Джетыгаринское месторождение хризотил-асбеста

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В Казахстане единственным предприятием по добыче, обогащению руд и выпуску товарного асбеста является АО "Костанайские минералы", на котором работают порядка 5000 человек.

На базе этого месторождения построен и запущен в эксплуатацию в 1965 году комбинат “Кустанайасбест”, ныне АО «Костанайские минералы».

Предприятие является градообразующим для населенного пункта Жетигары с 40 тысячами жителей. Сырьевой базой АО является Жетигаринское месторождение, занимающее пятое место в мире по объему запасов. Предприятие выпускает около 200 тысяч тонн хризотил-асбеста в год. В Казахстане потребляется около 7% всего объема производства. Основными потребителями хризотилового волокна являются Индия - 29%, Узбекистан - 27%, Китай - 18%, Украина - 11%.

Республика Казахстан обладает единственной в Средней Азии сырьевой базой хризотил-асбеста. Хризотил-цементная отрасль республики ежегодно производит товарной продукции на основе хризотил-асбеста на сумму порядка 5 млрд. тенге, а налоговые поступления от отрасли достигают 1,2 млрд. тенге. Всего во взаимосвязанных 3 производствах (1 асбестовый горно-обогатительный комбинат и 2 асбестоцементных завода - Карагандинский Завод асбоцементных изделий и Семипалатинский ЗАЦИ) занято около 5 тыс. человек. С учетом того фактора что, комбинат является градообразующим предприятием, проблема асбеста затрагивает интересы 40 тыс. человек. В настоящее время из 200 тыс. тонн ежегодно добываемого асбеста 8,5%, или 17 тыс. тонн, используются на внутреннем рынке для производства асбестоцементных, асбестотехнических, теплоизоляционных и других материалов, 91,5%, или 183 тыс. тонн, экспортируются, именно эти объемы обеспечивают основные финансовые потоки и рентабельность производства, в частности АО "Костанайские минералы".

1. Горно-геологическая характеристика месторождения

1.1 Общие сведения о районе месторождения

геологический строение месторождение асбест

Джетыгаринское месторождение хризотил-асбеста расположено в Житикаринском районе Костанайской области Республики Казахстан, в 5-6 км юго-восточнее города Житикара. Район месторождения представляет собой слабо всхолмленную равнину с отдельными изолирующими возвышенностями, абсолютные отметки которых не превышает 300 м. Климат района резко-континентальный с продолжительной суровой зимой и жарким, засушливым летом. Максимальные температуры отмечаются в июле (до + 40° С), минимальные в январе (до -- 44° С). Среднегодовое количество осадков до 250 мм, максимум их приходится на летние месяцы. Преобладающее направление ветров южное и юго-западное. Гидрографическая сеть в районе развита слабо. Основной водной артерией района является р.Тобол с притоками Желкуар и Берсуат. В районе имеется множество озер. В хозяйственном отношении район является аграрно-промышленным, главное значение имеет горнодобывающая промышленность. Город Житикара связан с железнодорожной станцией Тобол веткой Казахской железной дороги длиной 100 км, параллельно которой проходит асфальтированная автомобильная дорога. Энергоснабжение района осуществляется от энергосистемы «КЕСОС» по двум ВЛ-110 кВ, которые запитаны от Экибазстузской ГРЭС. Бытовое и техническое водоснабжение производится из водохранилища на р.Желкуар емкостью 33,5 м" с полезной водоотдачей 0,22 м /сек.

1.2 Геологическое строение месторождении

Джетыгаринское месторождение хризотил-асбеста располагается в пределах одноименного массива ультраосновных пород, который приурочен к Аккаргинско- Джетыгаринскому региональному глубинному разлому и вытянут в меридиональном направлении более чем на 18 км при средней ширине 3 км и максимальной (в центральной части) до 6 км. Массив залегает среди метаморфических пород Алексеевской свиты нижнепалеозойского возраста.

