Venele de minereu sunt corpuri de minereu cu două dimensiuni geometrice mult mai mari decât a treia (dimensiunea transversală, denumită grosimea venei).
06.11.2019 Subiect: Fundamentele mineritului Autor: Paxey
În acest articol:
Conținut
Caracteristici ale structurii, decopertare, lucrări pregătitoare și tipuri de geotehnologii
Venele de minereu sunt denumite în mod obișnuit corpuri de minereu care au două dimensiuni geometrice (de obicei dimensiunile de înclinare și de atac) mult mai mari decât a treia (dimensiunea de atac transversal, denumită grosimea venei).
Venele de minereu pot fi împărțite în două grupe principale pe baza geneticii:
- venele de împlinire, formate prin umplerea („împlinirea”) unei cavități de fractură din roci cu materie minerală;
- vene de înlocuire formate în principal prin înlocuirea metasomatică a rocilor cu materie minerală de-a lungul fracturilor de-a lungul cărora au circulat soluții minerale.
Adesea, în timpul formării filonului au avut loc simultan procese de împlinire și înlocuire.
Venele de minereu de origine magmatică, atât din prima, cât și din a doua grupă, se formează în procesul de cristalizare a minereului și a mineralelor care însoțesc venele din soluții apoase fierbinți, gaze mineralizate și topituri purtătoare de minereu care se ridică de-a lungul fisurilor și crăpăturilor din roci. Prin urmare, zăcămintele hidrotermale (venele) sunt aproape întotdeauna limitate la astfel de structuri geologice locale, care sunt asociate cu fisuri și falii (la părțile bolții și fracturile intracrustale ale faldurilor anticlinale, la fisurile din rocile eruptive etc.).
De o importanță practică secundară sunt filonurile hipergene de minereu formate prin cristalizarea mineralelor din soluții de suprafață care coboară de-a lungul fisurilor. În acest caz, îmbogățirea apelor vegetale cu metale are loc în detrimentul venelor de minereu formate anterior sau al levigării rocilor gazdă.
În funcție de forma lor, nucleele sunt împărțite în nuclee simple și complexe. Venele simple sunt de obicei vene de împlinire. Contactele venelor simple cu rocile gazdă sunt de obicei mai mult sau mai puțin distincte și regulate. În venele din așa-numita centură, cu structură simetrică sau asimetrică, cu execuție neuniformă a corpului de minereu cu materie minerală diferită, contactele sunt de obicei formate din alte roci decât partea centrală.
Venele complexe constau dintr-o serie de vene subțiri și vene multiple, care apar din ramificarea fracturii principale într-o rețea de fracturi mai subțiri care servesc drept căi de deplasare a soluțiilor minerale. Venele complexe de pe ambele părți nu au contacte clar definite cu rocile laterale.
Printre venele simple și complexe se pot distinge, la rândul lor, o serie de varietăți morfologice: în formă de placă, în formă de pieptene, în formă de cicatrice, în formă clară, în formă de cameră, în formă de lentilă, în formă de lenticel, reticulate, în formă de scară, în formă de treaptă, în formă de șa, în formă de culee, zone de fracturi mineralizate, zone diseminate, zone de spalling, stockworks etc.
Unele dintre aceste denumiri sunt utilizate în practică foarte rar sau chiar deloc. Nu este necesară fragmentarea excesivă a venelor în tipuri morfologice pentru studiul sistemelor de dezvoltare a depozitelor venoase; aceasta poate duce la confuzie și complicarea terminologiei.
În grupul venelor simple este suficient să se distingă venele în formă de placă, cicatrice, cameră și lentilă, iar în grupul venelor complexe — vene reticulate, ramificate, în scară, în șa, zone de minereu și stocuri.
Venele în formă de placă au o grosime constantă, de cele mai multe ori mică și, de obicei, dimensiuni semnificative de-a lungul direcției și înclinării.
Venele în care îngroșările (exploziile) de diferite lungimi alternează cu zone de grosime redusă se numesc vene cicatrice (fig. 6.65). Dacă umflăturile din venă sunt foarte apropiate unele de altele, astfel de vene sunt uneori numite vene în formă de crisp. Nu are sens să le distingem pe acestea din urmă de venele cicatrice deoarece nu se poate trasa o graniță clară între ele.
Venele camerale (Fig. 6.66) sunt, de asemenea, în esență, un tip de vene cicatriceale, dar particularitatea lor este prezența unor umflături foarte puternice, clar pronunțate, având forma unor „camere”.
