CC BY
142
--------------------------------------- © И.А. Краденых, 007
УДК 622.271.4 (571.56)
И.А. Краденых
ОЦЕНКА ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ТРУДНОСТИ ОСВОЕНИЯ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗОЛОТА
Т^азвитие золотодобывающей отрасли связано, в первую
лГ очередь, с наращиванием минерально-сырьевой базы, освоением перспективных месторождений, техническим перевооружением и освоением новых методов добычи и обогащения. Значительным резервом по увеличению МСБ являются глубокозалегаю-щие россыпи. Однако, в связи со сложными горно-геологическими условиями их залегания, использование традиционных технологий приводит к высоким энергозатратам, что увеличивает себестоимость работ и снижает рентабельность производства.
Эффективность разработки глубокозалегающих россыпных месторождений зависит от объемов выемки торфов и песков, максимальной концентрации горных работ для снижения затрат на транспортировку пород вскрыши и полезного ископаемого, способов отвалообразования хвостов промывки, затрат на оборотное водоснабжение и рекультивацию. Характерным для большинства глубокозалегающих месторождений является высокая трудоемкость их разработки, заключающаяся в необходимости переработки значительных объемов горной массы, а также повышения эффективности дезинтеграции глинистых песков и извлечения золота мелких классов.
Глубокозалегающие россыпные месторождения различаются не только масштабностью запасов, но и горно-геоло-гическими условиями, включающими характеристику продуктивного пласта и пород вскрыши, гранулометрию вмещающих пород и песков, ситовой состав золота, содержание глины, степень обводненности и криогенное состояние пород, и другие показатели. Это разнообразие условий затрудняет выбор наиболее рентабельной технологии освоения месторождений.
Исследования по оценке трудности разработки проводились на фактических и проектных материалах глубокозалегающих россыпных месторождений Хабаровского края и Амурской области. Ниже даны краткая горно-геологическая характеристика глубоких россыпей и технологические решения их освоения.
Глубокозалегающая россыпь р. Курун-Урях расположена в Аяно-Майском районе, приуроченном к районам Крайнего Севера.
Вскрыша торфов осуществляется бульдозерами Т-170, Т-500 и Д-355, глубоких участков - по транспортной схеме автосамосвалами КрАЗ с применением погрузчика. Разработка песков производится веерным способом бульдозерами Т-170 и частично Т-500. Промывка песков на промывочных установках ПГШ-11-50 с подачей землесосами «WARMAN»- 14/12.
В глубокозалегающей россыпи р. Гайфон (Нижний Амур) выделяются два пласта: нижний (богатый) - на плотике в щебне и слое мелкой гальки, верхний - не ниже 8 м от поверхности в слое крупной гальки, между ними промежуток слабой золотоносности. Определенные сложности при эксплуатации месторождения связаны с преобладанием в песках золота мелкой и тонкой фракций, более 40 % золота представлены фракциями крупностью менее 0,3 мм.
На вскрышных работах и подаче песков используются бульдозеры Т-35 и Т-170. Добычные работы ведутся открытым гидромеханизированным способом с применением мощных землесосных установок австралийской фирмы <^агтап» 18/16 с дизельным приводом. Обогащение песков осуществляется на промывочных приборах ПГШ-11-50 со шлюзами глубокого и мелкого наполнения.
Погребенные россыпные месторождения руч. Ольгин и руч. Соболиный расположены на территории Николаевского-на-Амуре района Хабаровского края в бассейне северного побережья озера Орель.
Россыпь руч. Ольгин погребенная, глубокозалегающая, аллювиальная. Параметры россыпи: длина - 900 м, средняя ширина -41м, средняя мощность торфов - 25,3 м, средняя мощность песков
- 1,6 м, среднее содержание химически чистого золота - 5774 мг/м3.
Промывка и обогащение песков ведется бульдозерногидравлическим способом, доставка песков на гидровашгерд осу-
ществляется бульдозерами Т-170, подача песков на промывочный прибор ПГШ-11-50 - землесосом ЗГМ-2М.
Для глубокозалегающей россыпи руч. Соболиный характерно золото крупной и средней размерности, доля золотин свыше 1мм составляет 65%, преобладает золото лепешковидной формы, хорошей и средней окатанности.
Разработка россыпи проводится бульдозерно-гидравли-еским способом с транспортировкой песков и части торфов автомобильным транспортом. Промывка песков - на промывочном приборе ПГШ-11-50 со встроенными шлюзами мелкого наполнения (ШМН).
Глубокозалегающая погребенная россыпь р. Нагима расположена в пределах Урканской впадины Соловьевского золотоносного района на севере Амурской области.
Россыпь многопластовая, сложного генезиса, металл концентрируется в виде отдельных струй и пропластков, образуя обогащенные участки (кластеры) на разных уровнях толщи. Длина россыпи - 1850 м, средняя ширина - 445 м; мощность торфов - до 34 м., песков - до 20 м.