Ультраосновные породы массива прорваны гранитоидами Джеты гаринско-Милютинского батолита, сложенного кварцевыми диоритами, гранодиоритами, плагиогранитами. Жильные породы батолита представлены дайками диорит- порфиритов, плагигранит- порфиров, диабазовых порфиритов. Эти дайки пересекают ультраосновные породы Джетыгаринского массива.

Джетыгаринский массив разделен интрузивами гранитоидов на 3 части: южную, центральную и северную. Южная часть массива наиболее крупная по размерим (8x3 км), на востоке и западе контактирует с породами Алексеевской свиты, а на юге и севере с грани- тоидами. Центральная часть (3,3 х 1,2 км) со всех сторон, исключая узкую перемычку талькитов участка Ближнего, окружена гранитоидами. Северная часть массива прослежена по простиранию на 8 км при ширине 1-1,5 км, почти полностью окружена гранитоидами и рассекается их многочисленными дайками.

Джетыгаринский массив отличается от всех других аналогичных массивов наличием «ядер» слабо серпентинизированных ультраосновных пород. В его строении резко преобладают периодонтиты (гарцбургиты, редко лерцолиты) и апоперидотитовые лизартитовые и хрозотил-лизардитовые серпентиниты. Дуниты и аподунитовые серпентиниты имеют подчиненное распространение и только в южной, наиболее крупной части массива, ими сложены довольно обширные полосы субмерилионального простирания до 2.7 км при ширине около 0,3 км.

В Южной части массива выделяются Большое (6*1км) и Малое и многочисленные мелкие перидрититовые «ядра». Ширина серпентинитовых каймы вокруг ядер весьма непостоянна (50-300 м, редко до 1.5 км). Перидотитовое ядро сохранилось и в Центральной части массива, Северная его часть серпентинизировано нацело. Вдоль разрывных нарушений, при контактовых частях массива и в контактовых зонах даек кислого состава серпентиниты часто оталькоганы( до талькитов на участке Ближний).

1.3 Форма и строение асбестоносных залежей

Главной особенностью внутреннего строения Джетыгаринского массива, является его не полная серпентинизация с наличием крупных ядер слабо серпентизированных перидотитов, заключенных в серпентинизированном меланже (тектонические брекчии) перидотитов. Асбестовые залежи распологаются в экзоконтактах крупных перидотитовых ядер, в их серпентинитовых каймах.

В Джетыгаринском массиве выделено три асбестоносных поля: Главное, Западное и Северное.

Главное асбестоносное поле охватывает залежи, расположенные вокруг Малого перидотитового ядра Южной части массива (Основную, Восточную и Западную).

С запада и востока оно ограничено крупными субмеридиональными разрывными нарушениями, а внутри него установлены два параллельных диагональных разрыва северо-западного простирания. Одним из этих разрывов Восточная залежь отделена от Основной. Западное асбестоносное поле включает асбестовые залежи, которые окаймляют Большое перидотитовое ядро (Лидинскую, Промежуточную, Отдельную, Малую, Новую). Северное асбестоносное поле находится в Центральной части массива и включает единственную, вторую по величине на месторождении залежь Гейслеровскую.

Большая часть месторождения (80%) сосредоточена в Основной асбестовой залежи. Она приурочена к восточному контакту Малого перидотитового ядра и протягивается в виде широкой (300-400м) дуги протяженностью 3900 м. Залежь имеет платообразную форму и падает согласно с контактом ядра на восток, располагаясь в его эндо- и экзоконтактах. С глубиной мощность заметно уменьшается и возрастает угол ее падения ( от 45-65° до 70-80°).С востока залежь ограничивается Восточной зоной разломов, с которой связаны дайки среднего и кислого состава.

В залежи имеется несколько локальных пережимов. Эти пережимы, а также резкое выклинивание залежи в южном направлении обусловлены дайками и штоками диорит-порфиритов и гранидиорит-порфиритов. Дайки и штоки вызвали перекристаллизацию и частичное уничтожение серпентинитов и асбестовых руд.