Venele lenticulare se caracterizează prin alternanța de umflături lenticulare ale filonului pe o lungime considerabilă de-a lungul direcției și înclinării și prin cuneificarea completă a filonului, de asemenea, pe o lungime mai mult sau mai puțin considerabilă.
Venele reticulate (Fig. 6.67) sunt formate dintr-un număr mare de vene apropiate și vene care se intersectează în direcții diferite și care formează împreună un corp de minereu industrial cu grosime mai mult sau mai puțin constantă.
Venele ramificate se deosebesc de venele reticulate prin faptul că ramurile venei principale și venele care le compun nu se intersectează în direcții diferite, ci sunt dispuse mai mult sau mai puțin constant în zona de diferențiere (Fig. 6.68) sau de-a lungul fracturilor (zonelor) faliei. Uneori, vena principală este distinctă în unele locuri, dar apoi se desparte (ramifică) într-o serie de vene și nervuri mai subțiri (Fig. 6.69), care se unesc din nou, etc. Trebuie remarcat faptul că există varietăți de tranziție între venele reticulate și cele ramificate.
Venele de scară (Fig. 6.70) sunt formate dintr-o serie de vene și nervuri scurte dispuse în diguri perpendicular sau diagonal pe grosimea lor.
Venele de șa se formează în bolțile pliurilor anticlinale (Fig. 6.71).
Morfologia venelor are o influență foarte importantă asupra alegerii sistemelor de exploatare și a tehnologiei de excavare de curățare.
În raport cu rocile gazdă, venele pot fi împărțite în vene secante și vene concordante.
Venele secante taie rocile gazdă în unghi; elementele lor de apariție nu sunt legate de stratificarea, stratificarea, alternanța compoziției rocilor gazdă.
Venele concordante sunt localizate de-a lungul direcției și înclinației rocilor gazdă sau de-a lungul suprafeței de contact a rocilor eruptive cu rocile sedimentare și metamorfice. Venele în șa sunt un caz special de vene concordante.
Compoziția chimică și proprietățile fizice ale rocilor gazdă influențează formarea depozitelor filoniene atât în momentul formării soluțiilor care conțin minereu, cât și în procesul de depunere a minereului în timpul circulației soluțiilor de-a lungul fracturilor. Sunt cunoscute o serie de roci (calcare, dolomite, marne, conglomerate cu ciment calcaros) a căror compoziție chimică este foarte favorabilă înlocuirii lor metasomatice. Dar chiar și în acest caz înlocuirea poate să nu aibă loc dacă rocile nu au proprietăți de permeabilitate, adică nu au fracturi, porozitate, șisturi, care sunt factori necesari pentru localizarea mineralizării.
Adesea, ca urmare a trecerii prin fracturi a excrescențelor minereiere, se produce alterarea rocilor aproape de minereu, care se exprimă prin oquartzizare, sericitizare, piritizare, cloritizare, turmalizare etc. În unele cazuri, rocile alterate aproape de minereu conțin mineralizare diseminată, care este minereu condiționat.
Natura contactelor dintre corpul minereului și rocile gazdă este importantă în determinarea domeniului de aplicare a sistemelor cu excavare separată și în vrac și, în special, în selectarea sistemelor de dezvoltare a zăcămintelor filoniene. Acest aspect este foarte puțin abordat în literatura de specialitate, astfel încât ne vom opri în mod special asupra caracterizării contactelor dintre filoni și rocile gazdă.
În funcție de momentul formării, contactele pot fi împărțite în singenetice și epigenetice, iar în raport cu perturbările tectonice în normale și tectonice.
Contactele singenetice sunt caracteristice corpurilor de minereu care se formează simultan cu roca gazdă, spre deosebire de contactele epigenetice care apar atunci când materialul filonian umple fracturi deschise preexistente.
Contactele normale sunt cele care au apărut în timpul formării filonului și nu sunt perturbate de deplasările ulterioare mineritului. În acest caz, tranziția de la minereu la roca gazdă poate fi treptată sau bruscă.
Contactele tectonice apar de obicei ca urmare a deplasărilor ulterioare exploatării miniere. Acestea se caracterizează printr-o graniță netă între minereu și rocă, prin prezența planurilor de alunecare, a argilei, a micii subțiri și a altor margini care fac ca minereul să poată fi ușor separat de rocile gazdă.
