Рассмотрено на заседании кафедры

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

УКРАИНЫ

Донецкий национальный технический университет

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К курсовой работе по курсу

"Разведка месторождений полезных ископаемых"

(для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 6.050301 – "РПМ", "БТД")

Рассмотрено на заседании кафедры

"Полезные ископаемые и экологическая геология"

Протокол № 5 от 07.01.08 г.

Утверждено на заседании

Учебно-издательского совета ДонНТУ

Протокол № 3 от 5.03.2008 г.

УДК 553

 

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Разведка месторождений полезных ископаемых» (для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 6.050301 – "РПМ", "БТД") / Сост. Черняева В.В., – Донецк, ДонНТУ, 2008. - 61 с.

 

Содержат рекомендации по составлению курсовой работы, по организации, методике и последовательности выполнения работы в соответствии с действующими программами и с учетом сложившейся практики.

 

Составила: асс. В.В.Черняева

 

 

Ответственный за выпуск проф. Т.П.Волкова

 

Рецензент: доц.Ю.А.Проскурня

 

НАЗНАЧЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа завершает изучение студентами курса «Разведка месторождений полезных ископаемых». По содержанию и объему она соответствует требованиям, предъявленным к геологической части дипломных проектов, выполняемых студентами горной специальности.

Цель курсовой работы - закрепление студентами знаний полученных по курсам геологическим дисциплин, приобретение ими практических навыков работы с материалами геологической разведки угольных месторождений, необходимых для проектирования и строительства горных предприятий и рациональной разработки угольных месторождений.

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

Заданием предусмотрены исходные данные по 11 угленосным районам Донбасса, которые приведены в приложении А. Каждое задание включает 20 вариантов. Исходные материалы включают:

1. Определённый угленосный район Донбасса.

2. Геологическую карту участка шахтного поля.

3. Качественные характеристики угольного пласта.

4. Нормальную стратиграфическую колонку (прил. Б).

Геологическая карта по каждому угленосному району в задании (прил. А) составлена применительно к особенностям геологического строения конкретного угленосного района Донбасса. Она разгружена и носит учебный характер. На карте отображены: выходы на дневную поверхность угольных пластов и маркирующих известняков, линии разрывных тектонических нарушений с указанием направления и угла их падения. Рельеф местности на картах условно принят горизонтальным.

Нормальная стратиграфическая колонка в задании (прил. Б), как и карта, сделана упрощенной (в ней показаны только угольные пласты и известняки) и является сводной для каждого шахтного поля.

Качественные характеристики угольных пластов, приведенных в прил. А, включают:

§ марочный состав углей в общепринятых условных обозначениях;

§ их выдержанность по мощности (В – выдержанный, ОВ – относительно выдержанный и НВ - невыдержанный);

§ величины изменения мощности угольного пласта в пределах шахтного поля и среднюю объёмную массу угля.

Значения качественных характеристик угольных пластов носят в задании условный характер.

 

СОСТАВ РАБОТ

Курсовая работа состоит из текстовой части (пояснительная записка) и графических приложений. Последние включают: геологическую карту участка шахтного поля с нормальной стратиграфической колонкой, несколько (не менее 3-х) геологических разрезов и гипсометрический план с блокировкой и подсчётом запасов. Поэтому выполнение курсовой работы предусматривает:

1.Проработку материалов по геологическому строению заданного угленосного района Донбасса.

2.Оценку геологического строения участка шахтного поля.

3.Анализ качественных характеристик угольного пласта.

4. Выполнение графических построений.

5.Подсчет запасов углей.

6. Составление пояснительной записки и оформление курсовой работы.

Успешное выполнение курсовой работы предполагает наличие у студентов знаний, приобретённых ими на практических занятиях по курсу и направленных на использование геологических материалов для графических построений и подсчёта запасов угля методом геологических блоков в пределах одного пласта.

 

Подготовка к работе геологической карты и нормальной стратиграфической колонки

 

На первом листе графических приложений вычерчивается геологическая карта и нормальная стратиграфическая колонка. Нормальную стратиграфическую колонку необходимо размещать слева от геологической карты. Масштаб геологической карты и нормальной стратиграфической колонки может быть принят 1:2000, 1:5000 или 1:10000 (по усмотрению преподавателя).

