Месторождение Эльдорадо располагается в зоне Ишимбинского глубинного разлома и генетически связано с отложениями горбилокской свиты среднего протерозоя. Месторождение разрабатывается открытым способом. Формирование структуры месторождения происходило в результате регионального метаморфизма фации-зеленых сланцев, проявления магматизма и тектонической активности и, наконец, внедрения гидротермальных растворов из глубинного очага, несущих золотую минерализацию.
Положение рудного поля в зоне действия разрывных и складчатых структур (Ишимбинской разлом, Успенско-Ольгинское антиклиналь) предопределило его внутреннюю структуру. Рудное поле месторождения на Северо-Западный, Северо-восточный, Центарльный и Юго-Восточный тектонические блоки. Естественными границами блоков является Ольгинское нарушение и причленяющиеся к нему ли параллельные ему Констанским, Раздельным, Южным, Сухоложским и Актоликским нарушениями.
Подвижки тектонических блоков привели к образованию зон смятия. Наличие линейно-вытянутых зон смятия, интенсивно рассланцованных и дробленых пород и многократное проявление тектоническоей активности в районе создли благоприятные структурные условия для проникновения гидротерамальных растворов и формирования отдельных кварцева-жильных тел и зон. Под действием тектонических напряжений образовались многочисленные зоны тектонических нарушений, характеризующиеся разноинтенсивным рассланцеванием и дроблением пород.
В этих условиях в связи с увеличением глубины разработки на 100-120 м возникла необходимость прогнозирования устойчивости карьерных откосов. Тщательное и всестороннее изучение прочности и строения горного массива позволяет решать вопросы предупреждения и борьбы с деформационными явлениям на карьерах[1,2].
По отношению к основному структурному элементу месторождения (кристаллизационной сланцеватости) разрывные нарушения подразделяются на согласные, поперечные и диагональные. Краткое описание нарушений приведено ниже.
Ольгинское, наиболее крупное согласное тектоническое нарушение, прослеживается на границе кординской и горбилокской свит. Мощность нарушения достигает 100-120 м. Внутреннее строение сложное. Наблюдается чередование зон дробления кварцитов (мощность до 5-7 м) с прослоями милонитов и кварц-биотитовых хлоритизированных сланцев. Часто отмечается глинка трения. Простирание плоскостей сместителя северо-западное по азимуту 310-315º, углы падения на северо-восток 65-75º. В региональной структуре Енисейского кряжа Ольгинское нарушение является частью Западно-Ишимбинского нарушения, ограничивающего с запада Ишимбинский разлом.
Констанское субмеридиональное нарушение прослежено в северо-западной части площади месторождения, приурочено к долине одноименного ручья. Ширина зоны нарушения достигает 35-40 м. Представлена дробленными и перемятыми кварц-биотит-серицитовыми сланцами. По многочисленным трещинам отмечается кальцит-флюоритовая и пиритовая минерализация (основных составляющих последней стадии формирования месторождения). Простирание зоны запад-северо-западное по азимуту 235º, падение под углом 70-80º на северо-запад.
Раздельное субмеридианальное нарушение состоит из двух параллельных сместителей, ограничивающих зоны дробления, перемятия и брекчирования кварц-биотит-серицитовых сланцев и гидротермально-измененных пород. Мощность зоны составляет 50-100 м. Наблюдается отчетливое выклинивание жильных образований в близи сместителей, т.е. нарушение является рудоконтролирующим. Азимут простирание сместителей 350º, падение на юго-запад под углом 70º.
Южное субмеридианальнальное тектоническое нарушение. Внутреннее строение этой зоны нарушения характеризуется переслаиванием зон дробления кристаллических сланцев мощностью до 1-2,5 м с кварц-биотит-серицитовыми, гранатсодержащими сланцами. Присутствуют прослои гидротермально-измененных сланцев мощностью 0,8-1,2 м. Мощность зоны нарушения 120 м. Простирание северо-северо-западное по азимуту 350-360º, падение на запад-юго-запад под углом 70-75º. Нарушение служит юго-восточной границей Первой жильной зоны.
Сухоложское субширотное нарушение прослеживается от устья руч. Констанского вверх по руч. Сухой Лож и далее на 1500 м до нарушения Южного, где и срезается. Является восточной границей Северо-Восточного тектонического блока. Характеризуется зонами дробления мощностью 1,5-6,5 м, перемежающихся с перемятыми сланцами кварц-биотит-серицитового состава. В зонах отмечаются обломки кварца, кварц-амфибол-гранатовых пород, прослоев глинок трения. Максимальная мощность зоны нарушения составляет 100 м. Простирание сместителей северо-западное по азимуту 295º, падение на северо-восток под углом 75-80º.