Contactele pot fi clare și neclare. Contactele clare sunt de obicei observate în corpurile filoniene ale fracturilor deschise. Zăcămintele cu contacte clare se caracterizează printr-o diferență în compoziția materială a corpului de minereu și a rocilor gazdă, ceea ce facilitează determinarea vizuală a conturului corpului de minereu. Contactele neclare, caracterizate printr-o tranziție treptată de la corpul minereului la roca gazdă, sunt cel mai adesea observate în venele de înlocuire metasomatice. Uneori, tranziția de la minereu la roca gazdă este atât de treptată și imperceptibilă, încât limita poate fi detectată doar prin prelevare atentă de probe.
În ceea ce privește forma, suprafețele de contact pot fi împărțite în netede și sinuoase. Contactele tortuoase se caracterizează prin prezența apofizelor, ramificarea filonului însuși și înlocuirea metasomatică a rocii gazdă cu minereu.
În funcție de gradul de separabilitate al contactelor, acestea se disting în contacte puternice și contacte slabe. În cazul contactelor puternice, rezistența la separarea minereului de rocă de-a lungul contactului este foarte mare. Adesea, astfel de contacte sunt greenizate, skarnizate sau oxidate. În acest caz, masa filoniană nu poate fi separată clar de roca-gazdă; ea este ruptă împreună cu roca sub formă de concrețiuni, ceea ce sporește epuizarea minereului. Dimpotrivă, la contactele slabe, masa filoniană nu este strâns legată de roca gazdă, există intercalații de roci mai moi (argilă, mică, ocru etc.) sau fracturi tectonice care favorizează o bună separabilitate a masei filoniene de roca laterală. În timpul decopertării, de regulă, nu există îmbinări între masa filoniană și rocă, iar consumul de explozivi este puternic redus în comparație cu decopertarea la contacte puternice.
În funcție de combinația celor mai importante caracteristici menționate mai sus — claritate, rezistență și morfologie — se pot distinge patru tipuri principale de contacte întâlnite în zăcămintele filoniene.
- I — netede, clare, slabe
- II — netede, clare, puternice
- III — Răsucite, clare, puternice
- IV — Răsucit, nedistinct, puternic
Alte tipuri de contacte, de regulă, nu apar sau sunt rare.
Diferitele clasificări sunt utilizate pentru a împărți corpurile de minereu în funcție de grosime. În ceea ce privește filonurile, este rezonabil să le împărțim după grosime după cum urmează: foarte subțire (grosime până la 0,7 m), subțire (de la 0,7 la 2 m), grosime medie (de la 2 la 4-5 m) și gros (peste 5 m).
Unghiul de înclinare al depozitelor venoase variază de la 0 la 90°. Cele mai frecvente sunt venele cu înclinare abruptă, cu un unghi de înclinare de peste 45°, care reprezintă mai mult de 70% din producția totală de minereu din zăcămintele filoniene. Venele cu unghiuri de înclinare cuprinse între 15-20 și 45° sunt mai puțin frecvente, iar venele cu unghiuri de înclinare mai mici de 15-20° sunt și mai rare.
Unghiul de înclinare al unui filon nu este întotdeauna constant pe toată lungimea și înclinarea sa. În unele cazuri, acesta se aplatizează cu adâncimea, iar alteori (mai rar) devine mai abrupt. Într-un anumit număr de zăcăminte există în același timp filoane cu pantă descendentă și cu pantă abruptă.
Distribuția mineralelor de minereu în vene poate fi foarte diversă. Destul de rar există zăcăminte cu o concentrație mai mult sau mai puțin uniformă a mineralelor de minereu pe întreaga grosime a filonului de-a lungul traiectoriei și în pantă. Cel mai adesea mineralele sunt distribuite neuniform în filon (Fig. 6.72).
Uneori, ele umplu fracturile din interiorul minereului, precum și secțiunile zdrobite ale rocilor filoniene. În astfel de zone se formează minereuri cu texturi în benzi și breșite. Mult mai rar, corpurile de minereu sunt compuse din mase continue de minerale minerale — sulfuri (vene de plumb-zinc, cupru-nichel).
Adesea, mineralele, în plus față de filonul principal, sunt incluse în rocile gazdă sub formă de fenocristuri sau vene.
Mineralizarea în vene poate fi monominerală, conținând un singur metal (aur, staniu, tungsten etc.), sau poliminerală, conținând mai multe metale, cum ar fi plumbul cu zinc, cupru, nichel cu cobalt; tungstenul cu molibden; antimoniul cu mercur etc.
Cunoașterea modelului de distribuție a componentelor utile în corpul minereului este de o importanță mai mare, deoarece, în funcție de natura distribuției mineralelor, se utilizează diferite sisteme de exploatare.