Илисто-глинистая составляющая в породах достигает 40 %, влажность дисперсных пород в массиве составляет 14-22 %. Крупность золота в россыпи не превышает 1 мм, в том числе, доля тонкого золота - выше 30 %.
Вскрыша торфов осуществляется экскаватором ЭШ 10/ 70. С целью извлечения попутного золота породы вскрыши по ленточному конвейеру подаются в дражную (250 л) бочку, оборудованную 2-х ярусными съемными шлюзами. Размещение эфельных хвостов промывки осуществляется разносным способом с бульдозерным окучиванием пород. Галечные хвосты дражной бочки промежуточным конвейером подают на магистральный конвейер, по которому транспортируют некондиционные вскрышные породы. Формирование откосов и планировка отвала производится бульдозером Т-170. Общий вид комплекса «ЭШ 10/ 70-Дражная бочка 250 л» с конвейерной подачей песков показана на рис. 1.
Выемка песков производится экскаватором ЭШ-6/45, дезинтеграция и первичная классификация на двух гидровашгердах с подачей песков землесосами ЗГМ-2М в дражную (80 л)
Рис. 1. Вскрышной комплекс разработки Нагиминской глубокозалегающей россыпи
бочку, оснащенную одноярусными стационарными шлюзами. Удаление хвостов промывки - самотечное с бульдозерным формированием отвала. Технологическая схема добычного комплекса «ЭШ-5/45- дражная бочка 80 л» показана на рис. 2.
Для оценки эффективности отработки глубокозалегающего месторождения золота применен показатель относительной трудности разработки россыпных месторождений Птр., который зависит от величины удельного расхода энергии, необходимой для добычи 1 г золота [1].
В качестве энергетического показателя применяется удельный расход дизельного топлива, расходуемого горно-транспортными машинами, а для машин с электродвигателями - удельный расход электрической энергии.
Для определения удельной энергоемкости (кВт-ч/м3) необходимо учитывать общий расход электроэнергии и объем выполненных горных работ. Учет расходуемого топлива горных машин и дизель-насосов с автономным приводом ведется по показаниям счетчиков, установленных на них. Удельный расход топлива -удельная энергоемкость процесса - определяется делением количества расходованного горючего на объем горных работ за нормируемый период (сутки, месяц и т.д.).
В соответствии с методикой [1] удельный расход дизельного топлива определен по формуле (1):
Э = Э1 + Э2 + Э3 + Э4 + Э5 +кЭг (1)
к
3
где Эь Э2, Э3, Э4, Э5, Э6 - масса топлива, расходуемая для выполнения соответственно горно-капитальных, горно-подгото-вительных, вскрышных и добычных работ, обогащения и рекультивации хвостов за период отработки месторождения, кг;
Уз - масса золота, извлекаемая при разработке россыпи, г.
При составлении технических проектов на разработку россыпных месторождений производится расчет выполняемых объемов всех переделов горных работ, включая процессы обогащения и рекультивации. Объем работ диктуется размерами месторождения, мощностью торфов и песков, категорией разрабатываемых пород, характеристикой рельефа дневной поверхности и плотика. От этих показателей зависит мощность принимаемого комплекса горно-
транспортного оборудования, его производительность и затрачиваемое машинное время.
Рис, 2, Схема добычного комплекса «ЭШ-5/45-дражная бочка 80 л».
Производительность машин вычисляется на основании прочностных свойств разрабатываемых пород по нормам выработки с учетом расстояния транспортирования [2]. Общий расход топлива для выполнения всего комплекса работ определяется умножением затрат машинного времени на нормативный расход горючего для данного типа машин [3].
В работе [1, 4] установлена линейная зависимость себестоимости добычи золота от удельного расхода топлива, чем подтверждается правомерность принятого критерия оценки трудности разработки. В результате анализа полученных в ходе численных экспериментов графиков установлено, что зависимости показателя трудности разработки можно с определенными допущениями описать нелинейными функциями первого и второго порядка.
Согласно методике [1] расчет показателя трудности разработки россыпного месторождения определен по формуле [2]
П Тр = 5,48 1п (1,91 Э); (2)
Следует отметить что, методика расчета трудности разработки россыпных месторождений [1] рекомендована для проектирования отработки неглубоких (до 20 м) россыпных месторождений, однако правомерность использования её для оценки трудности разработки глубокозалегающих россыпей вызывает сомнение, поскольку ограничения горно-геологических и технологических параметров не соответствуют условиям освоения россыпей сложного строения и залегания. Недостаточная обоснованность принятия некоторых допущений требует дальнейшего обоснования показателя относительной трудности путем анализа фактических и проектных данных по разработке россыпных месторождений других регионов, в частности, на территории Дальнего Востока.
