CC BY
64
--------------------------------------- © В.Б. Добрецов, Д.Н. Лигоцкий,
Д. С. Опрышко, М. М. Якубовский, 2005
УДК 622.342.13
В.Б. Добрецов, Д.Н. Лигоцкий, Д.С. Опрышко,
М.М. Якубовский
РАЗРАБОТКА МАЛЫХ ОБВОДНЕННЫХ РОССЫПЕЙ МИНИДРАГАМИ
Семинар № 12
ш ш о данным академика Д.С. Львова
И [1] обеспеченность России разведанными запасами россыпного золота, исходя из уровня добычи 1991 г., составляет 12 лет, что является малооптимистичной перспективой. В то же время проф. И.Б. Флеров [2] отмечает, что в России долгосрочная перспектива добычи золота всегда определялась, исходя из статистических данных о состоянии баланса разведанных запасов, и лишь в малой степени привлекались данные по прогнозным ресурсам. Им же подчеркивается, что россыпные месторождения золота имеют свою специфику и она не учитывается при стандартной оценке перспектив развития золотодобычи из россыпей, а также явно недооценивается роль малого бизнеса на первоначальных стадиях становления рыночной экономики в России. И при оценке уровня добычи золота из континентальных россыпей необходимо основываться не на состоянии разведанных запасов, а на прогнозных ресурсах.
Вероятнее всего в ближайшее время в нашей стране проблематично ожидать крупных капитальных вложений в создание новых предприятий горнодобывающей промышленности, включая и золотодобычу. В то же время проф. Г.Г. Ломоносов [3], ориентируясь на зарубежный опыт, говорит, что увеличение добычи и производства золота в развитых странах за последние 10-15 лет в основном было осу-
ществлено не за счет наращивания объемов добываемой горной массы, а посредством широкого внедрения принципиально новых технологий извлечения основных компонентов (кучное выщелачивание, рентгено-радиометрическая концентрация и пр.), включая в сферу производства неперспективные запасы и техногенные месторождения.
В нашем случае, говоря о неперспективных запасах, мы ориентируемся на такие россыпи (малые обводненные и необ-водненные континентальные рос-сыпи), которые нерационально разрабатывать стандартной существующей техникой золотодобычи по известным сейчас технологическим схемам.
В частности, только в Красноярском крае к настоящему времени известно более 150 разведанных месторождений, которые можно отнести к малым россыпям [4]. По этим месторождениям осуществлена выборка при ориентации на россыпи с запасами золота до 50 кг, мощностью торфов до. 1,5-2,0 м и песков мощностью до 2,0 м (такие ограничения являются в известной степени условными и в дальнейшем подлежат необходимой корректировке). Сказанное относится в основном к необводненным россыпям. Обводненные россыпи требуют дополнительных исследований, основные данные по двум из них приведены ниже при рассмотрении практического использования мини-драг.
а)
ресурсы ресурсы
■ Комплексные □ Россыпные □ Коренные
Рис. 1. Гистограммы распределения ресурсов, объёмов добычи и производства золота в России: а) структура ресурсов и добычи золота в России [5]; б) объёмы добычи и производства золота в России [5]
Подобным, предварительно установленным, параметрам удовлетворяют более 20 месторождений, а по 12 из них данные о запасах и содержании металла графически приведены на рис. 1.
В большинстве известных случаев малые россыпи характеризуются доста-точно сложной конфигурацией и срав-нительно ограниченными размерами в плане. Кроме этого, как правило, такие малые месторождения золота располагаются в отдаленных районах с суровым климатом, в большинстве своем при отсутствии источников энергоснаб-жения.
Что касается локальных источников энергоснабжения для обеспечения производства добычных работ и первичного обогащения, то можно говорить о реальной возможности использования (для конкретных условий) достаточно широко известных источников, а именно: ветроэнергетических установок, гелиоэнергетиче-ских установок, генераторов на тепловых двигателях, генераторов на основе двигателей внутреннего сгорания, гидроэнергетических компактных станций. Мини-драги обычно оборудованы бензиновыми моторами. В связи с этим перечисленные источники электрической и тепловой
6)
Голы О ‘|В|
энергии будут использоваться для обеспечения связи, бытовых и технологических модулей.
