WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

БАЧАЛОВА Ирина Алексеевна УДК 622.275.5 ОБОСНОВАНИЕ ГРАНИЦ ПРОМЫШЛЕННОГО КОНТУРА ОКЕАНИЧЕСКОГО ПОЛИГОНА НА ПРИМЕРЕ ОБЪЕКТА ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ ДОБЫЧИ МЕТАЛЛОНОСНЫХ КОРОК ТИХООКЕАНСКИХ ГАЙОТОВ Специальность 25.00.18 - «Технология освоения морских месторождений полезных ископаемых».

Специальность 25.00.16 - «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр».

Авто ре ф е рат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2008 Диссертация выполнена в Московском государственном горном университете Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Бубис Юрий Вольфович доктор технических наук Левкин Юрий Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Мосейкин Владимир Васильевич кандидат технических наук, доцент Тимошенко Сергей Владимирович Ведущая организация – «Некоммерческое Партнерство Саморегулируемая организация «Национальная Ассоциация по Экспертизе Недр»», г.Москва

Защита состоится «_29»_октября_2008года в 1300час.на заседании диссертационного совета Д-212.128.04 в Московском государственном горном университете по адресу: 119991, ГСП 1, г.Москва, Ленинский проспект, д.6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «_29»_сентября_200 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Ю.В. БУБИС

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Проведенные в конце двадцатого века в Тихом океане по программе «Benthic Impact Experiment» (BIE) исследования по изучению геоэкологических характеристик в районе добычи железомарганцевых отложений при модельной добыче в масштабе 1:20 на глубине 4,6 км показали, что взгляды на технологические решения требуют корректировки. Это особенно важно потому, что ресурсы марганца на суше Российской Федерации представлены в основном труднообогатимыми бедными карбонатными рудами, негативные последствия металлургической переработки которых еще надо оценить, так как плавка руд по существующей технологии связана с негативным воздействием на окружающую среду, тем более, что оценка перспектив развития цветной металлургии на территории Российской Федерации показывает, что можно прогнозировать дефицит в освоенной минерально-сырьевой базе также по таким металлам, как кобальт и никель.

Решение сырьевой проблемы на сегодняшний день, по мнению многих специалистов, возможно за счет поиска новых нетрадиционных источников минерального сырья. Одним из решений представляется освоение полезных ископаемых Мирового океана. При современной оценке потенциала нетрадиционных ис точников получения твердых полезных ископаемых океана основной вес в них принадлежит океаническим железомарганцевым конкрециям (ЖМК) и кобальтомарганцевым коркам (КМК). Эти рудные образования являются комплексным сырьем на марганец, кобальт, никель и медь, в которых в качестве попутных компонентов присутс твуют молибен, платина и элементы редкоземельной группы с высоким содержанием.

В северной части приэкваториальной зоны Тихого океана с 1980 года геологи выявили значительные ресурсы ЖМК и КМК, 17 декабря 1987 года генеральный комитет Подготовительной комиссии для Международного органа по морскому дну и Международного органа по морскому праву при ООН выделил бывшему СССР учас ток морского дна площадью 75 тыс.км2 в зоне Кларион-Клиппертон (приэкваториальная часть северо-восточной котловины Тихого океана). Прогнозная оценка «ВНИИокеангеология» только по трем выявленным океаническим образованиям превышает по меди 340 млн.т, по цинку 540 млн.т, по серебру 1350 млн.т и золоту 25 тыс.т, что практически сопоставимо с ресурсами суши, оцененными американскими исследователями (в 1,6 млрд.т по меди, 1,8 млрд.т по цинку, 743 тыс.т по серебру, 70 тыс.т по золоту). Выявленные два типа океанических месторождений в виде ЖМК и КМК требуют сопоставления эффективнос ти освоения этих аналогов.

Российская Федерация в лице ГНЦ «Южморгеология» является одним из семи первоначальных вкладчиков в разведку и разработку железомарганцевых образований (ЖМО) вместе с США, Францией, Японией, Китаем, Южной Кореей, Индией и совместной организацией восточноевропейских стран «Интерокеанметалл». По результатам разведки и эксперимента BIE было установлено, что конкреции залегают в виде россыпей как на горизонтальных поверхностях, так и на склонах подводных возвышенностей. Концентрация конкреций по массе на 1м2 площади достигает 12-19 кг и более. Они лежат на весьма слабых по несущей способности породах, верхний слой этих пород мощностью до 0,1м представлен слаботекучими и вязкотекучими осадками, в который конкреции погружены наполовину или до 2/3 своего объема. Нижний слой составляют породы с несколько большей несущей способностью.

