CC BY
60
УДК 52.13.15:70.85.49
В.Ж. Аренс, М.И. Фазлуллин, А.С. Хрулёв, Г.Х. Хчеян
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ ПОГРЕБЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ РОССЫПЕЙ ЗОЛОТА СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧЕЙ
Аннотация. Рассмотрены перспективы, преимущества, недостатки и технологические схемы скважинной гидродобычи золота из погребенных многолетнемерзлых маломощных и мощных россыпей. Приведены геологические условия, описание оборудования иконструк-ции добычных снарядов. Дан анализ результатов опытных иопытно-промышленных работ по добыче золота из погребенной россыпи на прииске «Экспериментальный» (Колыма) и на погребенной прибрежно-морской россыпи реки Рывеем в районе бывшего Полярнинского ГОКа. Использовалась технология СГД с гидромониторным размывом продуктивного пласта в незатопленной камере с доставкой разрушенного материала к скважине и гидроэлеваторным подъемом золотосодержащих песков на поверхность. Для обогащения поднятых песков использовался шлюз глубокого наполнения. Технология СГД на мощных многолетнемерзлых россыпях основана на воднотепловом оттаивании мерзлых осадочных пород и эрлифтном подъеме талых песков. Глубина разработки ограничена глубиной залегания многолетнемерзлых осадочных пород. В условиях удаленности и труднодоступности мест разработки россыпей предлагается извлекать тонкое золото, используяобразованные при СГД золота подземные пустоты в качестве резервуаров для подземного выщелачивания золота (ПВ) из отвалов эйфелей после отмывки руды, добытой способом СГД, и из старых техногенных отвалов.
Ключевые слова: погребенные месторождения, вечная мерзлота, скважинная гидродобыча золота, гидромониторный снаряд, гидроэлеваторный снаряд, эрлифт, погребенная многолетнемерзлая россыпь.
Перспективы роста добычи золота из россыпей связаны с освоением как новых так и забалансовых запасов погребенных месторождений, разработка которых, учитывая глубины залегания, возможна подземным способом и методом скважинной гидродобычи (СГД). Подземный способ требует больших инвестиционных затрат, серьезной промышленной и кадровой базы и возможен при освоении значительных запасов, залегающих в благоприятных для подземных работ условиях.
Преимущества метода скважинной гидродобычи заключаются в небольших инвестиционных затратах, т.е. дают возможность разрабатывать небольшие рос-
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-01-0-26-35
сыпи с минимальным сроком начала организации добычи, которая совмещается с детальной разведкой месторождения. Благодаря безлюдной выемке, можно эффективно разрабатывать залежи в породах с недостаточной устойчивостью.
Основная сложность внедрения метода СГД — малый промышленный опыт реализации и необходимость адаптации технологии к конкретным горно-геологическим условиям. В промышленном масштабе метод СГД применялся для добычи урановых руд с глубины 40—60 м (МГРИ), Кингисеппских фосфоритовых песков с глубины 20—40 м (ГИГХС), кварцевого стекольного песка с глу-
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 1. С. 26-35. © В.Ж. Аренс, М.И. Фазлуллин, А.С. Хрулёв, Г.Х. Хчеян. 2019.
бины 100 м (Румыния), строительства подземных резервуаров в многолетне-мерзлых осадочных породах на глубине 20—100 м для хранения жидких углеводородов и захоронения отходов бурения (Ямал, Норильск, Якутия, ГАЗПРОМ). Кроме этого проведены крупные опытно-промышленные работы по оценке возможности использования метода СГД для добычи железистых кварцитов КМА, а также титан-цирконовых песков, пес-чано-гравийных материалов, янтаря, золота, касситеритов [1, 5, 6].
Перспективы промышленной реализации метода СГД на погребенных много-летнемерзлых россыпях золота обусловленных распространенностью в нашей стране и наличием пригодных для СГД больших запасов золота.
С учетом горно-геологических условий выделяем две технологические схемы реализации метода СГД — для разработки маломощных и мощных россыпей. В первом случае возможно использование технологии СГД с гидромониторным размывом продуктивного пласта в неза-топленной камере с доставкой разрушенного материала к скважине и гидроэлеваторным подъемом золотосодержащих песков на поверхность. Для разработки мощных многолетнемерзлых россыпей целесообразно взять за основу технологию СГД, реализованную в промышленных масштабах при создании подземных резервуаров в многолетнемерзлых осадочных породах [2—4, 7—15].
