Районирование карьерного поля по параметрам крутопадающих трещин

Выше были выявлены закономерности в пространственном распределении и в изменении параметров плоскостей структурного ослабления породного массива. Плотность трещин в нем определя­ет природную блочность массива, выход монолитов.

В сильно трещиноватых породах все природные монолиты имеют, как правило, неправильную форму и размеры, не выходя­щие за пределы ГОСТ 9479-84. Задача разделки монолитов на то­варные блоки здесь не возникает (за исключением пассировки), блочная продукция — наименее ценна.

В остальных, более распространенных случаях, в массивах с меньшей трещиноватостью появляется возможность выделения в массиве монолитов крупных, внекатегорных размеров и правиль­ной прямоугольной формы. Именно из таких монолитов можно получать товарные блоки, пользующиеся наибольшим и устойчи­вым спросом на внутреннем и мировом рынках.

Ввиду значительной изменчивости строения массива по площади и в глубину задача раскройки карьерного поля (добычного слоя) на монолиты максимально возможной площади должна решаться не в целом по полю (слою), а по отдельным участкам массива, мало отличающимся по своей структуре. Такие участки предложено называть структурно-однородными.

Очевидно, что количество монолитов, раскроенных по площади данного участка (по его горизонту), будет зависеть от ориентации монолитов относительно систем крутопадающих тре­щин, а она, в свою очередь, — от направления развития горных ра­бот в пределах участка. Последнее определяется режимом горных работ, принятым в результате геометрического анализа карьерного поля. Система первично-пластовых трещин разбивает массив по вертикали, межтрещинные расстояния определяют отметки гори­зонтов (высоту уступов и подуступов) и природную высоту моно­литов. Так как эти расстояния в плане изменяются, суммарный объем раскроенных монолитов (или их выход, %) может оказаться одинаковым на площади горизонта, не совпадающей с границами структурно-однородных участков и охватывающей несколько уча­стков целиком или отдельные их части.

Выход монолитов характеризует блочность массива, тесно связанную с его трещиноватостью. С другой стороны, как отмече­но в п.9.3, показатели трещиноватости и блочности предопределя­ют области возможного применения комплексов оборудования при отделении монолитов (блоков) от массива. Следовательно, в этих зонах должны действовать и комплексы определенного типа, в свя­зи с чем указанные зоны целесообразно именовать “структурно­технологическими”.

Таким образом, решение задачи раскройки карьерного поля на структурно-технологические зоны сводится к следующему набо­ру действий:

— в контурах карьерного поля выделяются структурно­однородные участки по параметрам крутопадающих трещин;

— по параметрам первично-пластовых трещин карьерное поле разделяется в глубину на добычные горизонты;

— для каждого горизонта в пределах структурно­однородного участка выбирается направление развития горных работ;

— подсчитывается выход раскроенных монолитов (техногенная блочность массива) по всем участкам;

— в пределах горизонта по показателю выхода монолитов выделяются структурно-технологические зоны массива с опреде­ленным диапазоном блочности.

Как уже отмечалось, породные массивы группы гранитов разбиты тремя системами крутопадающих трещин: продольными (Б), поперечными (<3) и диагональными (О). Проведенные исследо­вания установили, что на долю продольных и поперечных трещин приходится от 76 до 84 % всех крутопадающих трещин в массиве, причем их количественное соотношение не всегда одинаково. По геологическим данным, на гранитных месторождениях Украины в большинстве случаев наблюдается развитие в массиве продольных трещин (Б) в количестве 40-55 % от общего числа трещин, а попе­речных (С2) — 27-29 %. Близкое к этому соотношение имеет место для месторождений габбро (42 и 39 %) и лабрадорита (58 и 28 %).

Принимая во внимание, что трещины систем Б и С2 совмест­но с первично-пластовыми трещинами системы Ь определяют фор­му, линейные размеры и объемы природных и техногенных моно­литов, картирование крутопадающих трещин представляет собой важную задачу в рамках геометрического анализа карьерного поля.

Методика картирования этих трещин с выделением на дан­ной основе структурно-однородных участков разработана

Н. Н.Анощенко. Суть ее сводится к следующему.

В границах месторождения или в рабочей зоне карьера вы­бирают обнаженные участки массива, которые рассматриваются в качестве замерных станций, и на каждом участке производят изме­рения элементов залегания всех крутопадающих трещин по одной горизонтальной линии, фиксируя азимут простирания этой линии, ее длину и количество измеренных трещин. Для каждой замерной станции определяют параметры эквивалентной сети трещин (ЭСТ), которыми являются средние значения азимутов простирания (апр) и углов падения (|3), а также модуль трещиноватости 1Л¥.

