CC BY
48
УДК 622.349.5
СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ПРИ ПОДЗЕМНОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ УРАНОВЫХ
РУД ПОД ДНОМ КАРЬЕРА
REDUCTION OF LOSSES IN UNDERGROUND LEACHING OF URANIUM ORE
BENEATH THE PIT BOTTOM
C.B. Шурыгин,
Приаргунское производственное горно-химическое объединение, г. Краснокаменск
S. Shurygin,
Priagunsky Industrial Mining-Chemical Association, Krasnokamensk
Г.Г. Пирогов,
Забайкальский государственный университет, г. Чита
G. Pirogov,
Transbaikal State University, Chita
B.E. Подопригора,
Забайкальский государственный университет, г. Чита chita-pve@ yandex.ru
V. Podoprigora,
Transbaikal State University, Chita
Установлено, что перспективным и актуальным направлением расширения минерально-сырьевой базы ПАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение (ППГХО)» и повышения технико-экономических показателей является вовлечение в отработку беднобалансовых урановых руд, не отработанных ранее под дном карьера «Тулукуй».
Предложена технологическая схема отработки беднобалансовых урановых руд с применением метода подземного выщелачивания с использованием карьерного пространства. Схема предусматривает отход от традиционно применяемой технологии, предусматривающей оставление приповерхностной потолочины в донной части карьера. При этом запасы руды, локализованные в границах потолочины, безвозвратно терялись.
Приведены геологическая и горнотехническая характеристики руд и вмещающих пород блока 1-507, содержание и технико-экономические показатели БВР БПВ, состав и последовательность выполнения горной подготовки запасов блока к производству подземного выщелачивания. Помимо этого предлагаемое изменение схемы подготовки запасов блока к подземному выщелачиванию позволяет существенно снизить объемы подготовительно-нарезных выработок. Ожидаемое извлечение урана составит 65 %
Ключевые слова: беднобалансовые урановые руды, подземное выщелачивание, буровзрывные работы, взрывные скважины, компенсационное пространство блока, запасы руды, геологическая и горно-технические характеристики, горная подготовка БПВ, технологическая схема
It is revealed that the most promising and urgent direction of mineral resources base expansion of IJSC «Priagunsky Industrial Mining-Chemical Association» (PIMCA) and improving of technical and economic factors is the integration of poor balanced uranium ores, previously not worked under the bottom of the pit «Toulukuy».
The technological scheme of mining of poor balanced uranium ores, by using the method of underground leaching with use of pit space is proposed. The scheme provides for giving up the traditional technology, which includes reservation of the near-surface ceiling in the bottom part of the pit. At the same time the ore deposits, located at the ceiling border, have been irretrievably lost.
The geological and mining characteristics of ores and host rocks of the unit 1-507, the content and technical and economic indicators of BVR BPV, the composition and sequence of mining unit preparation to the production
of underground leaching are described. Besides, the suggested change of the scheme of the preparation of the unit to the underground leaching, allows significantly to decrease the volumes of preliminary cutting extraction. The expected extraction of uranium is 65 %
Key words: poor balanced uranium ores, underground leaching, blasting, borehole blasting, compensation space of the unit, ore deposits, geological and geotechnical characteristics, mining preparation of BPV, technological scheme
Проблема снижения потерь руды, следовательно, металла, является весьма актуальной вследствие сокращения минеральных ресурсов, ухудшения горно-геологических условий разработки рудных месторождений. Для ПАО «ППГХО» важным является вовлечение в разработку бедно-балансовых руд, содержание металла в которых делает нерентабельным применение традиционной технологии подземной добычи, методом подземного блочного выщелачивания (БПВ).
Выполненными исследованиями по созданию комплексной технологии отработки беднобалансового уранового сырья геотехнологическими методами установлено, что в эффективной отработке бедноба-лансовых урановых руд существенная доля приходится на применение БПВ.
Запасы руды, вовлекаемые в отработку подземным выщелачиванием в количестве 68,8 тыс. т с содержанием урана 0,072 %, приурочены к геологическому блоку 524-Ср расположенному в западной части эксплуатационного блока 1-507. Блок находится между разведочными линиями 35+37,5...39+25 по простиранию и 1У...У горизонтами по вертикали с абсолютными отметками соответственно +480,0 и +420,0 м. Особенность запасов блока 1-507 состоит в том, что они находятся непосредственно под дном карьера «Тулукуй».
Краткая горно-геологическая, горно-техническая характеристика блока. Вмещающие породы: геологический разрез представлен сверху вниз покровами трахидацитов, их туфами и туфолавами и андезитобазальтами нижнего покрова. Ру-довмещающими породами являются трахи-дациты, туфы и туфолавы трахидацитов. Контакт литологических разностей пород пологий (угол 10...15 град.) с погружением
с северной части блока на юг. В пределах р.л. 36+37,5...37+25 мощность покрова трахидацитов составляет 10.40 м, в южной части блока в пределах р.л. 39+25 покров трахидацитов распространен на всю высоту блока. Мощность подстилающих туфов и ту-фолав трахидацитов составляет 5.0 м.
