Способ разработки глубоких россыпей

 

Использование: драгирование мощных продуктивных отложений при разработке россыпей. Цель: повышение экологичности дражных работ. Сущность изобретения: в процессе подготовительных работ к драгированию дополнительно проводят выемку пустых пород за контурами промышленных запасов в пределах разноса бортов, укладку песков производят в навал с максимально возможным для драги на данной россыпи соотношением мощности и ширины, при этом более богатые пески укладывают в нижнюю часть навала, а более бедные сверху, после чего на поверхности навала отсыпают слой пустых пород, затопление песков ведут до уровня грунтовых вод в долине, а при драгировании песков после очередного зашагивания обрушают верхнюю кромку забоя. Положительный эффект: снижение потерь полезного ископаемого и затрат на мероприятия по охране природы. 3 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при дражной разработке россыпей глубокого залегания.

Дражный способ разработки россыпей является наиболее механизированным и экономичным, однако по сравнению с другими способами он менее экологичен и связан с большими эксплуатационными потерями песков. Потери песков заметно возрастают с увеличением глубины залегания запасов и мощности песков. Одновременно на глубоких россыпях растет землеемкость горных пород, увеличивается расчлененность нарушенной поверхности, растут нерегулируемый приток и сток из дренажного разреза, что существенно ухудшает экологические условия в районе месторождения.

Известен способ разработки труднодрагируемых россыпей [1], позволяющий устранить потери полезного ископаемого в плотике и песков в межшаговых и межходовых целиках, которые на глубоких россыпях имеют наибольшие параметры, а также улучшить процесс дезинтеграци пород и увеличить извлечение полезных компонентов (прототип). Известен способ разработки труднодрагируемых россыпей (авт. св. 1788267), который позволяет не только устранить потери полезного ископаемого в приплотиковом слое песков и плотике, увеличить степень извлечения металла, но и уменьшить подъем уровня воды в процессе затопления, а также сократить расчлененность нарушенной поверхности.

Однако при разработке глубоких россыпей формирование навала песков в процессе подготовки полигона с оптимальными для драги параметрами, позволяющее лишь на несколько процентов повысить производительность производственного объекта, может привести к резкому увеличению разницы отметок поверхностей долины и навала подготовленных песков. То есть поверхность навала песков может оказаться на несколько метров ниже естественного уровня грунтовых вод в долине, что приведет к усилению притока подземных вод в разрез и связанному с этим увеличению сброса сточных вод, повышению содержания в них взвесей. Одновременно разница отметок поверхностей долины и навала песков ведет к возрастанию землеемкости горных работ за счет неполного использования выработанного пространства, а также увеличению расчлененности поверхности в районе дражных разработок, что в конечном итоге усиливает эрозионный процесс и влечет рост объемов земляных работ по рекультивации. Кроме того, большая мощность песков на глубоких россыпях и как следствие в навале снижает устойчивость забоя драги. Разрыхление песков в процессе предварительной подготовки наряду с увеличением мощности навала приведут к обращению забоя и резкому возрастанию потерь наиболее богатых песков, складированных в верхней части навала. Потери песков и металла в связи с обрушением и осыпанием растут по мере увеличения мощности драгируемых песков и снижения связности горной массы (Кудряшев В.А. и др. Влияние параметров драгирования на устойчивость откосов забоя и бортов котлована (Колыма, 1992, N 3 - с. 12-15) и, наконец, при разработке глубоких россыпей соотношение между объемом пустых пород на целике /"предохранительной рубашке"/ и объемом песков сокращается, поэтому оптимальной мощности слоя пустых пород на целике /0,4-0,6/ чаще всего недостаточно для создания разграничительного слоя между навалом песков и плотиком, отвалами. Увеличение мощности слоя пустых пород на песках приведет к разубоживанию и как следствие снижению извлечения полезного ископаемого.

