ВВЕДЕНИЕ. Краткий исторический очерк учения 6

ДОНБАССКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА МАРКШЕЙДЕРИИ, ГЕОЛОГИИ И ГЕОДЕЗИИ

Ю.П. ШУБИН

ГЕОЛОГИЯ И РАЗВЕДКА

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

(КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ)

Г. Алчевск, 2005 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие…………………………………………………………………………………4

Введение…………………………………………………………………………………….4

Краткий исторический очерк учения……………………………………………………...6

1 Общие сведения о полезных ископаемых……………………………………………..12

1.1 Понятие о полезном ископаемом. Промышленные кондиции…………………….12

1.2 Промышленное использование………………………….…………………………...13

1.3 Площади распространения…………………………………………………………...14

1.4 Форма тел……………………………………………………………………………...16

1.5 Минеральный состав………………………………………………………………….19

1.6 Генетическая классификация месторождений……………………………………...20

2 Общие сведения об угле………………………………………………………………...22

2.1 Роль угля в народном хозяйстве. Запасы и использование угля

в народном хозяйстве………………………………………….………………………….22

2.2 Угольный и нефтяной ряды каустобиолитов.

Генетическая классификация горючих ископаемых……………………………….……24

2.3 Ископаемый уголь……………………………………………………………………..26

2.4 Природные типы углей………………………………………………………………..26

2.5 Петрографический состав углей……………………………………………………...27

2.6 Свойства углей………………………………………………………………………....29

2.7 Микроэлементы в углях………………………………….……………………………32

3 Качество углей …………………………………………………………………………..33

3.1 Оценка петрографического состава…………………………………………………..34

3.2 Влажность и влагоемкость……………………………………………………….…...34

3.3 Зольность «Соленые угли»……………………………………………………………35

3.4 Сернистость……………………………………………………………………………36

3.5 Фосфор…………………………………………………………………………….……37

3.6 Удельная теплота сгорания……………………………………………………………37

3.7 Элементный соста……………………………………………………………………..38

3.8 Летучие вещества……………………………………………………………………...39

3.9 Спекаемость……………………………………………………………………….…..40

3.10 Коксуемость…………………………………………………………………………..41

3.11 Выход смолы………………………………………………………………………….42

4 Закономерности угленакопления…………………………….…………………….…...42

4.1 Условия накопления растительного материала……………………………………..42

4.2 Стадии углеобразования………………………………………………………….…..44

4.3 Угольный пласт……………………………………………………………………….48

4.4 Угленосная формация……………………………………….………………………...51

4.5 Угленосные провинции, угольные бассейны и месторождения……………………54

4.6 Метаморфизм углей…………………………………………………………………...56

4.7 Выветривание углей…………………………………………………………………...60

5 Промышленная классификация и использование углей………………………………61

5.1 Промышленная классификация углей………………………………………………..61

5.2 Промышленное использование углей………………………………………………..65

5.2.1 Подготовка углей к использованию………………………………………………..65

5.2.2 Виды промышленного использования углей………………………………………67

5.3 Использование твердых и газообразных отходов добычи и переработки углей….71

6 Горно-геологические особенности угольных месторождений………………………77

6.1 Тектоника угольных месторождений………………………………………………..77

6.2 Динамические явления в горных выработках……………………………………….79

6.2.1 Газовые явления……………………………………………………………………..80

6.2.2 Комбинированные явления…………………………………………………………81

6.2.3 Явления, обусловленные действием горного давления…………………………..84

6.3 Газоносность угольных месторождений……………………………………………..87

6.3.1 Состав, происхождение, распространение и поведение газов в угленосной

толще………………………………………………………………………………………..87

6.3.2 Газообильность горных выработок…………………………………………………94

6.4 Самовозгорание углей и эндогенные пожары……………………………………….95

6.5 Подземные и шахтные (рудничные) воды…………………………………………...98

7 Поиски месторождений полезных ископаемых……………………………………...108

7.1 Поисковые критерии и поисковые признаки……………………………………….109

7.2 Методы поисков………………………………………………………………………111

7.3 Поисково-разведочные работы……………………………………………………...113

8 Разведка месторождений………………………………………………………………114

8.1 Задачи разведки………………………………………………………………………114

8.2 Принципы разведки…………………………………………………………………..115

8.3 Методы разведки……………………………………………………………………..115

8.4 Технические средства разведки……………………………………………………..116

8.5 Прослеживание и оконтуривание тел полезных ископаемых……………………..118

8.6 Стадии разведочного процесса……………………………………………………...119

9 Опробование месторождений полезных ископаемых………………………………..121

9.1 Опробование без отбора проб……………………………………………………….121

9.2 Опробование с отбором проб………………………………………………………..121

9.3 Виды опробования……………………………………………………………………122

9.4 Обработка проб……………………………………………………………………….123

10 Запасы полезного ископаемого………………………………………………………123

10.1 Подсчет запасов полезного ископаемого………………………………………….123

10.2 Классификация запасов полезных ископаемых по степени разведанности…….124

10.3 Подготовленность разведанных месторождений для промышленного

освоения…………………………………………………………………………………..126

11 Геологическое обслуживание действующих горных предприятий……………….126

11.1 Обоснование кондиций в условиях разрабатываемых месторождений…………126

11.2 Классификация промышленных запасов………………………………………….127

11.3 Потери и разубоживание полезных ископаемых…………………………………128

11.4 Учет состояния и движения запасов. Государственный кадастр и баланс……...129

ПРЕДИСЛОВИЕ

Постоянно усложняющиеся условия разработки полезных ископаемых в результате перехода на большие глубины и вовлечение в эксплуатацию месторождений со сложными горно-геологическими особенностями залегания оказывают решающее влияние на вскрытие, подготовку и отработку месторождений, на качество и себестоимость минерального сырья, на безопасность труда.

