Файл: Григорович, М. Б. Минеральное сырье для промышленности строительных материалов и его оценка при геологоразведочных работах.pdf

4) комплексное использование отходов; 5) применение особых ва­ риантов систем разработок и способов вскрытия месторождения.

Крупные месторождения облицовочного камня разрабатыва­ ются карьерами, почвоуступной системой, горизонтальными сло­ ями, сверху вниз. Глубина карьера обычно не превышает 30— 50 м, изредка больше. Бризантные взрывчатые вещества для раз­ работки штучного камня вообще не применяются. На карьерах гранита, а также мрамора иногда применяют порох для отделе­ ния крупных блоков от забоя.

Большая сохранность камня достигается при использовании способов отделения блоков без взрывчатых веществ, с помощью различных механизмов или клиньев.

На гранитных карьерах используют ударно-врубовые машины (чаннелеры), клиновые работы, и в последнее время специальные горелки (термический способ).

Для разработки мрамора используют камнерезные машины различных конструкций (Столярова, Галанина) и канатные пилы.

Разработку месторождений пильного камня при большой глу­ бине залегания производят с помощью подземных выработок (штолен), с применением камерно-галерейной системы разрабо­ ток. Такой метод широко применяется в Молдавии на месторож­ дениях известняков. Существенным недостатком этого метода яв­ ляются большие потери в недрах, достигающие 80—85%. Для добычи применяют камнерезные машины различных конструкций. Большое значение для повышения рентабельности разработок штучного камня имеет использование отходов, количество которых достигает значительной величины. Так, для одного из крупных гранитных карьеров в ГДР приводятся следующие цифры выхода продукции:

Примерно такое же соотношение видов продукции имеет место и на ряде наших карьеров.

Выбор рациональной системы эксплуатации месторождения камня для получения щебня определяется совместным технико­ экономическим анализом вариантов систем разработки и техноло­ гических схем переработки сырья (Шлаин, 1968). При неоднород­ ном составе пород месторождения или при наличии значительного количества загрязняющих примесей выделяют участки, сложен­ ные породами разного состава с раздельной их отработкой. При невозможности выделения слабых или загрязненных пород в про­ цессе разработки это осуществляется на дробильно-сортировочной фабрике.

На месторождениях карбонатных пород, разрабатываемых для получения щебня, высота уступов колеблется от 4 до 20—25 м, при преобладающей высоте 6—10 м.

114

Горную породу, добытую в карьере, перерабатывают на ще­ бень нц дробнлы-ю-сортировочной фабрике путем ее дробления и

целью обеспечить (Шлаин, 1968):

1. Выпуск щебня, требуемого качества по прочности п другим показателям, отвечающим требованиям ГОСТ.

2. Максимально возможный выход щебня из горной массы.

3.Выпуск щебня установленного ассортимента.

4.Максимально возможное использование сырья.

5.Минимально возможную себестоимость получаемой продук­

ции.

Строительная промышленность предъявляет все более высокие требования к качеству щебня как заполнителя бетона, так как повышение прочности щебня позволяет повысить марку бетона,

а это удешевляет строительство.

Месторождения высокопрочного камня в ряде районов отсут­ ствуют, что вынуждает промышленность затрачивать значительные средства на завоз большого количества прочного камня из отда­ ленных районов (до 15—20 млн. м3 в год). С целью снижения расходов на дальние перевозки высокопрочного камня разрабо­ таны и начинают применяться способы выделения из щебня, по­ лучаемого из пород различной прочности, наиболее прочных. Эти способы основаны на использовании различных физико-механиче­ ских свойств камня разной прочности (объемный вес, упругость).

При обогащении, основанном на различии объемных весов, слабых (более легких) и крепких (более плотных) пород, приме­ няются установки, где в качестве средств для разделения исполь­ зуются тяжелые суспензии, приготовленные из тонкоизмельченного магнетита, или ферросилиция и воды. На разности объемных ве­ сов основан и способ обогащения методом отсадки. Обогащение происходит путем расслоения щебня по объемному весу в пуль­ сирующем токе воды. Этим способом удается повысить содержа­ ние прочных зерен щебня до 90%.

Другой метод разделения щебня основан на различии свойств упругости и трения зерен разной прочности. Прочные зерна обла­ дают более высокой упругостью и меньшим коэффициентом тре­ ния, чем слабые. Разделение щебня происходит в процессе его падения на вращающийся стальной или чугунный барабанный разделитель. Содержание слабых зерен при применении этого спо­ соба снижается с 31,9 до 6%.

По приуроченности к различным структурным элементам зем­ ной коры среди месторождений строительного камня можно вы­ делить следующие группы:

I. Месторождения платформы; а) месторождения выступов древнего кристаллического фундамента (кристаллических щитов); б) месторождения осадочного чехла платформ.

II. Месторождения складчатых областей.

Каждая из этих групп характеризуется определенным составом слагающих ее пород, хотя многие породы встречаются не только в одной группе. Различны также степень метаморфизма пород и их физико-механические свойства.

I. Месторождения платформ

Месторождения кристаллических щитов. Горные породы, сла­ гающие нижний ярус древних платформ, в значительной части относятся к первично-осадочным и вулканогенным формациям геосннклинальиого типа, отражающим существовавший ранее здесь режим. Эти породы пронизаны многочисленными интрузи­ ями, интенсивно дислоцированы и подверглись глубокому мета­ морфизму.

Месторождения метаморфических пород представлены мрамо­ рами, кварцитами и кристаллическими сланцами. Образование месторождений этих пород связано главным образом с процессами регионального метаморфизма при участии во многих случаях и контактового. Мраморы часто окварцовапы, доломитизированы и будинированы, как, например, месторождения Карелии (Белогор­ ское). Месторождения кварцитов сравнительно редки, но отлича­ ются высокими физико-механическими и декоративными свойст­ вами (Шокшпнское месторождение в Карелии). К выступам на земную поверхность кристаллического основания древних плат­ форм приурочены многочисленные месторождения высокопрочных интрузивных пород (главным образом гранитондов). На Русской платформе такими районами являются Балтийский щит и Укра­ инская кристаллическая полоса, на Сибирской платформе — Ал­ данский щит и Анабарский кристаллический массив. Граниты залегают в форме батолитов, штоков, а также иногда в виде глыб среди молодых образований и образуют крупные месторождения с высокими физико-механическими показателями. Наибольшее промышленное значение имеют месторождения гранитов Карелии, Ленинградской области и Украины, на которых добывается значи­ тельная часть облицовочного и высокопрочного дробленого камня. На месторождениях гранита этого типа получают очень крупные блоки (до 50—100 м3 и более).

Среди интрузивных пород щитов известны также промышлен­ ные месторождения высокодекоративных щелочных пород (хнбиниты Кольского полуострова) и месторождения габбро-норитов, из которых наиболее ценными декоративными качествами обладают ирригирующие лабрадорнты Украины. Интрузивные породы, при­ уроченные к древним кристаллическим щитам, обладают обычно более высокими физико-механическими показателями и меньшей трещиноватостью по сравнению с интрузивами складчатых обла­ стей.

Месторождения осадочного покрова платформ (платформен­ ных плит). К этой группе относятся месторождения главным об­

116

разом осадочных пород — известняков, доломитов и гипсов, а также эффузивов (траппы Сибирской платформы).

Осадочные породы по своим физико-механическим показателям значительно уступают породам кристаллических щитов и геосннклинальных областей, так как они не подвергались воздействию глубокого метаморфизма, и их свойства обусловлены главным об­ разом процессами диагенеза и катагенеза. Среди пород осадоч­ ного покрова платформ высокопрочные разности встречаются редко и они обычно характеризуются изменчивыми физико-меха­ ническими показателями. Промышленное их использование огра­ ничивается в основном переработкой на щебень как заполнитель бетона невысоких марок и частично (пористые разности известня­ ков и доломитов) — как стеновой камень.

На Сибирской платформе наряду с осадочным комплексом по­ род широко развиты основные эффузивные породы (траппы), пригодные для получения главным образом щебня.

В южных районах широко распространены неогеновые извест­ няки-ракушечники, являющиеся благодаря низкой теплопроводно­ сти высокосортным стеновым пильным камнем.

II.Месторождения складчатых областей

Кэтой группе принадлежит большое число месторождений камня как метаморфического, так изверженного и осадочного про­ исхождения.

Из метаморфических пород наибольшее практическое значение имеют месторождения мраморизованных известняков и мраморов, которые отличаются большим разнообразием расцветок и рисун­ ков.

Среди этих месторождений выделяются сформировавшиеся в условиях как контактного, так и регионального метаморфизма.

Практически вся мраморная промышленность Советского Со­ юза базируется на месторождениях мрамора и мраморизованного известняка складчатых областей. Значительное распространение имеют также и месторождения изверженных пород, главным об­ разом кислого состава и в первую очередь гранитов. Меньшее зна­ чение имеют месторождения сиенитов, диоритов, а также дунитов и других пород.

Физико-механические свойства пород кристаллических щитов и геосинклинальиых областей несколько отличаются. Граниты гео­ синклиналей отличаются от гранитов щитов несколько повышен­ ной пористостью, но среди них встречаются разности, обладающие и резко пониженной прочностью. Так, цилукамские нижнепалео­ зойские граниты при нормальной пористости имеют пониженную

ков, 1961). Такое снижение прочности видимо связано с внутрен­

117

ними изменениями, которые претерпели граниты в процессе раз­ вития синклиналей.

В складчатых областях также значительно распространены ме­ сторождения осадочных пород — известняков, доломитов и песча­ ников, разрабатываемых для получения строительного камня. Из-за большей степени метаморфизацин по сравнению с осадоч­ ными породами чехла платформы они обладают более высокими фпзико-механпческпмн свойствами. Так, карбонатные породы гео­ синклиналей имеют в среднем пористость в 17 раз меньшую, чем у платформенных пород. С областями кайнозойской складчатости связаны многочисленные месторождения пирокластических пород (вулканических туфов), среди которых наибольшую практическую ценность имеют месторождения Армении. Все месторождения строительного камня, несмотря на многообразие условий их обра­ зования, можно объединить следующим образом:

Г р у п п а I. Крупные массивы изверженных пород (батолиты, штоки, лакколиты) характеризуются выдержанностью состава и качества камня по площади и на глубину. Месторождения этой группы приурочены главным образом к районам выхода на поверх­ ность кристаллического фундамента платформ, а также к складча­ тым зонам.

Сложены они в основном, интрузивными породами — грани­ тами, диоритами. В массивах этих пород иногда наблюдаются вто­ ричные изменения, вызванные поверхностным выветриванием, а также внутренние зоны измененных пород, возникающие под влиянием тектонических нарушений и гидротермальных воздей­ ствий.

Г р у п п а И. Пласты и пластообразные тела, выдержанные по мощности и качеству и залегающие горизонтально или с неболь­ шим наклоном. К этой группе относится большое количество ме­ сторождений строительного камня осадочного происхождения ■— известняков, доломитов, песчаников. К этой же группе нужно от­ нести и месторождения, образованные покровами эффузивных пород — базальтов, вулканических туфов, а также некоторые ме­ сторождения, сложенные метаморфическими породами (мрамо­

падающие под крутыми углами или с изменчивым качеством и мощностью. Генетически они аналогичны месторождениям II груп­ пы, но отличаются более сложными условиями залегания и измен­ чивым качеством. Эта изменчивость обусловлена или сменой усло­ вий накопления осадков, или вторичными процессами, вызываю­ щими изменения качества и условий залегания камня. Вторичные процессы, как, например, карстообразование, развивающееся глав­ ным образом на карбонатных породах, иногда настолько изме­ няют первоначальные условия залегания и строение пород,

•слагающих месторождение, что делают его непригодным для

118