CC BY
30
УДК 622.271:622.34
ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ КУРУМАМИ
Б.Л. Тальгамер1, А.В. Франчук2
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Изложена специфика залегания месторождений, представленных курумами. Курумы или подобные им элювиальные россыпи часто представляют собой месторождения кварцитов, золота, платины, стройматериалов. Факторами, осложняющими разработку подобных месторождений, являются: значительные уклоны поверхности, большая крупность неокатанных кусков породы, удаленность и труднодо-ступность этих месторождений, небольшие запасы и малая мощность рыхлых отложений. При выборе технологии разработки подобных месторождений практически исключаются возможности применения буровзрывных работ, использования мощного горнотранспортного оборудования, а также оборудования на электроприводе.
Из-за крутых склонов, как правило, невозможно применение традиционной для россыпей технологии с транспортированием полезного ископаемого бульдозерами сверху вниз. С учетом описанных горнотехнических условий выполнен анализ известных способов разработки наклонно залегающих месторождений, представленных рыхлыми отложениями малой мощности, и предложена новая технология разработки курумов с использованием мобильного дизельного оборудования, обеспечивающая безопасность и эффективность добычных работ. Предложенная технология разработки курумов включает послойную выемку пород горизонтальными слоями мощными бульдозерами с одновременным формированием рабочих площадок для экскаваторов. Уступы рекомендуется создавать путем горизонтального перемещения полезного ископаемого к верхней бровке и последующего сброса его по откосу до достижения ширины рабочей площадки, обеспечивающей безопасную эксплуатацию добычного и транспортного оборудования.
Приведены параметры горных работ применительно к условиям разработки Уватского месторождения кварцитов.
Библиогр. 3 назв. Ил. 5.
Ключевые слова: курумы; элювиальные россыпи; технология разработки.
FIELD DEVELOPMENT TECHNOLOGY FOR MINERALS REPRESENTED BY ROCK GLACIERS
B.L. Talgamer, A.V. Franchuk
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The paper describes the bedding specifics of the deposits represented by rock glaciers. Rock glaciers or similar eluvial placers are often represented by the deposits of quartz rock, gold, platinum and building materials. The factors that complicate the exploitation of such deposits are: significant surface slope, big size of unrounded rock fragments, remoteness and inaccessibility of these deposits, small reserves and low thickness of loose deposits. Therefore, the possibilities to use blast hole drilling, powerful mining-and-transport equipment, and electrically-driven equipment should be excluded when choosing the development technology of such deposits.
Steep slopes, apparently, exclude the possibility to use the traditional for placers technology involving mineral product transportation by bulldozers from top to down. Taking into consideration the described mining conditions the article provides the analysis of the known development methods of inclined stratified deposits presented by the loose deposits of low thickness. It also proposes a new technology of rock glaciers exploitation
:Тальгамер Борис Леонидович, директор Института недропользования ИрГТУ, доктор технических наук, профессор, тел.: (3952) 405197, факс: 405104, е-mail: gor@istu.edu
Talgamer Boris, Director of the Institute of Subsurface Use of Irkutsk State Technical University, Doctor of technical sciences, Professor, тel.: (3952) 405197, fax: 405104, e-mail: gor@istu.edu
2Франчук Александр Владимирович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник НИЧ ИрГТУ, тел.: (3952) 405104, e-mail: franchuck@mail.ru
Franchuk Alexander, Senior research worker of The Scientific-Research Department of Irkutsk State Technical University, Candidate of technical sciences, тel.: (3952) 405104, e-mail: franchuck@mail. ru
with the use of mobile diesel equipment, which ensures safety and efficiency of mining operations. The proposed technology of rock glaciers development includes horizontal slicing of rocks by heavy bulldozers with simultaneous organization of working areas for excavators. The benches are recommended to form by horizontal moving of mineral product to the bench crest and its subsequent dumping down the slope until working area is wide enough to ensure safe use of mining and transport equipment.
The paper provides the parameters of mining operations as applied to the development conditions of the Uvatsky quartzite deposit.
3 sources. 5 figures.
Key words: rock glaciers; eluvialplacers; development technology.
Достаточно большое количество полезных ископаемых, в том числе золота, кварцитов, стройматериалов, находится в небольших делювиальных россыпях и курумах, расположенных на склонах долин и в распадках. Указанные россыпи имеют небольшую мощность 1,0-4,0 м и залегают на склонах с уклоном 10-50°. При этом рыхлые отложения представлены крупнообломочным плохо окатанным материалом.
