Введение

Тишинское месторождение открыто в 1958 году в процессе картировочного бурения на стадии поисковых работ. Месторождение находится на территории Глубоковского района Восточно-Казахстанской области, в 18 км к юго-западу от г.Риддера.

В течение 1958-63 г.г. на месторождении были проведены поисково-оценочные работы, предварительная и детальная разведка до глубины 500 м от поверхности. Первый подсчет запасов выполнен в 1961 году, затем по состоянию на 1 июля 1963 года проведен следующий подсчет запасов. В 1968 году максимальная глубина изученности месторождения в центральной части достигла 960 м от поверхности.

Промышленное освоение месторождения начато в 1965 году открытым способом (карьер полностью погашен в 1976 году по достижении проектных границ), а в 1968 году – подземным способом.

Месторождение вскрыто до 16 горизонта вертикальными стволами шахт «Тишинская», «Вентиляционная», «Западная-Вентиляционная», наклонным съездом, до 6 и 10 горизонтов соответственно стволами шахт «РЭШ» и «Ульбинская», с 10 по 16 горизонт; шахта «Слепая-Ульбинская».

Отработка запасов руды месторождения ведется по проекту Казгипроцветмета системами разработки с подэтажно-камерной и слоевой выемкой с закладкой выработанного пространства.

В настоящее время очистные работы ведутся на этажах 10-15 горизонтов.

Начиная с 1973 года, в связи с недоизученностью глубоких горизонтов, Лениногорской ГРЭ были продолжены разведочные и поисково-оценочные работы на глубинах 1300 м от поверхности.

В период 1993-2000 года рудником были предприняты меры по вовлечению запасов верхних горизонтов в добычу. Отработка запасов 8 горизонта оказалась самой сложной ввиду движения фронта очистных горных работ на встречу «сверху и снизу». Создать предохранительный барьер посредством слоевой проходки не удалось, деформационные силы на стыке горных работ при проведении очистных работ приводили к самообрушениям руд и пород. Искусственная плита, не выдержав давления нарушенного массива 5-7 горизонтов была смята, на участках от 22 до 37 линии ортов появились локальные прорывы с днища карьера.

1. Горные породы и полезные ископаемые

Горные породы - естественные минеральные агрегаты определенного состава и строения, сформировавшиеся в результате геологических процессов и залегающие в земной коре в виде самостоятельных тел.

Полезным ископаемым называют всякое природное ми­неральное вещество, которое при современных технико-экономи­ческих условиях целесообразно извлекать из недр земли для промышленного использования.

По физическому состоянию различают полезные ископаемые твердые (уголь, руды металлов, горно-химическое и строи­тельное сырье и др.), жидкие (нефть, минеральные воды) и газообразные (горючие газы).

Твердые полезные ископаемые по промышленному назначе­нию и характеру использования подраз­деляют на три группы: горючие, или топливо - уголь, горючие сланцы, торф; металлические - руды металлов (железные, медные, алюминиевые, золотые и др.); неметаллические - сера, поваренная соль, апатит и другие.

Полезные ископаемые подразделяют на руд­ные и нерудные. Отличительной чертой рудных ископаемых является необхо­димость дальнейшей их переработки для извлечения содержа­щихся в них полезных компонентов.

Горные породы, окружающие месторождение (вмещающие породы) или включенные в него и не содержащие металла (по­лезного минерала) или содержащие его в количестве, недостаточном для промышленной переработки, принято называть пус­той породой.

Металл в руде редко встречается в чистом виде, большей частью он находится в виде химических соединений - рудных минералов. Рудные минералы в руде обычно смешаны с другими мине­ралами, не представляющими промышленной ценности. Эти сопутствующие минералы принято называть рудной по­родой.

Строение руд. По строению руды можно разделять на мас­сивные - плотные, без трещин, включений и слоистости; тре­щиноватые, слоистые и рыхлые.

Из всех физико-механических свойств руд и вмещающих пород наибольшее влияние на выбор системы разработки и техноло­гию добычи оказывают их крепость и устойчивость.