Геологическая карта по каждому угленосному району Донбасса, которая приводится в задании на проектирование, носит учебный характер, поэтому на ней отражены наиболее принципиальные особенности геологического строения участка шахтного поля, важные для понимания и усвоения программного материала. В методических указаниях размеры каждой геологической карты составляют 16.0 х 6.0 см. Для подготовки карты к работе ее увеличивают в 2 раза, т.е размеры геологической карты участка шахтного поля на первом графическом листе должны составлять 32.0 х 12 см. Прежде чем нанести контур геологической карты, необходимо подписать «Геологическая карта участка шахтного поля заданного угленосного района Донбасса», ниже - указать масштаб. Надпись делается по центру этого контура. Расстояние между угольными пластами, известняками и разрывными геологическими нарушениями измеряются с помощью линейки по контуру геологической карты, приведенной в методических указаниях и, соблюдая пропорции в расстояниях, переносится на геологическую карту курсовой работы..

В упрощенном виде в задании на проектирование дается и нормальная стратиграфическая колонка (прил. Б). Ширина стратиграфической колонки на графическом приложении А курсовой работы должна составлять 2 см., по вертикали колонка перечерчивается с приложения Б без изменений лишь ту часть колонки, которая непосредственно характеризует данный участок шахтного поля. Поэтому стратиграфическая колонка начинается с самого молодого угольного пласта или маркирующего известняка, который выходит на поверхность в пределах данного участка шахтного поля и заканчивается угольным пластом или известняком, который залегает под угольным пластом согласно варианту. Над стратиграфической колонкой делается запись «Нормальная стратиграфическая колонка», ниже указывается масштаб.

На карте и колонке все маркирующие горизонты (угли, известняки) показываются соответствующими условными обозначениями. Угольные пласты вычерчиваются черным, а известняки синим цветом. Разрывные нарушения на геологической карте показываются красным цветом.

Далее на геологическую карту студентом выносится положение проектируемых разведочных линий (профилей) и разведочных скважин. Методика проектирования детальной разведки угольного пласта описана в главе 4.2.2., а также рассматривалась на практическом занятии №6 [3]. Проектные разведочные линии нумеруются и подписываются римскими цифрами (I-I, II-II и т.д.), скважины в них - арабскими (порядок нумерации произвольный). Разведочные линии на геологической карте показываются тонкими черными линиями, скважины - окружностью диаметром 3 мм.

В правом верхнем углу первого графического листа необходимо написать «Приложение А».

ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

 

Титульный лист к пояснительной записке заполняется в соответствии с приложением Г.

На второй странице приводятся данные для проектирования:

· Заданный угленосный район;

· Принятый масштаб геологический карты после ее увеличения;

· Принятый масштаб нормальной стратиграфической колонки;

· Заданный угольный пласт и его качественные характеристики.

На 3-й странице пояснительной записки дается ее оглавление, в которое выносятся все перечисленные выше разделы и подразделы курсовой работы с указанием их страниц. Ниже перечисляются графические материалы:

§ «Приложение А. Геологическая карта участка шахтного поля заданного угленосного района, ее масштаб»;

§ «Приложение Б. Нормальная стратиграфическая колонка, ее масштаб»;

§ «Приложение В. Геологические разрезы по линии I-I¹, II-II¹, III-III¹»;

§ «Приложение Д. Гипсометрический план почвы заданного угольного пласта, его масштаб»

Список использованной литературы помещается после текста пояснительной записки.

Страницы курсовой работы следует нумеровать арабскими цифрами, соблюдая сквозную нумерацию по всему тексту. Номер страницы проставляется в правом верхнем углу страницы без точки в конце. Титульный лист включается в общую нумерацию страниц отчета. Номер страницы на титульном листе не проставляется.

В конце работы подшиваются графические приложения.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. Под ред. И.И.Амосова. - М.: ГНТИЛГОН, 1963 г. – 1210 с.