В настоящее время существует много эффективных технологий разработки месторождений полезных ископаемых, сложенных рыхлыми отложениями (россыпи, месторождения песка, пес-чано-гравийных смесей, глины). Однако по мере увеличения крупности слагающих месторождения пород разработка последних резко осложняется. Увеличение валунистости рыхлых отложений свыше 20-30% практически исключает возможность применения гидромеханизированного и дражного способов разработки, резко осложняет выемочные работы при использовании горного обору-
Рис. 1. Месторождение кварцитов, представленное курумами (кора выветривания) в Бурятии
дования малой и средней мощности. При этом, как показала практика, предварительная подготовка валунистых отложений к выемке с помощью буровзрывных работ положительных результатов почти не дает. Раздробить отдельные куски пород с помощью взрыва не удается, так как образовавшиеся газы уходят через имеющиеся в массиве щели и трещины.
Особенно осложнен выбор технологии разработки делювиальных россыпей и курумов, где мелкозернистого материала очень мало, а крупнозернистые фракции представлены плохо и совсем не окатанными кусками. Описанное положение усугубляется тем, что упомянутые россыпи и курумы располагаются на достаточно крутых склонах. На рис. 1 и 2 показаны месторождения кварцитов, представленных курумом и делювиальной россыпью.
По мере нарастания крупности кусков в разрушенной горной массе для обеспечения эффективной разработки месторождений необходимо увеличивать мощность и рабочие параметры выемоч-
Рис. 2. Уватское месторождение кварцитов (делювиальная россыпь)
ного оборудования. Однако этот принцип мало приемлем для курумов и элювиальных россыпей, мощность которых невелика (в среднем 1,5-3,0 м), что делает неэффективным использование крупных экскаваторов, рациональная высота уступов для которых должна быть не менее 8-10 м.
Таким образом, специфические характеристики курумов и делювиальных россыпей: высокая крупность обломочного материала, малая мощность рыхлых отложений, большой уклон подстилающих пород, а также незначительные запасы полезного ископаемого - существенно осложняют выбор рациональной технологии разработки таких месторождений.
Существующие технологии разработки подобных месторождений, основанные на транспортировании полезных ископаемых бульдозерами сверху вниз с формированием навала в нижней части запасов при достаточно больших уклонах (более 35°), влекут высокую опасность горных работ, увеличивают износ землеройного и транспортного оборудования, а в ряде случаев просто неприемлемы из-за невозможности подъема бульдозера задним ходом по склону, имеющему уклон более 30°.
Технология открытой разработки россыпей, включающая вскрытие запасов независимыми горизонтами с выемкой полезного ископаемого уступами экскаваторами, установленными на рабочих площадках, и вывозкой его автотранспортом [3], приемлема только при достаточно большой мощности пласта полезного ископаемого, которая позволяет формировать рабочую площадку с необходимыми для добычного оборудования размерами. При небольшой мощности пласта полезного ископаемого на склонах с уклоном более 15-20° применение данного способа невозможно.
При разработке маломощных наклонно залегающих месторождений землеройно-транспортной техникой ширина рабочей площадки, как правило,
недостаточна для выемки полезного ископаемого по транспортным схемам [1]. При этом, на начальной стадии освоения месторождения выемка полезного ископаемого осложняется полным отсутствием рабочей площадки. Формирование рабочей площадки путем поперечных заходок землеройно-транспортной техники с перемещением полезного ископаемого сверху вниз на достаточно крутых склонах осложняется трудностью возврата горных машин вверх по склону. Поэтому выемка полезного ископаемого должна производиться горизонтальными слоями.
Таким образом, приемлемая технология разработки курумов должна включать послойную выемку пород мощными бульдозерами с одновременным формированием рабочих площадок для экскаваторов. Формирование рабочих площадок должно осуществляться по падению россыпи. Отработка месторождения сверху вниз позволяет сократить затраты на формирование рабочих площадок путем сброса полезного ископаемого по откосу. Уступы рекомендуется создавать путем послойной выемки и горизонтального перемещения полезного ископаемого к верхней бровке уступа и последующего сброса его по откосу до достижения ширины рабочей площадки, обеспечивающей безопасную эксплуатацию добычного и транспортного оборудования [2].
