Выбор и расчет системы вентиляции шахты “Скалистая” рудника “Комсомольский”

Министерство общего и профессионального  образования Российской Федерации

 

НОРИЛЬСКИЙ  ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ  ИНСТИТУТ

 

Кафедра  разработки  месторождений полезных ископаемых

 

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой РМПИ

М.С. Скачков

 

«_____»_____________2000 г.

 

 

Пояснительная записка

К дипломному проекту на тему:

 

Выбор и расчет системы вентиляции

шахты “Скалистая” рудника “Комсомольский”.

 

 

Автор дипломного проекта                                                  Смирнов С.А.

Обозначение дипломного проекта        ДП 2061926.ГИ-1-99   группа ГИ-94

Специальность 0902 Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

 

Руководитель проекта        Козлова И.М.

 

Консультанты по разделам:

 

Геология          О.А. Геращенко

Безопасность жизнедеятельности      М.С.Скачков

Организационно-экономический      Р.П. Цырульник

 

Нормоконтролёр         Козлова И.М.

 

 

 

Норильск 1999 

 

 
СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В большинстве горнодобывающих стран мира разработка рудных месторождений подземным способом характеризуется высокими темпами углубления горных работ, что вызвано не столько исчерпанием запасов полезных ископаемых вблизи земной поверхности, сколько возрастающим спросом на минеральное сырье. Добыча наиболее ценных руд уже сейчас в Канаде и США, например, ведется на глубинах 2-2,6 км, а в Индии и ЮАР – более 3 км.

При переходе на большие глубины резко ухудшаются условия эксплуатации месторождений, так как увеличивается горное давление, повышается температура и изменяются физико-механические свойства горных пород. По этой причине возникают серьезные технологические и технико-экономические трудности в отношении вскрытия месторождений, подъема добываемой горной массы, проветривания и поддержания устойчивости горных выработок, обеспечения безопасности горных работ, полноты и качества извлечения полезных ископаемых, использования горного оборудования и многих других специальных вопросов.

Эффективность и безопасность разработки глубоких месторождений можно обеспечить только при всестороннем изучении процессов, происходящих в горном массиве, и создании надежных методов их управления и контроля, что необходимо для определения конструктивных параметров систем разработки и изыскания высокоэффективных технологических схем добычи руд. Особое место в этом направлении занимают исследования, связанные с закладкой выработанного пространства как наиболее перспективного способа управления горным давлением на больших глубинах. Закладка, как показывает практика, обеспечивает создание безопасных условий труда горняков, более полное извлечение ископаемого из недр, сохранение земной поверхности, возможность утилизации отходов горного производства.

 

1 ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ  СТРОЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ  УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

 

1.1 Географо-экономическая характеристика  месторождения

 

Талнахское и Октябрьское месторождение медно-никелевых руд Норильского горно-рудного района (НГРР) в административном отношении относятся к Таймырскому национальному округу Красноярского края. Ближайшими населенными пунктами являются города Талнах, Норильск, Оганер и Кайеркан с которыми шахта «Скалистая» соединена железной и шоссейной дорогами. Связь с остальной территорией страны осуществляется по реке Енисей и Северному морскому пути через порт города Дудинки, а также воздушным сообщением через аэропорт Алыкель.

Источники электроэнергии и теплоснабжения Хантайская и Курейская ГЭС, ТЭЦ-1, ТЭЦ-2. Последние используют природный горючий газ месторождений Мессояха и Соленинское и, в ближайшей перспективе, Пеляткинское, расположенное на левобережье реки Енисей. Водоснабжение рудника и городов НПР осуществляется за счет месторождений подземных вод бассейнов рек Талнашки, Ергалах и др., а также используются воды реки Норильская. Строительные материалы используемые рудником, в основном местного производства: цемент, кирпич, щебень, ангидрит, песок, железобетон и др.

Октябрьское месторождение приурочено к южной окраине Хараелахского плато. В пределах месторождения выделяется горная часть с отметками выше равнины до 500м. и равнинная – от 50 до 100 м. Горный рельеф характеризует Норильское (на юге) и Хараелахское (на севере) плато-столбообразные возвышенности, расчленённые каньонообразными долинами рек и ручьёв. Слабохолмистая озёрно-болотистая равнина включает в себе древнее и современное днища реки Норильская. Речная сеть представлена реками Талнах, Хараелах, Тамулах и Листвянка, которые в зимнее время промерзают. Из озер следует отметить Хараелах, Сапог, Лесное и др.

