Структура и состав технологической схемы разработки рудных месторождений на базе подземных горно-обогатительных комплексов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.272:622.7 Г.Г. Пирогов

СТРУКТУРА И СОСТАВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА БАЗЕ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Семинар № 13

~П настоящее время одним из перспек-

-Я-М тивных направлений повышения эффективности подземной разработки рудных месторождений является разработка на базе подземных горно-обогатительных комплексов с закладкой выработанных пространств текущими хвостами, образующимися в процессе подземного обогащения, опыт реализации которого известен из зарубежной горнорудной практики. В России развитию направления посвящены работы Р.И. Семигина, Ю.Д. Шварца, И.С. Зицера и ряда других исследователей. Положительная оценка направлению дана в монографии члена-корр. РАН Д.Р. Каплунова.

Размещение обогатительного комплекса (технологической части обогатительной фабрики) в подземном пространстве обусловливает формирование в недрах новой геотехнической системы, базирующейся на принципах ресурсосбережения, малоотходности, рационального природопользования, частичного воспроизводства минеральных ресурсов. В процессе разработки месторождения осуществляется геотехногенное преобразование недр на более высоком качественном уровне, в частности, полная закладка хвостами всех выработанных пространств способствует повышению промышленной безопасности ведения горных работ, а также экологической безопасности, поскольку одновременно исключается сооружение на земной поверхности хвостохранилищ -источников длительного опасного воздействия на окружающую среду.

Широкое распространение направления сдерживается рядом факторов, среди которых мы выделяем следующие: недостаточно разработаны методология, научно-методи-ческие принципы и основы проектирования; более высокие капитальные затраты на строительство подземного обогатительного комплекса, спуск и монтаж крупногабаритного обогатительного оборудования (превышение в 1,3... 1,5 раза в сравнении с обогатительной фабрикой), что

однако компенсируется пониженными эксплуатационными затратами; отсутствие специализированных организаций по подземному строительству сооружений подобного типа; определенный психологический барьер, связанный с переносом цикла обогащения в недра.

При проектировании разработки рудных месторождений на базе подземных горнообогатительных комплексов важное место занимает типовая технологическая схема разработки. Нами в первом приближении предложена и обоснована технологическая схема. В структуру схемы в качестве ключевых элементов мы включаем (рис. 1) вскрытие месторождения с учетом особенностей новой геотехнической системы; технологию очистной выемки с одновременной закладкой выработанного пространства хвостами подземного обогащения; размещение обогатительного комплекса в подземном пространстве; специальную горную подготовку обогатительного комплекса; подземный закладочный комплекс; формирование подземных техногенных минеральных объектов.

Связующими элементами в технологической схеме разработки рудных месторождений на базе подземных горно-обогати-тельных комплексов (далее - технологическая схема) являются рудопотоки от очистных блоков до рудоприемного горизонта обогатительного комплекса, текущие хвосты, перемещаемые по цепочке обогатительный комплекс - закладочный комплекс - выработанное пространство и конечные продукты обогащения - концентраты. По рудопотокам технологическая схема имеет много общего с традиционной. Принципиальное отличие состоит в том, что рудопотоки не выходят на земную поверхность, а заканчиваются на приемном горизонте, расположенном в недрах на определенной глубине и имеющем резервные буферные емкости, что учитывается при решении проектных задач вскрытия.

Таблица 1

Выход хвостов и остаточное содержание полезных компонентов в месторождениях Забайкалья (по В. П. Мязину и др., 1998, с изменениями)

Месторождения Выход хвостов, % Си % Аи г/т Аё г/т Ее % ТЮ2 % WO3 % Мо %

Чинейское Железорудное 85,0 0,14 - - 9,8 2,7 - -

Кручининское ти-танмагнетитовое 62,6 - - 7,5 1,1 - -

Спокойнинское вольфрамовое 95,5 - - - - 0,06 -

Бом-Горхонское вольфрамовое 91,5 - - - - 0,09 0,1

Жирекенское вольфрамовое 90,6 0,01 - - - - - 0,006

Бугдаинское золотомолибденовое 95,7 0,02 0,13 4,08 - - 0,014 0,074

Дарасунское золоторудное 90,5 0,38 - - - - -

В новой геотехнической системе хвосты обогащения складируются и хранятся в выработанных пространствах, выполняя при этом важную функцию эффективного средства управления напряженно-деформиро-ванным состоянием породного массива. В состав производственных процессов традиционной технологической схемы добавляются процессы горизонтального и вертикального перемещения хвостов. Важными условиями размещения текущих хвостов в недрах являются во-первых, соответствие объемов выработанных пространств и выхода хвостов; во-вторых, включение процесса размещения хвостов в очистной цикл, что позволяет избежать их промежуточного складирования. Как известно, выход хвостов зависит от содержания полезных компонентов в руде и концентрате и комплексности их извлечения. Сведения о выходе хвостов некоторых рудных месторождений Забайкалья приведены в табл. 1.

Проектирование вскрытия крутопадающих месторождений базируется на следующих положениях: 1) полное заполнение закладкой выработанных пространств исключает развитие существенных деформаций в породных массивах, что позволяет приближать стволы к месторождению; 2) отбитая руда части месторождения, расположенной выше рудоприемного горизонта, перепускается на него по капитальным рудоспускам; 3) в связи с тем, что подъем руды осуществляется только до приемного горизонта обогатительного комплекса, при том не всего ме-

сторождения, а его нижней части, выгодным становится клетевой подъем. При этом подъем руды и ее транспортирование по приемному горизонту производятся в одних и тех же шахтных вагонетках; отпадает потребность в проходке выработок и сооружении погрузочноразгрузочных устройств скипового подъема.

