Материал: Engineering Geology of MD

ские, щнгровскне и другие более молодые слои), в нижних горизонтах которых появляются глины и пески, а в южных

странены, непосредственно перекрываются горизонтально залегающими толщами пород юрского и мелового возраста. Мезозойские отложения местами перекрыты песчано-глини- -стыми породами палеоген-неогенового возраста и повсеместно четвертичными, преимущественно глинистыми. Мощность комплекса осадочных отложений КМА изменяется от 35 до 180 м в центральной части и достигает 350—600 м в южных районах.

На рис. 1V-3 показан стратиграфический разрез Яковлевского месторождения КМА, характеризующий в общем разрез л5езозойско-кайнозойских отложений всего бассейна.

с северо-запада на юго-восток на протяжении до 850 км. По территориальному признаку месторождения богатых руд размещаются здесь в пяти железорудных районах: Орловском, Михайловском, Старооскольском, Новооскольском и Белгородском (рис. 1V-2).

Изучение физико-механических свойств горных пород и руд месторождений КМА производилось многими организациями и отдельными специалистами. Более полное региональное изучение инженерно-геологических условий бассейна при подготовке его к освоению было выполнено большими коллективами специалистов и результаты опубликованы в монографиях (1959, I960 гг-). Специальное изучение многих вопросов инженерной геологии месторождений КМА, и в том числе физикомеханических свойств горных пород и руд, выполнено ИГД АН

СССР (1961, 1963 гг.).

Петрографический состав, строение и свойства железистых кварцитов, как и многих докембрийских кристаллических пород КМА, имеют большое сходство с аналогичными характеристиками пород Криворожского железорудного бассейна. Среди железистых кварцитов преобладают гематкт-магнетито- вые и магнетит-гематитовые разности. Реже встречаются только магнетитовые кварциты или только гематитовые кварциты. Во всех разностях кварцитов магнетит и гематит представлены в виде железной слюдки и мартита, в выветрелых разностях присутствуют гидрогематит, реже —гётит и гидрогётит, а из нерудных минералов—кварц, различные силикаты, реже карбонаты. В толще железистых кварцитов нередко прослеживаются прослои кристаллических сланцев мощностью от сантиметров до нескольких метров. Для железистых кварцитов характерна полосчатая текстура, обусловленная чередованием рудных и кварцевых прослойков, ширина которых изменяется

т

Пети-

мелко- и momo-iepfiti-

стые

Маастрихт- трещатвсшый

кампанский

Ca-U'VOHCwi Мергель плотный,

Кс»1}якски.й плотный

Т^ронский

Рис, 1V-3. Стратиграфический разрез Яковлевского месторождения КМА.

87

от миллиметров (тонкополосчатые) до 1—2 см (толстополосчатые).

Плотность железистых кварцитов по данным многочисленных исследований на разных месторождениях изменяется от 2,70 до 4,03 г/см®, чаще она находится в пределах от 3,00 до 3,80 г/см^. Плотность их минеральной части изменяется от 2,70 до 4,50 г/см®. Пористость обычно незначительна, не пре-

мер, временное сопротивление сжатию кварцитов на руднике им. Губкина, залегающих в зоне выветривания, изменяется от 58 до 200 МПа. Крепость кварцитов высокая и даже весьма высокая, коэффициент крепости изменяется от 9—10 до 15—18,

но своим свойствам существенно отличаются от последних. Плотность сланцев изменяется от 2,10 до 3,20 г/см^, чаще она равна 2,60 г/см^. Временное сопротивление сжатию невыветрелых разностей достигает 40—60 МПа. Крепость их довольно изменчива. По данным сравнительного опробования (ударом молотка, растиранием в руках) их подразделяют на очень крепкие, крепкие, ломкие и крошащиеся. Коэффициент крепости их равен 3—5.

Богатые руды в пределах КМА разделяются на несколько типов: мартитовые, сидерит-мартитовые и железисто-слюдко- вые. По своим свойствам они могут быть отнесены к полускальным породам с повышенными плотностью и прочностью, к полускальным ослабленным и рыхлым. Кроме того, как уже отмечалось, они могут быть остаточными, представляющими собой элювий железистых кварцитов, и осадочными.