Тектоника: основным рудовмещаю-щим тектоническим нарушением в блоке 1-507 является зона разлома № 5А (северо-западного простирания с падением на северо-восток под углом 70.75 0), представленная проводником с зоной дробления мощностью 5.10 м. Тектоническое нарушение является сбросо-сдвиговым, с преобладанием сдвиговой составляющей.
Л о о
Сдвиг левосторонний с амплитудой в пределах 10.30 м. Юго-западный блок опущен, амплитуда сброса составляет 2.5 м. Проводник разлома представлен полостью, заполненной тектонической брекчией с карбонатным цементом, глинкой трения.
Морфология рудных тел: оруденение приурочено к тектоническому нарушению № 5А и оперяющей его зоне трещиновато-сти, рудное тело представляет собой жи-лообразную форму средней мощностью до 13 м и протяженностью до 140 м. Локализуется в основном в трахидацитах.
Коэффицент крепости пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова:
— трахидациты, андезитобазальты f = 12.14;
— туфы и туфолавы трахидацитов f = 10...12.
По степени трещиноватости вмещающие породы классифицируются (СТП 123-01):
— трахидациты, туфы и туфолавы, андезитобазальты: трещиноватые, III группа трещиноватости (3.7 трещин на 1 м погонной длины).
Породы и руды в зоне тектонического нарушения: сильно трещиноватые до раздробленных, Ш—1У группа трещиноватости (7...20 трещин и более на 1 м погонной длины).
По устойчивости породы классифицируются:
— трахидациты, андезитобазальты — средней устойчивости, неустойчивые в местах повышенной трещиноватости;
— туфы и туфолавы трахидацитов — неустойчивые.
Возможные осложнения по горно-геологическим факторам:
— по подземным горным выработкам, пройденным в зоне тектонического нарушения № 5А, возможно самообрушение пород кровли и бортов;
— по пологим тектоническим контактам литологических разностей возможно самообрушение пород в виде плит.
Водоприток: естественного водопри-тока не ожидается, возможно поступление воды с западного борта карьера и атмосферных осадков. По данным метеонаблюдений, общий водоприток составляет 15.. .30 м3/ч.
Породы в зоне тектонического нарушения № 5А неустойчивые. Руды, локализо-
ванные во всех разностях пород, неустойчивые. Вне зон тектонических нарушений вмещающие породы среднеустойчивые.
Первоначальной технологической схемой блока подземного выщелачивания (БПВ) предусматривалось оставление под дном карьера приповерхностной потолочины толщиной 12 м (рис. 1).
Существенными недостатками технического решения являются значительные потери урана вследствие исключения из процесса выщелачивания руды в потолочине, опасность обрушения потолочины при производстве массовых взрывов, необходимость проходки горных выработок для формирования оросительного горизонта, главное, дополнительные затраты при использовании карьерного пространства в комплексной геотехнологии.
Снижение потерь руды и металла достигается отработкой запасов непосредственно от дна карьера, с исключением из конструкции блока потолочины. В предлагаемом варианте технологической схемы БПВ оросительная система подачи в блок рабочих растворов формируется на поверхности рудной массы (рис. 2).
Рис. 1. Технологическая схема подготовки и отработки запасов БПВ под дном карьера с оставлением приповерхностной потолочины: а) схема подготовки запасов блока; б) схема выщелачивания руды; 1 - карьер; 2 - закачная скважина; 3 - штрек горизонта орошения; 4 - буровой штрек; 5 - полевой откаточный штрек; 6 - вентиляционные штреки; 7 - дренажный штрек; 8 - растворосборник; 9 - насосная камера; 10 - контрольные скважины; 11 - взрывные скважины; 12 - оросительные скважины; 13 - откачная скважина; 14 - приповерхностная потолочина;
15 - замагазинированная руда
Рис. 2. Технологическая схема подготовки и отработки запасов БПВ под дном карьера без оставления приповерхностной потолочины: а) схема подготовки запасов блока; б) схема выщелачивания руды; 1 - карьер; 2 - буровой штрек; 3 - полевой подэтажный штрек; 4 - дренажные скважины; 5 - полевой откаточный штрек; 6 - дренажный штрек; 7 - растворосборник; 8 - насосная камера; 9 - контрольные скважины; 10 - веерные взрывные скважины; 11 - параллельные взрывные скважины; 12 - откачная скважина; 13 - замагазинированная руда; 14 - поверхностная оросительная система
Одним из критериев выбора системы разработки при подготовке запасов блока к подземному выщелачиванию является показатель полноты извлечения металла, который обусловлен качеством дробления руды и образованием однородной рудной массы по всему объему отбойки.