После определения параметров ЭСТ всех замерных станций находят наиболее изменчивый из них, по которому и ведут райони­рование карьерного поля путем группирования замерных станций в структурно-однородные участки. Рекомендуются следующие кри­терии однородности: при группировке по а„р разница в значениях по замерным станциям должна быть не более 20°, при группировке по Р — не менее 10°, по 1ЛУ — не менее 0,3 ■ 1/\\\ где — среднее значение модуля трещиноватости рассматриваемых станций.

Объединив замерные станции в структурно-однородные участки, производят районирование карьерного поля или всего месторождения по наиболее изменчивому параметру структуры массива, проводя на плане границы участков посредине между со седними замерными станциями, относящимися к разным участкам.

Далее по каждому однородному участку проводят картиро­вание систем трещин и их параметров с использованием прямо­угольной сетки ВНИМИ. Сетку строят на миллиметровой бумаге, нанося по горизонтальным осям шкалу апр трещин с шагом 20°, по вертикальной — р с шагом 15°.

Картирование крутопадающих трещин дает возможность раскроить массив на монолиты и подсчитать их выход по струк­турно-однородным участкам при различной ориентации фронта работ.

В результате многочисленных исследований установлена неоднородность строения породных массивов как по площади, так и по глубине; она проявляется в различии пространственных пара­метров систем трещин, формирующих природную блочность мас­сива, и в изменении расстояний между трещинами в системах. Это вызывает изменение линейных размеров природных монолитных отдельностей, их объемов и содержания блоков, соответствующих требованиям промышленности и регламентированных действую­щим ГОСТ 9479-84.

Из указанных различий ведущими являются линейные раз­меры блоков, которые тесно связаны с линейным параметром тре­щиноватости — модулем трещиноватости 1/\У, м, поскольку чем меньше 1/\^\ тем меньше размеры природных структурных блоков.

Установленные в п. 10.1.1 закономерности распространения в массиве первично-пластовых трещин позволили по-новому по­дойти к определению природной блочности массива — не в целом по месторождению, а по площади карьерного поля. Предлагаемый способ базируется на исследованиях Н. Н.Анощенко по простран­ственным параметрам крутопадающих трещин.

Природный блок ограничивается плоскостями трех взаим­но-ортогональных и наиболее развитых в массиве систем трещин. Учитывая, что на месторождениях магматических пород главен­ствующей является система первично-пластовых (постельных) тре­щин, объем блока можно определить как произведение межтре- щинных расстояний двух наиболее развитых крутопадающих, вза — имно-ортогональных трещин массива на расстояние между по­стельными трещинами.

Параметры двух крутопадающих систем трещин массива позволяют определить площади содержащихся в массиве природ­ных блоков в плоскости третьей — системы первично-пластовых трещин. Расчет площадей оснований природных блоков в массивах блочного камня включает в себя графические построения и анали­тические расчеты.

На листе миллиметровой бумаги вычерчивается квадрат размером 10×10 см в масштабе 1:100 или 1:200. Середины сторон квадрата размечают по сторонам: С, В, Ю, 3, что соответствует азимуту в 0° (360°), 90°, 180° и 270°. Через точку С проводятся ли­нии, по своему направлению соответствующие азимутам простира­
ния выделенных систем трещин. Параллельно им, на расстояниях 11, Ь, — . . 1п, наносят линии 1, II, III, . . . п-й систем трещин (рис. 10.2).

С

подпись: с

Районирование карьерного поля по параметрам крутопадающих трещинЛинии простирания соответствуют следам крутопадающих трещин массива, а полученная картограмма является планом тре­щиноватости на площади распространения постельной трещины. На большинстве месторождений блочного камня высокой проч­ности углы падения первично-пластовых трещин не превышают

10- 20°, поэтому построение картограммы можно вести в плоскости этой системы трещин, что не отражается на точности определения площадей и объемов блоков.

На размеченной таким образом картограмме выстраивают­ся прямоугольники, одна из сторон которых совпадает с направле­нием системы трещин, имеющей минимальные межтрещинные рас­стояния (и, соотвественно, максимальное развитие в массиве).

