Способ разработки россыпных месторождений полезных ископаемых
Способы открытой разработки россыпей. В связи с особенностями залегания россыпных месторождений значение подземного способа их разработки весьма невелико, в то же время открытая разработка этих месторождений имеет весьма широкое распространение.
Неглубокое и относительно выдержанное залегания россыпных месторождений и свойства слагающих их горных пород способствуют широкой механизации горных работ.
Известно, что полезное ископаемое в песках россыпи находится в виде отдельных крупинок, образующих с частицами пустых пород механическую смесь, поэтому извлечение полезного ископаемого из песков не требует значительных затрат и осуществляется довольно просто при помощи промывки (пески промывают в водном потоке с выделением зерен металла на основе разной плотности пород и полезного ископаемого).
В связи с тем, что в песках полезное ископаемое содержится в незначительных количествах, транспортировка добытых песков на значительное расстояние нерациональна. Поэтому полезные компоненты извлекаются в непосредственной близости от производства горных работ с применением стационарного или перемещаемого оборудования или даже специальных устройств, являющихся составной частью горных машин (драг).
Изложенные ранее понятия об элементах карьера сохраняют свое значение и для разработки россыпных месторождений.
Следует отметить, что, исходя из условий залегания россыпных месторождений, они разрабатываются небольшим числом уступов, в частности выемка торфов (представляющая собой вскрышные работы) производится одним уступом, а выемка песков (добычные работы) — другим. Нередко торфы и пески вынимаются сразу одним уступом. Такой порядок работ целесообразен при незначительной мощности торфов или при применении высокопроизводительного добычного оборудования.
Выемка мерзлых пород современными горными машинами непроизводительна. Пески, подаваемые на промывку, должны быть талыми, поэтому в цикл подготовительных работ на большинстве россыпных месторождений включаются предохранение поверхности от зимнего промерзания и оттайка. Предохранение поверхности от промерзания заключается в снегозадержании, заливка водой, рыхлении пород, перекрытии теплоизоляционными материалами, в том числе пластиками. Для оттайки пород используются солнечная радиация (естественная оттайка, заключающаяся в удалении растительного слоя и периодическом снятии слоя оттаявших пород), речная вода, имеющая температуру не ниже 5—7 °C (водооттайка), а также в ограниченных масштабах применяются парооттайка и электрооттайка.
Основные производственные процессы добычи при открытой разработке месторождений сводятся к выемке горных пород (торфов и песков), обычно совмещаемой с погрузкой их на транспортные средства, транспортировке песков до места промывки, а пустой породы — в отвалы и по извлечению из песков полезного компонента, транспортировке и размещению хвостов в отвалах. Все эти процессы органически связаны с тем или иным способом разработки россыпи.
Открытая разработка россыпных месторождений производится следующими способами: скреперно-бульдозерным и экскаваторным; дражным, гидравлическим. Способ разработки выбирается на основании сопоставления нескольких способов в применении к данным условиям залегания россыпи.
Скреперно-бульдозерный и экскаваторный способы разработки россыпей. При этих способах разработки вскрышные работы и добыча песков производятся скреперами, бульдозерами и экскаваторами.
На рис. 211 представлена схема разработки россыпи с помощью колесного скрепера. Скрепер вынимает торфы, транспортирует их в отвал, затем, произведя выемку песков, доставляет их до бункера промывного прибора. Транспортировка хвостов в отвал, благодаря благоприятному рельефу земной поверхности, производится самотеком. Вместо скреперов могут использоваться бульдозеры, доставляющие пески в бункер, из которого они ленточным конвейером или гидроэлеватором подаются на промывочный прибор. Схема экскаваторной разработки россыпи, представленная на рис. 212, дает представление об этом способе разработки и не требует дополнительных пояснений.
При экскаваторной разработке россыпей для вскрышных работ часто применяются скреперы.
Дражный способ разработки россыпей. Выемка пород, промывка песков и удаление хвостов в отвал при дражном способе разработки россыпи осуществляются с помощью драги.
Все механизмы и сооружения драги установлены на плоскодонном понтоне (рис. 213). Рабочим органом для выемки горных пород из забоя и доставки их до промывочного устройства (бочки) является черпаковая цепь. Хвосты в отвалы удаляются с помощью ленточного конвейера, установленного на раме, на корме драги. В процессе работы драга перемещается с помощью двух свай, смонтированных на кормовой части понтона, и канатов или только с помощью канатов.
Крупные драги оборудуются электрическими двигателями, получающими энергию с береговых электростанций; средние и небольшие драги устраиваются с электродвигателями или паровыми машинами и дизелями.
Дражный способ разработки россыпей в настоящее время является наиболее распространенным. Большие долинные россыпи, расположенные в долинах речек, имеющие значительные запасы полезного ископаемого и достаточную для установки драг глубину, являются наиболее подходящим объектом для дражного способа разработки.
