Отработка нагорных россыпных месторождений с использованием искусственных управляемых селевых потоков Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ 8 і £ 0ч £ 1

МОСКВА ¿МГГУ.я31яянваря*г -я4я—евраляя2000я-одая

^ Н.С. Абдуев, Н.С. Буктуков, 2000

УДК 533.068.5:622

Н.С. Абдуев, Н.С. Буктуков

ОТРАБОТКА НАГОРНЫХ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИСКУССТВЕННЫХ УПРАВЛЯЕМЫХ СЕЛЕВЫХ ПОТОКОВ

Россыпные нагорные месторождения характеризуются весьма сложными условиями разработки, поскольку их месторасположение представляет собой пересеченную горную местность, недоступную для всех видов наземного транспорта. Отличительной особенностью этих месторождений является то, что массивы наносов, перекрывающие полезные ископаемые, образовались в результате выноса водными и селевыми потоками разрушенного обломочного материала в течение длительного времени. Причем отложения этих наносов происходили на относительно малых, преимущественно от 30 до 15

0, углах наклона русел речных стоков.

Поиск альтернативных способов разработки таких месторождений без применения традиционных средств рыхления, погрузки и транспортировки пород привел к некоторым примерам использования искусственных селевых потоков (СП) для перемещения разрыхленных материалов. Это прежде всего применение искусственных СП для доставки отбитой руды при разработке наклонных рудных залежей [1,2]. Сущность способа состоит в том, что в наклонную камеру на навал отбитой руды (породы) подают поток воды, который насыщает разрыхленную горную массу и образует псевдожидкую среду, способную перемещаться вниз под действием гравитационных сил в виде селевого потока. При этом практическая реализация процесса селедоставки достигается за счет примене-

ния небольшого количества простейших устройств (емкость для воды, затвор, перемычки и т.д.), обеспечивающие перемещение тысяч тонн горной массы в течение нескольких минут. Такая высокая производительность не может быть сопоставима с применением любых известных средств доставки.

Имеется положительный опыт применения искусственных СП при проходке геологоразведочных канав на горных склонах [3]. Проходка канав производилась путем размыва верхнего слоя наносов на горных склонах до залегания коренных пород при подаче потока воды, который в первый момент создавал первичную канаву, а затем прорезал ее на требуемую глубину и ширину, обнажая коренные породы.

Пространственное размещение золотосодержащих наносов (плотика), параметры массива наносов, а также рельеф местности являются определяющими при разработке схемы вскрытия месторождения и отработки вскрыши. При этом в зависимости от параметров вскрыши основные вскрывающие траншеи могут располагаться по простиранию и вкрест простирания плотика. Для обеспечения бесперебойной транспортировки разрыхленных наносов отводящая траншея и соединяющая основные вскрывающие траншеи должны иметь наклон, достаточный для транзитного пропуска СП, образованных в верхней части месторождения.

На рис. 1 представлена схема вскрытия рассыпного нагорного месторождения средних размеров.

Отличительной особенностью данной схемы является то, что основные вскрывающие траншеи 1 и 2 располагают вдоль массива наносов на длину плотика между отводящей траншеей 3 и подводящими 4, 5 траншеями. Причем отводящую траншею 3 размещают на контакте коренных пород склона ущелья и массива наносов. Такое размещение позволяет сократить объем

вскрышных работ, поскольку склон ущелья станет одним из бортов траншеи. Также за счет того, что один из бортов сложен коренными породами в значительной степени уменьшится размываемость траншеи, соответственно, снизятся затраты на периодическое выравнивание ее бортов.

В нижней части месторождения основные вскрывающие траншеи 1, 2 замыкают на отводящую траншею 3, путем прорезки разделительной перемычки между этими траншеями. В верхней части месторождения подводящие траншеи 4 и 5 соединяют с водоводами 6 и 7, которые в свою очередь замыкают на аккумулирующую емкость для воды 8, образуя таким образом единую транспортную и водную магистраль.

При отработке небольших месторождений схема вскрытия в значительной степени упрощается, так как соединительная, вскрывающая и подводящая траншеи можно расположить в створе друг с другом, образовав единую магистральную траншею с разными уклонами в нижней и верхней частях месторождения.

