Способ разработки глинистых месторождений полезных ископаемых
Владельцы патента RU 2537460:
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИГД ДВО РАН) (RU)
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке высокоглинистых россыпных месторождений. Способ разработки включает вскрытие отрабатываемых запасов месторождения, проходку канавы на всю длину добычного блока, затопление добычного блока водой для дезинтеграции глинистых песков и их последующей отработки добычным комплексом с установкой напорного гидротранспортирования и обогатительной установкой. Перед нарезанием щелей при помощи поперечных и продольных проходов щелерезной установки, а также затоплением добычного блока водой для дезинтеграции глинистых песков и их последующей отработки, экспериментально-аналитическим путем определяют упругие характеристики высокоглинистых песков на сжатие или растяжение на различных участках россыпи. Устанавливают динамику изменения упругих характеристик на этих участках, исследуют зависимость динамической характеристики упругости песков при водонасыщении на отдельных участках месторождения от относительного волнового сопротивления песков на этих участках и осуществляют нарезание щелей на расстоянии друг от друга в зависимости от изменения динамической характеристики упругости песков при водонасыщении. Техническим результатом способа является достижение высокой степени дезинтеграции труднопромывистых глинистых песков, снижение технологических потерь ценного компонента и снижение затрат на разработку. 3 ил.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке высокоглинистых россыпных месторождений.
Известен способ разработки глинистых месторождений полезных ископаемых [1]. Способ включает вскрытие отрабатываемых запасов, их послойную выемку параллельными траншеями с оставлением межтраншейных целиков, обогащение и отвалообразование. Между первой траншеей и контуром отрабатываемых запасов параллельно проводят дополнительную канаву, в которую подают воду, при проходке последующих траншей водой последовательно заполняют каждую предыдущую траншею. После проходки последней траншеи месторождение затопляют и отрабатывают межтраншейные целики при помощи драги или земснаряда, причем отработку производят по направлению от первой траншеи к последней.
Недостатками способа является большой объем земляных работ при проходке канав, а также значительный объем работ по перемещению песков в канавы.
Известен способ разработки россыпных месторождений [2]. Способ включает вскрытие песков, их выемку и транспортирование в бункер промывочной установки, обогащение и отвалообразование. Перед транспортированием песков в бункер промывочной установки их складируют в канаву, пройденную по центру россыпи по длине добычного блока на глубину ниже уровня почвы пласта песков и заполненную водой. Пески размещают в канаве ниже уровня воды, а их последующую выемку проводят подводным способом.
Недостатками данного способа также является большой объем земляных работ и значительный объем работ по перемещению песков в канавы.
Наиболее близким по технической сущности является способ разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков мелкозалегающих россыпей, включающий вскрытие россыпи, проходку водозаводной траншеи с уклоном по направлению падения пласта месторождения и водосборной траншеи, заполнение водой водозаводной траншеи с одновременным заполнением разрабатываемого участка россыпи водой и поддержанием этого уровня в последующем для первичного разупрочнения глинистых песков с помощью подачи воды и осуществления процесса естественной фильтрации воды в массив, монтаж установки напорного гидротранспортирования, монтаж ультразвуковой установки и механической установки, последовательно интенсифицируют фильтрацию воды в уплотненные слои песков посредством ультразвукового воздействия на пески по поверхности разрабатываемого участка, производят гидродинамическую активацию перемешиванием гидросмеси элементом механической установки и подачу гидросмеси посредством установки напорного гидротранспортирования на обогатительную установку [3].
Недостатком данного способа является многостадийность процесса дезинтеграции, высокие энергозатраты и эксплуатационные расходы на разработку песков.
Техническим результатом способа является достижение высокой степени дезинтеграции труднопромывистых глинистых песков, снижение технологических потерь ценного компонента и снижение затрат на разработку за счет формирования в поверхностном слое обрабатываемого массива высокоглинистых песков щелей с учетом динамической характеристики упругости песков при водонасыщении.