Гидравлический способ разработки россыпей. Все основные производственные процессы при гидравлическом способе разработки россыпей осуществляются с использованием силы водяного потока. Струя воды, направленная в забой разреза, отбивает горные породы, водный поток увлекает из забоя обрушившиеся размытые пески и транспортирует их по канавам непосредственно к промывному устройству (при соответствующем рельефе местности) или к сборному колодцу, откуда они по трубам доставляются насосами или элеваторами на промывочные устройства.
К гидромонитору вода подается под давлением в 2—15 кгс/см2. Плотной струей со значительной скоростью она выбрасывается из него через насадку и, ударяясь в забой, разрушает массив горной породы. Необходимый напор воды может создаваться двумя способами:
1) с помощью напорного ларя, устанавливаемого значительно выше разрабатываемого участка россыпи. В напорный ларь вода подводится по водоразборной канаве, получающей воду из ручья, расположенного в верховьях долины. При этом способе разработка называется «канавными гидравликами»;
2) с помощью центробежных насосов, при которых разработку называют «насосными гидравликами» (рис. 214).
В настоящее время почти повсеместно на гидравлических разработках пользуются насосами.
Источник
Россыпи представляют собой отложения обломочных пород, содержащих какой-либо полезный минерал, которые образовались в результате разрушения коренных рудных месторождений. Продукты разрушения оставались на месте (элювиальные и делювиальные россыпи) или переносились водными потоками на значительные расстояния (аллювиальные россыпи). Основное промышленное значение имеют аллювиальные россыпи, которые обычно располагаются в долинах рек и перекрыты наносами, называемыми торфами (от 1,5 до 20-30 м и более). Породы, подстилающие россыпь, называют плотиком, а металлосодержащий слой — песками. Мощность песков колеблется от 0,5 до 3 м, составляя иногда 10 — 15 м. Длина россыпей достигает нескольких километров при ширине, измеряемой сотнями метров. Россыпи обычно содержат следующие полезные ископаемые; золото, платину, алмазы, касситерит, шеелит и некоторые другие минералы.
Разработке россыпей предшествует разведка, которая осуществляется проведением шурфов и бурением. Шурфы и скважины располагаются линиями через определенное расстояние в зависимости от характера россыпи и категории разведываемых запасов. Для выбора способа разработки и составления проекта необходимы следующие данные:
– общие экономические и географические сведения о месторождении и прилегающем районе, путях сообщения, водоснабжении и электроснабжении;
– краткая геологическая характеристика россыпей;
– разрезы по шурфам и скважинам с данными о мощности пересекаемых пород, содержании полезных компонентов, крепости и вязкости пород, включении твердых пород, коэффициенте разрыхления и удельном весе пород; ситовый анализ отдельных пород;
– характеристика плотика (рельеф поверхности, крепость, степень и глубина разрушенности).
Общий порядок pa6oт по вскрыше аналогичен порядку работ в карьерах. Часто работы по вскрыше торфов проводят в зимний период, когда добыча мерзлых песков не производится вследствие значительных затруднений, возникающих при промывке. Пески обычно разрабатывают одним уступом из-за их незначительной мощности. Наибольшее развитие работы по добыче песков имеют в теплое время года, когда производительно работают золотопромывочные устройства. Россыпи при открытой добыче разрабатывают экскаваторами, драгами, гидравлическими установками, скреперами-бульдозерами. Экскаваторный способ открытой разработки был рассмотрен выше. Кратко рассмотрим последние три способа разработки рос сыпей.
Драга представляет собой плавучий землечерпательный снаряд, предназначенный для добычи песков из россыпей с промышленным содержанием полезного компонента и промывки этих песков для отделения металлов или минералов (рис. 9.1, 9.2). Главнейшие части драги – понтон, драгирующий (черпающий) аппарат, сооружения для поддержания оборудования, обогатительные (промывочные) устройства и двигатели. В зависимости от устройства добывающего аппарата драги подразделяются на непрерывно действующие (многоковшовые) и периодически действующие (одноковшовые). Одноковшовые драги не получили распространения. По роду энергии наиболее часто применяются драги электрические и дизельные. По конструкции драгирующего аппарата, представляющего в основном черпаковую цепь с черпаками, многоковшовые драги разделяются на два типа. В драге первого типа черпаки соединяются непосредственно, образуя сплошную цепь, тогда как в драге второго типа между отдельными черпаками вставляются холостые звенья цепи. Драги первого типа применяются при различных условиях работы и поэтому используются чаще.