Закрепленный за Россией учас ток морского дна в зоне Кларион-Клиппертон общей площадью 75000 км2 состоит из двух разобщенных площадей: западной – 13765 км2 и восточной – 61235 км2 с суммарными ресурсами сухих ЖМК, оцененными по первичным кондициям в 448,1 млн.т. При этом подсчет ресурсов был проведен из условия, что все включенные в подсчет гранулы находятся в верхнем слое дна и должны быть извлечены с поверхности слабонесущих пород. Кобальтомарганцевые отложения предс тавляют из себя корки, нарастающие на поверхности и склонах океанических гайотов, как правило, тонкими - в среднем 0,2-0,22 м - слоями. В зависимости от типа пород, на которых нарас тает корка – субстрата, отмечается в отдельных зонах существенное различие в физико-механических и горнотехнических характеристиках корки и субстрата. Это делает возможным отделение корки, залегающей на определенном типе субстрата, к примеру, базальте, селективной выемкой. Широкое распространение таких отложений за зоной российской юрисдикции требует при геометризации этих придонных недр на глубинах 800-3000 м определения кондиционных параметров, учитывающих селективную технологию выемки тонкослойных отложений в пределах недр, которые будут предс тавлены для добычи на сокращенный срок отработки.

Возможность применения селективной механической добычи корок повышает их альтернативность конкрециям. Поэтому необходимо решить актуальную научную задачу геометризации отложений дна океана при селективной добыче кобальтомарганцевых отложений на тихоокеанских гайотах. В этих правовых условиях решается выбор из известных океанических образований, богатых марганцем, никелем, кобальтом и другими металлами. Они, как указано, представлены железомарганцевыми конкрециями с содержанием марганца в пределах 27-33 % и железомарганцевыми корками с содержанием марганца в среднем 22,3 %. Последние представляют, по нашему мнению, особый интерес, так как залегают на более доступных глубинах и отличаются от конкреций более благоприятными горно-геологическими и физикотехническими характеристиками. Геологические работы в настоящее время опоисковали эти месторождения с определенной степенью достоверности. В настоящее время предложены коррективы технологии добычи ЖМК в соответс твии с результатами программы «BIE», т.е. уточнены технология и технические средства выемочных, гидроподъемных и транспортных операций для этих образований, что позволяет уточнить кондиционные требования на оконтуривание этих месторождений.

Целью работы является обоснование геометризации тонкослойных океанических корковых залежей при селективной выемке на тихоокеанских гайотах для оценки их промышленных ресурсов.

Идея работы заключается в том, что правовые положения по ведению горных работ за пределами зон экономических интересов делают целесообразным определять контур ресурсов корок по бортовому содержанию условного никеля, равному содержанию минимальному промышленному, а мощность залежей по глубине селективной выемки, определяемой резким различием прочнос ти корок и базальтового субстрата.

Методы исследования. В работе использованы технико-экономический анализ, имитационное моделирование процессов добычи и лабораторные эксперименты с учетом анализа данных, установленных при добычных работах по программе «Benthic Impact Experiment», метод научных обобщений на основе анализа информационных ис точников.

Научные положения, выносимые автором на защиту.

1. Исходя из международного законодательс тва о недропользовании странпервооткрывателей, имеющих право только на 20-летний срок эксплуатации на гайотах и предлагаемой технологии селективной выемки корок, контуры полигонов, включаемые в подсчет ресурсов, представляются участками, залегаемыми на базальтовом субстрате с максимальным содержанием. При этом впервые установлено, что при селективной выемке эти участки могут не иметь единого контура.

2. Своеобразный правовой режим эксплуатации месторождений первоначальными вкладчиками и явление регенерации на отработанных участках позволяют производить селективную выемку на отдельных участках гайотов, оконтуренных в границах, где все блоки имеют содержание выше минимального промышленного, а бортовое содержание не меньше минимального промышленного, так как ООН определила объем не в горной массе, а в объеме металлов.

3. Селективную выемку наиболее рационально осуществлять на участках, где имеет место значительная разница между характерис тиками рудного вещества (КМК) и субстрата (базальт), при этом выемочный орган должен прекращать выемку на границе более прочных пород при использовании муфт предельного момента.

