CC BY
51
© В.В. Лобанов, М.К. Сороченко, А.Г. Заболоцкий, 2011
УДК 622.272
В.В. Лобанов, М.К. Сороченко, А.Г. Заболоцкий
ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПО СКЛАДИРОВАНИЮ СОЛЕСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД РУДНИКА «МИР» В ВЫРАБОТАННОЕ ПРОСТРАНСТВО ЗАКОНСЕРВИРОВАННОГО КАРЬЕРА «МИР»
Дано обоснование целесообразности складирования, оценки возможного влияния на состояние борта карьера, состав дренажных рассолов, а также технология размещения отходов.
Ключевые слова: рудник, горная порода, карьер, зумпф, погружной насос, соленосная порода.
щ ш ривлекательность варианта разА. Л. мещения солесодержащих отходов рудника «Мир» в выработанном пространстве карьера «Мир» обусловлена близостью промплощадки рудника к карьеру и возможностью действенного и регулярного контроля процесса складирования, в том числе, и с точки зрения влияния процесса складирования на окружающую среду. По существовавшему проекту складирование солесодержащих пород рудника «Мир» предполагалось в выработанное пространство карьеров «Новинка» и «Геофизическая», располагающихся в непосредственной близости от расположения трубки «Интернациональная» и примерно в 20 км от трубки «Мир». Ограниченность в объемах этих карьеров, а также значительная дальность транспортировки солесодержащих пород, сопряженная с возможностью негатив-ного влияния транспортирования на окружающую среду, стали основа-нии-ем для пересмотра проектного решения. Ниже приводится обоснова-ние целесообразности складирова-ния,
оценки возможного влияния на состояние борта карьера, состав дре-нажных
рассолов, а также технология размещения отходов.
Обоснование целесообразности размещения солесодержащих пород в выработанном пространстве карьера «Мир».
Реализованным проектом консервации карьера «Мир», как части проекта подземного рудника «Мир», предусмотрено создание техногенного массива на дне карьера. При этом, в качестве одной из основных задач, решаемых проектом консервации, является снижение водо-притоков к выработкам подземного рудника, что повышает безопасность ведения горных работ в пределах подкарь-ерного этажа с точки зрения снижения возможного воздействия на пласты солей в чарской свите. В этих целях было бы безусловно полезным повышение минерализации подземных вод в техногенном массиве и соответственно снижение их агрессивности к солям. Как представляется, эта задача вполне увязывается с решением проблемы складирования солей и засоленных пород рудника «Мир» [1].
Размещение в карьере солесодержащих отходов рудника «Мир», пром-площадка которого размещается в 800 метрах от бровки карьера, представляется экономически привлека-тельным, так как минимизирует расстояние транспортирования отходов к месту хранения.
В то же время, этот вариант позволяет обеспечить более безопасные условия подземной отработки месторождения за счет существенного повышения минерализации остаточного рассола в сформированном на дне карьера техногенном массиве. Это обусловлено выщелачиванием складируемого на борту карьера галита и миграции его водной формы в техногенный массив с повышением минерализации рассола над кровлей рудного массива и, соответственно, снижения агрессивного воздействия возможных утечек дренажных рассолов из системы защиты рудника от затопления на пласты солей чарской свиты.
Повышение эффективности этого процесса увязывается с решениями проекта консервации по водоотведению с поверхности техногенного массива. Напомним, что отвод подземных вод, попавших в карьер, осуществляется по водоотводящей штольне с последующей откачкой через специальные скважины погружными насосами. Планировка поверхности техногенного массива в проектном варианте не должна препятствовать движению воды к устью штольни. Этому способствует произведенная отсыпка грубообломочного материала на устьях штольни, расположенных в южном борту карьера. Чтобы размещение отходов рудника в выработанном пространстве карьера не привело лишь к преимущественному засолению откачиваемых вод, уклон отсыпки грубообломочного материала направлен в сторону от устьев штольни, что снижает возможность попадания засоленного стока
в штольню, а затем и к погружным насосам.
