МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПРИРОДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В комплекс инженерно-геологических исследований под строительство входят поиски и разведка естественных строительных материалов, которые во многих случаях необходимы для строите-

льства объекта. Наличие строительных материалов в районе строительства часто играет решающую роль в выборе типа и конструкции сооружений. Скопление в земной коре определенных горных пород (или минералов), разработка которых представляет практический интерес, в частности для строительства, называется месторождением.

В состав месторождений входят горные породы, которые являются естественным строительным материалом либо сырьем для их производства. Все эти породы составляют так называемые нерудные полезные ископаемые.

К естественным строительным материалам относят различные горные породы (граниты, известняки, галечники и др.), которые можно использовать в строительной практике в естественном виде. Так получают строительный камень, песок, глину, щебень и т. д.

Во многих случаях горные породы являются лишь сырьем для изготовления искусственных строительных материалов. Так, мергели служат для получения цемента, глины и суглинки — для кирпича и т. д.

Нерудные полезные ископаемые в большинстве случаев добывают из открытых горных выработок. Совокупность таких выработок, предназначенных для этих целей, называют карьером (рис. 187).

В задачу инженерно-геологических исследований входят поиски и разведка месторождений нерудных полезных ископаемых. Поиски дают возможность найти месторождение (или карьер) необходимых материалов вблизи территории строительства. Выявленное месторождение подвергают разведке. При этом устанавливается качество, количество и условия залегания материалов.

Эта работа проводится на выбранной территории по предварительно разработанному плану, который составляется на основании изучения материалов предыдущих исследований (геологические карты и отчеты). Поиски должны решить следующие задачи:

• на выбранной территории обнаружить необходимое полезное ископаемое;

Рис. 187. Разрез карьера месторождения:

/—вскрышная порода (суглинок); 2—полезное ископаемое (песок); 3 — подстилающая порода (известняк); 4 — забой; Ли//— мощности слоев пород

• • отобрать пробы для предварительной оценки материала;
• • приближенно определить запасы месторождения;
• • оценить целесообразность дальнейших разведочных работ.

Работа состоит из подготовительного и полевого периодов. В

подготовительный период изучают литературу, геологические карты, фонды отчетов геологических организаций. На основе этого материала для данной территории составляется представление о месторождениях тех или иных нерудных полезных ископаемых. После этого в полевых условиях организуется осмотр намеченных месторождений, изучаются естественные обнажения и при необходимости закладывается небольшое количество разведочных выработок (расчистки, шурфы, буровые скважины).

В результате поисковых работ составляют карту-схему с указанием выявленных месторождений и карьеров полезных ископаемых, пояснительную записку с краткой характеристикой их размещения, качественной и количественной оценкой материала, изложением рекомендаций по дальнейшим работам.

Разведка месторождений. Различают разведку предварительную и детальную.

При предварительной разведке необходимо выполнить следующие работы:

• • установить геологические условия залегания полезного ископаемого (глубина залегания, мощность вскрыши, т. е. пород, покрывающих полезное ископаемое, мощность и форма залегания полезной толщи, характер подземных вод и т. д.);
• • определить границы распространения полезного ископаемого, т. е. оконтурить месторождение и выявить участки, наиболее пригодные для эксплуатации;
• • подсчитать запасы (количество) материала месторождения;
• • изучить качество материала полезного ископаемого;
• • уточнить условия эксплуатации месторождения и возможность транспортировки строительного материала.

Целесообразность разработки месторождения устанавливается на основе технико-экономического анализа и во многом определяется соотношением между мощностью вскрышных пород Н и мощностью слоя полезного ископаемого И. Отношение Н/И носит название геологического коэффициента. Ценность месторождения повышается с уменьшением значения этого коэффициента. Экономически допустимо соотношение 2:1, для месторождений линзовидной формы допускают 1:1, но только в случае, если полезный слой залегает на глубине не более 3—5 м от поверхности.

Границы распространения месторождения устанавливают с помощью горных выработок (шурфов, буровых скважин), кото-

рые располагаются на пересечении линии правильной сетки (рис. 188, а). Расстояние между выработками чаще всего составляет 50—100 м и зависит от местных условий. При разведке скальных пород ограничиваются изучением имеющихся обнажений и заложением неглубоких шурфов (2—5 м) для определения мощности вскрыши и слоя элювия. При разведке осадочных пород горные выработки закладывают на глубину проходки всей толщи мощности слоя полезного ископаемого либо на глубину той части толщи, которая намечается к эксплуатации.

Разведочные горные выработки позволяют составить геологические разрезы, по которым можно судить о форме залегания полезного ископаемого, мощностях вскрыши и полезной толщи (рис. 188, б), решить вопрос о влиянии грунтовых вод на разработку месторождения.

Для изучения качества полезного ископаемого с помощью разведочных выработок отбирают характерные пробы. Для производства лабораторных испытаний необходимо взять следующее количество проб: песок 2—3 кг; гравий 10—15 кг; камень 15—20 кг и т. д.

Для детальной разведки выбирают один или несколько участков, которые наиболее полно отвечают требованиям технического задания. Основными задачами этой разведки являются: уточнение запасов, сбор дополнительных геологических и гидрогеологических данных и тщательное опробование полезного ископаемого.

В процессе проведения детальной разведки выявляются технические условия разработки месторождения, устанавливается

Рис. 188. Определение площади месторождения заложением горных выработок по сетке и построение геологического разреза:

а — в плане; б — в разрезе; Н — мощность вскрышных пород; И — мощность полезного ископаемого (песок)

способ разработки, определяется техника для ведения горных работ, намечается технологическая схема разработки полезного ископаемого и т. д.

Классификация запасов и подсчет количества строительного материала. Под запасом понимается комплекс данных, характеризующих геологическое тело по объему, форме, свойствам, условиям залегания и ведению горно-эксплуатационных работ. В России запасы полезных ископаемых классифицируют по категориям А, В и С, которую, в свою очередь, подразделяют на С, и С₂. В каждое подразделение (категорию) вкладывается следующее содержание: А — запасы полностью изучены и оконтурены разведочными выработками; изучено качество, разработана технология добычи; В — запасы разведаны и оконтурены выработками; С — запасы определены на основании редкой сетки разведочных скважин; С₂ — запасы, предполагаемые по общегеологическим данным, подтвержденные отдельными разведочными выработками.

Подсчет количества строительного материала в месторождении производят обычно среднеарифметическим методом или способом параллельных сечений. В первом случае вначале устанавливают среднюю мощность полезного ископаемого

Кр ⁼ (^1 + Л₂ + ... + И_п)/п

где И1, И₂ ... /г„ — мощность слоя полезного ископаемого в данном сечении; п — число сечений. Далее, зная площадь полезного ископаемого 5, устанавливают его объем, м³:

У= ЯИ_ср.

Способ параллельных сечений (вертикальных разрезов) применяют при удлиненной форме месторождения и параллельном расположении разведочных линий. Геологический разрез составляют по каждой разведочной линии и с помощью планиметра определяют площадь полезного ископаемого. Объем запасов в блоке между двумя параллельными сечениями будет равен произведению полусуммы площадей этих сечений на расстояние между ними.

Для точных расчетов применяют другие, более сложные методы. Аналогичным путем определяют объем вскрышных пород, подлежащих удалению перед разработкой слоя полезного ископаемого.