CC BY
31
- © В.С. Алексеев, 2014
УДК 622.75, 622.342.1
В.С. Алексеев
ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ЗОН ПРИ ОТРАБОТКЕ ТЕХНОГЕННЫХ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ*
Определены рациональные параметры технологии формирования продуктивных зон техногенных россыпных объектов, позволяющей вовлекать в эксплуатацию месторождения, отработка которых считалась нерентабельной. Ключевые слова: техногенные россыпные месторождения, фильтрационные потоки, миграция частиц золота, формирование продуктивных зон.
Зксплуатация россыпных месторождений цветных, благородных и редких металлов, из которых добывается значительное количество полезных ископаемых, имеет чрезвычайно важное значение для Дальневосточного региона Российской Федерации.
За последние десятилетие в нашей стране существенно сократился объем россыпной золотодобычи, что отрицательно сказалось на экономическом и социальном состоянии ряда регионов ДФО. Основными причинами создавшегося положения являются как существенное ухудшение минерально-сырьевой базы из-за снижения среднего содержания благородного металла в песках, так и сложности освоения месторождений из-за увеличения глубины залегания продуктивного пласта песков, удаленности месторождений от освоенных территорий и отсутствие развитой инфраструктуры.
Неизбежен поиск альтернативных объектов золотодобычи. Ими, в первую очередь, являются рудные месторождения золота и, накопленные за многолетний период эксплуатации, техногенные россыпные образования. Однако, ввиду низкого содержания ценного компонента в техно-
генных объектах, отработка их часто становится нерентабельной.
В Институте горного дела ДВО РАН разработана новая технология разработки техногенных россыпных месторождений, которая предполагает создание в приплотиковой части россыпи обогащенного слоя песков, формируемый за счет перемещения частиц золота преимущественно в вертикальном направлении - миграции золота.
Технология формирования обогащенных зон техногенных россыпей основана на комплексном использовании воздействия природных и технологических процессов на массивы техногенных аллювиальных пород, включающих криогенные, микросейсмические, суффозионные и фильтрационные процессы.
Проведенные ранее в Институте горного дела лабораторные и натурные экспериментальные исследования [1, 2] позволили как качественно, так и количественно оценить влияние указанных процессов на величину миграции золота в техногенных россыпях [3].
Технология формирования продуктивных зон предусматривает подготовку блока техногенных песков объемом, соизмеримым с годовой
* Исследования выполнены в рамках программы «42 П «Дальний Восток» - проект 14-Ш-В-08-050.
производительностью промывочного прибора (для приборов типа ПГШ-11-50-100-120 тыс. м3).
Геометрические параметры блока определяются на местности и зависят от ряда факторов:
• рельеф местности. Отработка природных россыпей раздельным способом предусматривает ведение горных работ вверх или вниз по уклону, поэтому эфельные отвалы можно планировать в выработанном пространстве по всей ширине первичной россыпи. Для россыпей, первично отработанных подводным дражным способом, уклон долины и направление ведения горных работ зачастую не совпадают, поэтому подготавливаемый блок песков следует располагать так, чтобы направление фильтрационного потока совпадало с уклоном долины;
• гранулометрический состав эфе-лей. На величину миграции частиц золота особое влияние оказывает содержание глинисто-илистых фракций: чем выше их содержание, тем меньше величина миграции [3];
• горно-геологические условия природной россыпи;
• уклон долины; величина уклона определяет напор фильтрационного потока;
• удаленность источника воды и его дебет и др.
При средней ширине россыпи, первично отработанной раздельным способом, до 80-100 м и мощности
_ 1_
11 Ь
спланированного эфельного отвала до 2 м длина подготавливаемого блока должна быть не менее 600-750 м. Согласно [3], длину подготавливаемого блока рекомендуется принимать не более 150 м. При большей длине блока наблюдаются большие гидравлические сопротивления, при наличии которых скорость фильтрации и расход фильтрационного потока уменьшаются при увеличении длины блока даже с увеличением напора.
Для подготовки блока песков длиной более 150 м необходимо по его длине на всю ширину пройти несколько промежуточных канав, т.е. разбить блок на несколько подблоков (рисунок).
Напор фильтрационного потока определяется не только уклоном долины, но и разностью отметок уровня воды в канавах одного блока, т.е. для увеличения напора необходимо обеспечить максимальный уровень воды в водозаводной и минимальный - в аккумулирующей канаве. Но при делении блока на подблоки водозаводная канава нижнего подблока является аккумулирующей для соседнего верхнего, и выполнения этого условия не представляется возможным.
