Способ подводной разработки месторождений полезных ископаемых

 

Сущность изобретения: после выявления границ 1 отрабатываемого участка выявляют направление движения 2 наносов. Направление подвигания отработки 3 принимают в направлении движения 2 наносов. Отработку россыпи ведут на всю ее мощность, обнажая плотик. После отработки площади 4 до размеров, не исключающих самовосстановления биоценотических ассоциаций, очистные работы приостанавливают до восстановления природной продуктивности акватории в пределах отработываемой площади. Далее ведут отработку площади 5 и после очередной паузы площади 6. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке россыпных месторождений твердых полезных ископаемых на шельфе.

Известен способ подводной горной разработки, включающий выемку и транспортировку добытой горной массы на поверхность моря. При этом в результате технологических процессов замораживания с помощью жидких и сухих элементов осуществляют замораживание добытой горной массы, что предотвращает загрязнение морской среды во время транспортировки горной массы на поверхность (патент ФРГ N 3221014, кл. Е 21 С 45/00).

Данный способ не обеспечивает достаточной защиты окружающей среды от загрязнения в процессе выемки полезного ископаемого.

Известен также способ подводной разработки месторождений полезных ископаемых, включающий отработку наносов, проведение разрезной траншеи, обработку полезного ископаемого участками от его границы на всю мощность до плотика [1] Однако данное техническое решение также не обеспечивает защиты окружающей среды от вредного влияния подводной разработки, так как отработка запасов полезного ископаемого приводит к существенной утрате продуктивности морского дна на отрабатываемом участке.

Цель изобретения сохранение продуктивности морского дна за счет обеспечения условий ее восстановления.

Цель достигается тем, что в известном способе подводной разработки месторождений полезных ископаемых, включающем отработку наносов, проведение разрезной траншеи, отработку полезного ископаемого участками от его границы на всю мощность до плотика, отработку участка ведут этапами в направлении движения наносов, причем площадь отработки каждого этапа устанавливают не превышающей максимально допустимой площади по условию сохранения способности самовосстановления биоценотических ассоциаций указанной площади, а отработку каждого последующего этапа начинают после восстановления продуктивности отработанного этапа.

На чертеже показана схема отработки участка.

На чертеже показаны границы 1 отрабатываемого участка (россыпи), направление движения наносов 2, направление отработки 3, площадь 4, отрабатываемая на первом этапе, площади 5 и 6, отрабатываемые соответственно на втором и третьем этапах.

Способ осуществляют следующим образом.

Первоначально проводят геологоразведочное оконтуривание участка, подлежащего разработке. Затем выявляют направление движения наносов путем проведения комплекса гидрологических исследований и последующим расчетом по известным методикам (Технология добычи полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов / Под ред. Ржевского В.В. М. Недра, 1979, с. 132-133). После этого, зная местоположение подлежащего отработке участка россыпи и направление движения наносов, выявляют местоположение первоначально отрабатываемой площади и залежи (т. е. площади, отрабатываемой на первом этапе). Далее производят на площади 4 отработку запасов на всю мощность россыпи, обнажая плотик. После отработки площади 4 до размеров, не исключающих самовосстановления биоценотических ассоциаций, предельное значение допустимых по этому условию площадей отработки устанавливают путем соответствующих предварительных гидробиологических исследований, очистные работы приостанавливают до восстановления пригодной продуктивности акватории в пределах отрабатываемой площади россыпи. Поскольку направление подвигания очистных работ идет в направлении перемещения наносов, исключается затягивание обнаженного плотика рыхлыми отложениями, а так как продуктивность скалистых грунтов (пород), образующих плотик, существенно выше продуктивности рыхлых грунтов, восстановление продуктивности отработанного участка будет происходить ускоренно (от нескольких месяцев до года).

В связи с низкой продуктивностью рыхлых отложений кратковременное снижение общей продуктивности в начальный период отработки россыпи не может привести к разрыву трофодинамических связей между акваториями.

После восстановления продуктивности первоначально отработанного участка приступают к отработке следующей площади, примыкающей к ранее отработанной площади 4, которая определяется из условия неснижения общей продуктивности морского дна и так до полной отработки россыпи.

Основным условием экономической допустимости предлагаемой технологии является неснижение общей продуктивности подлежащего отработке морского дна (П_общ^кон).

П^кон._общ.-П^нач._общ. ≥ 0 (1) П_общ.n^е_i^д.S (2) П_общ^нач продуктивность морского дна на начало отработки; n_i^ед продуктивность единицы площади морского дна; S_i единичная площадь морского дна продуктивности.

П р и м е р. Подлежит отработке морская россыпь общей площадью 5 км², имеющая локальное распространение по акватории площадью 45 км²(одна из бухт шельфа Южного Приморья). Продуктивность морского дна, подлежащего отработке, значительно ниже (более в 20 раз) скалистых банок данной акватории, так как состоит из рыхлых песчаных отложений, содержащих более 60% песчано-гравийного материала по Гостам, отвечающего требованиям к строительным пескам. Плотик россыпи составляют сильнотрещиноватые заилиные гранитоиды. В качестве добычного агрегата используют земснаряд 200/50, добытую горную массу по плавучему пульпопроводу транспортируют на станцию берегового обогащения.

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа.

Гидродинамический режим акватории определяют вдоль берегового течения и направления преобладающих ветровых волн.

Порядок отработки совпадает с направлением вдоль берегового течения и преобладающим направлением волнового воздействия, вызывающими эрозию морского дна (порядок отработки).

Период естественной экологической сукцессии плотика россыпи до уровня продуктивности рыхлых отложений составляет 1 год, бурное скачкообразное развитие богатых биоценозов, однотипных с биоценозами скалистых банок акватории, происходит на 2-3 года, что обеспечивает увеличение общей продуктивности акватории.

Исходя из условий [1] и [2] увеличение продуктивности акватории бухты после отработки россыпи определится по формуле ΔП П_общ^кон П_общ^нач. или ΔП (S_н˙n_iн^ед + S_o˙n_jo^ед) (S_н˙n_iн^ед +S_o˙n_io^ед) S_o(n_jo^ед n_io^ед), где S_н, S_o соответственно площадь морского дна, не подлежащая отработке, и отрабатываемая; n_iн, n_jo соответственно продуктивность единицы площади морского дна, не подлежащей и подлежащей отработке, и продуктивность единицы площади плотика отработанной россыпи.

При S_общ 45 км², S_o 5 км², n_io Iусл.ед. n_jo 20 усл.ед.

Отсюда ΔП 5 ˙ (20-1) 95 усл.ед. с учетом того, что П_общ.^нач. 40 х 20 + 5 х 1 805 усл.ед.

увеличение продуктивности акватории бухты составило около 12% Предлагаемое изобретение обеспечивает более высокий уровень защиты окружающей среды за счет исключения потерь продуктивности морского дна в пределах отрабатываемого участка акватории, при этом заиливанию подвергаются в основном площади, предназначенные для последующей отработки.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДВОДНОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, включающий отработку насосов, проведение разрезной траншеи, обработку полезного ископаемого участками от его границы на всю мощность до плотика, отличающийся тем, что, с целью сохранения продуктивности морского дна за счет обеспечения условий ее восстановления, отработку участка ведут поэтапно площадями в направлении движения наносов, причем площадь отработки на каждом этапе устанавливают не превышающей максимально допустимую площадь по условию сохранения способности самовосстановления биоценотических ассоциаций указанной площади, а отработку площади на каждом последующем этапе начинают после восстановления их продуктивности на площади отработанного этапа.

РИСУНКИ

Рисунок 1