Характерной особенностью вскрытия и отработки малых и средних месторождений является продольное размещение основных вскрывающих траншей.

На рис. 2 представлена схема с продольнопоперечным размещением основных вскрывающих траншей, которая может быть использована при отработке месторождений имеющих большую ширину и мощность наносов.

Отличительной особенностью этой схемы является то, что вдоль оси массива наносов располагают продольные аккумулирующие траншеи 1, 2. При этом отводящую 3 и подводящие 4, 5 траншеи размещают аналогично описанной выше схеме (рис. 1) с тем лишь отличием, что отводящую траншею 3 размещают в створе аккумулирующих траншей 1, 2. На аккумулирующие траншеи 1, 2 замыкают короткие поперечные траншеи 6. Угол наклона поперечных траншей 6 принимают равным или меньшим углу естественного откоса пород, составляющих массив наносов. Таким образом создаются независимые друг от друга центральные транспортные и водные магистрали, на которые выходят ко-

роткие вскрывающие траншеи 6, образующие два крыла месторождения. Причем количество поперечных траншей 6 может быть достаточно большим и ограничиваться только длиной аккумулирующих траншей 1, 2. Такое размещение траншей позволяет создать широкий фронт вскрышных работ и обеспечить их высокую интенсивность. Воду в аккумулирующие траншеи 1, 2 подают по водоводу 7, соединяющемуся с аккумулирующей емкостью 8 аналогично описанной выше схеме (рис. 1).

На рис. 3 показана стадия засечки продольных вскрывающих траншей 1, 2. Для этого вдоль намеченных трасс проходят шурфы 3 для закладки минных зарядов ВВ, рассчитанных на выброс грунтов. Оформив взрывным способом первичную вскрывающую траншею 1 приступают к сооружению аккумулирующей емкости в верхней части месторождения. Аккумулирующую емкость 4 сооружают путем расширения и углубки естественного русла реки. Для этих целей используют, например, скреперные лебедки, с помощью которых из снимаемого слоя наносов сооружают плотину 5, которая перекрывает образованный таким образом котлован. После укреп-ления плотины 5 от размыва, в средней части насыпного вала сооружают выпускной канал 6 с бетонным покрытием его днища и стенок и перекрывают дверью-затвором. Выпускной канал 6 соединяют с первичной траншеей 1 и по вновь образованному руслу осуществляют отвод воды, а старое русло реки в последующем погашают по мере отработки месторождения.

После отвода воды приступают к засечке описанным выше способом вскрывающей траншеи 2. Оформив первичные траншеи 1, 2 и соорудив аккумулирующую емкость 4 приступают к углубке этих траншей.

На рис. 4 показан вариант с использованием взрывного способа углубки вскрывающих траншей и формирования навала из разрыхленных наносов. Для осуществления этого способа в бортах вскрывающих траншей 1, 2 проходят шурфы 8 на глубине 1,8 -2 м для закладки минных зарядов ВВ, что обеспечивает безопасность, также высокую производительность проходки из-за отсутствия операции по креплению стенок шурфов.

После проходки необходимого количества шурфов и закладки ВВ производят их вание, предварительно направив воду в траншею 2 для исключения вероятности прострела зарядов ВВ в днище траншеи из-за возможного нарушения взрывной сети. В результате взрыва формируют навал рыхленных наносов 9. Затем поток воды вновь направляют в траншею 1. Причем дачу воды осуществляют после заполнения аккумулирующей емкости 4, путем перелива воды через дверь-затвор 7 в выпускной нал 6 и далее в траншею 1. Поступающий поток воды накапливается перед навалом 9,

Рис. 5. Технологическая схема ведения вскрышных работ с использованием бульдозерного формирования навала пород

который служит своеобразной плотиной на пути потока воды. Таким образом перед навалом наносов 9 образуется нительная емкость для воды 10. После повышения уровня воды до верхней точки гребня навала 9 и насыщения фильтрационным потоком воды рыхленных грунтов,

ляющих этот навал, производят выпуск потока воды из основной емкости 4. Более ный поток поступает во временную емкость 10 и ет волну, которая смывает ослабленные фильтрационным потоком разрыхленные породы, составляющие навал наносов 9. Образованный таким образом селевой поток приобретает транспортирующую способность и легко перемещает навал разрыхленных наносов далеко за пределы месторождения и растаскивает их по длине русла реки в виде самоотмостки. Чередуя операции по формированию навала наносов и его смыва потоком воды поочередно в каждой из траншей производят вскрышные работы и углубку этих траншей по всей ширине массива наносов.