Состав и содержание технологии очистной выемки в новой геотехнической системе определяются возможностью использования текущих хвостов в качестве дешевых закладочных материалов, а также их своевременным размещением, исключающим перебои в работе обогатительного комплекса. В настоящее время в отечественной и зарубежной горнорудной практике применяются различные системы разработки с закладкой, которая, как известно, может быть одновременной, входить в очистной цикл, и последующей, когда очистная камера закладывается после ее полной отработки. Определенный интерес представляют системы сплошной слоевой выемки вертикальных прирезок с закладкой, производимой одновременно с очистной выемкой, позволяющих использовать современные комплексы высокопроизводительных самоходных машин. Нами предложена классификация технологических схем очистной выемки с закладкой на основе текущих хвостов подземного обогащения.

Важное место в технологической схеме занимает размещение обогатительного комплекса в подземном пространстве. Выбранное место размещения должно удовлетво-рять усло-

вию минимальных затрат на проходку и поддержание горных выработок, транспортирование грузов в направлениях по простиранию и вкрест простирания месторождения, подъем (спуск) грузов, с последующей корректировкой места по геомеханическим, тектоническим и гидрогеологическим условиям. Первая часть задачи более точно решается в объемной системе координат.

Безопасное и эффективное функционирование обогатительного комплекса в недрах достигается непрерывной и надежной связью с рудником и земной поверхностью, что достигается его специальной горной подготовкой. Понятие предложено нами и означает проходку горных выработок для установления связи с рудником и земной поверхностью, инженерного, технологического и вентиляционного обеспечения обогатительного комплекса в период его строительства и эксплуатации. Под термином «специальная горная подготовка» понимается подготовка объекта в недрах, не связанная с подготовкой месторождения. Возможны следующие основные варианты специальной горной подготовки обогатительного комплекса: 1) обособленная (автономная); 2) с частичным использованием рудничных выработок; 3) на базе рудничных выработок. Последний вариант относится к разработке мелких месторождений.

Для спуска и перемещения крупногабаритного обогатительного оборудования в специ-

Принципиальная структура типовой технологической схемы разработки рудных месторождений на базе подземных горно-обогатительных комплексов с закладкой выработанных пространств. ОК - обогатительный комплекс

альной горной подготовке предусматриваются грузовой ствол и транспортные тоннели достаточных поперечных размеров, а также выработки для обособленной вентиляции комплекса.

В процессе разработки технологической схемы на базе типовой существенное внимание уделяется закладочному комплексу. Значимость вопроса обусловлена полным переходом технологии очистных работ на технологию с закладкой. Состав закладочного комплекса определяется выбранным видом закладочной смеси. Так, для образования и последующего трубопроводного транспортирования пастовой смеси предусматривают в комплексе, кроме смесителей, акти-ваторы-взвихриватели. В случае использования хвостов в виде гранулированной закладочной смеси в состав комплекса включают грануля-торы.

В технологической схеме расположение закладочного комплекса возможно на земной поверхности или на самом верхнем горизонте рудника, чтобы обеспечить минимальную дальность самотечного транспортирования закладочной смеси до выработанных очистных пространств.

К принципиальным особенностям технологической схемы относим формирование подземных техногенных минеральных объектов. Обзор современной горнотехничес-кой литературы позволяет сделать вывод, что хвосты обогащения, достаточно широко используемые на отечественных и зарубежных рудниках, не рассматриваются в качестве техногенных запасов, способствующих частичному воспроизводству минеральных ресурсов. Однако в хвостах могут содержаться остаточные или невостребованные в настоящее время полезные компоненты. Иллюстрацией могут служить сведения, приведенные в табл. 1 и 2.

Формирование подземных минеральных объектов (ПТМО) включает проведение до-

Таблица 2

Содержание полезных компонентов в хвостах Забайкалья (по Л. Ф. Наркелюну, А. В. Фатьянову, 1996, с изменениями)

Промышленные типы полезных ископаемых Наименование хвостов Сведения о содержании полезных компонентов

Свинцово-цинковые руды Отвальные хвосты флотации Свинец (0,12-0,6 %), цинк (0,491,19 %), золото (0,05-033 г/т), серебро (7,5-19,2 г/т)

Оловянные руды Отвальные хвосты гравитационного обогащения Олово (0,1-0,15 %), свинец (0,140,39%), медь (0,03-0,08 %), висмут (30-80 г/т)

Молибденовые руды Хвосты флотации Молибден - 0,03 %, медь -0,04 %

Вольфрамовые руды Флюоритовые руды Отвальные хвосты Отвальные хвосты Вольфрам (0,15-0,25 %), бериллий - 0,03 %, висмут (0,01-0,02 %) Флюорит (10-12 %)

полнительных работ по изоляции выработан- запасов. Решение по целесообразности форми-

ных пространств в целях исключения воздей- рования ПТМО принимается в процессе проек-

ствий окружающей среды и учет техногенных тирования.

— Коротко об авторах --------------------------------------------------

Пирогов Г.Г. - кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры ПРМПИ, ЧитГУ.

------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

ИНСТИТУТХИМИИИТЕХНОЛОГИИ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ИМИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ им. И В. ТАНАНАЕВА

АЛИШКИН Альберт Рифгатович Разработка взрывчатых веществ с улучшенными экологическими свойствами на основе продуктов кислотной переработки нефелина и нефелиносодержащих отходов 25.00.36 к.т.н.

---------^

V----------

----------------------------------------- © Э.Ю. Мещеряков, А.В. Сараскин,

2005

УДК 622.343.5:622.273