CC BY
59
© В.В. Шультайс, В.К. Корзун, В.А. Сорокин, В.С. Зайцев,
А.В. Яшина, 2006
В.В. Шультайс, В.К. Корзун, В.А. Сорокин,
В. С. Зайцев, А.В. Яшина
ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ РУЧАРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ИЛЬМЕНИТ-МАГНЕТИТОВЫХ ПЕСКОВ
ТТл побережье о. Итуруп (Курильская гряда) находится более 11 месторождений титано-магнетитовых песков, разведанных с различной степенью детальности, при этом по промышленным категориям разведано только Ручарское месторождение: запасы полезного ископаемого для категорий С и С2 с учетом потерь и разубоживания составляют по горной массе -31943,2 тыс. т; по объему горной массы -14788,52 тыс. м . Месторождение нуждается в доизучении, как с точки зрения геологических условий, так и промышленной технологии для постановки его на Г осударст-венный баланс. Поэтому создаваемое горное предприятие (Итуруп-ский ГОК) рассматривается как разведочно-эксплуатационное.
Основные горнотехнические характеристики разрабатываемой грунтовой массы следующие: гранулярный состав: +0,5 мм - 33 %;
- 0,5^0,25 - 55,0 %; - 0,25^0,125 - 40,8 %; - 0,125 - 0,9 %; удельный вес - 3,88 г/см3; объемный вес - 2,16 г/см3 (2,16 с утруской); угол естественного откоса - 30° (сухой), 270 (под водой).
Анализ результатов геологической разведки и инженерногеологических изысканий показывает, что за основу технологии отработки месторождения следует принять комплексную механизацию добычных, обогатительных и отгрузочных работ с применением гидромеханизации обеспечивающую полную поточность технологического процесса, высокую производительность труда, сравнительно небольшой объем капитальных затрат. Средства гидромеханизации наиболее экономичны при разработке россыпных месторождений подобного строения, что подтверждается многочисленной отечественной и зарубежной практикой.
Вскрытие месторождения (карьерного поля) осуществляется устройством котлована с размерами в плане 20х20 м и при этом одновременно производится устройство котлована под водозаборный ковш. По условиям стоянки обогатительной фабрики месторождение разделено на 3 блока; вскрытие карьерного поля производится для каждого блока отдельно.
В процессе добычных работ предусматриваются следующие системы разработки: начало разработки - 1-я установка - сплошная продольная двухбортовая; 2-я установка - сплошная поперечная двухбортовая. В процессе разработки блоков - 1-ая и 2-я установки
- сплошная, поперечная однобортовая.
Принятая система разработки обеспечивает отвод воды с подошвы разработки в водозаборный ковш и позволяет ускорить подготовку площадей для создания хвостохранилищ в пределах контура месторождения.
Водоснабжение добычных работ предусматривается на водо-обороте с использованием воды Охотского моря. Для забора воды намечено устройство водозаборных ковшей 3-х, с емкостью, обеспечивающей 3-х минутную работу водозаборного оборудования. Водозаборные ковши соединены с морем водоподводящими канавами. Разработка грунта в водоподводящих канавах производится экскаватором драглайн, установленным на вспомогательной дамбе. Водооборот производится путем самотечного отвода воды из отстойников хвостохранилищ в водозаборные ковши. Водоснабжение горнотранспортных работ при отгрузке концентрата в транспортное судно осуществляется посредством забора морской воды.
По гранулярному составу титано-магнетитовые россыпи в соответствии с действующей классификацией (ГЭСН-2001. сб.1, табл. 1-3) относятся к 3-й группе по трудности разработки; необходимый объем воды для разработки и транспортирования 1 м3 грунта составляет 6,3 м .
При разработке месторождения общекарьерные потери отсутствуют. К эксплуатационным потерям (I группа, в массиве) отнесены недоборы по подошве разработки в размере 0,2 м или до 2 % (общего объема запасов). Недоборы по бортам не учитываются, так как практически будут отсутствовать. Потери
Рис. 1. Схема распределения общих масс и объемов
II группы (в горной массе отдельной от массива) на данной стадии не рассматриваются, так как перемещение основных объемов грунтовых масс производится в пределах площади месторождения. Потери при отгрузке концентрата на транспортное судно также не
учитываются в связи с их незначительностью. Неизбежное разубо-живание запасов на границе контакта горной массы с подстилающим слоем принимается в размере 2 % общего объема запасов.
Распределение общих объемов и масс грунта на объектах ГОКа представлено на рис. 1. Продолжительность добычных работ 7 месяцев, отгрузки 6 месяцев.
Предусматривается устройство 2-х типов хвостохранилищ: внутренние, в пределах контура месторождения; внешние, за пределами его контура.
