Кристаллосберегающая технология разработки Малханского месторождения цветного турмалина Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.35 (075.80)

Е. Т. Воронов, К.Ц. Найданов

КРИСТАЛЛОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ МАЛХАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЦВЕТНОГО ТУРМАЛИНА

Малханское месторождение цветного турмалина расположено в Красночикойском районе Читинской области и является уникальным и единственным объектом в России, с которого может поставляться коллекционный, кабошонный, галтовочный и ювелирный ограночный турмалин.

Разработку месторождения с 1993 г. ведет ЗАО «Турмалхан», организованное на базе бывшей разведочно-эксплуата-ционной партии экспедиции «Байкалкварцсамоцветы». В настоящее время открытые горные работы по добыче турмалина (карьеры) ведутся на двух основных турмалиноносных пегматитовых жилах «Моховая» и «Соседка».

Продуктивные жилы представляют собой мощные пегматитовые тела длиной по простиранию 100-200 м и мощностью до 15-25 м. На глубину жилы прослежены на 50-70 м. Самоцветное сырье залегает в миаролах (пустотах, полостях) объемом от 0,2 до 2-3 м3. Размер кристаллов турмалина - от первых до 12 см по длинной оси, 1-4 см в поперечнике.

При ведении очистных работ особое внимание необходимо уделять сохранности (качеству) ценного ювелирного и коллекционного кристаллосырья. Специфика сырья и определенные требования к нему диктуют особый подход к технологии отбойки: отбойку пород на месторождениях кристаллосырья производят таким образом, чтобы избежать его механических повреждений и обеспечить наибольшую сохранность. Параметры буровзрывных работ должны обеспечить, с одной стороны, отделение породы от массива, ее дробление и перемещение, а с другой стороны - минимальную передачу энергии в глубину продуктивной зоны. При взрывании зарядов ВВ в массиве горных пород формируется поле напряжений, интенсивность которого убывает с расстоянием. Очевидно, сохранность

119

Рис. 1. Специфические закономерности залегания кристаллов тур-малина в пегматитовой жиле: 1 - непродуктивная зона олигоклазовых пегматитов мощностью 1,5...3 м; 2 - продуктивная зона калишпатовых альбитизированных пегматитов; 3 - миарола (занорыш) с глинистым материалом и свободными кристаллами турмалина; 4 - вмещающие породы (разгнейсованные диориты); 5 - контур врезной траншеи; 6 - экранирующая предохранительная щель (зона разрыхления)

кристаллов полезных ископаемых будет обеспечена в том случае, когда напряжения в массиве, возникающие под действием взрыва, не будут превышать допустимых напряжений кристаллов. Если кристаллы полезного ископаемого обладают анизотропией прочностных свойств, то, очевидно, для сохранности таких кристаллов напряжения в массиве от взрыва не должны превышать допустимых напряжений в наиболее слабом направлении кристаллов. Поэтому при вскрышных и добычных работах необходимо применять щадящие технологии, снижающие негативное влияние взрывных работ на качество ювелирного сырья.

На вскрышных работах предусмотрены меры защиты продуктивной турмалиноносной пегматитовой жилы от взрывных работ при проходке врезной траншеи. Защита продуктивной зоны на этапе вскрытия осуществляется с учетом зональной турмалиноносно-сти пегматитовых жил путем создания экрани-

А Б

РУДНОЕ ТЕЛО

______І_ ІіюрД-

)( XX у]

750]

(ЖИЛА)

750~|

Врезная траншея

^цш

*^Т7ТТ77~Г777ТТ7ТТ71 7Т

Рис. 2. Технология осторожного ведения БВР при проходке врезной траншеи в приконтактной зоне рудного тела: А) расположение шпуровых зарядов при проходке траншеи:

ф - контурные шпуры; (у- шпуры рыхления; - КЗДШ;

1, 2, 3 - порядок взрывания.

Б) конструкция контурного заряда: 1 - патрон; 2 - ДШ; 3 — шпагат

рующей щели (зоны рыхления) в приконтактной зоне. На рис. 1 приведена геологическая закономерность (зональность) турмали-ноносности пегматитовых жил. По данным многочисленных геологических исследований установлено, что турмалиноносные миаро-лы (пустоты) на данном месторождении располагаются только в средней части жилы - в калишпатовой альбитизированной зоне. На периферийных боках пегматитовой жилы (в радиусе 1,5—3,0 м), как правило, залегает непродуктивная зона олигоклазовых пегматитов. Эта закономерность позволяет по геологическим факторам четко определить место создания экранирующей (амортизирующей щели) методом контурного взрывания.

Паспорт контурного взрывания для создания экранирующей щели приведен на рис. 2.

