Способ дражной разработки техногенных запасов

Изобретение относится к горным работам и может быть использовано при драгировании техногенных россыпей, представленных преимущественно дражными отвалами.

Известен способ дражной разработки, включающий вскрытие запасов и их последующее послойное драгирование [Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений. – М.: Изд-во «Горная книга», 2007. – C 634-639]. Достоинством слоевой выемки является возможность регулирования коэффициента наполнения черпаков в зависимости от характера пород в пределах забоя. При этом форма забоя и послойный состав пород остаются относительно постоянными. При разработке техногенных россыпей состав пород может резко изменяться как по ширине, так и по глубине, а также в пределах дражного хода, что при послойном драгировании влечет изменение показателей работы драги. При отработке дражных отвалов рекомендуется при повторном драгировании изменять направление ходов драги или смещать ходы драги относительно первичной схемы выемочных работ [Тальгамер Б.Л., Семенов М.Е. Формирование продуктивных отложений в процессе подготовки запасов к драгированию// Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. - №10. С. 86-93]. При этом одна часть забоя может быть сформирована преимущественно галечными отложениями, а вторая – эфельными. Условия драгирования этих отложений будут разными, что затрудняет процесс их послойной выемки.

Известен способ разработки россыпей, включающих породы разного состава по ширине хода, с драгированием запасов полузабоями без перемены и с переменой свай [Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений. – М.: Изд-во «Горная книга», 2007. – С 644-645].

Однако при этом способе производительность драги уменьшается (иногда значительно). Это объясняется дополнительными простоями драги из-за подъема черпаковой рамы, необходимости подработки углов забоя и отброски кормы понтона, а также из-за снижения коэффициента наполнения черпаков.

Кроме того, при постоянном изменении соотношения количества пород разного состава по ширине забоя, обеспечить соответствующее изменение размеров полузабоев практически невозможно.

Известен способ дражной разработки россыпей с драгированием поддором [Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. – М.: Недра, 1973. – С 519], однако его применение рекомендуется при небольшой мощности песков (на неглубоких россыпях), а также при разработке разрыхленных отложений, с размещением вруба в нижней приплотиковой зоне. Размещение вруба в приплотиковой зоне на глубоких россыпях может привести к аварийной ситуации.

При драгировании техногенных отложений, представленных дражными отвалами, сложенными в верхней части крупнозернистым валунно-галечным материалом, а в нижней мелкозернистыми эфельными отложениями, возникает сложность в равномерной загрузке обогатительного оборудования. При выемке галечных отложений основная часть пород перемещается драгой в галечный отвал и обогатительное оборудование остается незагруженным. При этом увеличить производительность драги при послойной выемке верхней части отвалов, как правило, не удается, так как черпаки двигаются по черпаковой раме с наклоном входного отверстия, и разрыхленная галя частично высыпается. По мере опускания рамы входные отверстия черпаков при транспортировании приближаются к горизонтальному положению и коэффициенты их наполнения можно увеличивать. Однако в нижней части дражных отвалов располагаются эфеля, которые при грохочении практически полностью поступают на обогатительное оборудование и ведут к его перегрузке. Поэтому для обеспечения высокой степени извлечения ценных компонентов необходимо сокращать наполнение черпаков. Таким образом раздельное драгирования галечных и эфельных отложений снижает эффективность дражных работ. В некоторых случаях слежавшиеся эфельные отложения достаточно плохо разрушаются в барабанном грохоте и образуют окатыши, которые неразмытыми выходят из дражной бочки и сбрасываются в галечный отвал, увеличивая потери ценных компонентов. Совместная выемка гали и эфелей улучшает процесс дезинтеграции пород в бочке, снижает вероятность образования окатышей и повышает извлечение ценных компонентов.

Смешивание галечных и эфельных отложений позволяет увеличить производительность выемочного оборудования, обеспечить равномерную загрузку обогатительного оборудования и во многих случаях улучшить процесс дезинтеграции пород в барабанном грохоте, что в итоге позволит увеличить извлечение ценных компонентов из драгируемых отложений.

