Файл: Альбов М.Н. Рудничная геология.pdf

3. Определение пористости

Определение пористости является обязательным при геологоразве­ дочных работах на нефть и газ. При изучении рудных месторождений опре­ деление пористости необходимо для окисленных руд, а также для боковых горных пород, подвергшихся рудному метасоматозу или процессам вывет­ ривания.

Пористостью называют отношение объема всех пор, имеющихся в об­ разце, к общему объему последнего. Следует различать открытую и закры­ тую пористость, которые в сумме дают общую пористость. В рыхлых рудах могут быть закрытые поры, объем которых снижается при дроблении об­ разца.

Обычно пользуются термином «коэффициент пористости» Кп. Зная объемный D0 и минеральный DM веса сухой руды, можно определить коэф­ фициент общей пористости

Опытным путем пористость определяют с помощью воздушного насо­ са. Образец руды взвешивают в воздухе (пусть этот вес Pt = 287 г), а за­ тем на проволоке погружают в чашку с керосином, помещенную под кол­ пак воздушного насоса. При работе насоса воздух выходит из пор руды и замещается керосином. После прекращения выхода пузырьков воздуха образец извлекают из под колпака воздушного насоса и снова взвешивают, предварительно убрав пропускной бумагой избыток керосина с его поверх­

Для определения объема образцов их погружают на проволоке в изме­ рительный цилиндр, наполненный керосином. Пусть отсчеты по цилиндру

Воду для этих операций применять нельзя, так как в ней есть раство­ ренный воздух. Для определения пористости имеются специальные уста­ новки [4].

4. Определение коэффициента разрыхления

Добытые на дневную поверхность руды или металлоносные пески занимают больший объем, чем то же их количество в забое. Коэффициентом разрыхления Кр называют отношение объема отбитой руды или горной породы Ѵ2 к объему того же количества руды или породы в целике Ух :

К - F«

288

Коэффициент разрыхления всегда больше единицы, он колеблется в пределах от 1,2 до 1,8. Определение этого параметра имеет большое зна­ чение при опробовании россыпей, а также для технических расчетов при эксплуатации (установление емкости вагонетки, скипа, бункеров и пр.).

Для определения коэффициента разрыхления следует подготовить несколько мерных ящиков с точно установленным их объемом. Можно, например, подготовить мерные ящики емкостью 0,05 м 3 (1/20 часть кубо­ метра) с размерами 0,5 X 0,5 X 0,2 м. Породу или руду бросают лопатами в такой ящик и затем после встряхивания уравнивают ее доской под плоскость верхнего основания ящика. Емкость неполного ящика опреде­ ляют в процентах его заполнения.

Пусть объем руды в целике Ѵх равен 0,535 м3 , а объем того же коли­ чества руды, замеренной ящиками, Ѵ2 равен 0,725 м3 . Тогда коэффициент разрыхления

Ѵ2 0,725

0,535

На Высокогорском железном руднике (Урал) коэффициент разрыхле­ ния магнетитовых руд составляет 1,65—1,75, полумартитовых — 1,55— 1,65, глинистых и порошковатых магнетитовых — 1,40—1,50. Для мерзлых пород коэффициент разрыхления значительно выше, чем для талых. Это важно при разведке в условиях многолетней мерзлоты.

Коэффициент разрыхления удобно определять одновременно с прове­ дением механического анализа добытых руд или песков.

При взрывных горных работах в забое коэффициент разрыхления не­ сколько уменьшается по сравнению с его величиной в свободном простран­ стве. Например, при многорядном короткозамедленном взрывании усту­ пов на карьерах коэффициент разрыхления составляет 1,15—1,18, тогда как в удаленных от массива заходках по той же руде он достигает вели­ чины 1,30-1,50 [3].

