Способ отработки полезных ископаемых подземным выщелачиванием

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке подземным выщелачиванием, например, золотоносных россыпей и кор выветривания в нагорной местности. Рудное тело вскрывают системами закачных и откачных горных выработок, в том числе буровых скважин. Их располагают в верхней и нижней частях рудного тела по отношению к направлению естественного потока. Внутренние технологические и внешние барражные скважины расположены соответственно в пределах и за пределами контура рудного тела. Создают гидравлические завесы с использованием барражных систем. Подают выщелачивающий раствор. Улавливают продуктивный раствор через технологические выработки. При формировании зон циркуляции выщелачивающего раствора и гидравлических завес используют естественный фильтрационный поток. Повышается эффективность добычи при одновременном упрощении процесса. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке подземным выщелачиванием месторождений полезных ископаемых с явновыраженным направлением естественного фильтрационного потока, например золотоносных россыпей и кор выветривания в нагорной местности.

Известен способ отработки полезных ископаемых подземным выщелачиванием (авт. св. 721525, МКИ E 21 B 43/28, опубл. 15.03.80), включающий вскрытие рудного тела параллельными системами из четырех линейно расположенных скважин: двух внутренних - технологических, размещенных в пределах контура рудного тела, и двух внешних - барражных, размещенных за пределами контура рудного тела, образование зон циркуляции выщелачивающего раствора по рудному телу путем закачки и откачки технологических растворов через технологические скважины, создание гидравлических завес вокруг указанных зон путем закачки и откачки нейтральной жидкости через барражные скважины.

Указанный способ не учитывает направление и интенсивность естественного потока подземных вод, который может оказывать существенное влияние на техногенные потоки растворов. Например, при нормальном или противоположном направлении техногенного потока по отношению к направлению естественного потока при высокой интенсивности последнего может происходить частичная или полная потеря как нейтральной жидкости, так и продуктивных растворов. При совпадении направлений техногенного и естественного потоков зоны выщелачивания могут чрезмерно заужаться, что потребует сгущения сети скважин.

Задачей изобретения является повышение эффективности добычи при одновременном упрощении процесса.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе отработки полезных ископаемых подземным выщелачиванием, включающем вскрытие рудного тела системами закачных и откачных горных выработок, в том числе буровых скважин, - внутренними технологическими и внешними барражными, расположенными соответственно в пределах и за пределами контура рудного тела, образование зон циркуляций выщелачивающего раствора по рудному телу путем подачи выщелачивающего раствора и улавливания продуктивного раствора через технологические выработки, создание гидравлических завес с использованием барражных систем, при формировании зон циркуляции выщелачивающего раствора и гидравлических завес используют естественный фильтрационный поток, а системы закачных и откачных технологических горных выработок располагают соответственно в верхней и нижней частях рудного тела по отношению к направлению естественного потока.

При этом системы барражных выработок создают в верхней и нижней частях рудного тела по отношению к направлению существующего или потенциального естественного потока, причем нижняя система является закачной, а назначение верхней системы и схема оборота технологических растворов определяется степенью интенсивности естественного потока.

Так, при отработке рудных тел с естественным потоком невысокой интенсивности в качестве гидравлической завесы в верхней части рудного тела можно использовать собственно естественный поток, а при отработке рудных тел с высокой интенсивностью естественного потока часть потока улавливают верхней барражной системой и направляют в нижнюю закачную барражную систему.

При отработке необводненных рудных тел верхнюю барражную систему используют в качестве закачной, в том числе для создания искусственного потока в потенциально естественном направлении. При отработке рудных тел с высокой интенсивностью естественного потока выщелачивающий раствор формируют путем подачи концентрированных реагентов через верхнюю закачную систему непосредственно в естественный поток.

Уловленные технологические растворы могут быть возвращены для повторного использования и/или очищены от вредных компонентов до предельно допустимого уровня сбросов и направлены в нижнюю барражную систему и/или через организованные выпуски - в поверхностные водотоки.

Настоящий способ основан на использовании естественного фильтрационного потока для формирования зоны выщелачивания. Обязательным условием способа является расположение закачных технологических горных выработок в верхней по отношению к естественному потоку части отрабатываемого рудного тела, а откачных - в нижней. В зависимости от интенсивности естественного потока и глубины залегания водоносных горизонтов, использование может осуществляться за счет применения различных комбинаций технологических и барражных горных выработок, в том числе скважин. Естественный поток в зависимости от его интенсивности используется полностью или частично в качестве барражного или технологического потока.

Преимущество таких горных выработок, как траншеи или канавы, перед скважинами заключается в возможности создания совершенных дренажных систем. Для использования таких выработок наиболее благоприятны неглубоко залегающие ложковые россыпи, а также россыпи, вскрытые карьерами при традиционной добыче. Такие карьеры, вскрывшие россыпь и остановленные вследствие несовместимости объемов вскрыши с экономикой, широко распространены на россыпных месторождениях.