Подчеркнем, что вся техника освоения малых россыпей является малогабаритной, без затруднений перемещаемой с одной россыпи, по окончании ее отработки, на другую и т.д. Это своеобразная механизированная блочно-модульная горно-
обогатительная колонна.
Что касается термина "мини-драга", то мы выбрали это название поскольку этот термин уже используется в технической литературе. Однако, в действующих мини-драгах отсутствует механический рабочий орган, извлекающий материал россыпи из подводного забоя. В этом отношении правильнее такие добычные агрегаты называть "мини-земснарядами", поскольку рабочими органами в них являются грунто-заборники на гибких всасывающих пульповодах, соединенные с центробежными грунтовыми насосами, или гидроэлеваторы (эжекторы) в комплекте с центробежными водяными насосами. Однако, одновременно с гидравлической выемкой материала россыпи, непосредственно в месте производства добычных работ производится и его первичное обогащение. Это роднит такие агрегаты со стандартными многочерпаковыми и фрезерными [5] драгами. Во всяком случае следует помнить о многочерпаковых драгах (С.М. Шорохов) и зем-снарядах (Б.М. Шкундин).
Объектами использования мини-оборудования, в том числе, и мини-драг помимо малых россыпей могут быть места приборостоянок прежних мест работ, бортовые прирезки, недоработки техногенных запасов, разработки в руслах действующих ручьев и рек, переработки хвостов обогащения промприборов и обогатительных фабрик (т.е. не только золота).
Основные технические характеристики восьми компоновок мини-драг выпускаемых промышленностью США приведены в табл. 1.
Конструкция драг предусматривает возможность разработки как рыхлых, так и уплотненных россыпей или техногенных образований.
Для первого случая драга конструктивно состоит из следующих агрегатов :
центробежного водяного насоса (приводится в действие от ДВС мощностью 3,5-16 л.с.) струйного насоса (гидроэлеватора), центробежного водяного насоса, пульповода со всасывающим наконечником и разгрузочным диффузором, статического дезинтегратора в виде осевой решетки, шлюза (в различных вариантах исполнения).
Для работы по уплотненному материалу предусмотрены дополнительно гидромонитор и дополнительный (при недостаточной водопроизводительности основного) водяной насос.
Основное силовое оборудование, насосы и шлюзы могут располагаться на понтоне (обычно катамаранного типа) металлическом, а чаще, надувном эластичном, а также - на берегу.
Обычно приводом является двигатель внутреннего сгорания (ДВС) карбюраторный или дизельный, а также центробежный водяной насос в едином блоке. Гидроэлеватор состоит из струй-ного насоса, всасывающего наконечника и оконечного диффузора. Обогатительный шлюз изготовлен из нержавеющей стали. Он имеет приемную камеру, куда поступает пульпа и оснащен решетками и ковриками. Водо-
воды и пульповоды представлены полупрозрачными полиэтиленовыми шлангами (гофрированными) и армированы кольцами из более жесткого, чем они сами, полиэтилена.
При разработке малой золотоносной россыпи предварительно проходится котлован глубиной не менее 25-30 см (поперечные размеры 100x200 см). Обычно это несложно произвести ручным способом при отсутствии (по принятой схеме механизации производства горных работ) механизированных средств. Таким же образом проходится водоподводящая канава и по ней из ближайшего водоисточника первоначальный котлован заполняется водой. После этого на несущей раме осуществляется монтаж привода с центробежным водяным насосом и смонтированный блок размещают на понтонах (комплект автомобильных камер), грузоподъемность которых должна в 3-4 раза превышать вес установленного на них оборудования. После монтажа системы водо- и пульповодов вручную, наконечником грунтозаборника при включенном водяном насосе производится углубление первоначального котлована и его расширение до размеров, достаточных для размещения плавающей части мини-драги (обычно это котлован размером 200x500 см). Котлован располагается либо в пределах контура полигона, либо в непосредственной близости от него. Если основное оборудование располагается на берегу (разработка узкой россыпи), то при использовании описанной мини-драги, все основное оборудование перемешается по мере подвигания забоя с шагом 3-5 м.