Недостатком данного способа является использование малопроизводительного ручного труда при проходке шурфов для закладки минных зарядов ВВ, а также необходимость в периодическом выравнивании бортов траншей зарядами ВВ малой мощности или же при помощи скреперной лебедки или гидромониторного смыва.

Рис. 6. Технологическая схема ведения вскрышных работ с использованием гидромониторного размыва пород без формирования навала пород

Более предпочтительным является формирование навала наносов в траншеях с использованием бульдозеров в комбинации со взрывным способом углубки траншей (рис. 5). Здесь аккумулирующие траншеи 1, 2 располагают на флангах наносов на контакте с коренными породами. Между аккумулирующими траншеями 1, 2 оформляют рабочую площадку с небольшими уклонами в сторону траншей, из-за возможного излива потока воды при ее натекании на навал наносов. Углубку аккумулирующих траншей 1, 2 осуществляют взрывным способом с селедоставкой разрыхленных наносов. После углубки траншей на заданную глубину, производят снятие наносов между ними на такую же глубину. Вскрышные работы ведут двумя забоями с некоторым опережением одного из них. Разрыхленные наносы с помощью бульдозера перемещают до аккумулирующей траншеи с заходом бульдозера на гребень навала 4 для его выравнивания поперек этой траншеи. После образования навала наносов заданной формы и

параметров производят подачу воды на навал из аккумулирующей емкости 5 по описанной выше схеме.

Недостатком данного способа является сложность доставки крупногабаритного самоходного оборудования и средств для их функционирования в труднодоступных горных районах.

На легких грунтах, представленных песками, рыхлым лёсом и супесью, наиболее эффективным будет гидромониторный смыв.

На рис. 6 показана технологическая схема ведения вскрышных работ с использованием гидромониторного смыва без формирования навала наносов в траншее. Сущность способа состоит в том, что размыв бортов производят двумя попутными забоями, направленными навстречу друг другу по падению бортов траншеи, в которых направление движения потоков пульпы, образовавшейся при размыве бортов, совпадает с направлением движения струй гидромониторов 1, 2. Причем смыв наносов осуществляют на поток воды 3, движущейся по дну траншей,

а сами забои располагают с уклоном по направления движения этого потока. Это обеспечивает перемещение потоков пульпы вдоль линии забоев, улучшая размыв массива наносов.

Забор воды для гидромониторов 1, 2 производят из аккумулирующей емкости 4, расположенной в верхней части месторождения. Причем поток воды подают непрерывно переливом через дверь-затвор 5.

После смыва некоторого объема наносов постоянным потоком, осуществляют подачу дополнительного объема воды путем ее выпуска из аккумулирующей емкости 4 для более тщательной зачистки траншей от крупных кусков породы. Таким образом, чередуя размыв бортов с периодической зачисткой днища траншеи усиленными потоками воды осуществляют эффективную отработку месторождения.

1. Грибанов В.Ф., Сейда-лиев А.С. Разработка пологопадающих рудных месторождений с взрыво- и гидродоставкой руды. - Алма-Ата: Наука, 1987, 71 с.

2. Дюков В.Л., Волков А. П. О беззаторном выносе шахтного селя в транспортную выработку при отработке выемочных ка-мер./Комплексное использование минерального сырья. - 1990, №9, с. 14 - 18.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Иванов П.И. Проходка канав селевыми потоками. -Иркутск: Книжное издательство, 1955, 78 с.

4. Флейшман С.М. Сели. -Л.: Гидрометеоиздат, 1978, 309 с.

✓---------------------------------------------------------------Т7

Абдуев Н.С. - НПК «Ремас», Республика Казахстан.

Буктуков Н.С.- Институт горного дела им. Д.А. Кунаева, Республика Казахстан.