Послойная выемка и горизонтальное перемещение полезного ископаемого к верхней бровке уступа позволяет исключить возврат землеройно-транспортной техники вверх по склону, повысив тем самым безопасность работ, и создать условия для отработки запасов, залегающих на склонах с достаточно большим уклоном.
Наращивание рабочей площадки в ширину наклонными слоями за счет сброса полезного ископаемого по откосу позволяет создавать безопасные условия для работы любого горного оборудования.
Послойную выемку и горизонтальное перемещение полезного ископаемого осуществляют продольно-диагональными заходками землеройно-транспортной техники.
При этом на начальном этапе освоения запасов выемка полезного ископаемого производится, как правило, продольными заходками с зачисткой подошвы пласта боковой частью рабочего органа землеройно-транспортной техники. По мере расширения рабочей площадки выемка полезного ископаемого продолжается диагональными заходками. Выемка полезного ископаемого диа-
гональными заходками позволяет удлинить заходку до необходимой величины, обеспечивающей достаточное заполнение рабочего органа землеройно-транспортной техники (отвала бульдозера, ковша погрузчика) полезным ископаемым.
На рис. 3 приведена технологическая схема формирования рабочих площадок уступов.
На рис. 4 представлен план с завершающим этапом формирования рабочей площадки на склоне диагональными заходками.
Рис. 3. Технологическая схема формирования рабочих площадок уступов
Рис. 4. План с завершающим этапом формирования рабочей площадки на склоне диагональными заходками
На рис. 5 приведена технологическая схема ведения добычных работ экскаватором с погрузкой полезного ископаемого в автотранспорт.
Разработка курумов осуществляется в следующей последовательности.
На начальном этапе продольной заход-кой (см. рис. 3) бульдозер 6 формирует из полезного ископаемого 1 горизонтальную площадку по всей длине фронта работ. При достижении площадкой достаточной ширины (8-12 м) буль-
Рис. 5. Технологическая схема ведения добычных работ экскаватором с погрузкой полезного ископаемого в автотранспорт
дозер переходит к работе диагональными заходками (см. рис. 4). Понижение площадки с зачисткой подстилающих пород 2 производится равномерно по всей длине фронта горизонтальными слоями 5 путем сброса полезного ископаемого с верхней бровки уступа 4. Для безопасной работы добычного 7 и транспортного 8 оборудования (см. рис. 5) бульдозер создает рабочую площадку 3 шириной не менее 20-30 м.
После формирования рабочей площадки достаточной ширины на нее устанавливается добычное оборудование 7, которое осуществляет выемку полезного ископаемого уступами с погрузкой его в автотранспорт 8.
После отработки уступа по всей длине рабочая площадка на нижележащем горизонте вновь расширяется до необходимых размеров диагональными заходками выемочно-транспортного оборудования.
На рис. 5 указаны технологические параметры открытой разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений, рассчитанные применительно к Уватскому месторождению кварцитов, средняя мощность полезного ископаемого в котором 2 м, а угол наклона пласта около 25°.
Бульдозер CAT D9R (Ддв = 345 кВ) производит выемку и транспортирование (послойное сталкивание) обломочного материала по склону для созда-
профессор Иркутского госу;
ния навала, на котором может быть сформирована рабочая площадка для работы экскаватора CAT 349DL (вместимость ковша 2,1 м ). Параметры рабочей площадки определяются по технологической схеме работы экскаватора CAT 349DL с погрузкой в автосамосвалы CAT 725 (грузоподъемность 23,6 т, вместимость кузова 14,3 м ).
Предложенная технология апробирована на Уватском месторождении кварцитов. Она обеспечивает безопасную разработку курумов и элювиальных россыпей на достаточно крутых склонах, позволяет осваивать их без применения буровзрывных работ горнотранспортным оборудованием небольшой мощности с минимальными затратами на подготовку месторождений к эксплуатации.
Библиографический список
1. Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений: учебник для вузов. М.: Горная книга, 2007. 906 с.
2. Способ открытой разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений: пат. № 2506425РФ / Тальгамер Б.Л., Франчук А.В. // МПК-9 Е21С41/26, опубл. 10.02.2014. Бюл. № 4. 5 с.
3. Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. М.: Недра, 1973. 768 с.
Рецензент доктор геолого-минералогических наук, гвенного технического университета В.А. Филонюк