Климат района субарктический, континентальный Среднегодовая  температура от минус 8,3 до минус 8,6оС. Значительную часть года дуют сильные ветры с порывами до 25-40 м./сек. Район располагается в области вечной мерзлоты, редко нарушаемой таликовыми зонами под крупными водоемами и реками. Мощность толщи мерзлых пород  достигает 500 м. в пределах плато и нескольких десятков метров в днищах долин и на равнине. Среднегодовая температура пород достигает –7..-9оС, на пологих склонах –1..-3оС

Руды Талнахского и Октябрьского месторождения комплексные, из них извлекают: медь, никель, кобальт, металлы платиновой группы, золото, серебро, а также селен, теллур, рутений и серу.

 

1.2 Геологическое строение месторождения

 

Талнахское рудное поле, в пределах которого расположено Талнахское месторождение, приурочено к северо-западному окончанию Сибирской платформы, входящей в пределы так называемой северо-сибирской никеленосной металлогенической провинции. В тектоническом плане район месторождения приурочен к краевой юго-западной части Хараелахской трапповой мульды на месте ее пересечения зоной Норильско-Хараелахского разлома. Месторождение генетически и пространственно связаны со сложным по форме крупным дифференцированным интрузивом основного состава.

Северные фланги Талнахского месторождения, где находится поле шахты «Скалистая» пространственно и генетически связанно с дифференцированой интрузией габро-долеритов и приурочено к зоне глубинного Норильско-Хаерлахского разлома и представляет собой месторождение ликвационного типа.

 

1.3 Стратиграфия и литография  месторождения

 

Район сложен палеозойскими и мезозойскими отложениями, перекрытыми мощным чехлом четвертичных осадков. Наиболее древние, кембрийские отложения, представленные всеми тремя отделами, вскрыты в долине реки Рыбной. Это песчано-конгломератовые пестроцветные породы, доломиты и известняки с прослоями мергелей и сланцев общей мощностью около 4000 м.

Ордовикские отложения, залегающие согласно на кембрийских,. установлены в долинах рек Норильской и Рыбной, где представлены преимущественно карбонатными породами мощностью около 1100 м. Низы разреза— долборский ярус — отсутствуют. В пределах Талнахского месторождения скважинами вскрыты известковые аргиллиты с прослоями известняков мангазейского яруса среднего орговика мощностью около 30 м.

Отложения силура залегают на ордовикских со скрытым стратиграфическим несогласием. Они обнажаются по долинам рек Норильской и Рыбной и вскрыты скважинами в пос. Валек, на Талнахском, Норильском, Черногорском и Горозубовском месторождениях. Низы лландовери отсутствуют, вышележащие горизонты лландовери, венлок, нижне и верхнелудловский ярусы сложены граптолитовыми сланцами, мергелями, известняками,. Доломитизированными известняками мощностью 600—650 м.

Девонские отложения представлены всеми тремя отделами. К нижнему отделу отнесены зубовская (доломиты и мергели с прослоями ангидритов), курейская (аргиллиты и мергели с прослоями известняков) и нижняя (аргиллитовая) пачка разведочнинской свиты. Мощность зубовской свиты составляет 150—200, курейской — 60—75, нижней пачки разведочнинской свиты — 70—75 м. Среди отложений среднего отдела выделяются верхняя (известняково-аргиллитовая) пачка разведочнинской свиты, мантуровская (мергели, ангидриты) и макусовская (доломиты, известняки) свиты. Мощность их соответственно 50—100, 75—200 и 25—35 м. Верхний отдел представлен отложениями накохозской (мергели и ангидриты с прослоями доломитов) мощностью 50—60 м и каларгонской свиты (доломиты, ангидриты, мергели и известняки) мощностью 160—180 м.

Верхнекаменноугольные и пермские угленосные отложения залегают с перерывом, а иногда с угловым несогласием на девонских и более древних породах и разделены на руднинскую, далдыканскую, шмидтинскуго, кайерканскую и амбарнинскую свиты. Первые две свиты образуют непродуктивную» (слабоугленосную), а последние — продуктивную (угленосную) толщу. Обе они представлены алевролитами, аргиллитами, песчаниками с пластами каменных углей в продуктивной толще, зачастую промышленными. Мощность лагунно-континентальных отложений 160—360 м. На них с размывом залегают вулканогенные образования трапповой формации. Низы разреза (ергалахская свита) — лапиллиевые туфы, туффиты, трахибазальты с титан-авгитом, а также песчаники и сланцы общей мощностью около 80 м — отнесены к верхней перми.

Нижнетриасовые образования разделены на сыверминскую, хаканчанскую, туклонскую, надеждинскую и моронговскую свиты. Первая сложена; андезиновыми базальтами, базальтами с толеитовой и пойкилоофито-интер-сертальной структурой, порфировыми и пикритовыми базальтами, вторая — туффитами и туфами, третья — альбитизированными и хлоритизированными базальтами с толеитовой и пойкилоофито-интерсертальной структурой; четвертая — плагиофировыми, пироксено-плагиофировыми, оливино-плагиофи-ровыми и полифировыми базальтами; пятая — анамезитами и базальтами с пойкилоофито-интерсертальной структурой с горизонтами туфов и туффитов. Мощность свит соответственно 200—370, 2—25, 0—60, 450—550, >90 м.

