Результат интеллектуальной деятельности: Способ формирования техногенного месторождения и его последующей отработки

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке полезных ископаемых открытым способом и может быть использовано при формировании техногенного месторождения и его последующей отработке.

Известен "Способ формирования техногенного месторождения", включающий формирование антифильтрационного основания, отсыпку на него обогащаемого слоя горной массы, отсыпку выщелачиваемого слоя двумя насыпями, экранирование боковых поверхностей слоя, обработку поверхности выщелачиваемого слоя, отличающийся тем, что на обогащаемый слой укладывают перфорированный трубопровод, затем укладывают антифильтрационный экран, на него второй слой выщелачиваемой горной массы (RU 2004804, заявка №05000602, от 01.07.1991, опуб. 15.12.1993).

Недостатком данного способа является необходимость укладки перфорированного трубопровода и антифильтрационного экрана, которые могут повредиться при укладке второго слоя выщелачиваемой горной массы. Кроме того, породы, используемые в качестве экрана боковых поверхностей отвала, могут быть размыты, а сам отвал деформирован в следствие неравномерной усадки пород различного типа и гранулометрического состава. (Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов, К.Е. Виницкий, Н.Н. Мельников и др. - М.: Горное бюро, 1994. стр. 397, таб. 11.4.)

Известен «Способ складирования и хранения засоленных горных пород в районах развития многолетней мерзлоты». В данном способе в пределах выбранной площадки отсыпают по замкнутому контуру слой глинистых незасоленных вскрышных пород (глины, суглинки, глинистые пески, мергели и т.п.), залегающих выше кровли первого рассолоносного горизонта. Максимальная высота отсыпки мало фильтрующего глинистого материала определяется технологическими возможностями транспортирования, а также параметрами устойчивости отсыпаемого грунта. Затем слой глинистых пород засыпают более крепкими незасоленными вскрышными породами, располагая их преимущественно к внешней стороне формируемого замкнутого контура отвала. Параметры сформированного замкнутого противофильтрационного отвала (периметр и высота) определяются необходимостью иметь внутреннюю свободную емкость, достаточную для складирования планируемого объема засоленных горных пород, и чтобы конечная вершина засоленных пород не превышала верхней отметки замкнутого противофильтрационного отвала из незасоленной вскрыши. Это предотвратит возможность выдувания солесодержащей пыли и разнос ее по окружающей территории. (RU 2150581, заявка №98115861/03, от 17.08.1998, опуб. 10.06.2000 Бюл. №16)

Недостатками данного способа является наличие контакта складированных пород с окружающей средой, низкая итоговая емкость отвала и возможность деформации отвала в следствии образования в его основании водяных линз.

Известен так же «Способ разработки крутопадающих вытянутых месторождений», при котором в выработанном пространстве карьера помимо размещения вскрышных пород формируют техногенное месторождение из некондиционных руд и отходов обогащения, для которого укладывают противофильтрационный слой из песчано-глинистых отложений и защитный слой из мелкой фракции пород, при этом формирование техногенного месторождения, защитного и противофильтрационного слоев, отсыпку внешнего и внутреннего отвалов, отработку последующей очереди карьерного поля ведут одновременно, а после завершения формирования техногенного месторождения в пространстве карьера приступают к его отработке способом выщелачивания, продолжая отработку основного месторождения (Заявка 95111264/03, 29.06.1995, опуб. 27.06.1997.). Данное техническое решение рассматривается автором в качестве прототипа.

Данный способ создания техногенного месторождения прост в реализации и надежен, так как борта карьера удерживают складированные породы в известном месте, их свойства сохраняются из-за исключения их размывания под влиянием погодных факторов и наличия гидроизоляции.

Однако, если отработка месторождения ведется на нескольких участках одновременно, то, согласно выше указанному способу, сложно выделить участок для формирования техногенного месторождения и для размещения отвала, кроме того гранулометрический состав некондиционных руд поступающих с различных участков может отличаться и быть не оптимальным для их последующего выщелачивания.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание техногенного месторождения совместно с формированием отвала горных пород максимальной емкости и устойчивости, а также, повышение экологической безопасности горных работ и максимального извлечения полезного компонента при последующем выщелачивании созданного техногенного месторождения.