Обоснование размещения площадки складирования
Рекомендуемую площадку (местоположение обведено синим контуром на рис. 1) для выгрузки солей целесообразно разместить на северо-восточном борту карьера для того, чтобы возможная деградация берм борта в интервале многолетнемерзлых пород за счет контактов с солью не привело к ухудшению условий функционирования водоотливной штольни (располагается на южном борту).
Осложняющим фактором размещения солей в карьере является возможное их разрушающее влияние на интервал многолетнемерзлых пород. Он будет служить интервалом транзита солей к слагающим борта карьера подмерз-лотным засоленным породам метегер-ской и ичерской свит, а также складирования на остающихся незаполненными частично осыпями участков транспортных и нерабочих берм карьера, расположенных ниже рекомендуемой площадки выгрузки солей.
В этом плане показательным является состояние устойчивости бортов карьера трубки «Интернациональная».
Открытая отработка этого месторождения завершена более 25 лет назад при забое карьера, располагающемся выше кровли метегероичерского водоносного комплекса. При сооружении горнокапитальных и вскрывающих выработок произошло существенное засоление промплощадки рудника, располагающейся в непосредственной близости от карьера, в который попадал засоленный сток с промплощадки. Проведенное недавно опробование водоема на дне карьера «Интернациональный» показало, что минерализация воды в нем превышает 30 г/л.
При этом, уровень воды в водоеме метров на 50 выше динамического уровня подземных вод в районе месторождения, что однозначно свидетельствует об отсутствии связи водоема на дне
карьера с подмерзлотным водоносным комплексом. Иными словами, мерзлота проявила достаточную устойчивость воздействию засоленного стока.
Об этом же свидетельствует и состояние бортов карьера, примыкающих к промплощадке рудника. Как видно из рис. 2, поступление засоленного стока с промплощадки рудника привело лишь к более интенсивному сглаживанию участков берм, но ни в коей мере не повлияло на общую устойчивость борта.
Учитывая аналогичность горногеологических условий месторождений трубок «Интернациональная» и «Мир» в интервале многолетнемерзлых пород, нет оснований прогнозировать опасное для устойчивости бортов карьера «Мир» развитие процессов их деградации при реализации указанного варианта складирования солесодержащих пород.
Еще одним существенным обстоятельством, позволяющим положительно оценить место размещение разгрузочной площадки, является то, что ниже этой площадки в период работы системы осушения карьера «Мир» располагался перекачной зумпф (рис. 3). Располагался он в интервале красноцветной толщи вер-холенской свиты. Утечки из него дренажных рассолов привели к засолению нижележащего прибортового массива, однако, не повлияли существенно на устойчивость этого участка борта.
Важным обстоятельством с точки зрения последствий размещения солесодержащих отходов в емкости карьера «Мир» является существенная сохранность до настоящего времени транспортных берм в карьере, если их рассматривать как локальные площадки, обладающие емкостью для удерживания складируемой солесодержащей горной массы и препятствующей в течение определенного времени прямому попаданию солесодержащих пород в водоем на дне карьера.
На рис. 4 (построен на материалах съемки карьера на начало 2GG6 года) показан прогнозируемый «язык» раз-
мещаемых в карьере солесодержащих пород, а на рис. 5 - профиль борта карьера на участке складирования солесодержащих пород. Средствами AutoCAD и с принятием угла естественного откоса складируемой горной массы примерно 30—400 определена потенциальная емкость не занятых осыпями участков транспортных и нерабочих берм в пределах указанного «языка», составляющая 200-250 тыс. м3. С учетом ожидаемого ежегодного перехода в водную фазу за счет растворения поверхностным стоком и атмосферными водами до 10 тыс.м3 галита из заскладированных пород (как свидетельствует динамика засоления пресного водоема на дне карьера «Новинка» со стороны склада солесодержащих пород рудника «Интернациональный» в карьере «Геофизический») объем задержавшихся на бермах отходов может составить примерно 400 тыс.м3 или половину объема солесодержащих пород, вынимаемых при отработке подкарьерного этажа.