1.4 Типы асбестоносности и особенности их пространственного распределения, запасы асбеста

На месторождении выделены шесть типов асбестоносности. Одиночные жилы хризотил-асбеста имеют мощность 5-20 мм, редко 25-30 мм. Залегают в серпентинизированных перидотитах и окаймляются оторочками массивного плотного темно-зеленого серпентинита. Мощность оторочек зависит от мощности жил и меняется от 2-3 до нескольких десятков сантиметров.

Сложные жилы представлены сериями жил хризотил-асбеста, ориентированных параллельно друг другу, которые залегают среди серпентинитов и серпентинизированных гарцбургитов. Мощность серий от 10-20 до 50 см, количество жил в серии 20-50, мощность жил в сериях 2-15 см. Краевые жилы имею 1 наибольшую мощность. Расстояние между сериями 10-20 см и больше. Количество просечек серпентина и магнетита в жилах незначительное, длина волокна часто соответствует мощности жил.

Крупная сетка состоит из крупных разноориентированных простых жил хризотил-асбеста, залегающих в серпентинитах с ядрами серпентинизированных перидотитов. Мощность жил и волокна от 2 до 20-25 мм. Размеры ячеек между жилами хризотил-асбеста изменяется от 10x10 до 50-90 см. Просечки магнетита встречаются редко.

Мелкая сетка по морфологии жилкования аналогична крупной и отличается oт нее лишь меньшей мощностью жил хризотил-асбеста (до 7 мм) и меньшим размером ячеек безрудных вмещающих пород (меньше 12x12 см), заключенных между жилами. Просечки магнетита редки.

Мелкопрожил сходен с типом сложных жил и отличается от него меньшей мощностью жил хризотил-асбеста (обычно 1-3 мм), причем мощности жил в серии почти одинаковы.

Просечки непромышленный тип асбестоносности, образованный одиночными мощными жилками.

Все описанные типы асбестоносности представлены поперечно-волокнистым хризотил-асбестом. Подчиненно жилы косо- и продольно-волокнистого хризотил-асбеста.

На Основной залежи наблюдается обычная для месторождений хризотил- асбеста зональность рудоносных пород: степень серпентизации увеличивается от перидотитового ядра в периферии массива. От лежачего бока залежи к висячему выделяются: серпентипизированные перидотиты и дуниты, серпентиниты с мелкими ядрами перидотитов или дунитов, составляющими 5-60% объема породы, серпентиниты.

Оруднелые серпентинизированные перидотиты (подчиненно дуниты), составляющие не более 5% объема всей залежи, протягиваются вдоль ее лежачего бока полосой мощностью 5-90 м. Асбестовая минерализация представлена одиночными жилами и просечками. Серпентипизированные дуниты, в отличии от перидотитов, слабо асбестоносны, в них отмечены лишь просечки асбеста.

Зона серпентинитов с ядрами перидотитов (редко дунитов) составляет значительную (25%) часть залежи и располагается восточнее полосы серпентинизированных ультраосновных пород. С этой полосой связаны наиболее богатые асбестовые руды крупная сетка и сложные жилы.

Зона полной серпентинизации является самой мощной и занимает до 70% объема залежи. Она слагает восточную и частично осевую ее части. С этой полосой связана асбестоносность типа мелкой сетки и просечек.

В таблице 1.1 приведено распределение асбеста по типам асбестоносности Основной залежи.

В размещении асбестовых залежей и рудных тел важную роль играет петрографический состав ультраосновных пород. Промышленная асбестоносность тяготеет, главным образом к перидотитам, дуниты же отличаются более низким содержанием асбеста или вообще не асбестоносны.

В таблице 1.1 приведено распределение асбеста по типам асбестоносности Основной залежи.

Перспективы месторождения связаны, главным образом, с глубокими горизонтами Основной залежи. В залежи наблюдается постепенное увеличение содержаний асбеста, а затем их плавное уменьшение. Увеличение содержания асбеста обусловлено изменением первичного состава ультраосновных пород и структурной обстановки. В них на 150-450 м количество дунитов и оподунитовых серпентинитов относительно верхних горизонтов уменьшается в три раза ( от 12,7 до 4,4%) и, соответственно, возрастает количество наиболее благоприятных для асбестообразования перидотитов и опоперидотитовых серпентинитов.