Ввиду вышеизложенного рекомендуется наполнять все канавы до максимального уровня; напор при этом определяется уклоном долины и при значительной длине блока является достаточным для формирования необходимого фильтрационного потока.
1п
Подблоки техногенной россыпи
Расстояние между соседними канавами следует принимать такое, чтобы оно было меньше расстояния от водо-заводной канавы подблока до любой другой, кроме аккумулирующей канавы, свободной поверхности. При соблюдении этого условия фильтрационный поток будет направлен в сторону аккумулирующей канавы.
Для более быстрой подачи воды во все канавы и сокращения времени водонасыщения подблоков рекомендуется подать в водозаводную канаву блока столько технологической воды, чтобы сформировался поверхностный поток. Основная цель поверхностного потока - подача воды в нижележащие канавы, поэтому его влиянием на миграцию частиц золота можно пренебречь. В этом случае формирование фильтрационных потоков в подблоках начнется практически одновременно.
Рассмотрим спланированный блок песков длиной Ь, причем L = 11 + 12 + + ... + 1п, шириной Ь, мощностью Ь и уклоном долины 1 > 0.
Для эффективной миграции частиц золота необходимо создать фильтрационный поток, удельный расход которого равен [3]
Я _ к ■ 1 ■ И0
где к - коэффициент фильтрации, м/сут; 1 - уклон долины; Ь0 - нормальная глубина (глубина равномерного движения фильтрационного потока), м.
Т.к. предусматривается полное наполнение всех канав, то кривая депрессии совпадает с дневной поверхностью спланированного блока, т.е.
И0 _ И
Тогда Я _ к ■ 1 ■ И
Скорость фильтрационного потока и в случае установившегося движения при ламинарном режиме определяется по формуле Дарси
и _ к ■ I
где I - пьезометрический уклон.
В нашем случае I = 1,тогда
и = к ■ 1
Скорость фильтрационного потока определяет время водонасыщения блока, которое показывает, как долго блок длиной 1п полностью заполнится водой и в его объеме сформируется устойчивый фильтрационный поток
I
t _ " и
Расход фильтрационного потока: 0Ф =и ■Мб« ■К
где шбл - площадь живого сечения, м2. В описываемом случае ш бл - это сумма площадей боковой поверхности и дна водозаводной канавы, кп - коэффициент потерь.
Коэффициент кп учитывает потери воды при водонасыщении и фильтровании через блок: фильтрацию воды через плотик, испарение с поверхности канав и котлована, фильтрацию через борта блока, и рассчитывается по формуле:
О + О + об
к _ 1 + ^"пл ^-мсп ^борт
п _ оф
Расход фильтрационного потока через плотик Qпл зависит от площади плотика в плане и поверхностной пористости плотика. В практике инженерных расчетов для определения количества испарившейся воды используют карту изолиний среднемно-голетнего испарения с водной поверхности и схему районирования территории страны на зоны внутригодового хода испарения, составленную ГГИ. Потери воды, связанные с фильтрацией через борта блока Qборт, очень сложно учесть и рассчитать на данном этапе исследований не представляется возможным. По нашему мнению, все вышеуказанные потери воды находят-
ся в пределах 10-15% от фильтрационного потока, т.е. k = 1,1-1,15.
' п ' '
Для определения расхода воды для блока, показанного на рисунке, необходимо определить расход для каждого подблока с учетом потерь
вф,- =и -®бл -к* Тогда
вф =Твф>
1=1
где кп. - коэффициент потери воды в 2-ом подблоке; п - количество подблоков.
Процесс подготовки горной массы (концентрация ценных компонентов в приплотиковую область) занимает 1-2 года, в течение которых могут быть созданы запасы продуктивной горной массы, достаточные для применения на добычных работах драг, земснарядов и мощных промывочных установок модульного типа.
1. Развитие научных основ и способов геотехнологии освоения рудных, россыпных и угольных месторождений. Создание теории и технологии селективного освоения техногенных россыпей с формированием продуктивного пласта: отчет о НИР / Институт горного дела ДВО РАН; рук. Мамаев Ю.А.; исполн.: Литвинцев В.С. и др. - Хабаровск, 2011. -44 с. - Инв. № 02201252642.
2. Выявление генетических особенностей, условий формирования техногенных россыпных объектов и создание эффективных инновационных технологий их освое-
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ния. Фундаментальные проблемы комплексного освоения природных и техногенных месторождений твердых полезных ископаемых Дальневосточного региона России на основе инновационных геотехнологий: отчет о НИР / Институт горного дела ДВО РАН; рук. Литвинцев В.С.; исполн.: Мамаев Ю.А. и др. - Хабаровск, 2012. - 33 с.