Первые опытные работы по скважин-ной разработке маломощных россыпей золота были проведены А.С. Хрулевым в 1988—1990 гг. на прииске «Экспериментальный» (Колыма), а затем продолжены в 2016 г. на погребенной приб-режно-морской россыпи реки Рывеем в районе бывшего Полярнинского ГОКа.
Геологическое строение россыпи реки Рывеем характерно для погребенных россыпей Чукотки и Колымы. По морфо-
логии залежи представляют собой лентовидные единые тела со значительными пережимами и расширениями. В целом отмечается неравномерное распределение бедных и богатых участков по простиранию. Плотик россыпи представлен серыми и темно-серыми среднезерни-стыми, местами пиритизированными и окварцованными песчаниками, переслаивающимися с темно-серыми глинистыми сланцами и алевролитами.
Промышленную золотоносность несут элювиальные отложения, мощность которых составляет 0,4—2,0 м, золото просажено в глинисто-щебнистый материал. Средняя крупность золота для аллювиальной россыпи изменяется от 1,0 до 1,5 мм. Мощность торфов около 15 м. Золотоносный пласт представлен галечно-гравийно-песчаными отложениями с илисто-глинистым материалом и щебнем. Средний размер обломочного материала 3—6 см. Россыпь относится к морскому типу и валунистость в ней, практически, отсутствует. Верхняя часть плотика сильно разрушена и легко поддается разборке.
Технологическая схема добычного участка СГД в 2016 г. выполнена из расчета обеспечения непрерывного процесса промывки песков, извлекаемых скважинным комплексом. Добычной блок разделяют по простиранию россыпи на панели. По боковой стороне панели бурят гидромониторные скважины, а по оси — ряд гидроэлеваторных скважин. Расстояние между скважинами в ряду 12—15 м. Расстояние между рядами гидромониторных и гидроэлеваторных скважин 11—13 м. Гидромониторные скважины бурят до плотика и обсаживают трубой 0219 мм. Гидроэлеваторные скважины бурят диаметром 550 мм с перебуром 1 м ниже подошвы продуктивного пласта. В гидроэлеваторных скважинах устанавливают трубы 0508 мм с перфорированной нижней частью.
Рис. 1. Скважинное гидродобычное оборудование: гидроэлеватор и двухтрубные гидромониторные снаряды с выводящимся стволом
Fig. 1. Equipment for hydraulic borehole mining: jet elevator and double water jet monitors with discharge shaft
Воду из водоема оборотной воды насосом первого подъема 12НДС с расходом около 1000 м3/час подают на насос второго подъема 12НДС и, далее, на гидроэлеваторный снаряд с расходом 800 м3/час и давлением 1,0 МПа, а также на насос ЦНС 180—255. От него воду с расходом 180 м3/час и давлением около 3 МПа подают на скважинный гидромониторный снаряд для размыва продуктивного пласта и доставки разрушенных песков к скважинному гидроэлеваторному снаряду. Поднимаемую им пульпу направляют на передвижной промприбор. Эфеля бульдозером размещают в отвале или используют для планировки поверхности полигона, а воду направляют в водоем оборотной воды.
На первом этапе отработки блока с помощью специальной боковой насадки в нижней части гидроэлеваторного снаряда производят сбойку гидроэлеваторной скважины с гидромониторной скважиной, пробуренной на расстоянии 2 м от гидроэлеваторной скважины. Затем гидромониторным снарядом производят сбойку по пласту с ближайшими гидромониторными скважинами, пробуренными в рядах гидромониторных скважин. Из скважин левого и правого
рядов блока гидромониторными снарядами ведут поочередно размыв секторов со смывом песков на гидроэлеваторный снаряд до момента сбойки со следующими гидромониторными скважинами в рядах. Далее производят поочередно размыв секторов до сбойки с соседней гидроэлеваторной скважиной и скважинами в ряду гидромониторных скважин. Таким образом, отрабатывается полоса шириной около 25 м. При работе двумя комплексами ширина отрабатываемой полосы увеличивается в 2 раза.