Обычно мини-драга обслуживается 1-2 работниками. Работы по монтажу и демонтажу мини-драг невелики и составляют 2-3 чел/см. Считается, что такие драги могут быть рентабельны при минимальных запасах золота в выбранном участке (0,3-0,4 кг) и среднем содержании металла да 0,2 кг/м3.
При глубине воды в забое не более 0,5 м работы по выемке горной массы могут осуществляться без гидрокостюма, при глу-
Технические данные
Варианты компоновок
1 2 3 4 5 6 7 8
Мощность двигателя, л.с. 2,0 3,0 5,0 5,5 5,5 16 53 53
Количество двигателей, шт. 1 1 1 1 2 1 1 1
Производительность центробежного насоса, м3/ч 20 22 30 40 80 100 300 300
Производительность по горной массе, м'/ч (техническая) 1,5 2,2 3,0 6,0 9,2 18 35 40
Высота подъема пульпы, м 1,0 1,0 1,5 1,5 2,0 3,0 4,0 4,0
Диаметр пульповода, мм 50 63 75 100 125 150 200 250
Диаметр водовода, мм 31 50 50 50 50 75 100 100
Расход топлива, кг/ч 0,8 1,4 1,5 1,5 3,0 2,5 4,5 6,0
Масса оборудования, кг 20 25 85 105 170 480 1000 1300
Цена тыс. долл. США 0,8 0,83 1,5 1,75 3,0 5,6 8,8 32,0
бине 1,0 м необходимо пользо-ваться специальным гидрокосюмом.
Опытные работы показали, что общая глубина разрабатываемого полигона не должна превышать 3,0 м, высота подводного забоя до 1,5 м, а ширина полигона по дну не менее 1,5 глубины карьера.
Особое значение при гидроэлеваторной разработке имеет грансостав материала россыпи. Установлено, что размеры наиболее крупной фракции не должны превышать диаметра всасывающего наконечника. Допускается и большее содержание фракций, превышающий этот показатель. Однако при
Горным инженером И.О. Архиповым обобщены основные результаты использования мини-драги 52ПНР (производство США), прошедшей экспериментальную проверку предприятием "Атикан" (Бодайбинский р-н Иркутской обл.). Работы осуществлялись двумя драгами в течение 5 месяцев (с мая по октябрь) как с поверхности, так и под водой с использованием гидрокостюмов и аквалангов, при этом осуществлялись в основном разведочные
работы. Драга 52ПНР являлась конструкцией катамаранного типа с двумя несущими поплавками грузоподъемностью по 250 кг каждый, оснащенной спаренными двигателями НОМВА (2x5,5 л.с.). В качестве грунтового насоса использовалась спаренная помпа Р180, пульповодами являлись шланги диаметром 12,7 мм и длиной 6,1 м, расход топлива составлял 2 л/ч. Обогатительный блок был представлен трехступенчатым шлюзовым боксом (размеры: 260x150x97 см) с максимальной производительностью промывки 9 мэ/ч.
В ходе выполнения разведочных работ было промыто более 1000 м3 песков, причем опробованию подвергались как пустые породы, так и россыпи в русловом аллювии, в береговых террасах и эфелях. Испытания показали достаточную эффективность и перспективность использования драг, причем успешно использовалась как добычное, так и обогатительное оборудование (весьма успешно извлекалось тонкое золото). Стоимость мини-драги составляет 5757 долларов США.