Нами были выполнены исследования удельных энергозатрат на разработку Нагиминской глубокозалегающей погребенной россыпи (Амурская область). Учитывая неравномерность распределения физико-механических свойств разрабатываемых пород, хаотичность локализации золота в плане Нагиминской россыпи и по мощности продуктивной толщи, определение удельных энергозатрат проведено с проектной разбивкой геологических блоков на эксплуатационные блоки (подблоки). Каждый рабочий блок имеет варьируемые объемные и пространственные показатели мощности
торфов и песков, отметки отработки и т.д. В зависимости от геометрических и вещественных параметров эксплуатационных блоков (кластеров) определены удельные расходы энергии на вскрышу торфов и выемку песков.
Методической основой исследования явилась общепринятая последовательность расчетов затрат машинного времени на выполнение объемных работ по процессам, определение удельных норм расхода дизельного топлива и смазочных материалов, а для электропотребителей - расчет нагрузок и удельного расхода электроэнергии по установленной мощности и коэффициентам использования оборудования.
Определение затрат машинного времени бульдозера Д-355 на механическое рыхление высокоглинистых песков и подача их в рабочую зону экскаватора ЭШ-5/45 выполнено с учетом изменения физико-механических свойств пород по мере увеличения глубины разработки. Изменение расчетной производительности бульдозера Д-355 в процессе механического рыхления принято в соответствии с нормативными показателями экскавации песков 1-6 категории драгой 250 л [2].
Обоснованность такого подхода подтверждается методикой, изложенной в работе [5], где дана оценка трудности разработки россыпей глубокого залегания с тяжелыми горно-геологическими условиями на основе трудоемкости бурения разведочных скважин.
В таблице приведены удельные энергетические расходы и показатели трудности разработки основных глубокозалегающих россыпных месторождений, расположенных в различных климатических зонах Дальнего Востока.
Важным преимуществом технологии освоения Нагиминской россыпи является обеспечение горно-транспортного и выемочного оборудования электроэнергией из энергосистемы, что существенно повышает эффективность и к.п.д. энергопотребителей.
Удельный расход электроэнергии на выполнение технологических процессов определен с учетом применяемого оборудования вскрышного и добычного комплексов. Анализ расчетных данных показывает, что вскрышной комплекс с циклично-поточной схемой потребляет 2,27 кВт-ч на вскрышу и перемещение в отвал 1 м3 пустых пород. На выемку экскаватором ЭШ-5/45, промывку и гидротранспортирование на промывочный прибор (дражную бочку 80 л)
1 м3 золотосодержащих песков расходуется 20,52 кВт-ч., т.е. в 9 раз больше.
Расчеты показали, что энергоемкость вскрыши 1 м3 торфов по блокам изменяется в незначительных пределах (от 6,53 до 6,82), составляя в среднем 6,68 кВт-ч/м3. На выемке, гидротранспортировании песков и отвалообразовании хвостов обогащения средняя удельная энергоемкость составила 25,1 кВт-ч/м3.
Анализ полученных результатов, представленных в таблице 1, позволяет сделать следующие выводы:
- удельный расход топлива на 1 г добычи золота изменяется от 6,4 (руч. Ольгин) до 22,8 кг/г (р. Нагима);
- удельные затраты дизельного топлива и электроэнергии (в топливном эквиваленте) на 1 м3 песков варьируют в значительных пределах: от 5,5 (руч. Гайфон) до 23,3 кг/м3 (руч. Соболиный), т.е. более чем в 4 раза;
- наиболее энергозатратным способом является бульдозерно-гидравлический с применением автотранспорта на доставке песков на разработке россыпей руч. Ольгин и руч. Соболиный;
- наиболее высокий показатель трудности разработки (20,6) получен при оценке Нагиминской россыпи, что объясняется большой мощностью и механической прочностью пород вскрыши и песков.
Таким образом, разрабатываемая погребенная глубокозале-гающая россыпь р. Нагима по геологическому строению и технологическому обеспечению может быть отнесена к очень сложным объектам (4 группа), что подтверждается высокими энергозатратами на добычу (22,8 кг/г) и высоким показателем трудности разработки (20,6).
Совершенствование методических положений оценки трудности освоения глубокозалегающих россыпных месторождений на основе энергетического принципа следует продолжить для обоснования новейших технологических процессов и выбора рациональных структур оборудования поточной и циклично-поточной технологий.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Косолапов А.И., Михайлов А.Г., Зубарев В.В. Оценка относительной трудности разработки россыпных месторождений// Открытые горные работы. - 2001. -№ 1
2. Единые нормы выработки на разработку россыпных месторождений открытым способом. - Магадан,1991. - 250 с.
3. Сборник норм расхода материальных ресурсов. - Магадан.1983.
4. Краденых И.А. Освоение глубокозалегающих россыпных месторождений на основе энергосберегающих технологий// Тихоокеанская геология. - 2006. - № 6. Т.25. - С. 98-102.
5. Беломестнов К.В., Кирсанов Ю.Г. Оценка трудности разработки россыпи по буримости разведочных скважин// Колыма. - 1970. - № 11. - С. 14- 15.
— Коротко об авторах -----------------------------------------
Краденых И.А. - младший научный сотрудник, Институт горного дела ДВО РАН.