Слепень серпеитинизации с глубиной уменьшается. Меняется и структурная обстановка. Количество серпентипизированных пород и серпентинитов с ядрами перидотитов на глубине 450 м становится более чем в два раза больше, чем на глубине 150 м.

Трещины становятся более редкими, но мощными. Об этом свидетельствует увеличение количества прожилковой асбестоносности ( сложные жилы и мелкопрожил) от 42.8% на глубине 150м до 53.5% на глубине 450м. Количество сетчатой асбестоносности уменьшается от 53,4% на глубине 150м до 40.4% на глубине 450м.

Таким образом, на глубоких горизонтах (до 450м) Основной залежи в большей степени развиваются наиболее богатые типы асбестоносности сложные жилы и крупная сетка. Если на глубине 150м их количество составляет всего 35,4% общего количества промышленных руд, то на глубине 450м на их долю приходится уже более 65%. В связи с этим суммарное содержание высоких I-III сортов на глубине 450м составляет 0,25%, тогда как на глубине 150м 0,05%.

Балансовые запасы Джетыгаринского месторождения по категории В+C1составляют 32549,4 тыс. тонн волокна асбеста 1-6 сортов при среднем содержании 3.48%. На месторождении разведаны семь промышленных залежей асбестовых руд, в разработку вовлечена Основная залежь, содержащая 81% всех запасов: 26911.3 тыс. тонн волокна асбеста 1-6 сортов при среднем содержании 4,45%. По качеству волокна Джетигаринский acбecт соответствует баженовскому подтипу нормальной прочности. Проектная мощность комбината по производству хризотил-асбеста составляет 603,8 тыс. тонн/год. Годовая производительность предприятия в 1970г. достигла 645,2 тыс.тонн товарного асбеста. С начала разработки месторождения в 1965 г. было добыто 13,1 млн. тонн. Обеспеченность балансовыми запасами при проектной производительности превышает сто лет.

В связи с общемировым кризисом асбестовой промышленности выпуск продукции на предприятии снизился в 1996г. до 133,9 тыс.тонн, в 1999г. 104,56 тыс.тонн, за 2000г. произведено 172 тыс. тонн волокна. Изучение рынка сбыта показывает, что по фактору спроса производительность предприятия по выпуску товарного асбеста не может превышать 320 тыс.тонн/год.

Кроме того, товарный асбест АО «Kocтанайские минералы» оказался неконкурентноспособным при существовавшей себестоимости продукции. Возникла необходимость в пересмотре ранее утвержденных кондиций и пересчете запасов в сторону их снижения. Определяются новые границы карьера, поскольку ведение горных работ в границах, установленных проектом института «Уралгипроруда» в 1976г. и скорректированных в 1986г., при текущем коэффициенте вскрыши 6,7 тыс.тонн не обеспечивает рентабельной работы предприятия. Средний коэффициент вскрыши снижен до 1,6 тыс.тонн. запасы руды в новых границах карьера обеспечивают его работу при объеме производства 320 тыс.тонн в год в течении 20 лет. Проект развития горных работ с уменьшенными границами карьера рассчитан на период с 2000 по 2010г.