Актоликское субширотное нарушение откартировано южнее Сухоложского нарушения. Является границей Северо-Восточного и Центрального тектонических блоков. На западе срезается Раздельным, а на востоке Южным нарушениями. Зона дробления кварц-биотит-серицитовых сланцев с обломками кварца и прослоями глинки трения составляет около 50 м. Простирание сместителей северо-западное по азимуту 230º, падение на северо-восток под углом 75-80º.
Положение (азимут простирания и угол падения) вышеперечисленных тектонических нарушений относительно простирания лежачего борта карьера показано на круговой диаграмме (рисунок 1), преобладают северо-западные продольные нарушения. Плоскости разломов основном крутые и вертикальные их падение как в массив слагающий бортах карьера так и в сторону выработанного пространства. Продольные нарушения (Ольгинское, Сухоложинское) из-за большого расстояния от контура карьера, не попадают в призму возможного обрушения, рассчитанной по предельной глубине карьера и не будут оказывать влияние на устойчивость бортов карьера. При подвигании северо-восточного борта к предельному контуру, диагональные нарушения (Раздольно-Актолинское) и связанная с ним трещиноватость, в районе выходов карьерного пространства могут спровоцировать нарушение устойчивости уступов как в самих зонах нарушений, мощностью 50-120 м, так и в виде призм сползания, ограниченных ими.
Внутриблоковая разрывная тектоника характеризуется наличием мелких нарушений а также многочисленных тектонических трещин скалывания и отрыва.
Нарушения имеют субмеридианальное направление, крутые углы падения сместителей (70-80º), характеризуются незначительным смещением пород и жильных образований в пределах первых метров. Прослежены канавами и подземными горными выработками, выделяются по маломощным зонам дробления и смятия пород (первые сантиметры) с обязательным присутствием глинки трения.
Рисунок 1. Круговая диаграмма разрывных нарушений
Ранее проведенные замеры трещиноватости на 16 площадках, выделено 88 максимумов, обобщенные замеры которых с усреднением через 30° по азимутам и углам падения представлены в таблица 1, из которой видно, что наибольшим распространением пользуются крутопадающие трещины с северо-западным и юго-восточным азимутами падения (30 и 20° соответственно).
Таблица 1
Системы трещин месторождения
| Элементы залегания |
Количество максимумов трещин |
||||||||
| 11 | 10 | 9 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | |
| Азимут падения / угол падения | 302-324°/72-88° | 274-298°/63-88° | 123-148°/64-88° | 182-208°/35-58° | 189-208°/16-29° | 156-175°/34-58° | 64-88°/63-72° | 272-276°/4-26° | 165°/30° |
| 242-269°/32-58° | 272-289°/32-58° | 151-158°/68-75° | 18°/60° | 247°/28° | |||||
| 331-355°/53-81° | 218-227°/64-78° | 110-112°/50-52° | 218°/34° | ||||||
| 143°-144°/35-48° | 318°/53° | ||||||||
| 23-24°/59-70° | 111°/80° | ||||||||
| 202°/80° | |||||||||
| 241°/82° | |||||||||
Монолитность сланцев нарушена трещинами выветривания и тектоническими. Среднее расстояние между естественными трещинами всех систем в плане и по глубине изменяться в широком диапазоне от 0,05 до 1,4 м.
На 5 горизонтах карьера нами дополнительно было произведено более 580 замеров элементов залегания трещин на 30 замерных станций (площадок).
Построенные обобщающие для всего карьера полигональные кривые углов падения трещин и азимутов простирания их. Кривые углов падение показывают, что трещины с крутыми углами падения преобладают по площади карьера над пологими, а по простиранию интервалы с азимутами: 350-550, 1200-1400, 2100-2300, 3000-3300. Выявление преобладающих систем трещин всего карьерного поля и их элементов залегания произведено на круговой диаграммы (рисунок 2). В нашем случае четко выделяются системы трещин сланцеватости с углами простирания в пределах от от 290° до 340° и с углами падения от 55° до 85°. Системы блочной трещиноватости в трех плоскостях: с углами простирания в пределах от 30° до 50° и с углами падения от 55° до 85°; с углами простирания в пределах от 130° до 160° и с углами падения от 15° до 85°; с углами простирания в пределах от 200° до 240° и с углами падения от 60° до 90°. Системы тектонических трещин с углами простирания в пределах от 165° до 200° и с углами падения от 38° до 55°.