2. Методические указания к практическим и самостоятельным работам по курсу «Месторождения полезных ископаемых и их разведка» (часть 1) /Сост. Черняева В.В., Лубочников А.Н., Фоменко В.С., Полянский Р.О. – 2006, 31 с.

3. Методические указания к практическим и самостоятельным работам по курсу «Разведка месторождений полезных ископаемых» (часть 2) / Сост. Черняева В.В., Лубочников А.Н. – 2008, 34с.

4. Методика разведки угольных месторождений Донецкого бассейна. Под ред. Ю.В.Буцика.-М.:Недра, 1972. - 337 с.

5. Инструкция по применению Классификации запасов и ресурсов полезных ископаемых государственного фонда недр к месторождениям угля. – Киев, ГКЗ Украины, 2004 г. – 15с.

6. Никольский И.Л., Панов Б.С., Корчемагин В.А. Введение в геологию и разведку месторождений полезных ископаемых. – Киев: Вища школа, 1979. – 303 с.

7. Трофимов А.А. Основы маркшейдерского дела и геометризации недр. М.: Недра, 1985. -–336 с.

 

 

 

 

Приложение В

 

Луганский угленосный район.

Общие сведения. Луганский угленосный район расположен в центре северной окраины Донбасса. Границами района служат: на западе – р. Лозовая, на севере – Северодонецкий надвиг, простирание которого в западной части до г. Луганска совпадает с долиной р. Лугани, на юге – Алмазный и Ильичевский надвиги, на востоке – р. Луганчик. Район занимает площадь длиной 56 км, шириной 15 – 18 км.

В административном отношении указанная территория находится в пределах Коммунарского, Фрунзенского, Александровского и Ново-Светловского районов Луганской области. Областной центр г. Луганск расположен у северной границы района.

Гидрографическая сеть района принадлежит системе р. Северного Донца, правобережными притоками которого являются реки Лугань и Луганчик. С правой стороны в р. Лугань впадают реки Лозовая, Белая и Ольховая. Минимальные абсолютные отметки поверхности приурочены к пойме р. Лугани (+42 - +50 м), максимальные (+200 - +230 м) характерны для водоразделов.

Геологическая изученность. Впервые детальное изучение геологии обнаженной части Луганского района было выполнено б. Геологическим комитетом под руководством Л.И.Лутугина (съемка масштаба 1: 42000). Планомерное изучение площади района, где продуктивный карбон перекрыт мощной толщей осадков мезо-кайнозоя, по существу началось после окончания Великой Отечественной войны. К настоящему времени для всего района имеются планшеты инструментальной геологической съемки. Геологоразведочные работы проведены почти на всей площади до глубины 1300 м.

Геологическое строение. В геологическом строении Луганского района принимают участие образования каменноугольного, мелового, палеогенового и четвертичного возраста (рис.В.11).

Каменноугольные отложения представлены осадками свит С₂² - С₂⁷ среднего карбона и частично свитой С₃¹ верхнего карбона.

Породы свиты С₂² выходят на дневную поверхность в виде широкой полосы южнее границ Луганского района. Характерным маркирующим горизонтом верхней части свиты является мощный (около 60 м) песчаник, в основании которого залегает единственный рабочий пласт g₃. Мощность свиты около 650 м.

 

Рис.В.11 Геологическая карта палеозойского структурного этажа Луганского угленосного района

1 - граничные известняки; 2 – выходы свиты С₂⁶; 3 – надвиги; 4 – южная граница распространения мезо-кайнозойских отложений; 5 – граница угленосного района; 6 – 7 – шахты; 8 – известняки; 9 – угольные пласты (а – нерабочие, б - рабочие); 10 - песчаники; 11 – аргиллиты и алевролиты.

Свита С₂³ наиболее полно представлена на участках шахт Белянского месторождения и Успенской котловины. Известняк Н₁, являющийся нижним граничным горизонтом свиты, сохраняется только в разрезе восточной части Успенской котловины. В западной ее части он полностью отсутствует вследствие размыва, происшедшего на границе свит С₂² и С₂³.

