сернистые (забалансовые) 30-20 - - - - 6 Окисленные (богатые) 46 - - - - 7 Окисленные бедные забалансовые 46-30 - - - - Таблица 3 сорт руды Среднее содержание железа, % Категория запасов, млн. т. А2 В С1 всего 1 Мартеновские 59,4 34 51 8 93 2 Доменные 55,11 22 38 47 107 3 Магнетитовые богатые сернистые 54,12 36 200 28 264 4

Магнетитовые бедные сернистые 36,57 93 177 143 413 5 Магнетитовые убогие сернистые (забалансовые) 26,37 15 167 159 341 6 Окисленные (богатые) 55,8 - 2 1 3 7 Окисленные бедные забалансовые 38,35 - 1 1 2 итого 39,59 200 363 387 1223 Гидрогеологические условия Качарского месторождения характеризуются наличием пяти водоносных горизонтов.

1. Горизонт четвертичных отложений, воды которого приурочены к суглинкам и олигоценовым пескам. Мощность горизонта 1 — 10 м, глубина залегания 0,2—4,5 м от поверхности. Водоупором служат чеганские глины. Коэффициент фильтрации (Кф) 0,048—0,38 м/сутки. 2. Второй горизонт, приуроченный к толще опок и песчаников общей мощностью от 55 до 70 м, содержит напорные пластово-трещинные воды. Пьезометрические уровни горизонта устанавливаются на глубине 5,4—18,0

ж от поверхности. Кф = 0,0019—0,12 м> сутки. 3.Третий водоносный горизонт разделяется на два подгоризонта. Первый из них заключен в песчаниках нижнего Маастрихта мощностью 0,85—5 м, второй — в косослоиетых песках мощностью 0,5 —14 м. Подгоризонты разделены аргиллитоподобными глинами средней мощностью 14 м, кровля которых находится у отметки +65—70 м. Воды напорные, пьезометрические уровни устанавливаются на глубине 12— 27 м. Кф = 0,006—0,009 м/с утки. 4.Воды четвертого водоносного горизонта приурочены к

пескам альб-сеномана и нижнего сантона, которые развиты в виде небольших разобщенных линз средней мощностью 3— 4 м. Нижним водоупором служат глины коры выветривания и скальные породы, что указывает на связь этих горизонтов с пятым. Воды высоконапорные, пьезометрические уровни устанавливаются на глубине 22—27 ж от поверхности. К ф=0,12 н- 3,6 м/сутки. 5.Скальные породы содержат трещинные напорные воды пятого водоносного горизонта. Пьезометрические уровни устанавливаются на глубине 21—38 ж от поверхности.

Коэффициент фильтрации изменяется от 0,00005 до 0,05 ж/сутки. В зонах нарушений Кф достигает 0,96 м/сутки. Расчеты показывают, что максимальные водопритоки в Качарский карьер могут достигать 3500 м3/час. Гидрогеологические и инженерно-геологические условия карьерного строительства и эксплуатации рудника на месторождении являются сложными и требуют специальных инженерных мероприятий по предварительному осушению надрудных и рудовмещающих пород и созданию устойчивости бортов

карьера. Заключение Освоение Качарского месторождения осложняется и мае штабом работ, с которым практика строительства отечественных карьеров еще не сталкивалась, и необходимость» достижения и сохранения высоких скоростей опускания горных работ, и тем, что проводить эти работы придется в об водненных и слабоустойчивых породах. Большая проектная производительность карьера по руде (21 млн. т) и в целом по горной массе (100—115 млн. г), необходимость сокращения сроков ее достижения выдвигают на передний план вопросы режима

горных работ, в частности вопросы об очередности ввода участков в эксплуатацию, интенсивности их дальнейшего развития в плане и в глубину с целью сокращения периода освоения проектной производительности и сохранения ее на заданном уровне с учетом выдачи требуемых сортов руды в период нормальной эксплуатации. Установленная проектом предельная глубина карьера 723 м обусловливает ряд дополнительных проблем, связанных с изысканием рациональных средств и схем транспортировки руды и скальных пород с глубоких горизонтов,

а также способов проветривания застойных зон. Эти же проблемы возникают при эксплуатации и других глубокозалегающих месторождений Кустанайского бассейна. Список литературы Перспективы развития Кустанайского железорудного бассейна. Под ред. Н.В.Мельникова. А-А 1972.