Рисунок 2. Обобщеная круговая точечная диаграмма (карта) трещиноватости бортов карьера «Эльдорадо»
Карьер имеет вытянутую форму в направлении с северо-запада на юго-восток. Выявленные преобладающие системы трещин будут опасны для юго-западного (лежачий), северо-восточного (висячий) бортов в разной степени.
Следует обратить внимание на диагональные и поперечные согласнопадающие с откосом трещины (разрывные нарушения) которые, в своем сочетании, могут образовывать призмы возможного обрушения.
В результате обследования уступов удалось выявить следующее. Откосы уступов северо-восточного (висячего) борта карьера на всех горизонтах высотой 20-30м с углом наклона 45°-60°, формируется вкрест сланцеватости по трещинам отдельности. Деформации имеют вид мелкоблочных вывалов, вследствие чего откосы уступов не формируются в однозначную плоскость (рисунок 3).
Так как устойчивость прибортового массива определяется устойчивостью отдельных породных откосов, оконтуренных с одной стороны поверхностью откоса, а с другой – одной или несколькими поверхностями ослаблений. В зависимости от вида и количества ослаблений в нашем случае можно выделить четыре схемы[3]: 1(VII.1.a) — когда в массиве уступа наличие продольных плоскостей ослаблений, падающих в сторону выработки; 2(VII.1.в) — применяется при подрезке откосов одной поверхности ослабления, слоистости пород диагонального залегания. В этом случае призма возможного обрушения оконтурена с одной стороны поверхностью откоса, с другой – поверхностями ослабления и сдвига в массиве; 3(VII.2) – предполагает наличие в массиве двух систем трещин пологого крутого залегания. Призма обрушения ограничивается поверхностью откоса и естественными поверхностями скольжения; 4(VII.5) – присутствие в уступах диагональных и продольных согласнопадающих трещин.
Таблица 2
Исходные данные и результаты расчета высоты откоса и ширины призмы возможного обрушения.
| β1 | β 2 | ρ1 | ρ2 | ρ3 | k1 | k2 | k3 | λ3 | λ2 | λ1 | ρ’ | k’ | λ | γ | α | Н | r | Приме-чание |
| гр | гр | гр | гр | гр | т/м2 | т/м2 | т/м2 | гр | гр | гр | гр | т/м2 | гр | т/м3 | гр | м | м | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
| αпред = 85° | 12 | 9,1 | 60 | 2,7 | 75 | 32 | 10 | Схема VII.1,а | ||||||||||
| αпред = 81° | 12 | 9,1 | 50 | 2,7 | 75 | 24 | 14 | |||||||||||
| αпред = 83° | 12 | 9,1 | 40 | 2,7 | 75 | 23 | 22 | |||||||||||
| αпред = 81° | 12 | 9,1 | 50 | 2,7 | 60 | 52 | 14 | |||||||||||
| αпред = 83° | 12 | 9,1 | 40 | 2,7 | 60 | 34 | 22 | |||||||||||
| 12 | 9,1 | nу = 1,9 | 24 | 22 | 80 | 60 | 42 | 27 | Схема VII.1,в | |||||||||
| 12 | 9,1 | nу = 1,6 | 24 | 22 | 70 | 60 | 28 | 17 | ||||||||||
| 12 | 9,1 | nу = 1,2 | 24,8 | 22,7 | 60 | 60 | 26 | 14 | ||||||||||
| 12 | 9,1 | nу = 1,2 | 24,8 | 22,7 | 85 | 75 | 50,8 | 30 | ||||||||||
| 12 | 9,1 | nу = 1,0 | 24,8 | 22,7 | 75 | 75 | 36,1 | 9,5 | ||||||||||
| 15 | 12 | 10,2 | 9,1 | 90 | 30 | 75 | 37,7 | 52 | Схема VII.2 | |||||||||
| 15 | 12 | 10,2 | 9,1 | 85 | 40 | 75 | 28,4 | 24 | ||||||||||
| 15 | 12 | 10,2 | 9,1 | 80 | 50 | 75 | 28,4 | 15 | ||||||||||
Продолжение таблицы 2
| β1 | β2 | ρ1 | ρ2 | ρ3 | k1 | k2 | k3 | λ3 | λ2 | λ1 | ρ’ | k’ | λ | γ | α | Н | r | Примечание |
| гр | гр | гр | гр | гр | т/м2 | т/м2 | т/м2 | гр | гр | гр | гр | т/м2 | гр | т/м3 | гр | м | м | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |
| 15 | 12 | 10,2 | 9,1 | 90 | 30 | 60 | 47,9 | 52 | Схема VII.5 | |||||||||
| 15 | 12 | 10,2 | 9,1 | 80 | 40 | 60 | 42,6 | 23 | ||||||||||
| 15 | 12 | 10,2 | 9,1 | 70 | 50 | 60 | 62,1 | 15 | ||||||||||