Разрез свиты представлен перемежающимися слоями песчаников, преимущественно мелкозернистых, алевритовых и глинистых сланцев. Песчаниками наиболее богата средняя часть свиты. Маркирующими горизонтами свиты служат: песчаник, залегающий в основании свиты, известняки Н₁, Н₂, Н₃ с нижележащими углями h₃ и h₂, известняк Н₄ и угольный прослой h₅², комплекс сближенных известняков и углей h₆¹- H₅ – h₇ – H₅⁰, обе пачки песчаника H₅⁰SH₆¹, группа сближенных пластов углей h₁₀, h₁₀¹ и h₁₁¹. Мощность свиты в среднем близка к 600 м.

Свита С₂⁴ занимает периферийную часть района. Разрез ее сложен в основном песчано-глинистыми осадками, составляющими свыше 85% мощности. Мощность песчаников в среднем составляет около 10 м. Свита содержит до 15 известняков, в большинстве своем маломощных и неустойчивых по простиранию. Наиболее выдержанными в разрезе являются известняки I₁, I₂², I₃, I₄ и I₄¹. Последний залегает над рабочим угольным пластом i₃¹. Мощность свиты на участках северной части Луганского района в среднем составляет 240 м, к югу и востоку увеличивается до 280 – 300 м.

Для свиты С₂⁵ характерно наличие среди переслаивающихся глинисто-песчаных толщ мощных слоев песчаников и известняков. Маркирующими горизонтами являются известняки: К_1, К₂, К₆, К₇, К₈ и К₉ и песчаники «табачковый» K₁SK₂, «лисий» K₂SK₃ и «рубежный» K₉SK₇⁴. Характер песчаников свидетельствует о крупных внутриформационных размывах. Так, в северо-восточной части района отсутствуют угольные пласты k₂ и k₂¹, а также известняк K₃. Их стратиграфическое место заняла возросшая до 70 м и более толща «лисьего» песчаника, в которой хорошо фиксируются пояски конгломерата и галька карбоновых пород, обрывки полуобуглившейся растительной ткани и другие признаки аллювиального размыва. Свита содержит около 24 угольных пластов и прослоев, из них рабочими для района являются 14. Мощность свиты закономерно возрастает с севера на юг и с запада на восток от 370 до 500 м.

Свита С₂⁶ слагает центральные части синклиналей Луганского района. Заключает в себе 14 угольных пластов и пропластков, из которых к числу рабочих относятся 10. Разрез свиты сложен преимущественно аргиллитами и алевролитами с частыми, но относительно маломощными прослоями известняков. Маркирующими горизонтами свиты являются известняк L₁ с нижележащим углем k₈, известняк L₂ и угли l₁, l₀, известняк L₄ и уголь l₃, известняк L₅ и уголь l₄, известняки L₆, L₇ и группа сближенных пластов углей l₇, l₈ ,l₈¹, l₈², залегающих между известняками L₇ и М₁. Мощность свиты колеблется от 230 м на севере района до 360 м в пределах Успенской котловины.

Свита С₂⁷ занимает донную часть синклинальных складок района. Для нее характерно наличие многочисленных мощных известняков, окрашенных в почти белые тона. Свита содержит также значительное количество песчаников, из которых по мощности и устойчивости являются M₁SM₂ и M₈SM₁₀. Угольных пластов в свите насчитывается до 14. Рабочей мощности достигают семь.

Маркирующими горизонтами являются известняки M₁ и M₂ с песчаником между ними, известняки М₃, М₅, М₆, М₇, М₇¹, известняк М₈ с вышележащим песчаником, известняк М₁₀. Мощность свиты в среднем близка к 420 м.

Свита С₃¹ на большей части площади района отсутствует, сохранившись от размыва лишь в наиболее опущенных местах синклиналей. Она сложена глинисто-песчаными слоями со значительным количеством песчаников и известняков.

Литологический состав свит приведен в таблице В.13.

