CC BY
37
УДК 622. 271.33
В.П.Зубов, Ю.Л.Минаев
Санкт-Петербургский горный институт (технический университет)
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СЕЛЕКТИВНОЙ РАЗРАБОТКИ ХВОСТОХРАНИЛИЩ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК ЦВЕТНЫХ И БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Анализ отечественной и мировой практики освоения техногенных ресурсов свидетельствует, что их отработка может служить для горно-добывающих предприятий дополнительным источником получения цветных и драгоценных металлов, а также способствовать уменьшению вредного воздействия токсичных веществ на окружающую среду и возвращению а хозяйственный оборот ранее изъятых земель.
Для ряда рудников разработка техногенных месторождений является приоритетным источником существования горного предприятия. Однако, практическая разработка таких месторождений не производится, так как на горных предприятиях отсутствуют технология и рабочие проекты селективной разработки техноленных месторождений полезных ископаемых.
Обоснованы требования к технологическим схемам отработки техногенных месторождений и предложены способы селективной выемки полезных компонентов из хвостохранилищ обогатительных фабрик, предусматривающие извлечение только наиболее обогащенных участков с оставлением основной массы пород на месте их залегания,
The analysis of domestic and world practice of development technogenic of resources testifies, that their improvement can serve for the mining enterprises an additional source of reception of colour and precious metals. The development existing texnogenic of deposits promotes reduction of harmful influence of toxic substances by an environment and promotes returning in economic circulation before the withdrawn grounds.
For a line of mines the development technogenic of deposits is a priority source of existence of the mountain enterprise. However, the practical development of such deposits is not made for the following reasons: at the mountain enterprises there is no technology and quipment designs of selective development technogenic of deposits of useful minerals.
The requirements to flow diagrams of improvement of technogenic fields are justified and the ways of a selective mining of useful components from tailing ponds of preparation plants envisioning extraction of only most enriched segments with leaving of a matrix material of rocks in place their burials are offered.
Многие крупные и уникальные месторождения цветных и благородных металлов, разрабатываемые десятилетиями, перерабатывались с использованием технологических схем обогащения, не обеспечивающих полного извлечения из добываемых руд ценных компонентов. Это привело к накоплению отходов горно-обогатительного производства в виде хвостохранилищ обогатительных фабрик. содержащих ценные полезные компоненты: медь, никель, кобальт, свинец, цинк, плагину, золото, серебро и другие металлы.
Анализ отечественной и мировой практики освоения техногенных ресурсов свидетельствует, что их отработка может служить для горно-добывающих предприятий дополнительным источником получения цветных и драгоценных металлов, а затраты на их получение могут быть ниже затрат на их извлечение из первичных геогенных месторождений. Разработка существующих техногенных месторождений будет способствовать уменьшению вредного воздействия токсичных веществ на окружающую среду и возвращению в хозяйственный оборот ранее изъятых земель.
Использование шлаков металлургических заводов и хвостов обогатительных фабрик, содержащих цветные и благородные металлы, в качестве закладочного материала на рудниках не только экономически не оправданно, но и вредно для окружающей среды, так как в результате химических реакций, происходящих в закладочном материале, образуются токсичные растворы, которые попадают в водоносные горизонты и загрязняют их. В связи с этим, на наш взгляд, необходимо в законодательном порядке запретить использование шлаков и хвостов обогатительных фабрик цветной металлургии для закладки отработанных добычных камер на рудниках.
Отходы обогащения с недоизвлечен-ными минералами поступают в хвостохранилища, где происходит их сегрегация по Удельному весу. В результате этого хвосто-хранилище представляет собой неоднородный массив, представленный перемежающимися слоями пустых пород и участков, обогащенных полезными компонентами, в
Щ^фМШж
III !Ч Ш /If^U/'-ril' ¡П >J> l'lipl'l )il'iiit
!7
Рис.1. Бурошнековая выемка пластов, обогащенных полезным компонентом
1 - пробуренные скважины, 2 - траншея; 3 - бурошнековая установка; 4 - пустые породы; 5 - пласт полезного компонента; 6 - ленточный конвейер
виде пластов, линз, гнезд, залежей неправильной формы и т.п.
Эффективная добыча полезных компонентов из техногенных месторождений целесообразна только при селективной их разработке, предусматривающей извлечение наиболее богатой части с оставлением безрудной массы на месте ее залегания. Такая технология работ значительно сокращает объем перерабатываемой горной массы, снижает затраты на добычу, доставку и транспортирование.
Разнообразие видов техногенных месторождений по технологическим признакам предопределяет возможность использования для их разработки не только традиционной экскаваторной выемки и автотранспорта, но и геотехнологических методов: гидродобычи, подземных буровых и добычных установок в сочетании с различными способами транспортирования добытого материала к перерабатывающим комплексам. На кафедре разработки месторождений подземным способом Санкт-Петербургского горного института разработаны оригинальные технологические схемы извлечения песков хвостохранилищ из богатых металлосодержащих зон.
Технологические схемы с извлечением полезного ископаемого из хвостохранилища путем выбуривания разработаны для участков богатых зон пластового типа*. В зависимости от мощности кондиционного пласта или пропластка применяют подземные буровые установки, которые позволяют выбуривать в массиве хвостохранилища скважины диаметром от 250 до 1300 мм (рис.1).