Устойчивость руд и вмещающих пород. Устойчивость заключается в способности массива, подрабо­танного (обнаженного) снизу или с боков, не обрушаться в те­чение определенного времени. Одни породы допускают обнажение снизу на огромной пло­щади и не обрушаются годами и десятилетиями; другие нужда­ются в поддержании лишь в отдельных местах; третьи обру­шаются сразу или через короткое время после их обнажения на небольшой площади. Наконец, некоторые породы совсем не до­пускают обнажения и требуют установки крепи вслед за их под­работкой.

Помимо физико-механических свойств пород на устойчивость массива оказывают влияние различные внешние условия, такие, например, как глубина расположения горной выработки от зем­ной поверхности, направление ее по отношению к горизонту, форма и размеры сечения выработки.

По устойчивости руды и вмещающие породы можно разде­лить на пять групп.

Весьма неустойчивые - совсем не допускают обна­жения кровли и боков выработки без крепления и, как правило, требуют применения опережающей крепи. При разработке руд­ных месторождений такие породы (плывуны, сыпучие, рыхлые породы, насыщенные водой) встречаются очень редко.

Неустойчивые - допускают небольшое обнажение кровли, требующее прочного поддержания ее вслед за вы­емкой.

Средней устойчивости - допускают обнажение кров­ли на сравнительно большой площади, требующее поддержания при значительном сроке ее обнажения.

Устойчивые - допускают очень значительное обнажение кровли и боков, требующее поддержания только в отдельных местах.

Весьма устойчивые - допускают огромное обнажение как снизу, так и с боков и длительное время могут стоять, не обрушаясь, без поддержания. Породы этой группы встречаются реже, чем двух предыдущих групп.

Для оценки устойчивости горных пород важен и характер обрушения: происходит ли оно сразу на большой площади или постепенно, на небольших участках в виде вывалов отдельных глыб и слоев; можно ли по внешним признакам предвидеть обрушение и его размеры, имеются ли какие-либо предвестники обрушения или оно происходит внезапно. Часто породы сразу после обнажения не проявляют признаков неустойчивости, но через некоторое время под действием горного давления и ат­мосферных факторов теряют устойчивость и начинают обрушаться.

В практике разработки широко пользуются коэффициентом крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Однако этот показатель не всегда характеризует устойчивость пород: при наличии трещин породы с весьма высоким коэффициентом кре­пости могут быть недостаточно устойчивыми.

Трещиноватость горных пород - геологические нарушения, естественные и искусственные трещины.

Коэффициент крепости горных пород характеризует сопротивляемость горных пород различным механическим воздействиям:

f = σ_сж/100

Руда средней крупности - от 100 до 300 мм.

Руда крупнокусковая - от 300 до 600 мм.

Руда весьма крупнокусковая - более 600 мм.

Разрыхляемость. После отделения от массива и дробления на куски отбитая руда увеличивается в объеме. Отношение объема отбитой руды к объему, который она занимала в мас­сиве, называется коэффициентом разрыхления:

V2 / v1,

где V₂ - объем отбитой в забое руды или горной породы, м³;

V₁ - объем того же количества руды или породы в целике, м³.

В зависимости от условий, в которых производится отбойка массива, и гранулометрического состава коэффициент разрыхления одной и той же породы может колебаться в пределах от 1,2 до 1,6. Со временем, по мере уплотнения отбитой руды, коэффи­циент разрыхления ее уменьшается.

Слеживаемость. Большие массы отбитой руды, находясь в не­подвижном состоянии, подвергаются слеживанию - уплотнению в сплошную трудно разрыхляемую массу. Склонностью к сле­живанию обладают руды, в которых присутствуют глинистый материал и другие тонкие липкие фракции. Быстро слежива­ются некоторые сульфидные руды, в частности руды с большим количеством пирротина. Это происходит вследствие окисления в присутствии влаги поверхности кусков руды и образования на ней пленки спекающихся сульфатов. Слеживаемость руды вызывает при ее разработке значительные трудности.

Окисляемость руд при долгом хранении в отбитом виде иногда затрудняет процесс их обогащения и приводит к сниже­нию коэффициента извлечения рудных минералов.