1.5 Генезис месторождения

Асбест (минерал)(греч. asbestos, буквально - неугасимый, неразрушимый), название, объединяющее группу тонковолокнистых минералов из класса силикатов,образующих агрегаты, сложенные тончайшими, гибкими волокнами. Этими свойствами обладают минералы двух групп - серпентина и амфибола, известные под названием хризотил-асбеста и амфибол-асбеста, различные по атомной структуре. По химическому составу асбестовые минералы - водные силикаты магния, железа и отчасти кальция и натрия. Наибольшее значение имеет хризотил- асбест (95% всего используемого А.). Хризотил-асбест - минерал из группы серпентина, состав Mg6[Si4O10](OH)8; двухслойный листовой силикат. Один слой состоит из кремнекислородных тетраэдров, другой - из кислородных октаэдров с магнием (иногда с железом) в центре. Цвет в куске зеленовато-серый. Блеск шелковистый. Твердость по минералогической шкале 2-2,5, плотность 2500 кг/м2. Волокна гибки, обладают высокой прочностью на разрыв [около 3 Гн/м2 (300 кгс/мм2)], высокой огнестойкостью (tпл около 1500°C), плохо проводят тепло и электричество. Длина волокон варьирует от долей мм до 50 мм, редко более, толщина - доли мкм.Месторождения образуются в ультраосновных породах, богатых магнезией, при воздействии гидротермальных растворов, связанных с более молодыми гранитами.

Жилы амфибол-асбеста можно подразделить на две морфологические разновидности: поперечно- и продольно-волокнистые. Первые являются параллельно-шестоватыми агрегатами IV рода (по Н.И. Красновой, Т.Г. Петрову), которые образуются метасоматическим путем. Такие агрегаты растут внутрь породы за счет замещения субстрата при постоянном поступлении гидротермальных растворов. Образуются поперечно-волокнистые амфиболы в тектонически “спокойных” трещинах. Продольно-волокнистые амфиболы также являются метасоматическими агрегатами, различие заключается в постоянном смещении кристаллизационных центров. Такие агрегаты образуются в трещинах, вдоль которых во время асбестообразования происходили скользящие движения. Наличие продольно-волокнистых асбестов подразумевает сильную тектоническую раздробленность окружающих пород. Например, в Центральном карьере встречены только продольно-волокнистые амфиболы и здесь же наблюдается мощный комплекс даек различного состава. В скважине №5 также налицо пространственная, и скорей всего генетическая связь амфибол-асбестов с дайкой диорита.

Температуры образования амфибол-асбестов, определенные по содержанию AlIV в позиции кремния, в целом хорошо сопоставляются с литературными данными. Так для тремолит-асбестов получены температуры 400-430°С. При этом экспериментально доказано, что образование волокнистого тремолита происходит при температурах 400-500°С, в низкотемпературной части поля устойчивости тремолита. Асбестовидный актинолит образовался при температурах 390-400°С, а экспериментально он получен в системе CaO-MgO-FeO- Al2O3-SiO2-H2O при 150-500°С и 1-8 кбар. Температура образования Mg- антофиллита лежит в пределах 470-560°С. По литературным же данным, гидротермальный синтез Mg-антофиллита прошел при 667-745°С (1 кбар), а верхний предел устойчивости минерала около 760°С при 2 кбар. Такое расхождение температур можно объяснить следующим фактором. Химизм породы (серпентинит подвергался воздействию высоко нагретых растворов) позволяет кристаллизоваться только магнезиальному минералу, но образоваться хризотил-асбесту мешала высокая температура: по данным кислородной изотопии Житикаринского месторождения хризотил-асбест кристаллизовался при 204°С.

Полученные температуры амфибол-асбестов позволяют сделать вывод о разновременном и последовательном характере их кристаллизации, по крайней мере в пределах одной дайки диоритов.

1.6 Гидрогеологические условия месторождения

На месторождении имеется один горизонт подземных вод, расположенный в верхней трещиноватой зоне массива ультраосновных пород. Уровень подземных вод залегает на глубине 18-28 м в зависимости от рельефа местности, составляя в среднем 20 м. в процессе углубления и расширения карьера уровень подземных вод понизился до глубины 120 м и увеличивается по мере приближения к чаше карьера за счет депрессионной воронки. Мощность горизонта подземных вод составляет 40-60 м. Ниже этих глубин подземные воды тяготеют к субвертикальным зонам трещиноватости разрывных тектонических нарушений.

Коэффициент фильтрации, определённый в процессе многочисленных опытных гидрогеологических работах, меняется в пределах 0,01-0,35 м/сутки. Трещинные воды со свободной поверхностью, безнапорные.