Для всех вписанных прямоугольников подсчитываются их площади, которые распределяются по группам ГОСТа в соот­ветствии с данными табл. 10.2. При пересечении вертикальных си­стем под углами меньше 70° площади блоков, образованных двумя системами трещин и удовлетворяющих требованиям ГОСТа, мож­но вычислить по формуле

Соотношение между объемными, площадными и линейными параметрами блоков 1-У групп

Груп­

Пы

Товар­

Ных

Блоков

Размеры

Товарных

Блоков,

Отдель­

Ностей,

М3

Высота монолита (расстояние между постельными трещинами), м

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1.2

1,4

! 1,6

1,8

2,0

2,5

1 3,0

Г 4,0

Площади товарных блоков: м2

V

0 01-0,4

0 05-2,0

0,04-1,0

0 04-0 67

0,04- 0,5

0,04

IV

0,4-1.0

2,0-5,0

1,0-2,5

0,67-1,67

0,5-1.25

0,4-1,0

0,33-0,88

0,28-0,71

0,25-0,62

0,22-0,56

0,2-0,5

0,16-0.4

0,13-0,33

0,1-0,25

111

1,0-2,0

5.0-10,0

2,5-5,0

1,67-3,33

1,25-2,5

1,0-2.0

0.83-1.67

0,71-1,43

0,62-1,25

0,56-1,11

0,5-1,0

0,4-0,8

0,33-0,67

0,25-0,5

II

2.0-4 5

10 0-22,5

5,0-11,25

3 33-7 5

2,5-5,62

2,0-4,5

1.67-3 75

1,43-3,21

1,25-2,81

1,11-2,5

1,0-2,25

0,8-1.8

0,67-1,5

0,5-1,12

1

4,5-8,0

22,5

11,25-20,0

7,5-13,33

5,62-10,0

4,5-8,0

3,75-6,67

3,21-5,71

2,81-5,0

2,5-4,44

2,25-4,0

1,8-3,2

1.5-2,67

1,12-2,0

Ь-1| • сова

Б= ————— Ь, м2,

Вша

Где 12 и 11 — расстояние между трещинами I и II систем, м; а — острый угол между I и II системами трещин массива, град.

Значения 1п (расстояния между первично-пластовыми тре­щинами) определяются методом, изложенным в п. 10.1.1.

При расстояниях между трещинами системы с максималь­ной ПЛОТНОСТЬЮ (Ншах) < 0,5 м возможен расчет природной блоч — ности следующим способом: на построенной картограмме выде­ляется участок, ограниченный системами двух, наименее распро­страненных в массиве вертикальных систем трещин, в котором представлены все вертикальные системы трещин массива; в преде­лах этого участка производится построение прямоугольных фигур, определение их площадей и распределение по интервалам.

Объемное картирование массива позволяет более обосно­ванно определить выход товарных блоков. Относительное содер­жание в массиве блоков каждой группы П определяется по форму­ле

Б1… Бу

П —————- 100, %, (10.4)

Б

Где Б1… Бу — площадь, занимаемая блоками данной группы, см2; Б — площадь квадрата картограммы, см2.

Результаты вычисления объемов природных блоков сводят­ся в таблицу с распределением их по группам в соответствии с тре­бованиям ГОСТ 9479-84. Для упрощения расчетов были построены графики определения объемных характеристик товарных блоков по значениям их площадей и величины 1„ (рис. 10.3).

Для каждого участка анализируется выход блоков по нескольким направлениям, выбирается максимальный и опреде­ляется соответствующий этому направлению азимут простирания одной из основных систем трещин. Информация о содержании в массиве блоков различных групп позволяет прогнозировать ре­зультаты дальнейшей разработки участка на блочный камень; дан­ные о пространственном расположении и выходе блоков из массива

Рис. 10.3. Графики для определения размерных характеристик товарных блоков групп: а-I; б-II; в-III; г-IV, V Б — площадь товарных блоков; Ь — расстояние между смежными первич­но-пластовыми трещинами

 

О

Ь ь, о

3.0

2.0 1.0

 

Г,0 2,0 3,0 *,0/1,п

 

О /,0 2/) 3/? *,ОЛ, я

 

О ‘1,0 2,0 3,0 Ь,0/1,н

 

Районирование карьерного поля по параметрам крутопадающих трещин Районирование карьерного поля по параметрам крутопадающих трещин Районирование карьерного поля по параметрам крутопадающих трещин

Следует учитывать при выборе элементов системы разработки, при планировании объемов добычи блоков и производства блочной продукции.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *