Инженерно-геологическое изучение и районирование массива горных пород месторождения
1. Породы и руды месторождений делятся на классы по прочности структурных типов (таблица 1). Для каждого класса пород определяется набор характеристик (таблица 2).
Таблица 1 - Классы горных пород в зависимости от прочности структурных связей
Класс пород | Описание пород | Характеристика | Прочностные свойства | Физические свойства | Способ разработки |
IА. Прочные скальные | Невыветрелые и слабовыветрелые изверженные и метаморфические породы, крепкие осадочные: кварцевые песчаники, известняки, конгломераты | Слабо- | Сопротивлению сжатию более 50 МПа, разрыву более 3 МПа. Крепость | Плотность более 2,65 г/см, пористость доли процента. Скорость распространения продольных волн более 4,0 км/с. | Разрабаты- |
IВ. Полу- | Изверженные и метаморфические породы, осадочные: глинистые и песчано-глинистые сланцы, глинистые и известковистые песчаники, аргиллиты, алевролиты, мергели, известковистые конгломераты, брекчии, угли | Трещиноватые, интенсивно выветриваются, не набухают, не размокают, не пластичны. Характерна анизотропия свойств в условиях естественного залегания. | Сопротивлению сжатию 8-50 МПа. Сопротивление разрыву 2-3 МПа. Крепость =4-8. | Плотность 2,20-2,65 г/см, пористость до 15 %. Скорость распространения продольных волн от 2,0 до 4,0 км/с. | Разрабаты- |
IIА. Дисперсные рыхлые несвязные | Каменистые и щебеночные накопления, галечники, пески | Породы деформируются пластически. | Сцепление минимально или полностью отсутствует. Крепость | Плотность 1,40-1,90 г/см, пористость 25-40 %. Скорость распространения продольных волн 0,2-1,8 км/с. | Разрабаты- |
IIВ. Дисперсные мягкие связные | Сильновыветрелые или полностью дезинтегрированные изверженные и метаморфические, все разновидности глин, супеси и суглинки, мел, моренные и делювиальные отложения | Набухают, размокают, пластичны, интенсивно выветриваются и осыпаются | Прочность зависит от влажности и плотности, но всегда менее 8 МПа. | Плотность от 1,10-2,10 г/см, пористость от 20-80 %, влажность от 10-80 %. Скорость распространения продольных волн изменяется от 0,3 до 2,2 км/с. | Разрабаты- |
III. Специфичные | Породы особого состава, состояния и свойств | Горные породы характеризуется специфическими свойствами, требуют специальных методов исследований и индивидуальной оценки | В зависимости от свойств пород |
Таблица 2 - Перечень характеристик горных пород, устанавливаемых в ходе инженерно-геологических исследований
Класс пород | Перечень характеристик |
Скальные породы (класс IA) | Генезис пород, площадь распространения, мощность, петрографический состав пород, структурно-тектонические особенности массива, характер залегания слоев (горизонтальный, наклонный или крутопадающий), прочностные характеристики пород (прочность на сжатие, растяжение, сцепление, угол внутреннего трения) и поверхностей ослабления, деформационные свойства пород, плотность в условиях естественного залегания |
Полускальные породы (класс IB) | Генезис пород, площадь их распространения, мощность, петрографический состав, структурно-тектонические особенности массива, характер залегания слоев (горизонтальный, наклонный или крутопадающий), плотность пород в условиях естественного залегания, плотность скелета, пористость, естественная влажность, прочностные характеристики пород (прочность на сжатие, растяжение, сцепление, угол внутреннего трения) и поверхностей ослабления, наличие глинистых слоев и прослоев, приуроченность к зонам нарушений и/или карстовым образованиям |
Дисперсные породы (класс II): | Генезис пород; площадь распространения; мощность; литологические особенности; характер залегания (горизонтальный или наклонный); характер залегания слоёв (горизонтальный, наклонный или крутопадающий), минеральная плотность, плотность пород в условиях естественного залегания, плотность скелета, пористость, естественная влажность, сцепление, угол внутреннего трения, гранулометрический состав; наличие глинистых слоёв и прослоев, приуроченность к зонам нарушений и/или карстовых образований, для связных пород - набухаемость, просадочность, число пластичности и показатель консистенции |
Для | Температурный режим пород, границы криогенной зоны, глубина сезонного оттаивания и промерзания, контуры и глубина распространения таликов, характер изменения физическо-механических свойств пород при оттаивании |
2. Состав, объём и методика инженерно-геологических исследований определяется проектной организацией и зависят от стадии изученности и освоения месторождения, степени сложности его инженерно-геологического строения. Результаты инженерно-геологических исследований должны обеспечивать получение информации для решения задач соответствующей стадии освоения месторождения.
3. На поисковой и оценочных стадиях геологоразведочных работ устанавливается характеристика инженерно-геологических условий района, основываясь на результатах геолого-съёмочных работ, геофизических исследований, анализа условий района исследований и характеристик аналогичных месторождений.
4. На стадии детальной разведки месторождений (технико-экономическое обоснование постоянных кондиций (далее - ТЭО)) инженерно-геологические условия должны быть изучены с детальностью, обеспечивающей получение исходных данных для составления проекта разработки месторождения. Инженерно-геологические исследования должны охватывать зону оруденения и вмещающих пород.
Количество инженерно-геологических скважин должно составлять:
для простых условий - не менее 8% от общего количества геологоразведочных скважин;
для условий средней сложности - не менее 12% от общего количества геологоразведочных скважин;
для сложных условий - не менее 15% от общего количества геологоразведочных скважин.
На стадии детальной разведки месторождений (ТЭО постоянных кондиций) дополнительно инженерно-геологические скважины бурят на потенциально неблагоприятных по устойчивости участках. На наиболее сложных по инженерно-геологическим условиям месторождениях проводятся дополнительные исследования по разработанным программам.
Допускается совмещать инженерно-геологические скважины с геологоразведочными.
При наличии обнажений скальных пород дополнительно производится изучение параметров естественной трещиноватости (количество и ориентировка основных систем трещин, их густота, протяжённость).
5. По результатам инженерно-геологических исследований на стадии проектирования должны быть получены:
характеристики природно-географических условий, геологического строения, тектоники района и месторождения;
инженерно-геологические характеристики района и месторождения (распространённость основных петрографических типов пород и руд, тип контактов, количественные характеристики трещиноватости, расслоения, анизотропии пород, зон и поверхностей ослабления, напряжённого состояния, физико-механических свойств пород);
для районов распространения многолетнемерзлых горных пород - характеристики криогенности массива, льдистости и температуры, толщины слоя сезонного промерзания, характеристики инженерно-геокриологических процессов;
прогнозная оценка возможных изменений инженерно-геологических условий природной среды и возникновения неблагоприятных инженерно-геологических явлений на месторождении и прилегающей территории горного отвода.
6. В случае пересмотра предусмотренных проектом масштабов и технологии добычи, способов вскрытия и осушения месторождения проводится дополнительное инженерно-геологическое его изучение. На эксплуатируемых месторождениях уточняются недостаточно изученные инженерно-геологические условия флангов, глубоких горизонтов, обособленных рудных тел. Для повышения достоверности прогнозных оценок условий эксплуатации изучаемых участков используются данные, полученные при разработке освоенной части месторождения.
7. На этапе технического перевооружения и эксплуатации месторождения (стадия эксплуатационной разведки) в ходе инженерно-геологических исследований уточняются прочностные, деформационные и плотностные свойства пород и массива, параметры природной и техногенной трещиноватости.