3. Алексеев В.С. Обоснование рациональной технологии формирования продуктивной зоны при открытой разработке техногенных россыпей Приамурья / Автореферат диссертации на соискание степени канд. техн. наук. - Хабаровск, 2012. - 22 с. iiim
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_
Алексеев В.С. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: alekseev-vs_83@mail.ru,
Институт горного дела Дальневосточного отделения РАН.
UDC 622.75, 622.342.1
JUSTIFICATION OF RATIONAL TECHNOLOGY PARAMETERS
OF FORMATION PRODUCTIVE ZONES
WHEN DEVELOPING TECHNOGENIC PLACER DEPOSITS
Alekseev V.S., Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher, e-mail: alekseev-vs_83@mail.ru,
Institute of Mining of Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences.
Are defined rational parameters technologies of formation productive zones of technogenic placer objects, allowing involve in deposit development, working out which was considered un-profitable.
Key words: technogenic placer deposits, filtration flows, migration of the gold particles, formation productive zones.
REFERENCES
1. Razvitie nauchnykh osnov i sposobov geotekhnologii osvoeniya rudnykh, rossypnykh i ugol'nykh mestorozhdenii. Sozdanie teorii i tekhnologii selektivnogo osvoeniya tekhno-gennykh rossypei s formiro-vaniem produktivnogo plasta: otchet o NIR, ruk. Mamaev Yu.A., ispoln. Litvintsev V.S. i dr. ( Development of scientific bases and geotechnologies for metallic mineral, coal and placer mining. Generation of theory and technology for selective working of mining waste with the formation of a pay-out bed: R&D report, project manager Mamaev Yu.A., executives Litvintsev V.S. and other) Khabarovsk, Institut gornogo dela DVO RAN,
2011, 44 p.
2. Vyyavlenie geneticheskikh osobennostei, uslovii formirovaniya tekhnogennykh ros-sypnykh ob"ektov i sozdanie effektivnykh innovatsionnykh tekhnologii ikh osvoeniya. Fundamental'nye problemy kompleksnogo osvoeniya prirodnykh i tekhnogennykh mestorozhdenii tverdykh poleznykh iskopaemykh Dalnevostochnogo regiona Rossii na osnove innovatsionnykh geotekhnologii: otchet o NIR, ruk. Litvintsev V.S.; ispoln.: Mamaev Yu.A. i dr. (Identification of genetic features and conditions of mining wastes and creation of efficient innovative technologies for their exploitation. Fundamental problems of integrated development of natural minerals and mining waste in the Far East of Russia based on the innovative geotechnologies: R&D report, project manager Litvintsev V.S., executives Mamaev Yu.A. and other), Khabarovsk, Institut gornogo dela DVO RAN, 2012, 33 p.
3. Alekseev V.S. Obosnovanie ratsionalnoi tekhnologii formirovaniya produktivnoi zony pri otkrytoi raz-rabotke tekhnogennykh rossypei Priamurya (Validation of rational technology for the formation of a pay zone in working of mining wastes in the Amur Region by open-cut method), Candidate's thesis, Khabarovsk,
2012, 22 p.
УМНАЯ КНИГА - ПРЕДМЕТ ПЕРВОЙ НЕОБХОДИМОСТИ_
ИЗДАТЕЛЯМ НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ НЕОБХОДИМЫ ОБЩЕНИЕ, ДИСКУССИИ, КООРДИНАЦИЯ, СОГЛАСОВАНИЕ НОРМАТИВОВ
Для того чтобы изложенные ранее тезисы стали элементами технологий книгоиздания, нужно регулярно обсуждать возникающие вопросы в среде авторов-ученых, издателей, работников министерств, Минобрнауки РФ, агентств, Госдумы и т.д. Сегодня ничего этого нет. Отсутствует даже обмен полезной информацией между самими издателями. А ведь книгоиздание для педагогов и учащихся имеет огромное значение.
Общение издателей по интересам необходимо. Если сложно организовать семинары и дискуссии с личным общением, то заочное обсуждение актуальных проблем в Интернете провести довольно просто. Отредактированные материалы обсуждений можно регулярно публиковать и рассылать членам АСКИ. Осмысленная деятельность на благо издателей и даже ее отдельные составляющие встретят понимание членов АСКИ, а проведение государственной политики в области управления издательскими структурами не оставит в стороне и административные органы.
Продолжение на с. 158