Смешивание гали и эфелей можно обеспечить путем обрушения верхней разрыхленной части галечных отвалов с перемещением крупнозернистых пород в нижнюю часть забоя.

В качестве прототипа принят способ дражной разработки техногенных запасов (RU № 2700152, МПК Е21С 41/30, опубликовано 12.09.2019), согласно которому с целью повышения эффективности повторной дражной разработки россыпей за счет обеспечения более равномерного наполнения черпаков после вскрытия техногенных запасов в промышленных контурах осуществляют уменьшение мощности продуктивных отложений путем их срезания на глубину, достаточную для отработки оставшейся части драгой, перемещение срезанных продуктивных отложений в траншею в дражной пазухе, примыкающей к контурам запасов, и драгирование подготовленных запас, которое начинают с разрыхленных в процессе срезания продуктивных отложений после опускания черпаковой рамы до глубины, обеспечивающей достаточное наполнение черпаков, после чего ведут послойную отработку с выемкой продуктивных отложений в верхней целиковой части забоя поддором, с обрушением образующегося козырька. При этом, величина шага драги уменьшается до минимального значения, а мощность драгируемого слоя сокращается по мере увеличения глубины черпания.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются вскрытие в контурах промышленных запасов, уменьшение мощности продуктивных отложений путем их срезания на глубину, достаточную для отработки оставшейся части драгой, перемещение срезанных продуктивных отложений в дражную пазуху, и драгирование подготовленных запасов с сокращением мощности драгируемого слоя по мере увеличения глубины черпания.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что основным недостатком последнего является раздельная выемка галечных и эфельных отложений. Последнее влечет снижение коэффициента наполнения черпаков и уменьшение производительности в верхней части и перегрузку обогатительного оборудования в нижней части забоя, а также увеличение потерь ценных компонентов в межшаговых целиках.

Изобретение направлено на повышение эффективности драгирования и переработки песков за счет улучшения дезинтеграции отложений в барабанном грохоте и обеспечения более равномерной загрузки обогатительного оборудования.

Технический результат заключается в улучшении дезинтеграции за счет смешивания гали и эфелей и в обеспечении равномерной загрузки обогатительного оборудования, а также в сокращении потерь полезного ископаемого за счет формирования межшаговых целиков преимущественно из малопродуктивных галечных отложений.

Технический результат достигается тем, что способ дражной разработки техногенных запасов, включающий вскрытие в контурах промышленных запасов, уменьшение мощности продуктивных отложений путем их срезания на глубину, достаточную для отработки оставшейся части драгой, перемещение срезанных продуктивных отложений в дражную пазуху, и драгирование подготовленных запасов, согласно изобретению драгирование продуктивных отложений, представленных дражными отвалами, начинают поддором на уровне поверхности эфельного отвала, после чего ведут послойную отработку забоя в соответствии с профилем эфельного отвала до плотика россыпи. При этом после зачистки плотика смену свай с подвиганием драги на полшага осуществляют в углу забоя с максимальной высотой галечных отвалов, после чего подвигание на следующие 0,5 шага со сменой свай производят после обрушения галечных отвалов, имеющих большую мощность.

Отличия от прототипа доказывают новизну изобретения.

Если вести отработку забоя, сложенного по высоте породами с разными физико-механическими свойствами, послойно, то практически невозможно обеспечить равномерное наполнение черпаков, а также равномерную загрузку обогатительного оборудования. При этом неравномерная загрузка обогатительного оборудования драги и изменяющееся сообщение Ж:Т (жидкого к твердому) негативно скажутся на извлечении ценных компонентов из драгируемых продуктивных отложений. Отработка верхней галечной части забоя поддором приведет к обрушению создаваемого черпающим аппаратом драги козырька, и позволит таким образом обеспечить смешивание в нижней части гали и эфелей. Совместная выемка гали и эфелей позволит обеспечить управляемое заполнение черпаков при послойном драгировании и равномерную загрузку обогатительного оборудования драги.