Наиболее полно этим требованиям отвечает система разработки с магазинирова-нием руды. Вариант системы — с отбойкой руды глубокими скважинами с бурением части взрывных скважин непосредственно из карьера.
Подготовка запасов БПВ включает три этапа:
1) проведение комплекса горно-подготовительных и нарезных выработок, включая формирование двух отрезных щелей на флангах блока (компенсационного пространства), выпуска из них отбитой рудной массы (20...30 %) с последующей выдачей на дневную поверхность;
2) отбойка взрывными скважинами оставшихся запасов на отбитую руду;
3) бурение скважин с целью контроля возможного растекания растворов за
пределы зоны выщелачивания, их улавливания; монтаж оросительной и дренажной сетей для подачи рабочих растворов на замагазинированную руду и отвода продуктивных растворов в процессе выщелачивания, устройство изолирующих перемычек.
Бурение взрывных скважин включает (рис. 3):
— бурение восходящих веерных скважин из бурового штрека (+452,0 м) на высоту 16,0 м;
— бурение нисходящих параллельных скважин непосредственно со дна карьера на глубину до 28 м.
Бурение восходящих взрывных скважин производится буровым станком БП-100. Диаметр скважин 100 мм.
Параметры сетки восходящих скважин:
— расстояние между веерами скважин 2,1 м;
— максимальное расстояние между скважинами в веере 2,5 м.
Удельный расход ВВ составляет 2,0 кг/м3. Выход руды с 1 м скважины — 3,14 м3/м.
Взрывчатые вещества: граммонит М21 и патронированный аммонит 6ЖВ.
Бурение нисходящих параллельных скважин осуществляют также станком БП-100. Диаметр скважин 110 мм, расстояние между рядами скважин 2,1 м, расстояние между скважинами в ряду принято равным 2,2 м.
Обязательным условием обеспечения качества буровзрывных работ является расположение рядов нисходящих параллельных и восходящих веерных скважин в одной вертикальной плоскости.
По окончании формирования компенсационного пространства блока полный выпуск отбитой рудной массы не предусматривается, что позволяет обеспечить устойчивость бортов отрезной щели.
Горно-подготовительные работы включают комплекс горных выработок, предусматривающий выработки запасных выходов, снабжения рабочих мест свежим воздухом и электровозной откатки горной массы.
Блок 1-507, подготовленный к подземному выщелачиванию, изображен на рис. 4.
растворосборник Рис. 4. Блок 1-507, подготовленный к подземному выщелачиванию
Нарезные работы включают проходку подэтажных и погрузочно-доставочных выработок, бурового штрека, отрезных восстающих.
Исключение потолочины из конструкции блока позволяет снизить потери руды на 18 %, уменьшить затраты на формирование оросительной системы в подземных горных выработках на 115,5 р/т.
Список литературы_
Планируемая степень извлечения урана из руд блока 1-507 подземным выщелачиванием составит не менее 65 %.
Выщелоченная горно-рудная масса обезвреживается и оставляется в блоке в качестве закладки выработанного пространства и предохранения бортов карьера от развития в них опасных деформаций.
1. Бурлуцкий Б.Д. Метод расчета коэффициента разрыхления при взрывной отбойке в условиях зажима // Взрывное дело. 1967. № 62/19. С. 132-140.
2. Интенсификация подготовки месторождений скальных руд к выщелачиванию / Д.П. Лобанов, А.В. Абрамов, М.Н. Тедеев [и др.] // Обзорная информация. Сер. Горное дело. 1980. Вып. 7. 52 с.
3. Комплексная технология отработки беднобалансовых урановых руд геотехнологическими методами / С.В. Шурыгин, А.А. Морозов, В.М. Лизункин [и др. ] // Подземные геотехнологии разработки рудных месторождений: Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельные статьи (специальный выпуск). 2014. № 12. С. 16-27.
4. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. М.: Недра, 1976. 271 с.
5. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников / В.Н. Мосинец, О.К. Авдеев, В.Н. Тестоков [и др.]. М.: Недра, 1981. 309 с.
6. Правила технической эксплуатации рудников, приисков и шахт, разрабатывающих месторождения цветных, редких и драгоценных металлов. М.: Недра, 1980. 109 с.
7. Справочник по геотехнологии урана / М.Н. Тедеев, Д.И. Скороваров, В.Г. Иванов и [др.]. М.: ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1997. С. 319-336.
8. Стандарт предприятия СТП 0106-197-2002. Подготовка камер с отбойкой руды глубокими скважинами в зажатой среде с последующим выщелачиванием. Краснокаменск: ППГХО, 2002. С. 22-27.