Технический результат достигается путем того, что производят снятие плодородного слоя в границах проектируемого техногенного месторождения и складирование его по периметру производства горных работ, формирование по его боковым краям вытянутых насыпей из потенциально плодородных пород, выемку горных пород до заданной отметки в объеме, необходимом для образования техногенного месторождения, и создание из них предотвала в одном из торцов образованной выработки, производство гидроизоляции образованной выработки путем отсыпки и последующего уплотнения слоя глинистых пород, укладку на него защитного слоя из мелкой фракции крепких скальных пород и отсыпку поверх образованного техногенного месторождения отвала, покрытие его предварительно снятым плодородным слоем и последующее задернение его поверхности, выщелачивание образованного техногенного месторождения производят путем подачи рабочего раствора по трубам с его поверхности и последующей откачкой продуктивного раствора, а так же за счет того, что дну образуемой выработки для размещения техногенного месторождения придают уклон от ее краев в сторону ее центральной оси, размещают на предотвале передвижную дробилку с ленточным отвалообразователем, а некондиционную руду, предназначенную для образования техногенного месторождения дробят до размера оптимального для ее последующего выщелачивания посредством выше указанной дробилки и размещают поверх защитного слоя на дне емкости в виде конусов, которые по мере перемещения дробилки с отвалообразователем разравнивают до верхнего края гидроизоляции из уплотненных глинистых пород на боковых поверхностях выработки, после чего производят гидроизоляцию верхней поверхности загруженных в выработку горных пород и производят отсыпку отвала поверх образованного техногенного месторождения, причем отсыпку производят так, что бы края нижней части отвала выходили за верхние контуры образованного техногенного месторождения и упирались в насыпи из потенциально плодородных пород расположенных вдоль его боковых краев, причем после завершения отсыпки отвала его боковые откосы и насыпи потенциально плодородных пород выполаживают совместно.

Кроме того на дне выработки, предназначенной для размещения техногенного месторождения, со стороны противоположной предотвалу устраивают дренажные колодцы.

Так же формирование техногенного месторождения производят поэтапно по мере формирования выработки для его размещения.

При этом трубы для подачи рабочего раствора и последующей откачки продуктивного раствора устанавливают заранее, причем трубы для откачки продуктивного раствора размещают вдоль центральной оси образованного техногенного месторождения с таким расчетом, чтобы их нижний конец находился в нижней части защитного слоя из мелкой фракции крепких скальных пород.

Причем защитный слой, располагаемый под техногенным месторождением, формируют из пород нейтрального состава, а откачку продуктивного раствора производят с задержкой времени необходимого для его фильтрации через породу защитного слоя расположенного под отрабатываемым техногенным месторождением.

Изобретение поясняется чертежом, где на Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3 показано осуществление предлагаемого способа. Так на Фиг. 1 показан этап подготовки выработки для размещения техногенного месторождения, на Фиг. 2 показано его формирование, а на Фиг. 3 даны разрезы формируемого месторождения на разных этапах.

Способ осуществляется следующим образом.

На первом этапе в выбранных границах будущего техногенного месторождения 1 снимают плодородный слой почвы, который складируют с возможностью дальнейшего использования на некотором расстоянии от него. Склад плодородного слоя почвы на Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3 не показан. После чего производят формирование вытянутых насыпей из потенциально плодородных пород 2 параллельно его границам 1. Для их формирования используют породы, извлекаемые из выработки 3, предназначенной для размещения техногенного месторождения, или привозят из других мест. Выработку 3 размещают в границах формируемого техногенного месторождения 1 так, чтобы она располагалась в их центральной части. Объем выработки 3 соответствует объему некондиционной руды, который планируется для формирования техногенного месторождения. Дну выработки 3 придают уклон в направлении от ее бортов 4 к центральной оси 5, расположенной между ее длинными сторонами. Для вывоза извлекаемой из выработки 3 горной породы и создания предотвала 6 в торце формируемого техногенного месторождения используют автомобильные съезды 7. Эти же съезды 7 используют для доставки глинистых пород, из которых формируют слой гидроизоляции 8 путем их распределения на дне и бортах выработки 3 и последующего их уплотнения, например с использованием бульдозеров или дорожной техники. По мере создания слоя гидроизоляции 8 производят укладку на него защитного слоя 9 из мелкой фракции крепких скальных пород, при этом защитный слой 9 отсыпают с таким расчетом, чтобы полностью заполнить нижнюю часть выработки 3, а его верхнюю часть разравнивают, чтобы обеспечить горизонтальную поверхность 10, служащую основанием для отсыпки некондиционной руды, из которой формируют техногенное месторождение.