В отличие от прототипа и других известных способов разработки месторождений в предложенном техническом решении более полно используются пустые породы, находящиеся за промышленными контурами в пределах разноса /обрушение/ бортов, которые раньше повышали разубоживание песков, а в изобретении способствуют сокращению потерь металла при драгировании. Это достигается тем, что дополнительно проводят выемку пустых пород за контурами промышленных запасов в пределах разноса бортов, укладку песков на пустые породы производят с максимально возможным для драги на данной россыпи соотношением мощности и ширины навала, при этом более богатые пески укладывают в его нижнюю часть, а более бедные у его поверхности, после чего сверху на пески отсыпают слой пустых пород и затопление песков ведут до уровня грунтовых вод, а при драгировании после очередного зашагивания обрушают верхнюю кромку забоя. За счет предварительного обрушения верхней кромки забоя, представленной пустыми породами, отсыпанными на пески в процессе подготовительных работ, достигается сокращение потерь полезного ископаемого в приплотиковом слое. С целью дальнейшего снижения возможных потерь полезного ископаемого при естественном осыпании песков в забое его верхняя часть, имеющая наибольший угол откоса, формируется из более бедных песков. Снижение землеекмости горных работ и расчлененности нарушенной поверхности обеспечивается созданием навала песков с максимально возможным для драги на данной россыпи соотношением мощности и ширины.

Все указанные выше отличительные признаки необходимы для снижения затрат на мероприятия по охране природы и являются существенными, так как при их отсутствии положительный результат не будет достигнут либо будет лишь частичным. Так, например, укладка песков в навал с максимально возможным для драги на данной россыпи соотношением мощности и ширины позволяет лучше использовать выработанное пространство, так как при этом оно оказывается в большинстве случаев полностью заполненным горной массой, переложенной в процессе горноподготовительных работ. Таким образом, сокращается землеемкость горных работ и уменьшается расчлененность нарушенной поверхности. Более полное заполнение выработанного пространства с размещением поверхности песков вблизи от поверхности долины позволяет в процессе затопления поддерживать уровень воды в разрезе в соответствии с естественными природными условиями, что предотвращает излишний приток подземных вод и уменьшает фильтрационные утечки из разреза загрязненной воды. Однако увеличение мощности песков до предельной для драги величины будет способствовать росту потерь полезного ископаемого, которые возникают в результате естественного обрушения верхней части забоя, сформированного из разрыхленных песков. Для того, чтобы избежать этого необходима дополнительная выемка пустых пород за контурами промышленных запасов в пределах разноса бортов, которая позволяет создать слой пустых пород на поверхности навала песков и при последующем их обрушении сформировать из пустых пород у плотика слой, находящийся вне пределов действия черпающего агрегата драги, тем самым сохранив потери полезного ископаемого.

Таким образом, все указанные отличительные признаки являются необходимыми и существенными для повышения экологичности дражного способа разработки глубоких россыпей.

Способы подготовки песков с укладкой их в навал известных и используются при разработке россыпей. Однако в специальной и патентной литературе не указывается рекомендуемое соотношение между мощностью и шириной навала, а также не описывается предлагаемый порядок их укладки: боле богатые в нижней части навала, где угол откоса забоя драги меньше, а более бедные - в верхней с более крутым углом откоса забоя. Известный порядок укладки песков в навал с послойным размещением их в порядке выемки /более бедные внизу, а более богатые вверху, см. [1]/ для глубоких россыпей с созданием максимально возможной мощности навала неприемлем, так как потери от осыпания и обрушения будут значительно превышать небольшие потери от миграции золота в разрыхленных песках.

В известных технических решениях затопление подготовленных песков ведут с подъемом уровня воды либо значительно выше естественного /см. [1]/, либо ниже /см. авт. св. 1788267/. При разработке глубоких россыпей разница между уровнем грунтовых вод и поверхностью навала песков может оказаться весьма существенной /10 и более метров/. В связи с этим естественное водоснабжение за счет поступления подземных вод моет привести к значительному превышению потребности в свежем притоке.

При экскаваторной выемке горных пород хорошо известен прием обрушения верхней кромки забоя в случае образования "козырька". Указанный прием необходим для устранения аварийных ситуаций и несчастных случаев. Обрушение верхней кромки забоя в предлагаемом техническом решении необходимо для предупреждения потерь песков в приплотиковом слое. В совокупности с предварительной отсыпкой на навал песков слоя пустых пород вышеописанный прием обуславливает наличие изобретательского уровня.

Известен способ проведения траншей вдоль полигона за пределами промышленного контура, который применяется для осуществления запасов, вскрытия месторождений, уменьшения мощности песков путем пересыпки их верхней части в траншею. При этом параметры траншей устанавливаются по другому принципу и их расположение не зависит от предполагаемого разноса бортов. В совокупности с операцией по укладке дополнительно взятых в траншеях пустых пород на поверхности навала песков указанный признак также будет обуславливать изобретательский уровень. Отличительные признаки предложенного технического решения в совокупности повышают естественную гидроизоляцию дражного разреза от гидрологической сети и обеспечивают достаточно высокую экологичность дражного способа разработки глубоких россыпей.