Рис. 9.1. Общий вид драги
Рис. 9.2 Общий вид электрической драги модели 250Д (250л):
1 – понтон: 2, 3 – соответственно передняя и задняя мачты; 4 – надстройка: 5 – драгерское помещение: 6 – черпаковая рама; 7 – подвес черпаковой рами; 8 – черпаковая цепь; 9 – нижний черпаковый барабан; 10, 11 – соответственно ведущие ролики исковых (12) и кормовых (13) маневровых канатов; 14 – свая; 15 – отвалообразователь (стакер); 16 – хвостовые колоды; 17 – береговой мостик (трап); 18 – силовой (береговой) кабель; 19 – консоль для подвески силового кабеля; 20 – мостовой кран: 21 –вспомогательный кран на передней мачте
Драги при работе перемещают с использованием свай или канатов. Свайные драги во время работы удерживаются тяжелыми и прочными сваями, расположенными в кормовой части. Сваи представляют собой железные клепаные балки, которые поднимаются полиспастами, укрепленными на задней мачте. Нижняя часть сваи снабжается литым из стали башмаком, которым она врезается в дно водоема. При работе в забое драга опирается на одну из свай, вращаясь вокруг нее при помощи боковых канатов. Вторая свая в это время поднята. После полной отработки заходки и зачистки плотика производится подшагивание драги.
Сущность гидравлической разработки заключается в отделении горной породы (песков, торфов) от общего массива сильной струей воды с последующим перемещением разрушенной породы потоком воды до места переработки или складирования.
При гидравлическом способе разработки россыпей промывка песков на промывных приборах и удаление хвостов после промывки осуществляются также силой водного потока. Вода при гидравлическом способе разработки подводится по трубам к гидромонитору. Скорость истечения воды из насадки забоя достигает 20 — 50 м/с. В случае отсутствия необходимого для отвода песков уклона долины применяются гидравлические элеваторы или землесосы, которыми пески предварительно поднимаются на необходимую высоту.
Основными условиями применения гидравлической разработки россыпей являются:
– наличие большого количества воды. (Расход воды колеблется в пределах 8 — 60 м3 на 1 м3 разрабатываемых песков);
– возможность создания естественного или искусственного напора воды в 2- 18 атм.;
– возможность беспрепятственного отвода продуктов промывки – хвостов.
Гидравлический способ размыва песков был впервые применен в России при разработке золотых россыпей на Урале в 1830 г.
В настоящее время эта технология, наряду с дражной, является одной из основных при разработке россыпей. Кроме разработки россыпей гидравлическая разработка широко применяется при съемке наносов пород в карьерах, при строительстве плотин, выемке котлованов и при других строительных работах.
При использовании скреперно-бульдозерной технологии торфа и пески при этой геотехнологии вынимают бульдозерами и колесными скреперами. Бульдозеры чаще применяются с тракторами С-100 и Т-140. Скреперы обычно применяются с емкостью ковша 6 – 10 м3 с тракторами тех же марок.
Скреперно-бульдозерные работы в основном применяются при разработке вечномерзлых россыпей глубиной до 12 – 14 м. В Магадане и Якутии этим способом добывается до 50 % всего металла.
Широкое применение скреперно-бульдозерных работ при добыче мерзлых песков объясняется тем, что в этом случае выемка песков производится слоями по мере оттайки их без затрат на рыхление. Бульдозеры применяют при перемещении пород на расстояние не более 100 – 170 м при общей глубине выемки до 2 – 2,5 м. Удельное давление машины на почву составляет около 0,5 кг/см2. Скреперы применяют при перемещении пород на расстояние 150 – 600 м при общей глубине выемки до 6 – 8 м. Удельное давление машины на почву составляет до 2 кг/см2. Для увеличения производительности машин, создания для них лучших условий работы и уменьшения потерь при выемке россыпь необходимо предварительно осушить путем отведения воды из разреза. Осушение производится (как и при гидравлическом способе разработки) с помощью руслоотводных, нагорных и капитальных канав.
На рис. 9.3. приведена расстановка оборудования на участке открытой разработки россыпи.
Рис. 9.3. Участок открытой разработки россыпи:
I — полигон добычных работ; II — полигон вскрышных работ; I — бульдозер;
2 — бункер; 3 — промывочная установка; I и 5 — отвалы хвостов промывки;
6 — разрезная канава; 7 — экскаватор
При большой глубине залегания россыпи могут отрабатываться и подземным способом. На практике так отрабатывают чаще всего россыпи в зоне вечной мерзлоты.
Системы разработки россыпей не отличаются многообразием и в соответствии с классификацией относятся к шестому классу систем с обрушением вмещающих пород.
