Результат интеллектуальной деятельности: Экогеотехнологический способ вторичной подземной обработки остаточно-целиковых глубокопогребенных золотороссыпных месторождений криолитозоны

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при вторичной подземной разработке некондиционных по прежним нормам, оставшихся участков ранее отработанных шахтных полей мерзлых глубокопогребенных золотороссыпных месторождений Севера, с наличием на поверхности гале-эфельных отвалов первичной золотодобычи содержащих тонкодисперсное золото.

Известен экогеотехнологический способ повторной разработки техногенных россыпных месторождений криолитозоны, включающий отработку естественных ленточных целиков ранее отработанных россыпных шахт (РШ) выработанное пространство которых предварительно крепят ленточными ледопородными целиками, возводимыми параллельно оставшимся в период первичной отработки россыпи [1] (Прототип).

Недостатками данного способа являются:

- значительные потери тонкодисперсного металла при промывке добытых песков по традиционной технологии, который скапливается в гале-эфельных отвалах;

- реализация способа требует значительных затрат при сравнительно небольшом объеме добываемых песков и металла, в связи с чем он рентабелен только при высоком содержании золота в отрабатываемых целиках;

- не предусматривается доизвлечение тонкодисперсного золота гале-эфельных отвалов первичной золотодобычи, которые используются в качестве закладочного материала РШ;

- практически безвозвратно теряется неизвлеченный тонкодисперсный металл, находящийся в гале-эфельных отвалах первичной золотодобычи, который в процессе ведения закладочных работ поступает в выработанное пространство РШ.

Предлагается новый способ вторичной подземной отработки остаточно-целиковых глубокопогребенных золотороссыпных месторождений Севера, реализация которого будет способствовать:

- получению дополнительного металла;

- введению в породно-хозяйственный оборот некондиционных участков россыпей;

- повышению прибыли горнодобывающих предприятий;

- решению ряда задач экологического плана;

- обеспечению занятости трудоспособного населения региона.

Требуемый технический результат при реализации изобретения предполагается получить с учетом:

- наличия на северо-восточных территориях РФ ранее неосвоенных участков глубокопогребенных мерзлых золотороссыпных месторождений с наличием металла в тонкодисперсных, трудноуловимых фракциях;

- наличия больших объемов гале-эфельных отвалов первичной золотодобычи с высоким содержанием трудноуловимого тонкодисперсного золота, которые могут быть отнесены к техногенным месторождениям и их разработка рентабельна в настоящее время;

- наличия большого количества отвалов галечных и вскрышных пород, которые пригодны для закладки выработанного пространства РШ;

- наличия отработанных технологий по строительству РШ, ведению всех видов работ по добыче, и переработке песков, а так же возведению закладочных массивов;

- наличия опыта и технологий кучного выщелачивания рудного золота в жестких климатических условиях;

- высокой скорости и эффективности процессов кучного выщелачивания золота из гале-эфельных отвалов в виду его нахождения в несвязанной, тонкодисперсной легко растворимой форме.

Предлагаемый новый способ вторичной подземной отработки статочно целиковых глубокопогребенных золотороссыпных месторождений криолитозоны, включает проходку вскрывающих, подготовительных и нарезных выработок, ведение горнодобычных работ камерными системами прямым ходом в зимний период по традиционным технологиям [2, 3]. Отличается тем, что в летний период по окончании добычных работ отработанное очистное пространство огораживают, теплоизолируют, проводят подготовительные работы и производят загрузку золотосодержащих геоматериалов первичной золотодобычи в виде штабелей, которые затем прогревают атмосферным теплом с помощью тепловых труб, после этого производят их пропитку выщелачивающим раствором, нагнетаемым с поверхности по перфорированным трубам с последующим сбором и откачкой продуктивного раствора на поверхность для извлечения полезного компонента. Затем в зимний период производят отработку целиков обратным ходом с выполнением всех вышеперечисленных операций в летнее время. Погашаемые горные выработки по мере отработки шахтных полей обратных ходом заполняют мерзлыми, вскрышными породами и песчано-галечным материалом вторичной отработки.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак как совмещение операций по отработке целиковых золотосодержащих песков и до-извлечению золота из гале-эфельных отвалов прежней золотодобычи позволяет существенно повысить рентабельность горнодобывающих предприятий, решить ряд природоохранных и экологических проблем в золотодобывающих регионах Северо-Востока РФ.