Sisteme de dezvoltare a filonului și clasificarea acestora
Datorită prezenței multor caracteristici specifice ale zăcămintelor venoase, pentru descrierea și analiza sistemelor lor de dezvoltare este recomandabil să existe o clasificare specială a acestor sisteme.
În clasificarea propusă a sistemelor de dezvoltare a zăcămintelor venoase ca semn primar al împărțirii lor în clase este acceptat, precum și în clasificarea generală a sistemelor de dezvoltare a zăcămintelor de minereuri, starea spațiului de curățare. Pentru a clasifica sistemele din cadrul claselor alocate în grupuri, se utilizează diverse trăsături care sunt cele mai caracteristice clasei. Tipurile de sisteme din cadrul grupelor de sisteme sunt, de asemenea, alocate pe baza diferitelor caracteristici (fig. 6.73).
În clasificare, denumirile sistemelor, care sunt comune în practică, au fost păstrate în măsura posibilului. Cu toate acestea, denumirile locale sau nu tocmai corecte au fost înlocuite în unele cazuri cu unele noi.
Clasa I . Sisteme cu spațiu deschis de curățare .
Principala caracteristică distinctivă a sistemelor din această clasă — lăsarea spațiului de curățare în timpul dezvoltării blocului (panoului, sitului) deschis, adică liber, nefiind umplut cu stocuri, minereu sfărâmat sau roci prăbușite. Laturile și acoperișul spațiului de exploatare deschis sunt susținute de piloni de minereu lăsați temporar sau permanent.
O condiție prealabilă pentru utilizarea sistemelor de tăiere deschisă este stabilitatea rocii gazdă și a minereului. Cu toate acestea, chiar dacă această condiție este îndeplinită, este adesea necesar să se construiască un sprijin artificial (adesea contraforturi) între piloni pentru a susține falii individuale, delaminări etc.; în astfel de cazuri, acesta este amplasat neregulat și joacă un rol auxiliar în sprijin. Adesea, contravântul din zona minieră deschisă nu este construit cu scopul de a susține roca gazdă, ci doar ca platformă pentru persoanele care lucrează în excavație.
Clasa II . Sisteme cu magazinizare a minereului (fig. 6.74, 6.75).
Principala caracteristică distinctivă a sistemelor din clasa II este umplerea spațiului de curățare dintr-un bloc (subsol, strat, parte a acestuia) pe măsură ce se excavează filonul cu minereu decojit, care este eliberat complet numai după terminarea exploatării blocului (subsolului, stratului) respectiv. La fel ca în sistemele cu carieră deschisă, pilonii de minereu între etaje și între camere sunt, de obicei, principalele mijloace de susținere a rocilor gazdă. Minereul magmatizat contribuie doar într-o anumită măsură la susținerea rocii gazdă, scopul său principal fiind acela de a servi drept platformă pentru persoanele care lucrează în cariera deschisă.
Pentru a preveni prăbușirea rocilor gazdă sau pentru a preveni dezvoltarea unei presiuni miniere semnificative atunci când se exploatează un filon (sau un grup de filoni) pe o suprafață mare, spațiul excavat după eliberarea minereului de mangan este uneori umplut cu material de umplutură. În alte cazuri, după eliberarea minereului și excavarea pilonilor, rocile gazdă se prăbușesc singure sau se prăbușesc forțat. Spațiul excavat este umplut cu roca prăbușită.
Clasa III . Sisteme cu consolidare a spațiului de excavare.
Această clasă de sisteme în ceea ce privește zăcămintele filoniene se caracterizează prin utilizarea diferitelor tipuri de elemente de fixare ca mijloc principal de menținere a spațiului de excavare. În același timp, suportul poate servi drept platformă pentru lucrători.
Trebuie remarcat faptul că există unele varietăți tranzitorii de sisteme cu fixări, care pot fi aproape la fel de bine raportate la clasa sistemelor cu spațiu de curățare deschis, deoarece în acest caz, atât fixările, cât și pilonii de minereu sunt utilizați simultan și joacă un rol aproape egal în susținerea rocilor gazdă (Fig. 6.76). Ne vom referi la astfel de sisteme în principal la clasa sistemelor cu contravântuiri, ținând cont de faptul că în acest caz spațiul de minerit este în mare parte umplut cu contravântuiri și nu deschis.
Clasa IV. Sisteme cu umplere a spațiului de curățare.
