Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАЗРАБОТКИ РУДНОГО МАССИВА И ПОДГОТОВКИ ЕГО К ВЫЩЕЛАЧИВАНИЮ

Изобретение относится к технологии подземной разработки рудных месторождений, например золота, и может быть использовано при шахтной подземной добыче и переработке руд.

Известен способ разработки рудного массива, включающий забуривание скважин в забойной части, инициирование взрывов заложенных в скважины зарядов взрывчатых веществ (ВВ), очистку забойной части от продуктов взрывной отбойки (Носков В.Ф., Комащенко В.И., Жабин Н.И. Буровзрывные работы на открытых и подземных разработках. - М.: Недра, 1982. - С. 205-238).

Недостатком способа является низкая эффективность разработки рудного массива, поскольку текущие рабочие процессы (буровзрывные) работы не обеспечивают подготовку нетронутого объема массива к последующей отбойке и переработке методом выщелачивания или обогатительными методами.

Наиболее близким к заявляемому является способ разработки рудного массива, включающий бурение взрывных скважин в массиве руды отбиваемого блока, заряжание скважин формированием в них зарядов из взрывчатых веществ (ВВ), снаряженных контейнерами с выщелачивающими растворами реагентов, взрывание зарядов с дезинтеграцией руды и формированием в руде трещин (см. патент RU №2497962, МПК С22В 11/00, Е21В 43/28, опубл. 10.11.2013).

Недостатком этого способа также является недостаточная эффективность разработки рудного массива, поскольку буровзрывные работы ориентированы по ходу направления текущего забойного горизонта, что не позволяет обеспечить подготовку нетронутого объема рудного массива, расположенного ниже текущего забойного горизонта, к разработке и выщелачиванию.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эффективности разработки рудного массива за счет обеспечения предварительной активации нетронутого текущими буровзрывными работами объема рудной массы, расположенной ниже текущего забойного горизонта, выраженной в синергетически объединенных процессах формирования в этом объеме концентрированных дефектных структур типа зоны искусственной трещиноватости и насыщения активных поверхностей этих структур выщелачивающими реагентами.

Результат достигается тем, что способ разработки рудного массива, включающий бурение взрывных скважин в массиве руды, заряжание скважин формированием в них зарядов из взрывчатых веществ (ВВ), снаряженных контейнерами с выщелачивающими растворами реагентов, взрывание зарядов с дезинтеграцией руды и формированием в руде трещин, отличается тем, что после отбойки руды и зачистки забоя от продуктов отбойки перед разработкой следующего блока в донной части забоя бурят вертикальные или наклонные шпуры, производят заряжание шпуров зарядами ВВ, снаряженными контейнерами с выщелачивающими растворами реагентов, осуществляют взрывание зарядов ВВ для формирования трещин в рудной массе, расположенной ниже текущего забойного горизонта, и инъецирования в трещины выщелачивающих растворов.

Способ осуществляется следующим образом.

В забое очистной выработки проводят текущие буровзрывные работы, т.е. бурение горизонтальных или веерных скважин в забое, заряжание скважин формированием в них зарядов из взрывчатых веществ (ВВ), снаряженных контейнерами с выщелачивающими растворами реагентов, взрывание зарядов с дезинтеграцией руды, формированием в руде и рудном массиве трещин и орошение трещин выщелачивающими растворами реагентов. После этого зачищают забойную часть от продуктов взрывной отбойки. Затем в освободившейся от продуктов донной части забуривают систему вертикальных или наклонных шпуров и закладывают в них заряды ВВ, оснащенные контейнерами с растворами реагентов, аналогичных реагентам в скважинных зарядах. И в скважинных, и в шпуровых зарядах состав реагентов выбирают в соответствии с тем ценным компонентом, который нужно выщелочить из руды. Например, для выщелачивания золота используют растворы гипохлорита натрия и соляной кислоты. При инициировании взрывов шпуровых зарядов в нетронутом объеме рудного массива, расположенном ниже забойного горизонта, формируют концентрированные дефектные структуры типа зон искусственной трещиноватости, уходящие вглубь нетронутого объема массива, которые насыщают реагентами под давлением взрывных газов и вследствие экзотермической реакции взаимодействия растворов реагентов. После этого в забое проводят текущие работы по производству в нем буровзрывных работ. При этом при инициировании взрывов при отбойке очередного блока рудной массы в забое создается давление, которое благодаря созданной в донной части забоя системе трещиноватости способствует усилению проникновения реагентов вглубь массива. В результате распространение зон трещиноватости и выщелачивающих реагентов по данным зонам происходит по ходу текущего забойного горизонта и в направлении, ориентированном вниз, в сторону нижележащего нетронутого текущей взрывной отбойкой рудного массива.

На фиг. 1-4 изображены этапы работ по предлагаемой технологии: фиг. 1 - забуривание скважин под отбойку в текущем горизонте; фиг. 2 - вывал отбитой руды в забое и формирование зоны трещиноватости (1) при отбойке руды; фиг. 3 - забуривание шпуров в донной части забоя после его зачистки; фиг. 4 - создание зоны трещиноватости (2) ниже текущего горизонта после взрывания шпуровых зарядов ВВ.

В результате нетронутый объем рудного массива, расположенного ниже забойного горизонта, активируется выщелачивающими реагентами, благодаря чему ослабляются связи между рудными отдельностями и минералами.Поэтому при ведении проходческих и добычных работ на более низком горизонте обеспечивается возможность применения скважинных зарядов ВВ меньшей, чем в первом случае, энергоемкости. Кроме того, продукты взрывной отбойки, предварительно уже активированные соответствующими реагентами, легче подвергаются последующим приемам переработки: рудоподготовке, сортировке, обогащению и выщелачиванию.