5. Определение кусковатости руд и пород

Добытая на дневную поверхность руда или порода представляет собой механическую смесь обломков разной крупности (от больших глыб до мельчайших частиц). Соотношение разных классов по крупности до­ бытой руды в весовых процентах устанавливают гранулометрическим (механическим) анализом. Такой анализ по крупности обломков или час­ тиц имеет важное значение при проектировании горных работ и обогати­ тельных фабрик, а также при эксплуатации месторождений.

Для проведения гранулометрического анализа отбирают пробу ти­ пичной руды достаточного объема (2—3 м3 ) и на отдельной площадке подвергают ее грохочению с взвешиванием каждого класса и всей пробы в целом. Для анализа используют от трех до шести грохотов с отверстиями примерно 75; 50; 25; 12; 6 и 3 мм.

В качестве примера в табл. 65 приведены результаты механического анализа медноколчеданной руды из двух шахт с определением содержания меди в каждом классе.

Т а б л и ц а 65

Механический анализ руд

Несмотря на близкие по значению данные механического анализа, опробование руд по классам крупности дает существенно отличающиеся показатели. Руда шахты А содержит медь преимущественно крупных клас­ сов, в руде шахты Б более богата медью рудная мелочь. Это обстоятельство имеет важное значение не только для опробования, но и для эксплуатации. В шахте Б необходимо принимать особые меры для тщательного сбора рудной мелочи в забое: настилать на почву забоя перед взрыванием шпу­ ров стальные листы и пр.

6. Определение зольности п калорийности ископаемого топлива

Ископаемые угли, горючие сланцы, нефть и торф содержат в основном две части: горючую и негорючую. Техническим анализом определяются компоненты горючей части (выход летучих веществ и выход кокса) и него­ рючей (влага и зола), содержание общей серы <S"oC (сульфатной, сульфид­ ной и органической), а также теплопроизводительная способность (кало­ рийность) ископаемого топлива.

Зола А представляет собой остаток от сгорания органической части угля и разложения минерального вещества. Содержание минеральных при­ месей в угле не эквивалентно содержанию золы. При сжигании углей кар­ бонаты разлагаются, образуя углекислоту и окись кальция, магния или

290

Полученная зола исследуется спектральным и химическим анализами. В золе углей могут содержаться некоторые рассеянные элементы. Хими­ ческий анализ золы может дать материалы для выяснения возможности промышленного их извлечения.

При нагревании углей из них выделяются летучие вещества V . В пер­ вый период нагревания выделяются только пары воды, содержание кото­ рой учитывается при подсчете выхода летучих. Затем выделяется консти­ туционная вода, угольный ангидрид С 0 2 и метан СН4 . При повышении температуры более 500° С выделяются сложные углеводороды и кислород­ ные соединения. Сера частично выделяется в виде сероводорода.

Выход летучих веществ Ѵа определяется в аналитической пробе на ра­

и А1 2 0 3 . Сумма окислов кремния и алюминия составляет основную и устой­ чивую часть золы. Это дает основание определять зольность ископаемых углей в их естественном залегании (в скважинах, в забоях) нейтронно-ак- тивационным методом. Исследованиями Свердловского горного института показано, что между зольностью углей в широком интервале изменения (от 10 до 50%) и активационным эффектом существует устойчивая линейная зависимость. На основании опытных работ, выполненных в Челябинском буроугольном бассейне, установлена высокая точность определения золь­ ности углей активационным методом [2].

Г л а в а X X I I I

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ -[ОТКРЫТЫХ

ИПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

1.Элементы карьера и характер проводимых в нем работ

Объектом разработки в рудных месторождениях является в общем случае р у д н а я т о л щ а . Массу, заключенную в составе этой толщи, называют р у д н о й м а с с о й . При открытой разработке месторожде­ ния все породы, мешающие извлечению рудной массы, удаляют, т. е. руд­ ную толщу в определенных пределах вскрывают. Породы, подлежащие удалению для нормальной открытой разработки рудной толщи, называют породами вскрыши. Рудную массу вместе с массой вскрышных пород на­ зывают горной массой.