Способ драгирования поддором в приплотиковой зоне применяется на неглубоких россыпях, однако, в предлагаемом техническом решении мощность отрабатываемых песков может быть значительной, а вруб располагается в верхней половине забоя на границе эфелей и гали.

Способы драгирования с расположением вруба в подводной части забоя применяются также при большой высоте надводного борта, которая не позволяет при зашагивании вынести черпаковую цепь над поверхностью россыпи [Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. – М.: Недра, 1973. – С 519]. Известны способы драгирования с расположением вруба под слоем мерзлых пород для их обрушения. В указанных случаях расположение вруба обуславливается невозможностью слоевой выемки в верхней части забоя, а в заявленном техническом решении расположение вруба обеспечивает искусственное обрушение галечной части отложений и смешивание пород при драгировании разного гранулометрического состава.

В предлагаемом техническом решении драгирование нового забоя начинается в углу с максимальной мощностью галечных отложений со сменой свай и подвиганием драги на 0,5 шага для исключения аварийных ситуаций, связанных с искусственным обрушением верхней части забоя. Минимальная величина подвигания драги обеспечит постепенное (управляемое) обрушение галечных отложений.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен поперечный разрез дражного забоя, представленного спланированными дражными отвалами, а на фиг. 2 представлен вертикальный профиль забоя драги согласно формуле изобретения,

где 1 – галечные отложения;

2 – эфельные отложения;

3 – планируемая (срезаемая) часть галечных отвалов;

4 – перемещенная в пазуху часть галечных отвалов;

5 – плотик россыпи;

6 – черпаковая рама;

7 – направление перемещения черпаковой рамы при драгировании поддором вдоль кровли эфелей;

8 – обрушивающаяся часть галечных отложений;

9 – поверхность забоя после обрушения;

10 – первоначальная (формируемая драгой) поверхность забоя;

11 – навал обрушившейся части гали в нижней части забоя;

12 – межшаговый целик.

Способ осуществляется следующим образом. Вдоль хода драги по техногенным отложениям, представленным галечными 1 и эфельными 2 отвалами, с достаточным опережением и максимальным водопонижением в дражном разрезе осуществляются планировочные работы с перемещением верхней части галечных отвалов 3 в пазухи с созданием насыпи 4. После подготовки запасов осуществляется их обводнение с подъемом уровня воды (УВ) в дражном разрезе и последующее драгирование продуктивных отложений до плотика россыпи 5. Драгирование осуществляют поддором с опусканием черпаковой рамы 6 до кровли эфелей с послойной выемкой продуктивных отложений и перемещением черпающего агрегата вдоль поверхности эфелей 7. После зачистки плотика производят смену свай в углу забоя с максимальной высотой галечных отвалов, опускают черпаковую раму 6 до кровли эфелей и начинают драгирование поддором с обрушением верхней части галечных отложений 8. Обрушение (осыпание) происходит в связи с низкой устойчивостью разрыхленных (в т.ч. в процессе перевалки) галечных пород и большим искусственно созданным углом откоса верхней части забоя. В результате обрушения происходит формирование естественного откоса 9, значительно отличающегося от откоса 10, формируемого черпающим аппаратом драги 6.

После обрушения верхней части галечных отложений в противоположном углу забоя снова осуществляют смену свай с подвиганием драги еще на 0,5 шага и продолжают послойное драгирование в соответствии с профилем эфельного отвала.

Обрушение верхней части отвала 8 с образованием навала 11 вдоль эфельной части забоя обеспечивает смешивание в процессе драгирования гали и эфелей и таким образом улучшает дезинтеграцию пород в барабанном грохоте и обеспечивает более равномерную загрузку обогатительного оборудования драги. Кроме того, подсыпка эфелей галечным материалом предотвращает их выполаживание и попадание более продуктивных отложений в межшаговые целики 12.

В связи с увеличением длины стружки по мере опускания черпаковой рамы с выемкой гали из навала 11 следует уменьшать мощность (высоту стружки) драгируемого слоя.