К сказанному, следует добавить, что подобные существующим мини-драгам агрегаты создавались в нашей стране достаточно давно. В частности в качестве одного из примеров можно привести совместную разработку несамоходного плавучего агрегата для крупнообъемного опробо-
этом снижается производительность д эаги:
Процентное содержание крупной фракции 5 10 20 50
Снижение производительности (%) на 6-8 20-25 40-50 80
вания на малых глубинах шельфовой россыпи (на алмазы), осуществленную ЛГИ совместно с «Севморгео» [6].
Выбор конструкции и оборудования исходил из того требования, что при проведении поисковых работ на морские россыпи максимальные объемы достоверных проб требуются для оценки алмазоносности до 50 м3 и золотоносности 0,5-5 м3 на одной точке стояния.
Подобная техника может быть с успехом изготовлена силами практически любого, даже, малого золотодобывающего предприятия без каких-либо а затруднений.
Принципиальная схема мини-драги для крупнообъемного опробования рос-сыпей показана на рис. 2. Здесь же показан общий вид кольцевого гидроэлеватора и конического гидрогрохота.
В состав мини-драги входят забойный узел, включающий в себя грунто-заборник, с системой гидроразмыва, (при необходимости работы по уплотненным россыпям); всасывающий пульповод; погружной низконапорный грунтовый насос (ПНГН) [7] и напорный пульповод. Система гидроразмыва состоит из двух бензиновых насосов типа "Дружба" (мощность 3 кВт, подача воды до 4 мэ/ч), двух напорных водоводов (резиновые шланги с внутренним диаметром 24 мм и длиной 7 м) и патрубков, приваренных к всасывающему наконечнику (грунтозаборнику). Насосы гидроразмыва крепятся на палубе плавучего основания мини-драги (при испытаниях на шельфе Баренцева моря понтонами служили пустые бочки из под бензина). Всасывающими и напорными пульпрво-дами служили армированные резиновые шланги с внутренним диаметром 72 мм и длиной 6,5 и 4,5 м.
Погружной низконапорный насос -ПНГН был собран на основе блок-импеллера однодюймового пескового насоса с внутренним диаметром рабочей камеры насоса 205 мм и высотой 90 мм. В качестве приводного двигателя использовался подвесной мотор типа "Москва-30/АЭ" массой 48 кг при мощности 22кВт. Заметим, что корпусом ПНГН обычно является отрезок трубы, нужного по расходу диаметра, с верхней и нижней крышками и отверстиями для вала рабочей крыльчатки и всасывающего пульповода [7].
Конический гидрогрохот, предназначенный для отделения гальки, представляет собой устройство с неподвижным криволинейным решетом, которое имеет вид опрокинутого усеченного конуса, закрепленного в цилиндр-кони-ческом корпусе. По существу, это модернизированный (и уменьшенный) конический гидрогрохот, используемый при гидравлической добыче строительных горных пород (песчаногравийных) [8]. Короткоконусный гидроциклон осуществляет обогащение песков, поступающих из гидрогрохота с выделением из общей массы тяжелой фракции.
Испытания проводились на глубинах 3-4 мс разработкой материала россыпи на глубинах 0,7-1,2 м от уровня дна. Производительность составляла 4,5 м 7 ч. При незначительных переделках в качестве грунтозаборного рабочего органа может, быть использован гидроэлеватор кольцевого типа (рис. 2). Отдельно был испытан гидроэлеватор длиной 0,8 м и массой 18 кг. Для питания гидроэлеватора использовалась переносная мотопомпа МП-600 состоящая из двухтактного двигателя и центробежного насоса, смонтированных на общей раме. Производительность мотопомпы составила 600 л/мин., наибольшая высота всасывания 6 м, мощность 9,5 кВт, масса 58 кГ.