Четвертичные отложения представлены, как правило, валунными суглинками, песками, глинами, галечниками верхнего и современного отделов мощностью до 100 м.

 

1.4 Магматизм

 

Проявления магматической деятельности в Норильском районе связаны с формированием в пределах северо-запада Сибирской платформы крупных тектонических зон или структур - глубинных разломов земной коры, по которым происходило внедрение в неё или излияние на поверхность огненно-жидкого силикатного расплава - магмы. Продукты её застывания и последующей кристаллизации образовали так называемый трапповый комплекс, включающий в себя глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные) породы.

 

Туфолавовый комплекс.

 

Вулканогенные породы перекрывают отложения тунгусской серии, широко развиты в районе и разделяются на несколько свит, представляющие собой  лавовые образования базальтового ряда, разделенных горизонтами туфов и туффитов.

Hадеждинская (nd) свита  представлена полифиpовыми, толеитовыми, афиpовыми и гломеропорфировыми базальтами. Общая мощность до 550 метров.

Моронговская (mr) свита представляет собой покровы  порфировых  и  афиpовых базальтов с маломощными горизонтами туфов. Мощность до 90 м.

Мощность туфолавовой толщи составляет 640 м.

 

Интрузивные породы.

 

На площади Норильского горнорудного района развиты две группы интрузивных образований, относимых к трапповой, ультраосновной, основной и щелочно-основной магматическим формациям.

По особенностям внутреннего строения и химизма, все интрузивные тела подразделяются на недифференцированные и дифференцированные.

Hаиболее  древними из  них являются силлы субщелочных  титан-авгитовых долеpитов.

Hедиффеpенциpованные интрузии  залегают в форме силлов и  даек.

Дифференцированная интрузия представлена Северо-западной ветвью Талнахского рудоносного интрузива.

Рудоносные дифференцированные  интрузии состоят  из следующих главных псевдостратифицированных горизонтов:

 

Веpхний (пеpвый)  объединяет различные гибридные породы эндоконтакта и часто эpруптивные брекчии.

Втоpой - однородные безоливиновые габбpо-долеpиты.

К тpетьему принадлежат оливиновые габбpо-долеpиты, связанные с вышележащими породами постепенными переходами.

Четвертый  состоит из существенно обогащенных оливином пород - пикритовых, тpоктолитовых габбpо-долеpитов, оливинитов.

Пятый  представлен такситовыми габбpо-долеpитами. Такситы, несущие  сульфидное оpуденение - это основная  часть горизонта вкрапленных руд.

Шестой  представляет собой контактовые  разности оливиновых и безоливиновых габбpо-долеpитов.

Горизонт эруптивных брекчий имеет следующий минеральный состав: плагиоклаз, пироксен.  

Горизонт безоливиновых и оливиновых габбро-долеритов содержит малый процент оливина.

Гоpизонт существенно оливиновых  пород, такситовых габбpо-долеpитов, контактовых габбpо-долеpитов содержит оливин, плагиоклаз и пироксен в различных соотношениях.

 

1.5 Тектоника месторождения

 

Основной тектонической структурой в пределах горного отвода шахты "Скалистая" является Норильско-Хараелахский рудоконтролирующий разлом глубинного заложения, представляющий собой сложно построенную тектоническую зону мощностью до 50 метров, падающую на запад-северо-запад под углом 60° - 85°. В пределах тектонической зоны породы, изменены и раздроблены.  Главный  шов  Норильско-Хараелахского  разлома является естественной западной границей поля шахты "Скалистая". К тектоническим нарушеностям второго порядка относятся нарушения определяющие главный шов Норильско-Хаерлахского разлома, представляет собой сбросо-сдвиги протяженностью от первых десятков метров до нескольких сотен метров. северо-восточного и юго-западного простирания амплитудой от первых десятков сантиметров до 15-20 м.

По имеющимся данным более 80% массива сплошных сульфидных руд Первой залежи имеют среднюю нарушенность, а 20% руд сильной нарушенности будут вскрываться вдоль тектонических нарушений, в зонах сильной трещиноватости и на контактах с вмещающими породами.

 

1.6 Генетическая приуроченность  и типы руд

 

Промышленный интерес представляет Талнахская дифференцированная интрузия. В пределах шахтного поля шахты «Скалистая» интрузив имеет корытообразную форму, на флангах линзовидная с пережимами и раздувами максимальной мощьностью до 150-170 м. Интрузив представляет собой закономерное чередование горизонтов (сверху – вниз):