Опытные работы (2015—2016 гг.) позволили определить основные параметры процессов: гидромониторного размыва многолетнемерзлых пород, зачистки и разрушения золотосодержащих пород плотика, представленного трудно и легко разборными глинистыми сланцами, доставки золотосодержащих песков в подземной камере к скважинному гидроэлеватору и гидроэлеваторного подъема разрушенной горной массы на поверхность. Было разработано и испытано скважинное оборудование (рис. 1), состоящее из секций труб и позволяющее вести добычу золота россыпей на глубине 25 и более метров. Конструкция скважинного гидроэлеватора обеспечи-
вала забор грунта в его нижней части. Гидроэлеватор устанавливался внутри колонны труб с перфорацией в нижней части для защиты от попадания негабаритных включений.
Перед проведением опытных работ были выполнены расчеты параметров основных технологических процессов и оборудования.
При выемочной мощности 1 м, параметры гидромонитора должны обеспечить размыв в радиусе не менее 15 м при средней производительности по горной массе 10 м3/час. Исходя из расчетов по гидромониторному разрушению продуктивного пласта, расстояние между гидромониторными и гидроэлеваторной скважинами принято 15 м. Это обеспечивает сбойку гидромониторных скважин, доставку и подработку плотика с созданием уклона в сторону гидроэлеваторной скважины. Расчет параметров гидроэлеваторного подъема выполнен с учетом использования последовательно работающих насосов 12 НДС при расходе воды 900 м3/час, в том числе на насадке гидроэлеватора 700 м3/час, насадках в зоне всасывания 20 м3/час и на гидромониторе 180 м3/час. Давление воды на гидроэлеваторной насадке составит 100 м.в.с., а скорость 35,4 м/с. Для этих параметров принимаем диаметр гидроэлеваторной насадки 80 мм.
Максимальная высота подъема сква-жинного гидроэлеватора достигается при соотношении площадей камеры смешения и насадки гг = 2,5—3,0. Коэффициент эжекции а равен 0,43 при расходе эжектируемой гидросмеси 300 м3/час.
Диаметр камеры смешения 130 мм, параметр гг = 2,64. При этом высота подъема может достигать 27 м. Фактическая высота подъема при глубине скважины 17 м, высоте промприбора 3 м и гидравлических потерях в соединительном пульповоде (2 мв.с.) составляет 22 м. Это обеспечивает работу скважинного гидроэлеваторного комплекса при заданных параметрах.
На участке СГД проводятся следующие работы.
Подготовка добычного полигона. Определяют порядок отработки полигона и место установки насосной станции первого подъема. При достаточно больших размерах добычного полигона, его отработку целесообразно начинать с наиболее высокой отметки поверхности и плотика или произвести на начальном участке отсыпку поверхности, если поверхность заболочена или затапливается. Далее проходят водоотводную траншею и отрывают котлован для установки насосной станции. Эти работы целесообразно проводить в летне-осенний период при наибольшей глубине сезонного оттаивания.
Рис. 2. Скважинный гидродобычной комплекс
Fig. 2. Hydraulic borehole mining system
Монтаж технологического оборудования, включающего установку насосных станций, прокладку трубопроводов и обогатительного оборудования. Насосные установки и обогатительное оборудование целесообразно устанавливать на передвижные санные основания, соединяя их между собой гофрированными и плоско-сворачиваемыми рукавами с бы-строразъемными соединениями (рис. 2).
Бурение эксплуатационных скважин позволяет уточнить размеры продуктивной зоны и запасы в ней металла и вести избирательную отработку промышленных участков. Обеспечивается также резерв эксплуатационных скважин.
Сооружение скважин осуществлялось ударно-канатным способом. Время бурения гидромониторной скважины диаметром 220 мм и глубиной 16 м — 1 смена; гидроэлеваторной скважины диаметром 550 мм и глубиной 17 м — 2 суток. Работы по бурению велись в 2 смены круглосуточно. Более эффективно использовать роторное бурение. Время демонтажа и монтажа скважинного гидромониторного снаряда с учетом подключения к насосу составляло одну смену.
Проведенные испытания показали, что при глубине разработки до 20 м монтаж оборудования может производиться без разборки снарядов на секции, что существенно сокращает время демонтажа и монтажа скважинного оборудования. При разработке россыпей на глубине более 20 м целесообразно использовать быстроразъемное соединение секций труб, исключающее их расстыковку при вращении.