Рис. 2. Мини-драга для разработки морских россыпей: а) агрегат для опробования морских россыпей: 1 - всасывающий наконечник; 2 - ручной рыхлитель; 3 - всасывающий пульповод; 4 - рабочая камера погружного грунтового насоса; 5 - плавучее основание; 6 - переходная муфта; 7 - приводной двигатель насоса; 8 - нагнетательный пульповод; 9 - промежуточный бункер; 10 - конический грохот; 11 - нагнетательный пульповод блока обогащения; 12 - короткоконусный гидроциклон; 13 - струйный шлюз; 14 - стойки; 15 - емкость для сбора концентрата; 16 - песковый насос; 17 - пульповод для сброса гальки; б) Гидроэлеватор ГЭ-1; в) Конический гидрогрохот КГГ-2: 1 - входной патрубок; 2 - колосники; 3 -опорное гнездо для колосников; 4 - косынки крепления опорного гнезда; 5 - пульповыводящий патрубок; 6 - стойки опоры; 7 - выводной патрубок для крупных включений; 8 - ручки для переноса
Настоятельная необходимость скорейшего освоения малых золотоносных россыпей и техногенных месторождений золота, вероятно, не вызывает серьезных сомнений, тем более, что его реализация почти полностью обеспечивается зарубежной и отечественной техникой.
Мы кратко, в качестве постановки вопроса, охарактеризовали лишь некоторые технические средства разработки обводненных россыпей, к которым можно отнести также прибрежные морские и пляжевые [9]. Если же говорить о малых обводненных и необводненных россыпных месторождениях (с ориентацией на прогнозные ресурсы), то уже сейчас в достаточной мере определены источники энергоснабжения, пригодные для использования в конкретных природных условиях (ветроэнергетические установки, гелиоэнергетические установки, генераторы на тепловых двигателях, генераторы на основе двигателей внутреннего сгорания, гидроэнергетические стан-
1. Путь в XXI век. Под редакцией Д.С. Львова. М., Экономика, 1999.
2. Флеров И.Б. Золото недр России: мифы, реалии, проблемы //Колыма №22, 2003.
3. Ломоносов Г.Г. Улучшение качества продукции - главное условие повышения ее конкурентоспособности и подъема отечественного горного производства. Сб.материалов Международной научно-практической конференции "Годное дело - 2000: Промышленная безопасность и эффективность новых технологий в горном деле" Из-во МГГУ, 2001.
4. Опрышко Д.С., Кисляков В.Е. Малая механизация при разработке россыпных месторождений. Сб. научных трудов "Перспективные материалы, технология, конструкции, экономика" Красноярск, ГОУ ВПО КГАЦМиЗ, 2003.
ции). Помимо мини-драг при разработке обводненных россыпей могут успешно использоваться канатно-скреперные установки, допол-няемые землесосным и обогатительным оборудованием.
Существует также выемочно-погрузочное оборудование (мини-экскава-торы и одноковшовые мини-погруз-чики),
транспортные средства - мини-са-мосвалы а также комплекс мини - обогатительного и доводочного оборудо-вания.
Опыт геологоразведочных работ позволяет использовать результаты строительства временных дорог [10] с учетом удаленности и малодоступности малых золотоносных россыпей.
Полагаем, что решение проблемы освоения малых россыпных и техногенных месторождений золота должно осуществляться централизованно в масштабах золотодобывающей отрасли под контролем государства с учетом особой значимости золота среди других природных образований.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
5. Справочник по разработке россыпей. Под общей редакцией В.П. Березина, В.Г. Лешкова и др. М., Недра, 1973.
6. Добрецов В.Б. Освоение минеральных ресурсов шельфа Л., Недра, 1980.
7. Добрецов В.Б. Гидрофизические методы разработки россыпей шельфа Л., Из-во ЛГУ, 1976.
8. Бессонов Е.А. Технология и механизация гидромеханизированных работ М., Центр, 1999.
9. Добрецов В.Б., Рогалев В.А. Освоение минеральных ресурсов Мирового океана СПб, МА-НЭБ, 2003.
10. ГрабчекЛ.Г., Брылов С.А., Федорченко В.А. Транспорт при геологоразведочных работах М., Недра, 1992.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------------
Добрецов В.Б., Лигоцкий Д.Н., Опрышко Д. С., Якубовский ММ. - Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет).