 

Таблица В.13

Свита	Средняя мощность, м	Содержание, %
Угли	Песчаники	алевритовые сланцы и алевролиты	глинистые сланцы и аргиллиты	известняки
С31(N3-N1)		0,38	18,5	36,6	40,4	4,12
С2		0,8	27,6	38,2	24,2	9,0
С26		2,0	36,1	42,3	15,8	3,8
С25		1,3	47,9	31,3	14,5	5,2
С24		0,8	9,0	53,5	33,4	3,3
С23		0,9	25,6	49,4	22,6	1,5

 

Мезо-кайнозойский покров в Луганском районе представлен образованиями верхнего мела, палеогена, неогена и четвертичной системы.

Верхний мел слагается песками, песчаниками и обломочными известняками, мелом, мергелями, глинами.

Палеоген сложен песчаниками, песками, алевролитами, мергелями, глинами.

Четвертичные отложения на водоразделах выражены суглинками, а в долинах рек аллювиальными образованиями.

Наибольшая мощность мезо-кайнозойского покрова приурочена к осевым частям синклиналей, где она достигает 400 м при максимальной мощности кайнозойских осадков 80 м.

В структурном отношении Луганский район относится к полосе мелкой складчатости северной окраины Донбасса. Главной тектонической структурой района является Луганская котловина, западная часть которой выделяется в Черкасскую синклиналь. Длина котловины, включая Черкасскую, около 45 км, наибольшая ширина 18 км.

Черкасская синклиналь характеризуется резко ассиметричным строением. Северное крыло ее прямолинейное с почти широтным простиранием и углами падения 30 – 40⁰. Южное – простирается на юго-восток и падает под углом 55 – 85⁰, резко выполаживаясь у донной части синклинали до 5 – 10⁰ и менее.

В восточном направлении Черкасская синклиналь переходит в собственно Луганскую котловину, от которой отделяется небольшой антиклинальной складкой меридионального простирания. К востоку от Луганской котловины, в опущенном крыле Марьевского надвига, между Северодонецким надвигом на севере и Марьевским и Алмазным на юге располагается Ново-Светловская синклиналь. Общее простирание ее соответствует простиранию северного крыла Луганской котловины; каменноугольные отложения слои падают на юг под углом в среднем до 15 – 20⁰.

Со стороны висячего крыла Алмазного надвига с Луганской котловиной граничит крупная Лутугинская котловина, в свою очередь, разделяющаяся небольшим антиклинальным перегибом и Северным Успенским надвигом на две синклинали: Успенскую и Красную. Длина Лутугинской котловины 20 км, ширина 6 км.

Складчатая тектоника района осложнена целой системой надвигов, имеющих южные падения, главные из них: Северодонецкий, Марьевский, Алмазный и Ильичевский (Криворожский), прослеживающиеся вдоль всего бассейна.

Северодонецкий надвиг является границей мелкоскладчатых структур северной окраины Донбасса и слабодислоцированного карбона моноклинального борта платформенного склона.

Угленосность. Каменноугольные отложения Луганского района, представленные осадками свит С₂² – С3¹, заключают 65 угольных пластов мощностью от 0,3 м и выше. Наиболее угленасыщенными являются свиты С₂⁵, С₂⁶ и С₂⁷, содержащие большинство рабочих угольных пластов.

Угленасыщенность свит района резко уменьшается по направлению с запада на восток и частично с севера на юг. Поэтому максимальное количество рабочих угольных пластов приурочено к участкам Черкасской синклинали. Основными рабочими пластами района являются h₁₁, i₃, k₂ , k₃, k₆, l₁, l₂¹, l₆, l₇, m₃, m₅¹, m₆¹ и m₈. В Черкасской синклинали к перечисленным основным пластам следует добавить также пласты k₃¹ , k₇¹, k₇², l₃ и l₄.

Наибольшей мощности достигают пласты: i₃, l₂¹, l₆ – до 1,5 м; l₁, l₇, m₆¹ и m₈ – до 1 – 1,2 м. Преобладающее большинство рабочих пластов района характеризуется довольно устойчивым простым строением h₆, h₁₁, k₆, l₁, l₇ и m₈. Сложное строение обычно присуще более мощным пластам (i₃, k₇², l₂¹, l₆), среди угольной массы которых прослеживаются один или несколько породных прослоев, представленных аргиллитами или алевролитами.