Principala trăsătură care caracterizează sistemele din clasa IV este umplerea spațiului de curățare pe măsură ce minereul este excavat cu material de umplutură; în acest caz, matricea de umplutură este principalul mijloc de susținere a rocilor gazdă. Elementele de fixare sub formă de stâlpi, contravântuiri, cadre de contravântuire, incendii sunt construite în spațiul din fundul găurii și utilizate ca mijloace auxiliare, de obicei temporare, de susținere. Acolo unde este necesar, se lasă garduri între etaje (sub cale, peste cale) și între blocuri.
Clasa V. Sisteme cu fixare și amenajare a spațiului de degajare.
Sistemele din clasa V combină trăsăturile caracteristice ale celor două clase anterioare — cu fixare și cu amenajarea spațiului liber. Spre deosebire de sistemele cu înglobare, rolul suportului ca mijloc de susținere nu este secundar; suportul este construit în mod regulat și are adesea un design complex. În funcție de metoda de excavare, sistemele sunt împărțite în trei grupe 1) sisteme continue, 2) sisteme stratificate și 3) sisteme de supraîncărcare, iar fiecare grup este împărțit în tipuri în funcție de direcția de excavare.
Sistemele cu consolidare și rambleiere sunt utilizate chiar mai rar decât sistemele cu consolidare sau rambleiere în zăcămintele filoniene, deoarece sunt extrem de intensive din punct de vedere al forței de muncă și au cea mai scăzută productivitate a muncii unui lucrător de fund. Acestea sunt utilizate numai în condiții miniere și geologice deosebit de dificile — atunci când minereul și rocile gazdă sunt foarte instabile și este necesar să se prevină prăbușirea acestora din urmă.
Clasa VI. Sisteme cu prăbușirea rocilor gazdă (Fig. 6.77).
Sistemele din clasa VI se deosebesc de toate clasele anterioare prin faptul că spațiul de degajare este umplut cu roci gazdă prăbușite pe măsură ce se formează în urma excavării. Rocile intermediare sunt, de obicei, susținute de consolidări doar la nivelul găurii de fund.
Aceste sisteme sunt mai frecvente în formațiunile și filonurile semi-înclinate. Ele sunt utilizate mai rar în formațiunile cu înclinare abruptă.
Sistemele din această clasă sunt împărțite în trei grupe:
- sisteme de speologie în strat;
- sisteme continue cu prăbușirea acoperișului;
- sisteme de piloni cu prăbușirea acoperișului.
În fiecare dintre aceste grupe, tipurile de sisteme se disting în funcție de diferite caracteristici: în prima grupă, două tipuri de sisteme în funcție de metoda de pregătire a blocului (prezența acumulării de lucrări), care are o mare influență asupra condițiilor de livrare a minereului și asupra organizării excavării de curățare; în a doua grupă, două tipuri în funcție de direcția excavării de curățare și în a treia grupă, trei tipuri în funcție de metoda de excavare a pilonilor.
Operațiuni de curățare, procese tehnologice și tehnologii promițătoare
Operațiunile de curățare a zăcămintelor filoniene includ, de obicei, procese tehnologice de decopertare a minereului, de livrare a minereului și de fixare a spațiului excavat.
Grosimea redusă a corpurilor de minereu din zăcămintele filoniene a predeterminat utilizarea predominantă a mineritului cu foraje mici, care include foraje, operațiuni de încărcare și explozie, precum și ventilarea frontului minier.
Livrarea minereului la zăcămintele cu cădere abruptă se realizează prin forțe gravitaționale (flux gravitațional), în timp ce la zăcămintele cu cădere ușoară și înclinate se utilizează în acest scop platforme de raclare sau mașini de încărcare de dimensiuni mici. Încărcarea și dinamitarea sondelor se realizează manual (atunci când se utilizează explozivi în cartușe) sau prin instalații speciale de încărcare (atunci când se utilizează explozivi granulari). Ventilația fronturilor de mină se realizează pe cheltuiala depresiunii generale a minei; de regulă, ventilația forțată este interzisă aici. În ultimii ani, dezvoltarea tehnologiei miniere a condus la crearea unor variante foarte eficiente de decopertare a minereurilor prin foraje din exploatările de tăiere și umplutură. Există două direcții principale de dezvoltare geotehnologică, cu extracția minereului prin tăieri de-a lungul traiectoriei și prin puțuri orizontale din cele verticale:
- cu decopertarea forajelor de către complexele de curățare KOV-25 pe monorail (fig. 6.78);
- cu decopertarea forajelor verticale din lucrările de foraj orizontale (subetaje) cu instalații de foraj autopropulsate de diferite modele (fig. 6.79).