На фиг. 1 показан поперечный разрез дражного полигона с указанием мест выемки пустых пород в пределах разноса бортов; на фиг. 2 - продольный разрез котлована в процессе горноподготовительных работ с использованием драглайна; на фиг. 3 изображен продольный разрез забоя драги с обрушаемой кромкой у поверхности навала.

Способ разработки глубоких россыпей осуществляется следующим образом.

Проходится вскрывающая выработка в виде котлована до плотика на всю ширину промышленного контура по низу. Отвод поступающих в котлован вод первоначально осуществляется либо по капитальной канавке, либо путем откачки. После зачистки плотика производится вскрыша с укладкой отвалов в выработанное пространство и формированием с их помощью траншеи ниже уровня грунтовых вод. Поперечные параметры траншеи определяются исходя из типоразмеров драги и количества песков в поперечном разрезе россыпи. Глубина траншеи принимается равной мощности рыхлых отложений при условии, что она не будет превышать предельной глубины черпания драги. В противном случае глубина траншеи приравнивается предельной глубине черпания драги. Ширина траншеи устанавливается исходя из условия размещения в ней песков россыпи. При этом ширина траншеи не должна быть меньше минимально возможной для драги ширины забоя. При незначительном количестве песков в россыпи первоначально устанавливается минимально допустимая ширина траншеи, и уже после этого вычисляется ее глубина. На дно и борта траншеи укладывается слой пустых пород, взятых с целика, оставленных при вскрыше в качестве предохранительной рубашки 1, а также из траншей 2, размещенных за контурами промышленных запасов в пределах разноса бортов (фиг. 1). Последнее даст возможность заметно уменьшить разубоживание песков, что на глубоких россыпях имеет немаловажное значение, так как доля пород в пределах разноса бортов здесь более значительна. Мощность пустых пород 3 на плотике 4 (фиг. 2) или на породах вскрыши 5 (в случае превышения мощности рыхлых отложений над предельной глубиной черпания драги) принимается равной высоте межшаговых целиков, мощность слоя пустых пород на бортах траншеи принимается равной высоте боковых зубчатообразных выступов. После этого на пустые породы 3 на дне траншеи укладываются более богатые пески 6, расположенные в нижней части целика, а затем сверху отсыпаются бедные пески 7 из верхней части целика. Сверху навала песков отсыпается слой пустых пород 8 из траншей, расположенных за промышленными контурами полигона.

После формирования нового котлована горное оборудование перемещают на следующий блок и операции повторяют в том же порядке. После создания необходимого опережения горноподготовительных работ над добычей, которое зависит от способа осушения подготовляемых запасов и горнотехнических условий залегания месторождения, производится затопление песков. Уровень воды в разрезе устанавливается на уровне грунтовых вод, что позволяет предотвратить приток в котлован драги подземных вод и сократить фильтрационные утечки из него. При драгировании после каждого зашагивания производится обрушение верхней кромки 9 забоя 10 /фиг. 3/. При этом пустые породы осыпаются к подножию забоя и из них формируется насыпь 11, остающаяся вне пределов действия черпающего агрегата драги. При последующем осыпании бедных песков из верхней части навала полезное ископаемое 12 остается сверху первоначальной насыпи 11 и забирается черпаками в процессе драгирования. Обрушение верхней кромки забоя может производиться черпающим агрегатом драги при повороте вдоль забоя, в т. ч. с использованием обратного хода черпаковой цепи, драгирования поддором.

Изобретение обеспечивает снижение затрат на мероприятия по охране природы путем повышения экологичности дражных разработок за счет снижения землеемкости горных работ, уменьшения расчлененности нарушенной поверхности и сокращения притока подземных вод.

Формула изобретения

Способ разработки глубоких россыпей, включающий подготовку россыпи, вскрытие котлованом до плотика, вскрышу с отсыпкой отвала на плотик и борта котлована, выемку и перемещение пустых пород целика, расположенных на песках, в выработанное пространство, отработку песков с укладкой их на пустые породы, затопление и драгирование, отличающийся тем, что дополнительно проводят выемку пустых пород за контурами промышленных запасов в пределах разноса бортов, укладку песков производят в навал с максимально возможным для драги на данной россыпи соотношением мощности и ширины, при этом более богатые пески укладывают в нижнюю часть навала, а более бедные сверху, после чего на поверхность навала отсыпают слой пустых пород, затопление песков ведут до уровня грунтовых вод в долине, а при драгировании песков после очередного зашагивания обрушают верхнюю кромку забоя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3