Вмещающими породами рабочих угольных пластов в преобладающем большинстве служат аргиллиты и алевролиты или глинистые и алевритовые сланцы.

Качество углей. Угли Луганского района в основном относятся к газовым. Значительное количество углей этой группы характеризуется толщиной пластического слоя (у) от 8 мм и выше, что в зависимости от содержания золы и серы позволяет рекомендовать часть из них для использования в коксовой шихте.

По физическим свойствам угли района являются относительно слабыми и хрупкими. По наслоению в угольных пластах нередко наблюдаются пленки фюзенизированного углисто-глинистого вещества, благодаря чему уголь распадается на тонкие прослойки.

В пределах Успенской синклинали имеются угли марок Ж, К и ОС, но количество их незначительное, так как первоначальные зоны метаморфизма разорваны надвигами и более метаморфизованные толщи, содержащие ценные коксующиеся марки углей, оказались уничтоженными последующей денудацией. В целом в пределах района спекаемость углей закономерно возрастает в направлении с севера на юг, а также со стратиграфической глубиной.

Угли Луганского района преимущественно среднезольные (от 8 до 16 %), но повышенно- и многосернистые (более 2,5 – 3 %). Малым содержанием серы (до 1,5 %) обычно отличаются пласты h₃, h₆, h₇, h₁₀, k₅, i₃ преимущественно на площадях развития марки К. Доминирует сера пиритная(сульфидная). Большинство углей относятся к легкообогатимым.

Зона выветривания на участках открытого карбона прослеживается на глубину 30 – 40 м по вертикали. Зона окисления углей, имеющая значение для углей, идущих на коксование, распространяется на глубину до 70 – 80 м.

Угли Луганского района склонны к самовозгоранию, чему способствует их повышенная сернистость.

Гидрогеологические условия. Подземные воды Луганского района содержатся в отложениях различных возрастов, но наибольший интерес представляет водоносность отложений мела и карбона. Палеогеновые отложения практически безводны, четвертичные - являются водоносными лишь в долинах рек и крупных балок, уровни воды в них и дебиты подвержены значительным сезонным колебаниям.

Меловые отложения заключают один водоносный горизонт, приуроченный к трещиноватой зоне мергельно-меловых пород. Эта зона распространяется на глубину около 60 – 80 м и является наиболее водоносной под долинами рек. На бортах долин рек водоносность постепенно уменьшается, а на водоразделах меловые породы нередко совершенно безводны. Качество меловых вод: общая жесткость 9 – 12 мг∙экв, содержание сухого остатка – 660 - 1300 мг/л.

Среди каменноугольных отложений водоносностью обладают песчаники и известняки. Максимальной обводненностью характеризуются свиты С₂⁵ и С₂⁷, несколько меньшей свита С₂³. Свиты С₂⁴ и С₂⁶ устойчивых водоносных горизонтов содержит мало. Воды карбона имеют минерализацию от 1400 до 2000 мг/л и более, общая жесткость вод составляет 12 – 23 мг∙экв.

Горнотехнические условия эксплуатации. В Луганском угленосном районе б ольшинство действующих шахт района являются вертикальными.

Относительно слабая метаморфизация угленосной толщи района обуславливает склонность вмещающих пород угольных пластов к вспучиванию, что особенно характерно для аргиллитов и тонкозернистых алевритов; песчаники обладают гораздо лучшей устойчивостью, а известняки, как правило, вполне устойчивы, если только не находятся в зонах тектонической раздробленности.

В целом Луганский район характеризуется относительно невысокой газоносностью.

Геометрический градиент на участках открытого карбона составляет в среднем около 3⁰ на 100 м глубины. Температура 30⁰ обычно наблюдается на глубине 660 – 800 м.

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

УКРАИНЫ

Донецкий национальный технический университет

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К курсовой работе по курсу

"Разведка месторождений полезных ископаемых"

(для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 6.050301 – "РПМ", "БТД")

Рассмотрено на заседании кафедры

"Полезные ископаемые и экологическая геология"

Протокол № 5 от 07.01.08 г.

Утверждено на заседании