Для осушения территории будущего техногенного месторождения и исключения образования водяных линз между дном выработки 3 и слоем гидроизоляции 8 на ее дне со стороны противоположной предотвалу 6 устраивают дренажные колодцы 11. Колодцы 11 могут устраиваться несколько раз в зависимости от обводненности пород основания и переноситься по мере устройства основания для отсыпки формируемого техногенного месторождения. Сброс воды из дренажных колодцев 11 осуществляется в пруд отстойник, устраиваемый поблизости от границы техногенного месторождения 1, по временным трубопроводам которые на Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3 не показаны.

После того как площадь верхней горизонтальной поверхности 10 основания техногенного месторождения станет достаточной для размещения на ней некондиционных руд на верхней рабочей площадке 12 предотвала 6 размещают передвижную дробилку с отвалообразователем 13 и приступают к заполнению выработки 3. Поступающая из карьера или из других мест некондиционная руда дробится на передвижной дробилке 13 до размера оптимального для последующего выщелачивания и размещается посредством конвейерного отвалообразователя с ней совмещенного на основании 10 в виде конусов 14. По мере заполнения основания 10 подготовленной к последующему выщелачиванию горной массой 14 конусы 15 разравниваются бульдозером, а при необходимости заполнения остающихся промежутков отсыпается дополнительное количество горной массы. По мере заполнения выработки 3 на поверхности, загруженной в нее подготовленной к последующему выщелачиванию горной массы 14, устраивают гидроизоляцию 16. Для этого возможно использование, как глинистых пород, так и искусственных полимерных материалов.

После того, как площадь образуемого техногенного месторождения достигнет размера позволяющего осуществлять автомобильное отвалообразование со стороны предотвала 6 начинают производить отсыпку отвала 17. Отсыпку отвала осуществляют блоками 18. При этом отсыпку горных пород ведут от одного борта выработки 3 к другому перпендикулярно центральной оси 5. В случае необходимости, например при наличии в отвальной массе крупных кусков скальной породы, для более равномерной и бережной загрузки нижней части отвала контактирующей с гидроизоляцией 16 используют передвижную дробилку с отвалообразователем 13. Отсыпку отвала проводят до достижения им проектной высоты и завершают, когда контур верхней границы выработки 3 полностью перекрыт и отвал соприкасается с насыпями из потенциально плодородных пород 2.

После полного заполнения одного блока 18 приступают к заполнению следующего, и все операции повторяют в той же последовательности.

После того как формирование блока 18 завершается, его поверхность планируется для проведения последующей рекультивации, перед проведением которой с верхней площадки отвала бурят скважины с установкой в них обсадных труб. Скважины различаются на предназначенные для подачи рабочего раствора 19 и скважины для откачки продуктивного раствора 20. Скважины 19 бурят до их вхождения в слой подготовленной к последующему выщелачиванию горной массой 14, а скважины 20 до их вхождения в нижнюю часть защитного слоя 9 из мелкой фракции крепких скальных пород, для чего их глубину строго контролируют. Скважины 20 располагают в центральной части блоков 18 на оси 5, с тем, чтобы ее окончание оказалось как можно ближе к нижней точке дна выработки 3, но не вышло за пределы защитного слоя 9. Данное расположение скважин обеспечивает полное извлечение продуктивного раствора просачивающегося через защитный слой 9 из нейтральных пород и скапливающийся в нижней части выработки 3. Скважины 19 возможно располагать в произвольном порядке. До начала эксплуатации техногенного месторождения устья скважин изолируют.

Для предотвращения размывания отвала и выветривания осуществляют выполаживание его откосов, причем для облегчения последующей рекультивации, выполаживание отвала 17 и насыпей 2 осуществляют совместно. Для этого при помощи бульдозера или экскаватора планировщика угол откоса верхней части отвала 17 выравнивают до значений длительной устойчивости для данного типа пород и климатических условий. После этого при помощи бульдозера перемещают потенциально плодородные породы из насыпей 2, начиная снизу вверх, покрывая менее плодородные породы отвала 17 слоем потенциально плодородных пород и формируя откос отвала выпуклой формы, тем самым повышая его емкость, без ущерба для устойчивости. После завершения данной операции осуществляют рекультивацию отвала при помощи распределения по его поверхности плодородного слоя почвы 21 из временного склада (на Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3 не показан). Это обеспечивает максимально быстрое задернение его поверхности и, следовательно, просачивание осадков. В итоге проведения данных технологических мероприятий отвал 17 приобретает устойчивость, что гарантирует минимальное вредное воздействие на экологию прилегающей территории и максимальную сохранность техногенного месторождения в его основании.

Из сказанного видно, что использование предлагаемого способа, позволяют достичь заявляемого технического результата, а признаки, характеризующие данное изобретение необходимы и достаточны для его реализации.