Добыча золотосодержащих песков. Момент сбойки гидромониторных скважин фиксировался по всасыванию воздуха в скважину при работающем гидроэлеваторе.
Испытания показали, что двухтрубная конструкция скважинного гидромонитора с выводящимся стволом длиной 1 м
не обеспечивала свободного вращения и вертикального перемещения гидромонитора в скважине и была заменена однотрубной с основной горизонтальной и вспомогательной вертикальной насадкой.
Испытания показали ее эффективность, как при вертикальном, так и круговом перемещении в скважине, заполненной осадком пород, хотя дальность полета струи снизилась на 2—3 м.
В гидроэлеваторной скважине была установлена перфорированная колонна с открытым дном, которая под собственным весом опускалась в осадок до забоя скважины в коренных породах. Благодаря тому, что всасывающее отверстие гидроэлеватора находилось в его нижнем торце с двумя направленными вниз насадками, скважинный гидроэлеватор без затруднений опускался до забоя скважины внутри перфорированной колонны.
Установка оборудования внутри перфорированной колонны в породный стакан скважины ниже плотика обеспечивала защиту гидроэлеватора от обрушения и попадания крупногабаритных кусков породы. Скважина оставалась устойчивой около года, при этом обеспечивался подъем крупного золота и камней до 100 мм, а также возможность вертикального перемещения гидроэлеватора со спуском его на забой скважины. При работе гидроэлеватора были случаи перекрытия зоны всасывания, которые устранялись при подъеме его домкратами на 20—30 см. Навал пород вокруг перфорированной колонны устраняют с помощью гидромонитора.
Для обогащения поднятых песков использовался шлюз глубокого наполнения длиной 10 м, установленный в передвижном контейнере, что позволяло вести промывку при температуре до -20 °С.
При промывке песков, содержащих большое количество тонкого и пылевато-
го золота, целесообразно дополнительно использовать стационарный обогатительный комплекс, для чего в нижней части шлюза установить бункер с перфорацией диаметром 20 мм и шламовый насос.
Для извлечения перфорированной колонны диаметром 508 мм из гидроэлеваторной скважины была изготовлена платформа с двумя гидроцилиндрами грузоподъемностью 200 т каждый, хомутом для подъема труб и маслостанцией.
Извлечение обсадных колонн скважин целесообразно производить не позднее, чем через несколько суток после отработки во избежание их промерзания.
Параметры участка СГД. Средняя производительность по гидромониторному размыву продуктивного пласта и промывке песков — 10 м3/ч. Время размыва одной гидромониторной скважины с зачисткой плотика составляло 0,5—1 смену. Объем сезонной добычи гидродобычным комплексом 10—20 тыс. м3. Комплекс обслуживает бригада из 14 человек.
Кроме того, для обеспечения непрерывной отработки добычного полигона в состав скважинного гидродобычного комплекса должны входить:
• два скважинных гидроэлеваторных снаряда, один из которых находится в работе, а второй в монтаже;
• три скважинных гидромониторных снаряда с платформами управления, один из которых монтируется в скважине;
• две платформы для управления скважинным гидроэлеваторным снарядом и извлечения обсадной колонны;
• переставной промприбор.
Разработку мощных погребенных россыпей предлагается вести на базе про-мышленно реализованной технологии создания скважинных подземных резервуаров [3].
Она основана на оттаивании много-летнемерзлых песчаных пород в затопленной камере с последующим эр-лифтным подъемом оттаявшего песка
на поверхность. Отходы строительства (песчаный грунт) утилизируют при проведении рекультивационных работ.
Наиболее перспективными для применения скважинной гидродобычи золота на мощных погребенных многолетне-мерзлых россыпях являются запасы месторождения р. Болотный (Сусуманский район). Они залегают в переуглубленном тальвеге, с максимальной мощностью отложений 280 м и шириной россыпи 40—120 м. Золотоносный аллювий включает до 6 обогащенных пластов песков суммарной мощностью до 30 м. Залегают они на ложных плотиках глинистого состава. Гранулометрический состав пород: гальки 25,3—30,7%, гравия 39,3—42,1%, песчано-глинистого заполнителя 30—32,6%.