Технический результат достигается за счет того, что в способе разработки глинистых месторождений полезных ископаемых, включающем вскрытие отрабатываемых запасов месторождения, проходку канавы на всю длину добычного блока, затопление добычного блока водой для дезинтеграции глинистых песков и их последующей отработки добычным комплексом с установкой напорного гидротранспортирования и обогатительной установкой, перед нарезанием щелей при помощи поперечных или продольных проходов щелерезной установки, а также затоплением добычного блока водой для дезинтеграции глинистых песков и их последующей отработки, экспериментально-аналитическим путем определяют упругие характеристики высокоглинистых песков на сжатие или растяжение на различных участках россыпи, устанавливают динамику изменения упругих характеристик на этих участках по формуле:
G=(E*-E**)/B,
где G - динамическая характеристика упругости песков при водонасыщении, Па; E* - упругая характеристика или модуль упругости песков при начальной влажности, Па; E** - упругая характеристика или модуль упругости песков при повышенном среднем содержании воды в песках, Па; B - изменение водосодержания в условных единицах по отношению к процентам, т.е. 1% - это 1 единица, исследуют зависимость динамической характеристики упругости песков G при водонасыщении на отдельных участках месторождения от относительного волнового сопротивления песков на этих участках;
G=f(ζ*/ζ**),
где ζ* - волновое сопротивление при начальной влажности песков; ζ** - волновое сопротивление при повышенном среднем содержании воды в песках, осуществляют нарезание щелей на расстоянии друг от друга в зависимости от изменения динамической характеристики упругости песков при водонасыщении, причем на участках с самой низкой динамической характеристикой упругости песков при водонасыщении расстояние между щелями уменьшают до величины, обеспечивающей скорость фильтрации и дезинтеграции глинистых песков соразмерно участкам с максимальной динамической характеристикой упругости песков, имеющих максимальное расстояние между щелями, заполняют добычной блок водой и с помощью установки напорного гидротранспортирования подают пульпу к добычному комплексу с обогатительной установкой.
Совокупность новых существенных признаков позволяет решить новую техническую задачу - активизировать процесс дезинтеграции путем интенсификации естественного процесса фильтрации воды в водонасыщенные слои глинистых песков с учетом динамики изменения их физико-механических характеристик.
Процесс осуществления способа разработки глинистых месторождений полезных ископаемых изображен на чертежах.
На фиг.1 - общий вид системы разработки россыпи, обеспечивающей выполнение способа; на фиг.2 - вид A на фиг.1; на фиг.3 - график изменения динамической характеристики упругости песков золотоносных россыпных месторождений Приамурья при водонасыщении (поз.1 - при водонасыщении песков от 8,0 до 30% (р. Нагима); поз.2 - при водонасыщении песков от 12,7 до 30% (руч. Бешеный); поз.3 - при водонасыщении песков от 20 до 30% (руч. Болотистый)).
Реализация способа осуществляется следующим образом.
Осуществляют вскрытие отрабатываемых запасов месторождения 1, проходку канавы 2 на всю длину добычного блока 3. Перед нарезанием щелей 4 при помощи поперечных 5 или продольных проходов 6 щелерезной установки 7, а также затоплением добычного блока 3 водой для дезинтеграции глинистых песков и их последующей отработки, экспериментально-аналитическим путем определяют упругие характеристики высокоглинистых песков на сжатие или растяжение на различных участках 8 россыпи, устанавливают динамику изменения упругих характеристик на этих участках 8 по формуле:
G=(E*-E**)/B,
где G - динамическая характеристика упругости песков при водонасыщении, Па: E* - упругая характеристика или модуль упругости песков при начальной влажности, Па; E** - упругая характеристика или модуль упругости песков при повышенном среднем содержании воды в песках, Па; B - изменение водосодержания в условных единицах по отношению к процентам, т.е. 1% - это 1 единица, исследуют зависимость динамической характеристики упругости песков G при водонасыщении на отдельных участках 8 месторождения 1 от относительного волнового сопротивления песков на этих участках:
G=f(ζ*/ζ**),
где ζ* - волновое сопротивление при начальной влажности песков; ζ** - волновое сопротивление при повышенном среднем содержании воды в песках (фиг.3).