Новизна исследований. Исследование взаимосвязей между параметрами границ полигонов на океанических мес торождениях, лицензию на освоение запасов которых выдала ООН предприятию Российской Федерации, было проведено впервые, исходя из правовых особенностей эксплуатационной деятельности за границами действия национальной юрисдикции.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается лабораторными экспериментами на образцах океанических пород и математической имитации технологических решений, а также анализом литературных источников по эксперименту «BIE».

Научное и практическое значение диссертации. Научное значение работы состоит в формировании закономерностей определения границ селективной выемки для оконтуривания залежи океанических металлоносных корок.

Практическое значение работы состоит в разработке конкретных предложений по механизму селективной выемки для добычи кобальтомарганцевых корок и геометризации отложений, что использовалось при расчете кондиций на оконтуривание железомарганцевых корок.

Реализация работы. Предложенные в диссертации решения по селективной выемке на гайотах должны быть использованы при составлении технико-экономического обоснования по известной программе.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты проведенных исследований докладывались автором и получили одобрение на семинарах «Неделя горняка» (Москва, 2005- 2007), на заседании Научно-технического Совета по горным наукам НЦ «МГГУ-ИПКОН» (2006).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 работы.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 12 рисунков, 14 таблиц и список использованных источников из 74 наименований.

Основное содержание работы

Россия как правопреемник СССР получила право на лицензию от декабря 1987 г., по которой указанная выше комиссия зарегистрировала ГНЦ "Южморгеология" в качестве первоначального вкладчика и выделила ему в зоне Кларион-Клиппертон учас ток площадью 75 тыс. кв. км (приэкваториальная часть Северно-Восточной котловины Тихого океана), прелставив тем самым основания для оценки нового источника получения минерального сырья для народного хозяйс тва страны. Более перспективными для промышленного освоения представляется кобальтоносные железомарганцевые корки. Целенаправленные работы на поиски промышленно значимых объектов проводились советскими, а затем российскими геологами с 1986г. в Тихом океане на поднятии Мидпассифик, в Магеллановых горах и на поднятии Уэйк. По оценкам института «ВНИИОкеанология», здесь на опоискованной площади более 1,5 млн.км2 содержание кобальта в 16,8 раза превышает ресурсы всей зарубежной суши. Кобальтоносные корки залегают на поверхности склонов гайотов (потухшие вулканы, у которых океан срезал вершину) в виде слоев средней мощностью до 6 см плотностью 75-85 кг/м2. На некоторых склонах гайотов плотность залегания корок достигает 120-130 кг/м2.

Контакты корок с субстратом обычно четкие, резкие на прочных массивных породах или постепенные со значительной степенью оруденения приконтактовой зоны субстрата, если последний предс тавлен относительно мягкими измененными породами (известняки, туфы, туффиты). Оценка влияния горнотехнических условий на гайотах для оконтуривания этих ресурсов и определила подход к необходимости разработки технологии добычи корок, цель диссертации. Интерес к КМК связан как с более богатым их составом, так и с большей доступнос тью к освоению. Глубина океана над вершинами подводных гор, покрытых кобальтоносными корками, не превышает 800-1500 м против 4500-5500 м для конкреций. Имеющееся глубоководное подъемное оборудование делает эти глубины доступными для разработки уже в настоящее время. Кобальтоносные корки отличаются высоким содержанием металла, которое при значительных запасах превышает 0,6 % при содержании в тех же пределах никеля и марганца.

Месторождения кобальтоносных железомарганцевых корок (КМК), приуроченные к плосковершинным подводным горам (гайотам), состоят из рудных залежей, окализованных на склонах и вершинных поверхнос тях в виде сплошных покровов на поверхностях коренных пород (рис.1).

Рисунок 1 – Месторождение КМК гайота МЖ-35 Магеланновых гор Тихого океана Чаще всего поле корок находится на верхнем срезе гайота (склоне потухшего вулкана). Корковые образования залегают в виде отдельных пятен на базальтовом субстрате. Строение корок двухслойное: на субстрате залегает пористый слой с включением глинистого материала, выше него залегает плотный слой, обычно в два раза толще нижележащего. Верхний срез гайотов характеризуется уклонами от 3-5° до 20°. В ряде работ отмечается, что максимальное содержание кобальта (до 2 %), присуще молодым корковым прослоям с пористой структурой поверхнос ти. Поверхнос ть корок изменчива и варьируется от слаженной и порис той до узловатой и ботриондальной.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»