Нижняя граница мерзлых пород месторождения ручья Болотный предположительно находится на глубине 280— 340 м. Температура пород на глубине залегания россыпи изменяется от -5 °С (террасовый участок) до -2 °С (тальве-говый).
Предлагаемая технология СГД золота заключается в следующем. Россыпь с поверхности разбуривают технологическими скважинами. Скважину обсаживают колонной труб диаметром 426 мм. В скважине автокраном монтируют гидродобычной агрегат, состоящий из скважинного снаряда и платформы для управления им.
Скважинный снаряд состоит из секций конструктивно совмещенных эрлифта для подъема гидросмеси песков и гидромонитора для размыва продуктивного пласта. Снаряд подключают к трубопроводам для подачи воды и сжатого воздуха. Отработку ведут путем водно-теплового оттаивания подземной камеры, высота которой равна мощности продуктивного пласта, с откачкой эрлифтом образующейся гидросмеси песков на поверхность и последующей круго-
вой гидромониторной зачисткой плотика. Поднятые пески направляют на пром-прибор.
Первоначально отрабатывают блоки из 4-х подземных камер диаметром 20 м через скважины, пробуренные по сетке 18 * 18 м. При средней мощности продуктивного пласта 13,4 м объем добычи песков из блока составит 15 тыс. м3. С учетом 10% технологических потерь извлечение при данной системе разработки составит 70,5%.
Для обеспечения максимального извлечения предлагается система разработки с гидрозакладкой отработанных камер эфелями.
При годовой добыче 1 т золота, годовой объем извлекаемого песка должен составлять 160 тыс. м3. При среднем объеме камеры —4 тыс. м3, необходимо отрабатывать за сезон около 40 скважин. Один скважинный гидродобычной комплекс за сезон (120 суток) отрабатывает 16 камер (64 тыс. м3 песков). Таким образом, для добычи 1 т золота потребуется 3 комплекса.
Скважинный гидродобычной комплекс состоит из 4-х скважинных снарядов и наземных установок для управления снарядом, 4-х передвижных компрессоров, дизельной насосной станции низкого давления (12 НДС), дизельной насосной станции высокого давления (ЦНС 180-240), 4-х передвижных парогенера-торных установок или одной модульной котельной, шлюзового промприбора, бульдозера.
Дополнительно используется автокран для монтажа оборудования, водовозка и автоцистерна для подвоза дизельного топлива.
Планируемые технические характеристики скважинного агрегата.
• расход воды на размыв продуктивного пласта песков — 200 м3/ч;
• давление воды на насадке гидромонитора при зачистке плотика —30 кг/м2;
• расход сжатого воздуха при обеспечении уровня воды в скважине не менее 50% от высоты подъема —20 м3/мин;
• давление воздуха на оголовке скважины — до 20 кг/см2;
• производительность одного эрлифта по гидросмеси — 200 м3/ч, по пескам 10 м3/ч;
• максимальный размер поднимаемого материала — до 100 мм.
Отработка прибрежно-морских россыпей открытым способом показала, что извлечение золота на них гравитационными способами не превышает 50%, а эффективных способов извлечения тонкого золота с содержанием в концентрате, достаточном для передачи на аффинажный завод, кроме гидрометаллургических методов, нет. В условиях удаленности и труднодоступности мест разработки россыпей предлагается решение по извлечению тонкого золота, включающее использование образованных при СГД золота подземных пустот в качестве резервуаров для подземного выщелачивания золота (ПВ) из отвалов эйфелей после отмывки руды, добытой способом СГД, и из старых техногенных отвалов.
В качестве первоочередного объекта для реализации данной технологии планируется переработка техногенных отвалов, в частности, эфельные отвалы после промывки песков на промприбо-рах. Единичные объемы эфельных отвалов достигают сотен тысяч м3, а суммарные объемы только по Полярнинскому ГОКу — десятки миллионов м3. Среднее содержание в них золота около 1 г/м3. Золото в основном тонкое и пылеватое, поэтому при повторной переработке отвалов с использованием аппаратов гравитационного обогащения его извлечение не превышает 15—20%.