Оценка влияния паводкового периода на содержание механических взвесей в дренажных водах
Приведенные ориентировочные оценки объемов размещения солесодержащих пород на незаполненных осыпями участках транспортных берм имеют смысл с точки зрения опасений прямого попадания складируемой горной массы в водоем на дне карьера с повышением содержания механических взвесей в воде, с последующим их попаданием через водоотливную штольню к погружным насосам, ухудшая условия их функционирования.
Рис. 4. Прогнозируемый «язык» размещаемых в карьере солесодержащих пород
А-Д
Профиль борто карьера на уцастке складирования салесодержащих пород
Рис. 5. Профиль борта карьера на участке складирования солесодержащих пород
Рис. 6. Результаты опробования на механические взвеси
Аналогом механизма повышения содержания механических взвесей в водоеме на дне карьера, который был рекомендован к исследованию на одном из Технических Советов АК «АЛРОСА», является паводковый период. В течении его в карьер дренируется поверхностный сток с боль-
шим содержанием механических взвесей, при этом, за счет разрушения участков берм также обеспечивается привнос в водоем механических взвесей.
С середины апреля текущего года по середину июня нами с периодичностью примерно раз в неделю было осуществ-
Рис. 7. Схема размещения площадки для разгрузки солей на карьере «Мир»
лено опробование состава воды на погружных насосах и на водосливе (суммирующий состав откачиваемых рассолов). Результаты опробования представлены на рис. 6.
Анализ данных рис. 6 показывает отсутствие существенного влияния паводкового периода на содержание механических взвесей в откачиваемых рассолах, что свидетельствует о достаточности защитной роли предохранительной отсыпки долеритовой массы на устье штольни, препятствующей попаданию механических взвесей в штольню.
Прогноз дополнительного засоления дренажных рассолов
Как показало опытное складирование солесодержащих пород в пляжной зоне накопителя минерализованных вод карьера «Мир» на ручье Тымтайдаах потеря массы отвала за счет промывки атмосферными и поверхностными водами даже без учета уплотнения соляной толщи не превысила 10 % в год.
Опираясь на это наблюдение и учитывая неполное в настоящее время заполнение емкости транспортных и нерабочих берм осыпями, можно рассчитать величину дополнительного засоления дренажных вод (по крайней мере, на период наличия емкости на указанных бермах).
Учитывая непрерывность работы заглубленного водоотлива, постоянно
удаляющего существенную часть притока дренажных рассолов из карьера, целесообразно рассчитать дополнительное засоление их в течение месяца, предполагая (очевидно, с запасом), что в карьер попадает месячный объем дренажных рассолов с минерализацией 100120 г/л и указанные выше 10 % солей в пересчете на месячную долю.
При притоке в настоящее время в карьер подземных рассолов с расходом до 1200 м3/час их месячный объем составит:
1200 м3/час • 24 часа • 30 суток =
= 864 000 м3
При указанной минерализации месячный объем солей, откачиваемых из карьера, составит:
864 000 м3 • 120 кг/м3 = 103 680 т
Годовой объем солей, складируемых в выработанном пространстве карьера, составит:
11000 т • 12 мес. = 132000 т
С учетом указанных 10 % солей пополняющих состав дренажных рассолов общий объем откачиваемых солей составит:
103 680 т + 13200 т = 116880 т
Добавка указанного объема солей повысит минерализацию дренажных рассолов до:
116880 т: 864000 м3 = 0,135 т/м3 =
= 135 г/л
Как видно, увеличение минерализации рассолов, даже в предположении попадания всего дополнительного объема солей в дренажные рассолы в течение одного месяца не превысит 9,0 %. Очевидно, что, не влияя практически на качественный состав дренажных рассолов, попадание растворенных солей в откачиваемые воды не приведет к существенному изменению их минерализации.
При растягивании этого процесса на реальные 5-6 месяцев теплого сезона увеличение минерализации вряд ли превысит 12 %.