Рис. 3. Схема расположения зарядов при контурном взрывании: 1 - контурный заряд; 2 - заряд рыхления; 3 - контур траншеи; 4 - массив природного камня

На рис. 2 (А) представлена схема расположения шпуров при проходке разрезной траншеи относительно залежи. Номерами обозначены шпуры в порядке очередности их взрывания. Время замедления 10 мс. Конструкция заряда приведена на рис. 2 (Б). Конкретные параметры расположения контурных шпуров приведены на рис. 3 и 4.

Параметры контурных шпуров для образования экрана (щели) рассчитаны исходя из следующих данных: диаметр шпура 40 мм, тип ВВ - патронированный аммонит 6 ЖВ.

Таким образом, для предохранения продуктивной пегматитовой жилы от воздействия взрывных работ на этапе ее вскрытия применяются четыре взаимодополняющие друг друга способа:

1) защитный экран (щель);

2) коротко-замедленное взрывание;

3) расположение ряда шпуров (зарядов рыхления) перпендикулярно залежи;

4) малозарядное взрывание.

На стадии добычных (очистных) работ применяются без-взрывные способы отбойки и вскрытия миарол (турмалиноносных гнезд).

Для отработки продуктивной пегматитовой зоны предусматривается уступная слоевая система разработки со слабонаклонными (горизонтальными) слоями. При высоте уступа 2,5 м

Рис. 4. Конструктивная схема контурного заряда с серповидным зазором: 1 -

песок; 2 - шпагат; 3 - патрон ВВ; 4 - шпур; 5 - рейка

принимается 2 подуступа высотой 1,25 м. Учитывая высокую крепость пород и запрещение взрывных работ в продуктивной зоне, угол наклона уступа принимается 85-95 °. Ширина предохранительной бермы через каждый уступ - 1 м.

Для отбойки продуктивных пород и вскрытия турмалиноносных миарол предусматривается безвзрывной способ буроклиновой отбойки и отбойка с помощью расширяющегося в объеме порошка НРС (невзрывчатое разрушающее средство).

Паспорт буроклиновой и невзрывной отбойки продуктивных пород приведен на рис. 5.

НРС - это порошок светло-серого цвета, пылящий, негорючий, невзрывоопасный, обладающий щелочными свойствами (РН-12,5); плотность которого 3100 кг/м3; водопотребность 27-32 %; развиваемое давление при гидратации 600-700 атм.

В связи с повышенной гигроскопичностью НРС упаковывается в двойные полиэтиленовые пакеты, которые закрываются герметически.

Принцип действия НРС заключается в реакции гидратации, которая обеспечивается основным компонентом порошка

Рис. 5. Паспорт невзрывной отбойки продуктивных пород (пегматиты) при добыче цветного турмалина

- окисью кальция. Ее содержание 60-90 % от общей массы. В результате смешивания порошка НРС с водой образуется рабочая смесь (суспензия) при этом отношение воды к порошку (по массе) должно находиться в пределах 0,27-0,32. Эта смесь заливается в шпуры, пробуренные в разрушающем объекте. В результате химической реакции между НРС и водой рабочая смесь твердеет, увеличиваясь при этом в объеме. Увеличение объема сопровождается развитием давления на стенки шпура, величина которого со временем достигает 50 МПа. При этом в разрушаемом объекте развиваются напряжения, значения которых превосходят величину прочности при растяжении горных пород.

Бурение шпуров для буроклиновой отбойки, а также под НРС осуществляется перфораторами ПП-63 с промывкой водой от индивидуального бачка КФ-1. Диаметр шпуров 40 мм. Отбойка продуктивных пород с помощью НРС осуществляется в следующей последовательности. Перед использованием в специально предназначенной таре НРС разводится водой в соотношении по массе в пределах 0,27-0,32. Полученная смесь заливается в заранее очищенные от влаги и мелких частиц шпуры до их устья. Температура воды, используемой для разведения, не должна быть выше 25 °С во избежание самопроизвольного выброса НРС из шпура. Не допускается попадание осадков в устье шпура во избежание перенасыщения смеси водой и ее разжижения. По истечении 24 ч массив за счет расширения объема смеси в шпуре разрушается, образуются трещины. После образования системы трещин производится ручная разборка уступа с помощью ломов, клиньев, кувалды и т.п.

При вскрытии миарол («занорышей») выемка рыхлой турмалиноносной массы и дымчатого кварца производится вручную в полиэтиленовые или матерчатые мешки для последующего просеивания материала на ситах. После выемки рыхлой массы производится ручная отбойка дымчатого кварца и коллекционных образцов со стенок миарол. Отбитая продуктивная порода (пегматит), прошедшая контрольное обогащение, складируется в рудный отвал. Отбитая горная масса убирается с забоя при помощи бульдозера в отвал. Применяемая «щадящая» геотехнология позволила снизить потери турмалина-сырца до 1 % и обеспечить его высокое ювелирное качество.

— Коротко об авторах -----------------------------------------------

Воронов Е.Т. - Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор,

Найданов К.Ц. - аспирант,

Читинский государственный университет.

___________

--------- © В.Н. Тюпин, В.М. Лизункин,