Строительство подземных резервуаров под ПВ производят на участках, где мощность многолетнемерзлых осадочных пород составляет не менее 20 м и
отсутствуют проницаемые зоны (крио-пегы). На площадке бурят технологические скважины диаметром 300 мм. В зависимости от мощности осадочных многолетнемерзлых пород единичный объем подземного резервуара составит от 2000 до 6000 м3. Технологические скважины бурятся роторным или канатно-ударным способом с обсадкой трубой 324 мм на глубину 10 м. Размыв подземных резервуаров производят путем подачи воды из наземного водоема с расходом около 100 м3/час и эрлифт-ным подъемом гидросмеси талых пород. Одновременно идет строительство нескольких подземных резервуаров. Среднесуточный прирост объема подземного резервуара составляет 100—150 м3. Для сокращения времени их создания используют передвижные парогенератор-ные установки или модульные дизельные котельные.
После окончания строительства подземные резервуары оборудуют трубами для подачи выщелачивающего раствора и его эрлифтного подъема на поверхность. Мелкозернистый концентрат вместе с водой (т:ж = 1:5) шламовым насосом транспортируется по трубопроводу на участок подземных резервуаров в тонкослойный сгуститель. Сгущенный продукт (М = 60%) загружается в подземный резервуар, а вода используется при размыве подземных резервуаров. Возможно использование подземных резервуаров в качестве сгустителя для отделения воды.
Температура воды в подземном резервуаре в первый год около +10 °С, промерзание начинается на 2—3 год и длится в зависимости от объема резервуара от нескольких десятков до сотни лет.
Технология выщелачивания золота аналогична применяемой при кюветном и чановом выщелачивании. В настоящее время наибольшее распространение получило выщелачивание на основе
цианирования, обеспечивающее высокое извлечение золота. Для условий при-брежно-морских россыпей Чукотки при повышенном содержании NaCl в воде, возможно сернокислотно-хлоридное выщелачивание золота в присутствии диоксида марганца. Подземные резервуары могут использоваться также для сбора и накопления выщелачивающих растворов.
Заключение
1. Наиболее перспективно применение технологии скважинной гидродобычи на погребенных многолетнемерз-лых россыпях, благодаря устойчивости вмещающих пород, эффективности гидромониторного размываи оттаивания мерзлых осадочных пород и золотоносной части плотика, а также относительно небольшим инвестиционным затратам.
2. Проведенные в 2015—2016 гг. работы на участке СГД с учетом предыдущего опыта разработки данной технологии свидетельствуют, что предложенная схема и параметры скважинного оборудования соответствуют расчетным и позволяют использовать метод СГД при разработке маломощных погребенных многолетнемерзлых россыпей на глубинах от 15 до 50 м. Для увеличения продолжительности добычного сезона можно использовать передвижные пароге-нераторные установки.
3. Технология СГД на мощных многолетнемерзлых россыпях основана на вод-нотепловом оттаивании мерзлых осадочных пород и эрлифтном подъеме талых песков. Глубина разработки ограничена глубиной залегания многолетне-мерзлых осадочных пород.
4. Образованные емкости целесообразно заполнить эфелями и вести процесс подземного выщелачивания золота по известным схемам. Подготовку эфе-лей проводят путем их промывки с выделением мелкозернистого концентрата крупностью — 5 мм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аренс В.Ж., Хчеян Г.Х., Бабичев Н. И., Хрулев А. С., Башкатов А. Д., Гридин О. М.Скважин-ная гидродобыча полезных ископаемых. — М.: Изд-во «Горная книга», 2011. — 293 с.
2. Аксютин О. Е., Казарян В.А., Ишков А. Г., Хлопцов В. Г., Теплов М. К., Хрулев А. С., Са-вич О. И., Сурин С.Д. Строительство и эксплуатация резервуаров в многолетнемерзлых осадочных породах. — М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2013. — 432 с.
3. Ницевич О. А., Цурло Е. Н., Янушенко А. П. Опыт определения объема и формы добычной камеры при скважинной гидродобыче // Горный журнал. — 2011. — № 2.
4. Багазеев В. К., Валиев Н. Г., Симисинов Д. И. Физико-механическое обоснование гидравлического разрушения пород при скважинно-гидравлической разработке россыпных месторождений // Горный журнал. — 2015. — № 12. — С. 25—27.