Питание подземных вод месторожления осуществляется за счёт атмосферных осадков. Областями их разгрузки является река Шортанды и карьер. По гидрохимическому составу воды гидрокарбонатно-кальциевомагниевые и хлоридно-сульфатно-натриевые, минерализация составляет менее 1 г/литр.

Проведенный расчет водопритоков в карьер за счет подземных вод и атмосферных осадков в период весеннего снеготаяния показал значения 12,5 тыс. м³/сутки. Фактически же водоприток в карьере по данным водоотлива не превысил 4 тыс. м³/сутки (158 м³/час). Среднегодовой водоприток за 1965-1998 гг. составил 1,6 м³/сутки, что оказалось в семь раз ниже прогнозных величин. Месторождение имеет благоприятные гидрогеологические условия.

Получаемые за счет осушения карьера промышленные стоки сбрасываются в накопитель-испаритель, расположенный в 0,9 км к западу от борта карьера, где они частично испаряются и фильтруются. Анализы воды накопителя показывают содержание в них нитридного азота 0,1-0,3 мг/л, азота амонитного в водосборнике на дне карьера достигал 1,3 мг/л. Жесткость воды составляет 1,2 экв/л. По качеству эти воды мало отличаются от речной воды.

1.7 Инженерно-геологические условия месторождения

Рудовмещающими для месторождения являются, главным образом, ультрасновные породы.

По физики-механическим свойствам вмещающие породы и руды относятся к скальным породам с коэффициентом крепости по шкале М.М. Протодьякова равным 8-10 для серпентинитов и 12-14 для порфиритов. Другие физико-механические свойства горных пород приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Физико-механические свойства горных пород

1.8 Полезные ископаемые района

Более 80% пл. Костанайской обл. относится к «закрытым» территориям, где породы, с которыми связаны наиболее важные полезные ископаемые, перекрыты мощным чехлом рыхлых морских и континентальных песчано-глинистых отложений мезозойского и кайнозойского периодов. Лишь на зап. Костанайской обл. прослеживается узкая полоса выходов пород скального фундамента, с которыми связано Джетыгаринское месторождение золота. Аят найдены выходы бурых железняков, в результате Аятское месторождение было оценено как крупнейшая база черной металлургии страны. В р-не оз. Кушмурун были найдены первые проявления бокситов. 60 км к Ю. от г. Джетыгары было открыто небольшое месторождение магнетитовых руд, Сарыобинское. В р-не п. Черниговский впервые были встречены маломощные пласты бурого угля. Куржункульская и Козыревская магнитные аномалии, при их проверке были открыты и разведаны первые в Тургайском прогибе месторождения магнетитовых руд. Запасы железных руд Сарбайского и Соколовского месторождений оценивались как самые крупные в Казахстане. Качарское месторождение, расположенное в 40 км к С.-В. от Сарбайского, оказалось самым крупным по запасам из известных в Костанайской области. Лисаковское месторождения оолитовых железных руд, запасы которого превышают два млрд. т. Оолитовые руды Лисаковского месторождения по происхождению и составу близки к Аятским, но выгодно отличаются более высоким содержанием железа, лучшей обогатимостью и благоприятными горнотехническими условиями эксплуатации. На Амангельдинской группе месторождений бокситов были проведены большие объемы разведочных работ, выявившие крупные запасы высококачественного алюминиевого и огнеупорного сырья. Начатые в конце сороковых годов поиски бокситов в северной части области привели к открытию целого ряда мелких месторождений: Убаганское, Варваринское, Верхне- Тобольское, Козыревское, Западно-Убаганское, Покровское, Зимнее, Северо- Ливановское и др. Наиболее значительным по запасам и отличающимся лучшим качеством бокситов оказалось Белинское месторождение. В этот период была закончена и разведка Краснооктябрьского месторождения. На юге Костанайской области выявлен новый бокситоносный район, включающий Наурзумское и Коктальское месторождения. Недра Костанайской области оказались на редкость богаты, и выявленные минеральные ресурсы определили специализацию ее промышленности.

Размещено на Allbest.ru