Средние и предельные значения показателей физических свойств плотных руд по данным многочисленных определений указывают на то, что их плотность по сравнению с обычными уплотненными обломочными и глинистыми породами повышен- •ная, хотя они и имеют значительную пористость. Временное сопротивление сжатию плотных (полускальных) руд осадочного происхождения изменяется от 10 до 120 МПа, но чаще находится в пределах 15—30 МПа, а остаточных соответ- ственно—от 30 до 125 МПа и 35—70 МПа. Коэффициент крепости плотных руд изменяется от 3 до 7, редко достигает 10, т. е. их можно классифицировать как породы средней крепости или крепкие. Рыхлые руды по тем же месторождениям имеют повышенную или высокую плотность, хотя их пористость выше, чем у плотных (полускальных) руд. Такое состоя-

8 8

ние плотных и рыхлых руд полностью определяется их минеральным составом. Прочность н крепость рыхлых руд по^ сравнению с плотными (полускальными) более низкая. Времен-

Физико-механические свойства девонских и каменноугольных отложений изучены весьма слабо. Из них исследовались главным образом глинистые породы. Так, например, в районах: Михайловского и Лебединского месторождений среди девонских отложений (ста роосколье кие и щигровские слон) глинистые породы представлены глинами, неоднородными по составу: тяжелыми,, алевритовыми, алевритистыми и песчаными. Они характеризуются умеренной влажностью и тугопластичной консистенцией. Средняя плотность их изменяется от 1,87 до 2,13 г/см®, средняя пористость достигает 37%, а в отдельных случаях 43—47 %, Все это указывает на то, что рассматриваемые разности среднедевонских глин имеют весьма умеренную, степень литификации.

Нижнекаменноугольные отложения на территории КМА. представлены в основном известняками, содержащими прослои и слои глин. Известняки здесь неоднородны по составу,, строению и прочности. Наиболее прочные —твердые перекристаллизованные толстослоистые, менее прочные—мягкие: детритусовые и глинистые с землистым изломом. Временное сопротивление сжатию прочных известняков Яковлевского месторождения изменяется от 34 до 110 МПа, наиболее характерны значения в интервале 40—90 МПа.

Глины, встречающиеся среди известняков, относятся преимущественно к тяжелым разностям и по свойствам весьма неоднородны: наряду с разностями, раскалывающимися на плитки, встречаются мягкие, легко размокающие в воде. ПО' единичным определениям на Яковлевском месторождении естественная влажность глин равна 12%, плотность—1,90 г/см^,. плотность минеральной части 2,76 г/см®, пористость 38 %. Временное сопротивление сжатию измеряется первыми единицами мегапаскалей. Коэффициент крепости меньше 2.

Как видно на рис, IV-3, значительную часть разреза осадочной толщи на территории КМА занимают средне- и верхнеюрские морские и континентальные глинистые и песчано-глнни- стые отложения, распространенные здесь повсеместно. Средняяюра представлена байосским и батским ярусами, а верхняя — келловейским, оксфордским, кимериджским и нижневолжским..

Породы байосского и батского ярусов представлены темносерыми и голубовато-серыми в той или иной степени алевритистыми глинами морского происхождения. Они имеют умеренную влажность, повышенную плотность, среднюю пористость. В условиях естественного залегания находятся в полутвердом состоянии. Временное сопротивление их сжатию изменяется от

89»

долей мегапаскаля до 2 МПа, Сопротивление сдвигу характе-

ния. При увлажнении они сильно размягчаются, набухают, резко и значительно снижают прочность. Байосские и батские глины в целом можно оценивать как породы средней степени литификации.

Верхнебатские глины представлены преимущественно легкими алевритовыми и песчаными разностями, содержащими тонкие прослои и линзы тонкозернистого песка. Они имеют умеренные влажность и плотность, хотя пористость их повышенна, что связано с определенной степенью их вязкости — сцементированности. Как правило, эти глины находятся в полутвердом состоянии и имеют хрупкопластический характер разрушения. Временное сопротивление их сжатию изменяется от долей мегапаскаля до 1—3 МПа. Это породы средней степени литификации.

Верхнебатские пески преимущественно тонко- и мелкозернистые, как правило, водоносные, но водообильность их незначительна. Напор воды в скважинах, вскрывающих этй пески,

.достигает 390 м. Коэффициент фильтрации их мал, измеряется долями метра или первыми метрами в сутки. Они склонны к разжижению, могут переходить в плывунное состояние и подвержены суффозии.

Верхнеюрские отложения келловейского, оксфорд-кимеридж- •ского и волжского ярусов на территории КМА распространены почти повсеместно. Они представлены главным образом разнообразными глинами морского происхождения от глубоководных до прибрежно-морских разностей. Глинистые породы всех ярусов верхней юры в пределах КМА имеют вполне соответствующую их составу, условиям залегания и возрасту <;реднюю степень литификации. Средняя естественная влаж-

стичная. Они расчленены скрытыми или закрытыми трещинами, различно ориентированными, но наиболее часто по слоистости. При анализе и оценке физических свойств этих глин важно учитывать их состав, в том числе степень алевритистости и песчанистости, и глубину залегания.

Верхнеюрские глины на отдельных участках вскрыты карьерами и оврагами на глубине до 20—30 м, на других они залегают глубоко. Так, например, на Яковлевском и других месторождениях кимеридж-оксфордские глины залегают на глубине

приобрели облик аргиллитоподобных. Временное сопротивление сжатию всех разностей верхнеюрских глин измеряется до-

9 0