'Пат, 2177548 РФ, Способ разработки хвостохранилищ / Н.В.Ковтун, Д.Ю.Минаев, Ю.Л.Минаев (РФ) Приоритет 17.04 2000.
_ 175
Санкт-Петербург. 2003
•■'А2 г лойо./,.
■ •; ■ ;w|r Ttp. Vii^ ■
Рис.2. Технологическая схема разработки хвосто-хранилищ с использованием проходческого щита малого диаметра
1 - трубопровод для подачи воды; 2 - трубопровод для выдачи пульпы; 3 -секции крепи; 4 -домкрггная станция; 5 - пески с некондиционным содержанием полезных компонентов; 6 - пески с кондиционным содержанием полезных компонентов; 7 - рабочий орган проходческого шита;
8 - добычная траншея
На влажных и обводненных хвостохра-нилищах, где богатые участки представлены пластами большой мощности, целесообразно применять щиты м и кротон не л ирования, сочетающие проходческий комбайн малого диаметра с устройством для установки крепи. Подобные установки применяют в строительной промышленности для проходки тоннелей под дорогами и водоемами. Комбайны для микротоннел ирования выпускают как в России, так и за рубежом. В России фирма «Горизонталь» выпускает буровые установки УГБ 4Э, оснащенные буровым шнеком для добычи песков и бурильными трубами для крепления скважин.
Установка позволяет бурить скважины диаметром от 820 до 1020 мм и протяженностью более 100 м.
Согласно технологической схеме разработки участков хвостохранилища проходческим щитом (рис.2) в оконтуренном участке хвостохранилища с кондиционным содержанием полезных компонентов проходят траншею для установки проходческого щита. Разрушение песков ведут механическим способом с помощью вращающейся голов« ки, армированной пластинами из твердых сплавов. Проходческий щит залавливают в пласт кондиционных песков посредством мощного домкрата, устанавливаемого в траншее. Усилие от домкрата передается на проходческий щит через крепь, состоящую из отдельных секций круглого сечения. Добытые пески поступают внутрь секций крепи, где смешиваются с водой, поступающей по трубопроводу, а затем образовавшуюся пульпу по транспортному трубопроводу подают на обогатительную фабрику. Щит продвигается на длину секции крепи, после чего происходит наращивание новой секции, и цикл добычи повторяется. По окончании отработки камеры приступают к отработке следующей камеры. После полной отработки и закрепления этой камеры крепь предыдущей камеры извлекается, а выработанное пространство заполняется обрушенными некондиционными песками хвостохранилища.
Рис.3. Технологическая схема разработки участков хвостохралилшца гидромонитором
1 - богатый участок хвостохранилища с кондиционным
содержание полезных компонентов; 3 - бедная часть
хвостохранилища; 2 - телескопический гидромонитор;
4 - скважина для транспортирования гидросмеси; 5 -вметающие порода; 6 - буровая камера; 7 - скважина для установки подземного гидромонитора; 8 - подземные выработки, пройденные под хвостохраншшщем
1 2 3
Рис.4. Гидравлическая разработка обводненных участков хвостохранилища
1 - нагнетательные скважины; 2 - кондиционные участки хвостохранилища; 3 - некондиционные пески хвостохранилища, 4 - вмещающие породы; 5 - буровые камеры; 6 - скважины для транспортирования пульпы; 7 - подземные выработки
Другая технологическая схема (рис.3) предусматривает использование подземного телескопического гидромонитора для отработки линзообразных или гнездовых богатых участков хвостохранилищ*.
При наличии в хвостохранилище обводненных участков с песками, находящимися в плывунном состоянии, в устойчивых породах под хвостохранилищем проходят выработки**, из которых до оконтуренного участка бурят восстающие скважины (рис.4). Мелкозернистые пески, обогащенные полезным компонентом, с водой поступают через пробуренные скважины в выработки и по трубопроводу в зумпф, откуда их перекачивают на обогатительную фабрику.
Кроме рассмотренных технологических схем, нами разработаны варианты с выщелачиванием полезных компонентов из зон,
"Пэт. 2184234 РФ. Способ разработки хвостохранилищ / Д.Ю.Минаев. Ю.Л.Минаев (РФ). Приоритет 08.12.2000.
Пат. 2184235 РФ. Способ разработки хвостохранилищ / Д.Ю.Минаев, Ю.Л.Минаев (РФ). Приоритет 09.02.2001.
обогащенных полезным компонентом, и использованием карьерного оборудования, работающего в заходках, ограниченных оградительной крепью.
Для установления целесообразности применения той или иной технологической схемы разработана экономико-математическая модель расчета производительности блока, трудоемкости работ, производительности труда забойного рабочего, себестоимости добычи рудной массы или продукционного раствора с учетом затрат на геологоразведочные работы, проведение горноподготовительных выработок, управление горным давлением, доставку и транспортирование добытого полезного ископаемого до обогатительной фабрики, на переработку извлеченного сырья на фабрике и металлургическом заводе.
Разработанные технологические схемы и методика технико-экономических расчетов могут быть использованы при обосновании целесообразности применения той или иной технологии разработки техногенных месторождений.
Санкт-Петербург. 2003