Горняк по роду своей деятельности значительно больше времени, чем геолог, проводит в забое, наблюдая за постоянно обновляющимися обнажениями горных пород и полезных ископаемых, и поэтому получает более обширную и инженерную информацию по геологическому строению разрабатываемого месторождения. В связи с этим очень важно научить будущего горного инженера сбору, обработке и анализу полученных сведений, правильной их интерпретации и использованию в своей практической работе.

Учебным планом подготовки специалиста-горняка предусмотрено изучение курса «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых». Отсутствие в достаточном количестве учебников по этому курсу обусловило написание конспекта лекций, который должен способствовать студентам-горнякам заочной формы обучения изучить этот предмет.

Конспект лекций содержит разделы: «Общие сведения о полезных ископаемых», «Геология угольных месторождений» и «Поиски, разведка, опробование и подсчет запасов месторождений полезных ископаемых».

Конспект лекций рекомендуется студентам-горнякам специальностей 7.090301 «Разработка месторождений полезных ископаемых», 7.090303 «Шахтное и подземное строительство», МД 7.090307 «Маркшейдерское дело».

ВВЕДЕНИЕ

Полезные ископаемые - важнейшая составная часть естественных производительных сил человеческого общества. Технический прогресс ХХI в. требует значительного увеличения мировой добычи разнообразных видов минерального сырья, которая ежегодно увеличивалась на 5%. В прошлом столетии, к примеру, в 30-50 раз возросла добыча бокситов, платины, молибдена и природного газа, в 10-20 раз - урана, нефти, никеля, вольфрама, в 2-10 раз - марганцевых и железных руд, алмазов, в 2 раза - угля и серебра. В ХХI веке ожидается увеличение добычи энергетического сырья (нефть, приприродный газ, уголь и уран), цветных металлов (алюминий, медь и цинк), в неметаллических полезных ископаемых, агрономического сырья для сельского хозяйства (фосфориты и калийные соли). В СССР каждый годизнедр извлекалось более 15 млрд. т полезных ископаемых или треть мировой добычи. На развитие минерально-сырьевой базы расходуется две пятых всех капиталовложений в индустрию. Задачей геологов является обеспечение сырьем действующих горнорудных предприятий и открытие новых месторождений полезных ископаемых в уже освоенных районах или в районах, экономически благоприятных для освоения.

Однако запасы минерального сырья в земной коре ограничены. Практически все самые крупные месторождения с высококачественным сырьем и благоприятными горно-геологическими условиями, выходящие на дневную поверхность, известны, и многие из них осваиваются. Дальнейший прирост запасов может происходить за счет выявления скрытых месторождений. Сегодня необходимо хорошо знать геологические условия образования и закономерности размещения уже известных месторождений, уметь научно прогнозировать перспективные площади, в пределах которых в процессе дальнейших геолого-разведочных работ возможно выявление новых запасов минерального сырья. Нужно быть готовым к тому, что вновь открываемые месторождения могут быть расположены в сложных горно-геологических условиях, характеризоваться невысоким качеством минерального сырья.

На повестке дня стоит вопрос о поисках новых видов и заменителей, об использовании нетрадиционных источников минерального сырья. Под последним следует понимать полное извлечение компонентов из полезного ископаемого и продуктов его переработки, утилизацию отходов газа, тепла, щебня и т.д.; повторную переработку ранее некондиционного сырья, находящегося в отвалах; извлечение ценных компонентов из океанических и подземных вод; вторичное сырье; почвенно-растительный слой в районах крупных потребителей минерального сырья и др. Например, Канада и Франция, извлекая серу из нефти и газа, стали ее крупными производителями. При сжигании углей Донбасса можно улавливать ртуть и германий. Использование нетрадиционного сырья для извлечения полезных ископаемых будет способствовать значительному улучшению экологической обстановки.

Запасы минерального сырья географически распределены крайне неравномерно. Так, из капиталистических и развивающихся стран наиболее крупными производителями нефти являются США, Саудовская Аравия и Иран, природного газа - США, Канада и Нидерланды, каменного угля - США, Германия и Великобритания, ядерного топлива - США, Канада и ЮАР, железной руды - Австралия, США и Бразилия. Но за рубежом нет такой промышленно развитой страны, которая смогла бы обеспечить себя собственными минеральными ресурсами. Только бывшие государства, входившие в состав СССР, обладали самой мощной в мире минерально-сырьевой базой, которая обеспечивала полностью потребности промышленности и сельского хозяйства. Они занимали основное место в мире по запасам угля, природного газа, железных руд, ряда цветных и редких металлов, фосфатного сырья, калийных солей, плавикового шпата и других полезных ископаемых.