| 36 | 31 | 12 | 12 | 13,5 | 9,1 | 9,1 | 9,8 | 30 | 80 | 75 | 75 | 33,2 | 45 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 12 | 13,5 | 9,1 | 9,1 | 9,8 | 40 | 80 | 75 | 75 | 26,1 | 24 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 12 | 13,5 | 9,1 | 9,1 | 9,8 | 50 | 80 | 75 | 75 | 26,6 | 15 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 12 | 13,5 | 9,1 | 9,1 | 9,8 | 30 | 75 | 70 | 60 | 42 | 44 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 12 | 13,5 | 9,1 | 9,1 | 9,8 | 40 | 75 | 70 | 60 | 39,3 | 23 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 12 | 13,5 | 9,1 | 9,1 | 9,8 | 50 | 75 | 70 | 60 | 58,1 | 15 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 12 | 13,5 | 9,1 | 9,1 | 9,8 | 50 | 75 | 70 | 53 | 178 | 16 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 12 | 13,5 | 9,1 | 9,1 | 9,8 | 40 | 75 | 70 | 53 | 55,1 | 23 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 12 | 13,5 | 9,1 | 9,1 | 9,8 | 30 | 75 | 70 | 53 | 49,6 | 44 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 12 | 13,5 | 9,1 | 9,1 | 9,8 | 30 | 75 | 70 | 45 | 66,4 | 44 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 12 | 13,5 | 9,1 | 9,1 | 9,8 | 40 | 75 | 70 | 45 | 125 | 23 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 13,5 | 15 | 9,1 | 9,8 | 10,2 | 30 | 80 | 75 | 75 | 37,6 | 51 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 13,5 | 15 | 9,1 | 9,8 | 10,2 | 40 | 80 | 75 | 75 | 28,5 | 26 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 13,5 | 15 | 9,1 | 9,8 | 10,2 | 50 | 80 | 75 | 75 | 28,5 | 17 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 13,5 | 15 | 9,1 | 9,8 | 10,2 | 30 | 75 | 70 | 60 | 47,6 | 50 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 13,5 | 15 | 9,1 | 9,8 | 10,2 | 40 | 75 | 70 | 60 | 42,9 | 26 | |||||
| 36 | 31 | 12 | 13,5 | 15 | 9,1 | 9,8 | 10,2 | 50 | 75 | 70 | 60 | 62,3 | 17 |
Из анализа следует (таблица 2), что откосы уступов с фактической высотой 20 м и углом откоса α = 60, 75° будут устойчивы в различных разновидностях сланца, что и выявлено в результате обследования и съемки откосов бортов карьера. Наименьшая высота уступа получается по схемам расчета VII.1а, то есть при подрезке продольной трещины уступом с углами падения от 40 до 50°, но при этом следует иметь ввиду, что предельные углы откосов уступов изменяются от 81 до 85°, также наименьшая высота уступа получается по схемам расчета VII.5, то есть при подрезке двух диагональных поперечных трещин с крутыми углами падения. Третьей, с углом наклона от 30 до 50°. Реализация указанной схемы расчета в условиях карьера «Эльдорадо» может произойти для группы уступов с высотой более 100 м и с результирующим углом борта на этом участке более 53°, и то только на выходах зон разломов в карьерное пространство на верхних горизонтах.
Список литературы
- Попов В.Н., Шпаков П.С., Юнаков Ю.Л. Управление устойчивостью карьерных откосов. Учебник для вузов. – М.: Издательство МГГУ, издательство «Горная книга2, 2008.-683 с.:ил.
- Шпаков П.С., Юнаков Ю.Л., Шпакова М.В. расчет устойчивости карьерных откосов по программе stability analysis// Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2011. — № 8. – С. 56-63.
- Попов И.И., Окатов Р.П. Борьба с оползнями на карьерах. М., 1980. 239с.[schema type=»book» name=»ОБОСНОВАНИЕ УСТОЙЧИВЫХ ПАРАМЕТРОВ УСТУПОВ КАРЬЕРА «ЭЛЬДОРАДО»» author=»Юнаков Юрий Леонидович, Патачаков Игорь Витальевич, Фуртак Анна Анатольевна » publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-04-28″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.03.2015_03(12)» ebook=»yes» ]