На фиг. 1 - 4 показаны варианты расположения в плане технологических и барражных горных выработок. На фиг. 1 - для случая отработки рудных тел с естественным потоком, расход которого через сечение рудного тела существенно ниже производительности добычного комплекса; на фиг. 2 - для случая, когда расход естественного потока через залежь сопоставим с производительностью добычного комплекса; на фиг. 3 - для случая со сбросом очищенных продуктивных растворов вниз по потоку; на фиг. 4 - для необводненного горизонта. При этом на фиг. 1-3 приведены варианты скважинных систем, на фиг. 4 - вариант с использование траншей. В зависимости от глубины залегания рудного тела в любом из вариантов могут быть использованы как скважины, так и горные выработки или их комбинации.

Способ осуществляют следующим образом. Рудное тело (1) вскрывают системой технологических горных выработок, в том числе скважин, причем закачные выработки (2) располагают в верхней по отношению к естественному потоку (3) части рудного тела, а откачные (4) - в нижней. В случае необводненного рудного тела направлением естественного потока является неизбежное направление потока в при заводнении залежи, обусловленное условиями залегания и иными свойствами потенциально водопроводного горизонта. В безрудных породах (5) выше и ниже залежи водоносный горизонт вскрывают барражными горными выработками, нижние (6) из которых являются закачными, а верхние (7) в зависимости от интенсивности естественного потока могут отсутствовать (фиг. 1), являться откачными (фиг. 2) или закачными (фиг. 4).

При отработке залежей, интенсивность потока через которые существенно ниже интенсивности техногенных потоков при заданной производительности добычного комплекса, естественный поток используют в качестве естественного барража (8) в верхней части отрабатываемой залежи. В нижней части проскок продуктивных растворов вниз по потоку предотвращается созданием закачной барражной системы, обеспечивающей необходимый гидравлический подпор (фиг. 1).

При отработке залежи с естественным потоком, сопоставимым по интенсивности с потоком технологических растворов, для устранения возможного разбавления продуктивных растворов естественным потоком, необходимая часть последнего улавливается верхней откачной барражной системой и направляется в нижнюю закачную барражную систему (фиг. 2).

При такой интенсивности естественный поток может быть использован в качестве носителя выщелачивающих растворов (фиг. 3). Для этого в верхней части, в безрудной зоне, улавливается часть потока, на ее основе формируются крепкие выщелачивающие растворы (9), которые при разбавлении в естественном потоке в верхней закачной системе обеспечивают необходимую концентрацию выщелачивающих реагентов. Продуктивные растворы (10) улавливаются в нижней откачной технологической системе, концентрация вредных компонентов в них при переработке (11) доводится до уровня предельно допустимых сбросов, и подаются в нижнюю барражную систему или через организованные выпуски - в поверхностные водотоки.

При отработке необводненных залежей верхняя барражная система является закачной (фиг. 4). В качестве источников барражной воды в этом случае, а также во всех случаях для нижней барражной системы могут служить поверхностные водотоки, собираемые накопительными предками (12) в верхней части залежи.

Интенсивность естественного и технологического потоков, оптимальные значения объемов улавливаемого естественного потока, объемов подачи в барражные системы, концентрации выщелачивающих реагентов и сбросных растворов, расстояние между барражными и технологическими системами в каждом конкретном случае определяются с использованием гидродинамических расчетов.

Формула изобретения

1. Способ отработки полезных ископаемых подземным выщелачиванием, включающий вскрытие рудного тела системами закачных и откачных горных выработок, в том числе буровых скважин, внутренними технологическими и внешними барражными, расположенными соответственно в пределах и за пределами контура рудного тела, образование зон циркуляции выщелачивающего раствора по рудному телу путем подачи выщелачивающего раствора и улавливания продуктивного раствора через технологические выработки, создания гидравлических завес с использование барражных систем, отличающийся тем, что при формировании зон циркуляции выщелачивающего раствора и гидравлических завес используют естественных фильтрационный поток, а системы закачных и откачных выработок располагают соответственно в верхней и нижней частях рудного тела по отношению к направлению естественного фильтрационного потока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что системы барражных выработок создают в верхней и нижней частях рудного тела по отношению к направлению существующего или потенциального естественного фильтрационного потока, причем нижняя барражная система является закачной, а назначение верхней барражной системы и схему оборота технологических растворов определяют степенью интенсивности естественного фильтрационного потока.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при отработке рудных тел с естественным фильтрационным потоком невысокой интенсивности в качестве гидравлических завес в верхней части рудного тела используют собственно естественный фильтрационный поток.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что при отработке рудных тел с высокой интенсивностью естественного потока часть потока улавливают верхней барражной системой и направляют в нижнюю закачную барражную систему.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что при отработке необводненных рудных тел верхнюю барражную систему используют в качестве закачной, в том числе для создания искусственного потока в потенциально естественном направлении.

6. Способ по любому из пп.1, 4, отличающийся тем, что при отработке рудных тел с высокой интенсивностью естественного фильтрационного потока выщелачивающий раствор формируют путем подачи концентрированных реагентов через верхнюю закачную систему непосредственно в естественный фильтрационный поток.

7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что уловленные технологические растворы возвращают для повторного использования и/или очищают от вредных компонентов до предельно допустимого уровня сбросов и направляют в нижнюю барражную систему и/или через организованные выпуски в поверхностные водотоки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4