5. Дробаденко В. П., Малухин Н. Г., Вильмис А.Л. Проблемы и перспективы скважинной гидродобычи полезных ископаемых // Золотодобыча. — 2011. — № 155. — С. 17—19.
6. Аренс В.Ж., Хчеян Г.Х., Хрулев А. С. Скважинная гидродобыча песков с хозяйственным использованием образовавшихся подземных пустот в условиях вечной мерзлоты // Горный журнал. — 2013. — № 10. — С. 79—82.
7. Британ И.В. Состояние скважинной гидродобычи. Кризис или недальновидность? // Недропользование 21 век. — 2013. — № 6 (43). — С. 46—51.
8. Рочев В.Ф. О возможности применения скважинной гидродобычи на золотоносных россыпях Южной Якутии // Горный журнал. — 2016. — № 9. — С. 50—53.
9. Сурин С.Д., Савич О. И. Развитие технологии строительства и эксплуатации подземных резервуаров в многолетнемерзлых породах / Материалы пятой конференции геокриологов России. МГУ им. М.В. Ломоносова, Т. 1. — М., 2016. — С. 151—157.
10. Bondarev E. A., Rozhin 1.1., Popov V. V., Argunova K. K.The possibility of storage of gas hydrates in underground reservoirs in MMP // Kriosferazemli, 2015, Vol. XIX, No 4, pp. 64—74.
11. Bondarchuk I. B., Shenderova I. V. Classification of hydraulic borehole mining technological processes during pay zone development. Published under licence bylOP Publishing Ltd. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Vol. 24, conference 1.
12. Simpson Antony Positive Preliminary Evaluation of Borehole Mining at the Hansen Uranium Deposit. 2012.www.asx.com.au/asxpdf/20120213/pdf/4249l4sksggk96.pdf.
13. Kinley Exploration, 2018. www.hydraulicboreholemining.com.
14. Colin B. Kinley, Andrew Mac Ewen Hydraulic borehole mining system and method, Patent WO 2015057657 A1. Espacenet, 2015.
15. RCS Group of Companies. Jet Boring/Borehole Mining. 2018. http://rcsenergy.ca/jet-boring-borehole-mining/
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Аренс ВикторЖанович — доктор технических наук, вице-президент РАЕН, Фазлуллин Марат Исмаилович — доктор технических наук, генеральный директор, НПП «Геотэп»,
Хрулев Александр Сергеевич — доктор технических наук, РАЕН, Хчеян ГеоргийХачатурович — доктор технических наук, РАЕН, e-mail: [email protected].
ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2019. No. 1, pp. 26-35. Experience of hydraulic borehole mining of gold placers buried in permafrost
Arens V.J., Doctor of Technical Sciences,
Vice-President of the Academy of natural Sciences (RAEN), Moscow, Russia, Fazlullin M.I., Doctor of Technical Sciences, General Director, NPP «Geotep», KhrulevA.S., Doctor of Technical Sciences, Moscow, Russia, Khcheyan G.H., Doctor of Technical Sciences, Moscow, Russia, e-mail: [email protected].
Abstract. The article discusses prospects, advantages, shortcomings and process flow sheets of hydraulic gold mining from thick and thin placers buried in permafrost. The geological conditions of placers, as well as equipment and its designs are described. The results of commercial and semi-commercial gold extraction from a buried placer in the Experimental mine (Kolyma) and from a buried coastal placer at the Ryveem river in the area of the former Polyarninsky Mining and Processing Plant are analyzed. The applied HBM technology used water jet monitoring of pay zone in a free chamber and hydraulic elevator of gold-bearing sand to the surface. Gold sand processing involved sluicing with gateway of deep filling. The technology of gold HBM in thick permafrost is based on thawing of frozen rocks by warm water and air lift of thawed material to the surface. The depth of mining is restricted by the depth of occurrence of permafrost. In case of far placers with difficult access, it is proposed to recover fine gold using the underground voids formed by HBM for in-situ leaching of gold from sluice tailings after HBM and from old mining waste.
Key words: buried placers, permafrost, hydraulic borehole mining, water jet monitor, water jet elevator, air lift, placer buried in permafrost.
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-01-0-26-35
REFERENCES
1. Arens V. Zh., Khcheyan G. Kh., Babichev N. I., Khrulev A. S., Bashkatov A. D., Gridin O. M. Skvazhinnaya gidrodobycha poleznykh iskopaemykh [Hydraulic borehole mining], Moscow, Izd-vo «Gornaya kniga», 2011, 293 p.