Не останавливаясь на столбовых системах разработки россыпей с выемкой столбов находками и забоем-лавой, рассмотрим сплошные системы, применяющиеся при разработке россыпей в районах вечной мерзлоты при отсутствии или небольшом притоке воды через обрушенное пространство. Глубина залегания песков не должна быть менее 8-10 м, т. к. при меньшей мощности покрывающих пород может наблюдаться преждевременное обрушение кровли вблизи забоя.
Подготовка шахтного поля к очистной выемке состоит в проведении от ствола шахты откаточного штрека и поперечного штрека. Вдоль границ россыпи проводят бортовые вентиляционные штреки, одновременно служащие запасными выходами из забоя. На границах шахтного поля проходят вентиляционные шурфы. Очистную выемку начинают от разрезных штреков, ограничивающих шахтное поле по падению и восстанию долины.
Пески отбивают мелкошпуровым способом. Шпуры глубиной 1,2— 1,5 м бурят перфораторами или электросверлами. В зависимости от высоты забоя применяют двухрядное или трехрядное расположение шпуров (симметричное или в шахматном порядке). Отбитые пески доставляют до откаточного штрека скреперами, а по откаточному штреку до ствола шахты – в вагонетках. Конструкция системы позволяет применять конвейерный транспорт: пески грузят па забойный конвейер, с которого они поступают на главный конвейер 6 в откаточном штреке.
Для поддержания выработанного пространства вдоль забоя устанавливают ряд стоек с расстоянием между ними 1,5-2 м и два-три ряда костровой крепи. По мере подвигания забоя через каждые 8 – 10 м крепь переносят ближе к забою, а выработанное пространство за кострами обрушают. В редких случаях отбойку песков ведут ручным инструментом, предварительно оттаивая пески паром. Добытые пески складируют до начала лета в отвалы.
Источник
Во многих странах континентальные россыпи полностью отработаны, но в России их до сих пор много. Причем неотработанными остались наиболее сложные месторождения с высокой мощностью торфов, валунистыми или глинистыми песками, расположенные в сложных горно-геологических условиях. Эффективно их отработать стандартными методами невозможно.
В Иргиредмете разрабатываются технологии для самых сложных условий и уникальных месторождений. Одним из таких месторождений является алмазосодержащая россыпь р. Молодо (фото 1). Месторождение находится в заполярной зоне Республики Саха (Якутия). Ширина реки около 90 м. Уклон ее непостоянен: перекаты чередуются с плесами. Основные запасы алмазов расположены в рыхлых отложениях под руслом реки.
Отработка месторождения дражным способом исключается по экологическим соображениям. В течение двух-трех лет предприятие на стадии опытно-промышленных работ вело отработку запасов, находящихся только на перекатных участках реки. Река на перекатах имеет небольшую глубину, а мощность рыхлых отложений не превышает 1,5 м. В конце зимы рыхлые отложения оказываются промерзшими. В апреле-мае после удаления льда пески рыхлили бульдозерами Д355, грузили колесным погрузчиком в КрАЗы и вывозили на площадку обогатительной фабрики для промывки в летнее время. Но запасы перекатов составляют лишь ¼ всех запасов.
Оставалась нерешенной проблема отработки основных запасов, расположенных под плесами. Длина плесов достигает 3 км, глубина – до 4 м. В 2001 г была предпринята попытка отработки плесовых участков земснарядом ЗГМ-4Э 800/40. Земснаряды этого типа снабжены фрезой и с успехом используются для добычи гравийных смесей. (Подобные землесосные приборы иногда применяют и для добычи золота). Однако в данных условиях земснаряд отработал в общей сложности около 20 ч. Происходили частые остановки из-за заклинивания фрезы и забивания камнями решетки приемной горловины землесоса. Фреза землесоса не выдержала нагрузок (фото 2) из-за прочности донных отложений, сложенных валунистыми породами. В результате этот способ отработки был отвергнут.
При выборе технического решения для отработки плесовых участков специалисты института «Иргиредмет» изучили географические и гидрогеологические особенности месторождения. На основе полученных данных Иргиредметом была предложена уникальная технология, позволяющая без приобретения дополнительного оборудования выбирать донный грунт из плесов. При этом технология рассчитана на работу именно в условиях вечной мерзлоты. Учитывая тот факт, что в арктических районах Якутии находится порядка 70% запасов россыпных алмазов России, эффективность добычи с применением новой технологии может быть увеличена как минимум втрое. Кроме того, разработка эффективна при добыче не только алмазов, но и других драгоценных металлов, залежи которых расположены в поймах рек в районах с суровым климатом.
В соответствии с проектом, весной 2004 г. предприятием были проведены работы на одном из плесовых участков реки. В начале июня пришло подтверждение из Якутии об успешной апробации данной технологии. На разработанную технологию получен патент.Технология принята в производство.
-1+0
Просмотров статьи: 9081, комментариев: 6
- Содержание сайта
- Комментарии
- Главная страница
Источник