Пример конкретного использования способа.

Подземная разработка рудного золотосодержащего массива Талатуйского месторождения в составе Дарасунского рудного узла. Руды упорные вследствие мощной сульфидизации (пирит, арсенопирит, сульфосоли). Золото, помимо видимых форм в кварцевых жилах, представлено и дисперсными формами, располагаемыми в минералах-матрицах, в основном в кварце и турмалине. Вследствие дисперсности золота, наиболее эффективным геотехнологическим приемом его выделения из минеральных матриц является выщелачивание. А поскольку руды упорные, желательно обеспечить подготовку рудного массива перед проведением буровзрывных работ не только по ходу текущего добычного горизонта, но и под этим горизонтом на глубину, в сторону планируемого к разработке нижерасположенного горизонта.

В забое текущего горизонта после зачистки от продуктов предыдущей отбойки руды проводят стандартные буровзрывные работы, т.е. бурят горизонтальные или веерные скважины диаметром 250 мм, в которые закладывают расчетные заряды из взрывчатых веществ (аммонит №6 ЖВ). Заряды выполнены в комплексе с двумя контейнерами. Поскольку из минеральных матриц нужно выделить золото, в качестве выщелачивающих реагентов используются гипохлорит натрия (один контейнер) и соляная кислота (другой контейнер). При инициировании взрыва ВВ происходит нарушение сплошности контейнеров, смешивание реагентов, экзотермически (с выделением теплоты) реагирующих друг с другом. Одновременно с этим происходит дезинтеграция руды, формирование в продуктах дезинтеграции и в рудном массиве концентрированных дефектных структур типа зон искусственной трещиноватости и инъецирование в трещины под действием взрывных газов смеси выщелачивающих растворов реагентов. В результате реакции между реагентами образуется хлорноватистая кислота, являющаяся основным окислителем сульфидных минералов-матриц, вмещающих золото. В данном случае, после взрыва основных зарядов, процесс выщелачивания ориентирован по направлению горизонтальной выработки, в которой производят взрывную отбойку руды. После отработки блока зачищают забойную часть выработки, удаляя образовавшиеся продукты на дальнейшую переработку: рудоподготовку, радиометрическую сепарацию и т.д. В освободившейся от продуктов донной части забоя забуривают систему вертикальных или, если необходимо, в зависимости от первичной трещиноватости массива, наклонные шпуры диаметром, например, 50 мм и глубиной 5 м по сетке 1×1 м. На дно шпуров закладывают заряды аммонита №6 ЖВ (удельный расход 1 кг/м³), снаряженные контейнерами, в которых помещены гипохлорит натрия и соляная кислота, т.е. растворы реагентов, аналогичные реагентам, включенным в состав скважинных зарядов ВВ. Сверху шпуровые заряды перекрыты деревянными пробками. Расход шпурового заряда ВВ достаточен для формирования во время взрыва зарядов дефектных структур типа зоны искусственной трещиноватости, ориентированной, как и шпуры, вертикально или наклонно вниз. При инициировании взрыва шпуровых зарядов происходят явления, аналогичные явлениям, происходящим после взрыва основных скважинных зарядов ВВ. В результате, в нетронутом объеме рудного массива, расположенного ниже забойного горизонта, формируются концентрированные дефектные структуры типа зон искусственной трещиноватости, в которых начинают действовать выщелачивающие реагенты, ослабляющие прочность нижележащих под текущим горизонтом объемов рудного массива и одновременно высвобождающие золото из минеральных матриц. После подрыва шпуровых зарядов, в забое проводят текущие работы по производству в нем буровзрывных работ. При этом когда инициируются взрывы по отбойке очередного блока, в забое создается давление, которое благодаря созданной в доннойчасти забоя системе трещиноватости способствует усилению проникновения выщелачивающих реагентов в нижерасположенные относительно рабочего горизонта объемы рудного массива. В результате распространение зон трещиноватости и действие выщелачивающих реагентов по данным зонам происходит как по ходу текущего забойного горизонта, так и в направлении, ориентированном вниз, в сторону планируемого к отработке нижележащего, нетронутого текущей взрывной отбойкой рудного массива.

В результате, объем рудного массива впереди забоя и нетронутый объем рудного массива, расположенного ниже забойного горизонта, активируются выщелачивающими реагентами, благодаря чему ослабляются связи между рудными отдельностями и минералами. Поэтому при ведении проходческих и добычных работ на более низком горизонте обеспечивается возможность применения скважинных зарядов ВВ меньшей, чем в первом случае, энергоемкости. Кроме того, продукты взрывной отбойки, предварительно уже активированные соответствующими реагентами, легче подвергаются последующим приемам переработки: рудоподготовке, сортировке, обогащению и выщелачиванию.

В результате, по мере продвижения проходки, под ней создается зона, насыщенная дефектами, в основном, системой искусственных трещин, в которых свободные поверхности оказываются предварительно активированными выщелачивающими реагентами. Поэтому при проходке выработки на более низком горизонте породы массива оказываются менее стойкими к взрывной отбойке, что позволяет применять заряды меньшей мощности, сократить время последующего выщелачивания ценных компонентов из руд, сократить энергетические и финансовые затраты на цикл эксплуатации месторождения.