Следующий существенный признак заключается в том, что штабели золотосодержащих отвалов размещают в теплоизолированных камерах РШ, что позволяет значительно повысить скорость их оттайки атмосферным теплом в летний период, трансформируемым тепловыми трубами, обеспечивая требуемый положительный температурный режим, повышая интенсивность выщелачивания металла. В то же время, теплоизоляция предотвращает растепление окружающего мерзлого горного массива.

Существенным отличием в сравнении с аналогом, является включение в традиционный процесс подземной золотодобычи, операций по доизвлечению тонкодисперсного труднообогатимого золота имеющихся гале-эфельных отвалов сравнительно дешевым, эффективным и простым в реализации способом - кучным выщелачиванием, не требующим приобретения дорогостоящего оборудования и присутствия людей под землей.

Не менее важным отличием является так же использование в качестве закладочного материала отвалов вторичной золотодобычи не содержащих металла.

Положительными факторами изобретения являются:

- использование безэнергетических устройств-тепловых труб для трансформации атмосферного тепла в штабели, эффективных и недорогих, пригодных для многократного использования;

- рациональное использование отработанного подземного пространства РШ для размещения золотосодержащих геоматериалов и оборудования для проведения операций по кучному выщелачиванию золота;

- высокая безопасность отработки целиков обратным ходом, за счет использования штабелей геоматериалов в качестве искусственных породных целиков;

- снижение энергетических расходов за счет использования естественного источника-атмосферного тепла для предварительной оттайки штабелей и поддержания положительного температурного режима процессов кучного выщелачивания;

- обеспечение безопасности, эффективности и цикличности выполняемых операций за счет использования двухгодичной сезонной схемы организации работ с временной консервацией шахт на летний период: в зимний период выполняют подземные горные работы, осуществляют бурение скважин и оборудование отработанных камер, сооружают поверхностный комплекс, закладывают погашаемые горные выработки; в летний период производят работы по промывке добытых песков на промывочных приборах, загрузке отработанных камер золотосодержащим геоматериалом, оттайке штабелей и кучному выщелачиванию золота;

- высокая экологичность, т.к. остаточные продукты процессов кучного выщелачивания остаются в замкнутом подземном пространстве РШ, ограниченном непроницаемыми мерзлыми породами, исключая тем самым миграцию и попадание токсичных веществ в биоту.

Способом предусматривается поэтапная схема организации ведения работ на разрабатываемом месторождении. Каждое шахтное поле отрабатывается в два этапа в течение двух лет с выполнением работ как в зимний, так и летний периоды. В первый год (1^ый этап) в зимний период ведутся горностроительные работы, проходятся все подземные выработки и отрабатывается продуктивный пласт песков камерной системой прямым ходом с оставлением междукамерных целиков по традиционным технологиям [2, 3]. Отработанные очистные камеры крепятся временной крепью, теплоизолируются и гидроизолируются, проводятся подготовительные работы. С поверхности пробуривается нужное количество скважин, а так же сооружается поверхностный комплекс для проведения операций по кучному выщелачиванию золота. На летний период РШ временно консервируется и ведутся работы по промывке добытых песков на промывочных приборах, загрузке золотосодержащего геоматериала в очистные камеры, оттайке штабелей и кучному выщелачиванию металла.

На следующий год (2^ой этап) в зимний период производится отработка ранее оставленных целиков обратным ходом. В образуемом отработанном пространстве, а так же на поверхности выполняются все вышеперечисленные операции 1^го этапа. Погашаемые горные выработки заполняются мерзлым вскрышным и галечным геоматериалом. В летнее время в том же порядке выполняются все те же вышеописанные работы первого этапа. В огороженное, подготовленное очистное пространство загружается золотосодержащий геоматериал отвалов как первичной, так и вторичной золотодобычи из которого извлекается ценный компонент кучным выщелачиванием.

Заявляемый способ, включающий технологическую схему кучного выщелачивания золотосодержащего геоматериала, функционирующую в летний период в течение двух лет отработки шахтных полей представлены на 2^ух чертежах (Фиг. 1 и Фиг. 2), где показана отработанная, приведенная в требуемое техническое состояние очистная камера РШ в плане и вертикальном разрезе с пробуриваемыми с поверхности скважинами и расстановкой всего оборудования на поверхности и под землей.