2. Aksyutin O. E., Kazaryan V. A., Ishkov A. G., Khloptsov V. G., Teplov M. K., Khrulev A. S., Savich O. I., Surin S. D. Stroitel'stvo i ekspluatatsiya rezervuarov v mnogoletnemerzlykh osadochnykh porodakh [Construction and operation of reservoirs in permafrost sediments], Moscow-Izhevsk, Institut komp'yuternykh issledovaniy, 2013, 432 p.
3. Nitsevich O. A., Tsurlo E. N., Yanushenko A. P. Opyt opredeleniya ob"ema i formy dobychnoy kamery pri skvazhinnoy gidrodobyche [Experience of determining size and shape of gold extraction chamber in hydraulic borehole mining], Gornyyzhurnal. 2011, no 2. [In Russ].
4. Bagazeev V. K., Valiev N. G., Simisinov D. I. Fiziko-mekhanicheskoe obosnovanie gidravlicheskogo raz-rusheniya porod pri skvazhinno-gidravlicheskoy razrabotke rossypnykh mestorozhdeniy [Physical and mechanical justification of destruction of rocks by water in hydraulic borehole mining of placers], Gornyy zhurnal. 2015, no 12, pp. 25-27. [In Russ].
5. Drobadenko V. P., Malukhin N. G., Vil'mis A. L. Problemy i perspektivy skvazhinnoy gidrodobychi poleznykh iskopaemykh [Problems and prospects of hydraulic borehole mining], Zolotodobycha. 2011, no 155, pp. 17-19. [In Russ].
6. Arens V. Zh., Khcheyan G. Kh., Khrulev A. S. Skvazhinnaya gidrodobycha peskov s khozyaystvennym ispol'zovaniem obrazovavshikhsya podzemnykh pustot v usloviyakh vechnoy merzloty [Hydraulic borehole mining of gold and efficient use of resultant underground voids in the conditions of permafrost], Gornyy zhurnal. 2013, no 10, pp. 79-82. [In Russ].
7. Britan I. V. Sostoyanie skvazhinnoy gidrodobychi. Krizis ili nedal'novidnost'? [State-of-the-art of hydraulic borehole mining. Crisis or shortsightedness?], Nedropol'zovanie 21 vek. 2013, no 6 (43), pp. 46—51. [In Russ].
8. Rochev V. F. O vozmozhnosti primeneniya skvazhinnoy gidrodobychi na zolotonosnykh rossypyakh Yu-zhnoy Yakutii [Applicability of hydraulic borehole mining in placers in South Yakutia], Gornyy zhurnal. 2016, no 9, pp. 50—53. [In Russ].
9. Surin S. D., Savich O. I. Razvitie tekhnologii stroitel'stva i ekspluatatsii podzemnykh rezervuarov v mnogoletnemerzlykh porodakh [Technology of construction and operation of underground reservoirs in permafrost], Materialy pyatoy konferentsii geokriologov Rossii. MGU im. M.V. Lomonosova, vol. 1], Moscow, 2016, pp. 151—157. [In Russ].
10. Bondarev E. A., Rozhin I. I., Popov V. V., Argunova K. K.The possibility of storage of gas hydrates in underground reservoirs in MMP. Kriosferazemli, 2015, Vol. XIX, No 4, pp. 64—74.
11. Bondarchuk I. B., Shenderova I. V. Classification of hydraulic borehole mining technological processes during pay zone development. Published under licence byIOP Publishing Ltd. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Vol. 24, conference 1.
12. Simpson Antony Positive Preliminary Evaluation of Borehole Mining at the Hansen Uranium Deposit. 2012. www.asx.com.au/asxpdf/20120213/pdf/4249l4sksggk96.pdf.
13. Kinley Exploration, 2018. www.hydraulicboreholemining.com.
14. Colin B. Kinley, Andrew Mac Ewen Hydraulic borehole mining system and method, Patent WO 2015057657 A1. Espacenet, 2015.
15. RCS Group of Companies. Jet Boring/Borehole Mining. 2018. http://rcsenergy.ca/jet-boring-bore-hole-mining/