1.2 Геологическая характеристика тишинского месторождения

Тишинское месторождение находится в юго-западном крыле Синюшинского антиклинория в центральном блоке Бутачихинско-Кедровской зоны, являющейся юго-западной ветвью Северо-Восточной зоны смятия и приурочено к зоне контакта ильинской и сокольной свит.

В геологическом строении месторождения принимают участие вулканогенно-осадочные породы среднедевонского возраста. В нижней части разреза залегают породы ильинской свиты (D₂е1 iℓ), представленные 2 пачками: нижняя сложена чередованием туфов, туффитов среднего и смешанного состава, туфопесчаников, полимиктовных песчаников преимущественно лилового цвета за счет тонко распыленного гематита; верхняя сложена туфами порфиритов, туфами, туффитами и туфопесчаниками смешанного состава, лавами и лавобрекчиями порфиритов, редко алевролитами и алевропесчаниками. Породы повсеместно хлоритизированы. В пределах рудной зоны породы верхней пачки гидротермально изменены до пирит-хлорит-карбонат-серицит-кварцевых сланцев. В отдельных случаях по этим породам образуются серицитовые микрокварциты, содержащие полиметаллическую минерализацию.

Важной особенностью Тишинского месторождения является наличие мощного ореола гидротермально-измененных пород, в контуры которого и "вложены" рудные тела.

Наиболее широко распространены среди гидротермально-метасомати-ческих пород, образованных по тонкообломочным осадочным породам, карбонат-серицитовые, карбонат-кварц-серицитовые, серицит-кварцевые породы и сланцы, серицитовые микрокварциты и карбонатные микрокварциты.

Характерными гидротермально-метасоматическими породами, образованными по андезито-базальтовым порфиритам, их лавобрекчиям и туфам, являются хлорит-карбонат-серицитовые, хлорит-кварц-серицитовые, карбонат-хлорит-кварц-серицитовые, серицит-кварцевые, хлорит-серицитовые и другие сланцы и породы. Различия между этими разновидностями сводятся к количественному соотношению слагающих их минералов. Все вышеперечисленные разновидности связаны друг с другом постепенными переходами.

Главными рудоконтролирующими структурами для рудных тел, залежей, локализованных в зонах смятия, являются зоны интенсивного рассланцевания и дробления в сочетании с разнонаправленными тектоническими нарушениями, трещинами и пликативными структурами типа изоклинальных, флексурообразных и петлеобразных складок.

Балансовые запасы Тишинского месторождения сосредоточены в пределах Основной рудной залежи, состоящей из Главного рудного тела, его ветвей и серии параллельных рудных тел. Размеры наиболее крупных тел по простиранию колеблются от 1000 до 1250 м. Отмечается четко выраженное склонение рудных тел на запад под углом 85-60, связанное с погружением осей складчатых структур.

Морфология рудных тел жилообразно-столбообразная с крутым, почти вертикальным падением. Рудные столбы соответствуют участкам пересечения разломов различного направления в сочетании с флексурообразными и петлеобразными складками, которые ограничивают распространение основного богатого оруденения как по простиранию, так и по восстанию. Породы, вмещающие оруденение, представлены различного рода метасоматитами, образованными как по тонкообломочным осадочным породам, так и по андезито-базальтовым порфиритам, их туфам и лавобрекчиям. Соотношение слагающих их минералов (серицита, хлорита, кварца, альбита) различное для разных пород и участков.

Рудные тела характеризуются, в основном, секущими контактами по отношению к вмещающим породам и наложены на сформированный каркас складчатых и разрывных структур.

Распределение оруденения Основной рудной залежи носит крайне неравномерный характер, обусловленный многообразием структурных и литологических факторов его контроля, наличием нескольких стадий и ступеней минералообразования. Все эти факторы обусловливают сложное строение рудной зоны, отдельных рудных столбов, обособление в пространстве различных сортов и типов руд. С глубиной происходит уменьшение содержаний свинца и цинка. При этом содержание свинца уменьшается быстрее, чем содержание цинка. Отчетливой приуроченности повышенных концентраций меди, свинца, цинка или закономерных изменений их соотношений в определенных частях висячего и лежачего бока Основной залежи не наблюдается.