В результате исследований золотосодержащих глинистых песков россыпей Приамурья и проведенной оценки изменения упругих характеристик глинистых песков в зависимости от содержания воды установлено, что изменения упругих характеристик песков проявляются по-разному с большей или меньшей монотонностью, граничной результативностью и определяются не только исходными параметрами водонасыщения, но и динамикой процесса. Например, в песках месторождения р. Нагима динамичность выше, чем руч. Бешеного в 2,3 раза, и выше, чем в песках руч. Болотистого - в 6,6 раз. Динамика руч. Бешеного по сравнению с руч. Болотистым выше в 2.9 раз (фиг.3). Также наблюдается изменение динамической характеристики упругости песков при водонасыщении на отдельных участках 8 одного и того же месторождения (поз.1-3 на фиг.3), поэтому нарезание щелей 4 осуществляют на расстоянии 9 друг от друга в зависимости от изменения динамической характеристики упругости песков при водонасыщении.
На участках 10 с самой низкой динамической характеристикой упругости песков при водонасыщении расстояние 9 между щелями 4 уменьшают до величины 11, обеспечивающей скорость фильтрации и дезинтеграции глинистых песков соразмерно участкам 12 с максимальной динамической характеристикой упругости песков, имеющих максимальное расстояние 9 между щелями 4. Для этого осуществляют регулировку расстояния 13 между режущими органами 14 щелерезной установки 7. После прохождения щелей 4 заполняют добычной блок 3 водой. С помощью установки напорного гидротранспортирования 15 подают пульпу к добычному комплексу 16 с обогатительной установкой 17.
Источники информации
1. Патент №2355886 РФ, МПК 6 E21C 41/30; E21C 45/00. Способ разработки глинистых месторождений полезных ископаемых / Кисляков В.Е., Никитин А.В. - №2007144476; заявл. 29.11.2007; опубл. 20.05.2009. Бюл. №14. - 6 с.
2. Патент №2353772 РФ, МПК 6 E21C 41/30; E21C 45/00. Способ разработки россыпных месторождений / Кисляков В.Е., Никитин А.В. - №2007138132; заявл. 15.10.2007; опубл. 27.04.2009. Бюл. №12. - 6 с.
3. Патент №2392054 РФ, МПК 6 B03B 5/00; E21C 41/30. Способ разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков мелкозалегающих россыпей / Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. - №2009115747; заявл. 24.04.2009; опубл. 20.06.2010. Бюл. №17. - 8 с.
Способ разработки глинистых месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие отрабатываемых запасов месторождения, проходку канавы на всю длину добычного блока, затопление добычного блока водой для дезинтеграции глинистых песков и их последующей отработки добычным комплексом с установкой напорного гидротранспортирования и обогатительной установкой, отличающийся тем, что перед нарезанием щелей при помощи поперечных или продольных проходов щелерезной установки, а также затоплением добычного блока водой для дезинтеграции глинистых песков и их последующей отработки, экспериментально-аналитическим путем определяют упругие характеристики высокоглинистых песков на сжатие или растяжение на различных участках россыпи, устанавливают динамику изменения упругих характеристик на этих участках по формуле:
G=(E*-E**)/B,
где G - динамическая характеристика упругости песков при водонасыщении, Па;
E* - упругая характеристика или модуль упругости песков при начальной влажности, Па;
E** - упругая характеристика или модуль упругости песков при повышенном среднем содержании воды в песках, Па;
B - изменение водосодержания в условных единицах по отношению к процентам, т.е. 1% - это 1 единица,
исследуют зависимость динамической характеристики упругости песков G при водонасыщении на отдельных участках месторождения от относительного волнового сопротивления песков на этих участках:
G=f(ζ*/ζ**),
где ζ* - волновое сопротивление при начальной влажности песков;
ζ** - волновое сопротивление при повышенном среднем содержании воды в песках, осуществляют нарезание щелей на расстоянии друг от друга в зависимости от изменения динамической характеристики упругости песков при водонасыщении, причем на участках с самой низкой динамической характеристикой упругости песков при водонасыщении расстояние между щелями уменьшают до величины, обеспечивающей скорость фильтрации и дезинтеграции глинистых песков соразмерно участкам с максимальной динамической характеристикой упругости песков, имеющих максимальное расстояние между щелями, заполняют добычной блок водой и с помощью установки напорного гидротранспортирования подают пульпу к добычному комплексу с обогатительной установкой.