Рекомендуемая технология размещения солесодержащих пород
Пустая порода от проходки стволов и горных выработок выдается на поверхность по клетьевому стволу, через бункер грузится и транспортируется автосамосвалами на площадку временного накопления пустых пород, расположенную на территории поверхностного комплекса рудника «Мир». На этой же площадке предусмотрена крытая навесом и отгороженная площадка для складирования соленасыщенных пород.
Дальнейшее транспортирование солей на разгрузочную площадку в карьере «Мир» также осуществляется автосамосвалами. План карьера с рекомендованной площадкой для разгрузки солей приведен на рис. 7.
Размер указанной площадки, учитывающей необходимость проезда на берму +235 м южного борта карьера для обслуживания сооружений заглубленного водоотлива системы консервации карьера «Мир», составляет 50*60 м.
Очевидно, что для предотвращения разрушения площадки в период разгрузки на нее солей потребуется ее покрытие бетонными или железобетонными плитами, которые также будут обеспечивать возможность эксплуатации бульдозерной техники для сталкивания солей в емкость карьера.
Учитывая проектируемую скорость проходки подземных выработок (примерно, 100 м/месяц на 1 забой) по соленосным породам, месячный объем выгрузки солей при двух-трех забоях не превысит 5 тыс. м3 (или до 11,0 тыс. т), а с учетом коэффициента разрыхления до 6,0 тыс. м3. Размеры площадки позволяют размещать этот объем, то есть, необходи-
мость работы бульдозерной техники во времени не превысит 2-3 суток в месяц.
Конкретная конструкция площадки для выгрузки солей должна быть разработана в соответствующем локальном проекте с учетом необходимых мер безопасности для применяемой транспортной и бульдозерной техники.
Основные выводы по варианту
Данный вариант представляется целесообразным реализовывать, ориентируясь на потребности складирования солесодержащих пород, при отработке месторождения в пределах чарской свиты и, в частности, подкарьерного этажа. Организация и осуществление этого варианта возможны с достаточной оперативностью. При этом важно отметить, что он не окажет существенного влияния на качественный состав дренажных вод в карьере, откачиваемых системой водоотлива, сооруженной в рамках технологии консервации карьера и, следовательно, не ухудшит условия обратной закачки дренажных вод на Восточном разломе.
Размещение солесодержащих пород в выработанном пространстве карьера «Мир» целесообразно в силу следующих важных обстоятельств:
• снимается дополнительная нагрузка на существующие полигоны складирования солесодержащих пород, расположенные на водосборной площади Ире-
1. Информационный отчет по теме 23-05-777 «Научно-технические и опытно-промышленные работы по разработке и совершенствованию технологии ведения подземных горных работ и обоснованию их параметров для проектируемых и действующих рудников АК «АЛРОСА». Этап
ляхского питьевого водохранилища (карьеры «Новинка» и «Геофизическая»), при прогнозируемом
недостатке их емкости даже для нужд рудника «Интернациональный»;
• не требуется специального строительства и ремонта дороги (используется существующие дороги);
• удешевляется транспортировка горной массы по сравнению с проектным вариантом, так как расстояние до места складирования составляет около 1 км, а до карьеров «Новинка» и «Геофизическая» около 20 км;
• объем карьера позволяет складировать всю соль от проходки выработок рудника «Мир» за весь период подготовки запасов;
• добавление хлорнатриевой соли в дренажные рассолы накопителя за счет растворения ее атмосферными водами увеличит лишь минерализацию хлорнат-риевых рассолов но не изменит их состав, что снимает проблему совместимости закачиваемых на полигоне обратной закачки дренажных вод с подземными хлор-натриевыми рассолами подмерзлотного метегеро-ичерского водоносного комплекса;
• отсутствуют условия выноса складируемых солей из карьера на окружающую территорию, что гарантирует экологическую безопасность.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Провести исследования, обосновать целесообразность и разработать технологию складирования солесодержащих пород в выработанное пространство карьера «Мир». Якутнипроалмаз, Лобанов В.В. и др., Мирный, 2005. ЕШ
— Коротко об авторах --------------------------------------------------------
Лобанов В.В., Сороченко М.К., Заболоцкий А.Г. — институт Якутнипроалмаз АК «АЛРОСА», [email protected]