9. Строительство и эксплуатация рудников подземного выщелачивания / В.Н. Мосинец, Д.П. Лобанов, М.Н. Тедеев и [др.]. М.: Недра, 1987. С. 16-24.
10. Ulf Jenk, Micheal Paul. At the crossroads: Flooding of the underground uranium leach operation at Konigstein // Uranium past and future/ Proceeding of the 7th international Conference on Uranium Mining and Hidrogeology [Электронный ресурс]. 2012,p. 363. Режим доступа: https://www.bookdepository.com (дата обращения: 25.12.2015).
List of literature_
1. Burlutsky B.D. Vzryvnoe delo (Explosive work), 1967, no. 62/19, pp. 132-140.
2. Intensifikatsiya podgotovki mestorozhdeniy skalnyh rud k vyshhelachivaniyu (Intensification of rock ores preparation for leaching); D.P. Lobanov, A.V. Abramov, M.N. Tedeyev [et al.]; General inf. Ser. Mining, 1980, Issue 7, p. 52.
3. Kompleksnaya tehnologiya otrabotki bednobalansovyh uranovyh rud geotehnologicheskimi metodami (Complex technology of poor balanced uranium ores mining by geotechnological methods); S.V. Shurigin, A.A. Morozov, V.M. Lizunkin [et al.]; Geotechnology underground mining of ore deposits: Mining information-analytical bulletin. Individual articles (special issue), 2014, no. 12, pp. 16-27.
4. Mosinets V.N. Drobyashhee i seysmicheskoe deystvie vzryva vgornyh porodah [Blunt and seismic effect of the explosion in the rocks]. Moscow: Nedra, 1976. 271 p.
5. Ohrana okruzhayushhey sredy pri proektirovanii i ekspluatatsii rudnikov [ Protection of the environment in the design and operation of mines]; V.N. Mosinets, D.C. Avdeev, V.N. Testokov [et al.]. Moscow: Nedra, 1981.309 p.
6. Pravila tehnicheskoy ekspluatatsii rudnikov, priiskov i shaht, razrabatyvayushhih mestorozhdeniya tsvetnyh, redkih i dragotsennyh metallov [The technical operation of pits, mines and quarries that are developing deposits of nonferrous, rare and precious metals ]. Moscow: Nedra, 1980. 109 p.
7. Spravochnikpogeotehnologiiurana [Guide to uranium geotechnology]; M.N. Tedeyev, D.I. Skorovarov, V.G. Ivanov [and others]. Moscow: Energoatomisdat, 1997, pp. 319—336.
8. StandartpredpriyatiyaSTP0106-197-2002. Podgotovkakamersotboykoy rudyglubokimiskvazhinami v zazhatoy srede s posleduyushhim vyshhelachivaniem [Standard Enterprise STP 0106-197-2002. Preparing cameras with ore breaking deep wells in the medium sandwiched followed by leaching ]. Krasnokamensk: PIMCA, 2002, pp. 22-27.
9. Stroitelstvo i ekspluatatsiya rudnikov podzemnogo vyshhelachivaniya [Construction and operation of mines]; V.N. Mosinets, D.P. Lobanov, M.N. Tedeyev and [et al.]. Moscow: Nedra, 1987, pp. 16-24.
10. Ulf Jenk, Micheal Paul. Uranium past and future (Uranium past and future): Proceeding of the 7th international Conference on Uranium Mining and Hidrogeology, 2012, p. 363 Available at: https://www. bookdepository.com (accessed 25.12.2015).
Коротко об авторах_
Шурыгин Сергей Вячеславович, генеральный директор, ПАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение», г. Краснокаменск, Россия. Область научных интересов: научное обоснование и создание новых технологий разработки рудных месторождений
Пирогов Геннадий Георгиевич, д-р техн. наук, профессор кафедры «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия. Область научных интересов: научное обоснование и создание новых технологий разработки рудных месторождений
Подопригора Вячеслав Евгеньевич, доцент кафедры «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия. Область научных интересов: геотехнология подземных горных работ [email protected]
Briefly about the authors _
Sergey Shurygin, chief of IJSC «Priagunsky Industrial Main-Chemical Association». Sphere of scientific interests: scientific substantiation and creation of new technologies of ore deposits mining
Gennady Pirogov, doctor of engineering sciences, professor, Underground Mining department, Transbaikal State University, Chita, Russia. Sphere of scientific interests: scientific substantiation and creation of new technologies of ore deposits mining
Vyacheslav Podoprigora, assistant professor, Underground Mining department, Transbaikal State University, Chita, Russia. Sphere of scientific interests: geotechnology of underground mining operations
Образец цитирования _
Шурыгин C.B., Пирогов Г.Г., Подопригора В.Е. Снижение потерь при подземном выщелачивании урановых руд под дном карьера // Вестн. Забайкал. гос. ун-та. 2016. Т. 22. № 4. С. 47—53.
