РАЗДЕЛ 2
ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА И ГРАНИЦ РАЗРАБОТКИ КРУПНОПЛОЩАДНЫХ МУЛЬДООБРАЗНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА С БОЛЬШОЙ МОЩНОСТЬЮ МЯГКИХ
ВСКРЫШНЫХ ПОРОД
2.1. Выбор и обоснование типа горно-геометрических моделей месторождений
Учитывая потребность страны в энергоресурсах и то, что значительные запасы горючих сланцев Болтышского месторождения (3,79 млрд. т), а также бурых углей Ново-Дмитровского месторождения залегают на относительно большой глубине, важной задачей является обоснование способа и конечной глубины открытой разработки крупноплощадных мульдоподобных месторождений твердого углеводородного топлива с большой мощностью мягких вскрышных пород.
Основными вопросам при решении данной задачи, на наш взгляд, являются следующие: 1) выбор типа горно-геометрической модели месторождения, что позволит использовать аналитический метод для дальнейших исследований; 2) установление динамики горно-геологических коэффициентов вскрыши (среднего, текущего и контурного) для залежей с постоянно увеличивающейся мощностью вскрыши и переменным углом падения; 3) обоснование принимаемых для расчетов удельных экономических показателей (себестоимости добычи 1 т полезного ископаемого открытым и подземным способами, а также стоимости разработки 1 м3 вскрышных пород при открытом способе); 4) выбор и обоснование принципа, на основании которого принимается решение об эффективности применения того или иного способа разработки месторождения; 5) установление рационального способа разработки крупноплощадных мульдообразных месторождений твердого углеводородного топлива с большой мощностью мягких вскрышных пород на примере Болтышского месторождения.
Для установления целесообразного способа разработки месторождения на стадии предпроектных исследований, когда известны результаты только предварительной разведки, наиболее приемлем аналитический метод решения поставленной задачи, как при пространственном (объемном) представлении месторождения (объемная задача), так и в плоском изображении (плоская задача).
В работе рассматривается вопрос выбора типа горно-геометрической модели на примере Болтышского месторождения. По данным предварительной геологической разведки, типичным разрезом месторождения является разрез, представленный на рис. 2.1. Данный разрез наиболее полно отражает форму и размеры месторождения, а также распространение наиболее мощных и выдержанных по мощности второго и четвертого горизнонтов полезного ископаемого.
Рис. 2.1. Типовой профильный разрез Болтышского месторождения.
Однако, этот разрез, в виду большого радиуса мульды (Rм=12,5 км), представлен разными масштабами в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что не дает четкого представления об углах падения крыльев мульды. Поэтому на рис. 2.2 представлен дополнительный разрез половины мульды (от ее середины до начала крыльев) на котором вертикальный и горизонтальный масштабы одинаковы.
Из приведенных разрезов месторождения видно, что мульдообразная залежь горючих сланцев в центральной части залегает практически горизонтально с небольшим тектоническим поднятием в середине ядра мульды (рис. 2.1). Центральная часть мульды имеет радиус равный Rц=5000 м.
Рис. 2.2. Профильный разрез Болтышского месторождения (до центра мульды).
Залегание крыльев мульды (рис. 2.2) в целом пологопадающее: от 0о до 2о (среднее ?=1о) - в начале крыльев радиусом Rк1 равном 4500 м; от 2о до 6о (среднее ?=4о) - в конце радиусом Rк2 равном 3000 м. Общий радиус крыльев мульды Rк составляет 7500 м. Мощность вскрыши на первом участке (Rк1) колеблется в среднем от 80 до 120 м, а на втором (Rк2) - от 120 до 300 м.
Залегание пластов горючих сланцев сложноструктурное (рис. 2.1). Наиболее представленными по кондициям, хотя они еще не утверждены, являются пласты А, Б, В1 и В2, а также Г четвертого горизонта. Основные параметры пластов приведены в табл. 2.1, которая составлена на основании данных предварительной геологической разведки.
Таблица 2.1.
Мощность пластов горючих сланцев IV-го горизонта Болтышского месторождения.
Мощность пластов, мКрылья мульдыЦентральная часть мульдыпервый участок (Rк1=4500 м)второй участок (Rк2=3000 м)АБВ1+В2ГАБВ1+В2ГАБВ1+В2ГСредняя по пластам2,44,04,3-3,55,54,72,53,85,46,12,5Суммарная по участкам10,716,217,8Средняя по месторождению15,0
Исходя из формы мульды и ее основных параметров, к рассмотрению и сравнительной оценке приняты четыре возможных варианта горно-геометрической модели месторождения (табл. 2.2):
Таблица 2.2
Принятые к рассмотрению типы горно-геометрических моделей
месторождения
Индекс моделиТип моделиПримечаниеI
?=0оII
?ср=2оIII
IV
В табл. 2.2: Rм - радиус мульды, м; ?ср - средний угол нерабочего борта карьера, град.; - средняя мощность вскрышных пород, м; - средняя суммарная мощность пластов сланца, м; ?ср - средний угол падения пласта полезного ископаемого, град.; и - соответственно максимальная мощность вскрыши и суммарная мощность пластов сланца, м; и - соответственно средняя мощность вскрыши и суммарная мощность пластов в центральной части мульды, м; Rц.м - радиус центральной части мульды, м; Rк - средний радиус крыльев мульды, м; - первоначальная мощность вскрышных пород, м.
В первой модели принято горизонтальное залегание залежи, в связи с небольшими углами наклона крыльев мульды, при этом средняя мощность вскрышных пород составляет м. Вертикальная мощность пластов горючих сланцев усредняется и составляет =15 м для всего месторождения.
Во второй - принимается допущение, что средний угол падения пластов на крыльях мульды равен ?ср=2о. При этом крылья мульды простираются до ее центра с радиусом Rм=12500 м. Пласты сланцев достигают максимальной мощности в середине мульды, а в начале ее крыльев они выклиниваются (рис. 2.1 и табл. 2.1)
В третьей модели учитывается средний угол падения пластов на крыльях мульды (?ср