Условные обозначения принятые на чертежах:

1 - отработанная очистная камера РШ;

2 - загрузочная сквозная вертикальная скважина (Ф 500-600 мм);

3 - вертикальные сквозные обсаженные скважины для установки тепловых труб;

4 - вертикальные сквозные скважины для установки перфорированных труб для подачи выщелачивающего раствора;

5 - тепловые трубы для оттайки штабеля;

6 - перфорированные трубы для подачи выщелачивающего раствора;

7 - днище отработанной камеры;

8 - зумпф для сбора продуктивного раствора;

9 - гидрозащитный мат;

10 - гибкий трубопровод для транспортировки продуктивного раствора на поверхность;

11 - поверхностный трубопроводный контур для подачи выщелачивающего раствора;

12 - передвижная емкость с выщелачивающим раствором;

13 - передвижная емкость для хранения продуктивного раствора.

14 - золотосодержащий геоматериал гале-эфельных отвалов первичной золотодобычи;

15 - выложенный под землей штабель из золотосодержащего геоматериала гале-эфельных отвалов подлежащего кучному выщелачиванию;

Реализация заявляемого способа на практике осуществляют следующим образом. В процессе ведения очистных работ в РШ в зимний период, над каждой отработанной, закрепленной временной крепью, теплоизолированной, огороженной перемычками очистной камерой 1 с земной поверхности в ее центральной части пробуривают загрузочную скважину 2 большого диаметра (600-600 мм). Кроме этого, пробуривают требуемое количество сквозных скважин 3 и 4 малого диаметра (70-100 мм) для установки тепловых труб 5 и перфорированных труб 6 для подачи выщелачивающего раствора. Днищу камеры 7 придают чашеобразную форму, проходят зумпф 8 для сбора продуктивного раствора и укладывают гидрозащитный мат 9. Так же под землей прокладывают гибкий трубопровод 10 для транспортировки продуктивного раствора на поверхность. На поверхности РШ прокладывают трубопроводный контур 11 для подачи выщелачивающего раствора. Устанавливают передвижные емкости 12 и 13 соответственно для выщелачивающего и продуктивного растворов. Возле каждой загрузочной скважины складируют золотосодержащий гале-эфельный геоматериал первичной золотодобычи 14 подлежащий переработке кучным выщелачиванием.

Работы выполняют в следующей последовательности. В летний период золотосодержащий геоматериал 14 загружают погрузчиками в загрузочную скважину 2 с заполнением отработанной камеры 3 на полный объем (включая скважину) из которой предварительно убирают временную крепь, с уплотнением вибраторами с образованием штабеля 15. Затем в него через скважины 3 вставляют тепловые трубы 5 с помощью которых производят оттайку штабеля атмосферным теплом до положительных температур. После этого через скважины 4 с помощью вибраторов внедряют перфорированные трубы 6 и начинают подачу выщелачивающего раствора находящегося в передвижной емкости 12, распределяемого с использованием поверхностного трубопроводного контура 11. Фильтрующийся золотосодержащий раствор по гидро-защитному мату 9 стекает самотеком в зумпф 8 откуда по трубопроводу 10 его откачивают в передвижную емкость 13 и отправляют на дальнейшую переработку.

В зимний период погашаемые горные выработки по мере отработки шахтного поля обратным ходом в течение 2^го года закладывают мерзлым вскрышным и галечным геоматериалом вторичной отработки.

Основные преимущества предлагаемого способа:

- введение в народно-хозяйственный оборот остаточно-целиковых золотороссыпных месторождений Севера;

- получение дополнительного металла для пополнения золотовалютного резерва страны;

- освобождение земной поверхности от существующих и вновь образуемых отвалов вторичной разработки и переработки золотосодержащих песков;

- предотвращение деформаций земной поверхности над отработанными шахтными полями;

- получение дополнительной прибыли горнодобывающими предприятиями;

- предотвращение попадания высокотоксичных веществ в биоту;

- восстановление прежнего рельефа местности;

- обеспечение рециклинга твердых геоматериалов продуктивного пласта песков отрабатываемого россыпного месторождения;

- обеспечение занятости трудоспособного населения золотодобывающих регионов Севера.