СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ГЛИНИСТЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

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.