Необходимость создания внешних хвостохранилищ обусловлена потребностью в площадях для укладки хвостов на период подготовки территории под хвостохранилище в контуре месторождения при его разработке. Средняя высота хвостохранилищ 5^7 м. Осветление оборотной воды при заполнении хвостохранилища выполняется в два этапа: 1-й этап - в прудке-отстойнике на карте намыва; 2-й - в отстойнике за ее пределами.
Заполнение хвостохранилищ ведется традиционным для гидромеханизации методом намыва с использованием раструбных рабочих пульповодов и устройством попутного обвалования. Сброс осветленной воды из прудка-отстойника осуществляется посредством регулируемых шандорных водосбросных колодцев.
Приняты следующие схемы гидравлического транспортирования грунтовых масс:
- исходный материал разрабатывается гидромониторно-насосно-землесосной установкой и подается на обогатительную фабрику по магистральному пульповоду.
- железный концентрат от обогатительной фабрики подается гидравлическим способом по магистральному пульповоду в аккумулирующий штабель.
- разработка штабеля концентрата гидромониторно-насосной установкой с подачей его гидравлическим способом по морскому подводному пульповоду на грузовое судно.
- перекачка хвостов обогащения от обогатительной фабрики и их гидравлическое транспортирование с укладкой в хвостохрани-лище.
Определяющим критерием для выбора горно-транспорт-ного оборудования гидромеханизации является гарантированное обеспечение производительности ГОКа в 1000 тыс. т по отгрузке концентрата.
В качестве основного добычного оборудования принята забойная землесосная установка 20Р-11 производительностью по воде Q = 4000 м3/час и напором Н = 60 м. Расчеты показали, что месячная производительность установки составляет: при высоте забоя 3^5 м - 263,42 тыс. м3; 5^15 м - 289,79 тыс. м3; >15 м - 362,21 тыс.
3
м.
С учетом потребной месячной производительности по добыче горной массы в объеме 357,93 тыс. м3 целесообразно использовать две гидромониторно-насосно-землесосные установки с забойной установкой 20Р-11. В состав одного комплекса входит: установка 20Р-11, насосная станция 22 НДС ^ = 4000 м3/час, Н = 95 м) и два гидромонитора ГМН - 350 с дистанционным управлением. Максимальная расчетная дальность гидротранспортирования исходного материала, определенная с учетом геодезического подъема в 10 м составила 1080м, удельные потери напора равны 0,0351.
Для перекачки хвостов обогащения предусматривается применение 2-х землесосных станций перекачки 20Р-11; забор хвостов обогащения производится из зумпфа, расположенного на территории обогатительной фабрики. Для регулярной прочистки зумпфа и улучшения условий всасывания, намечено подавать напорную воду от насосной ЦН-400-105 двумя гидромониторами ГМН-250С. Расчет произведен по аналогии с расчетом гидротранспорта исходного материала; максимальная расчетная дальность гидротранспортирования до 1100 м.
Для перекачки концентрата от обогатительной фабрики в аккумулирующий штабель предусматривается применение загрузочно-обменного аппарата (шлюзовый питатель) с насосом ЦНС-850-240. Схема установки представлена на рис. 2. Основные параметры установки: расход по воде 850 м3/час, Н=
=240 м; диаметр емкости аппарата - 2,7 м; высота емкости 3,5 м; количество емкостей - 3; цикл разгрузки емкости - 20 мин.
Расчет гидротранспорта произведен при следующих данных: объемная консистенция - 1:8,1; производительность по грунту -Qгp = 84,5 м3/час; удельный вес твердого материала у - 5,0 т/м3; дельность транспортирования - 1750 м; геодезический подъем - 10 м. По результатам расчета общие потери напора по трассе составляют 225 м вод. ст. при удельных потерях 0,091 м/м. рабочая скорость гидросмеси 4,94 м/с.
ВОДА
1 - насос;
2 - напорный водовод;
3 - загрузочные пульповоды;
4 - загрузочно-обменные емкости;
5 - водовод;
6 - магистральный пульповод;
7 - загрузочный бункер;
8,10 - электрозадвижкй;
9 - обратные клапаны;
11 - обратные клапаны;
12 - узел загрузки;
13 - узел разгрузки.
ПУЛЬПА
СБРОС(рОДЫ ИЛИШЛАМОВ -л
Г^Г
Рис. 2. Гидротранспортная установка с емкостями цилиндрической формы
Для отгрузки концентрата расчетами предусматривается две гидромониторно-насосно-землесосные установки 20Р-11, с Q = 4000 м3/час по воде, Н = 60 м (одна резервная) и станция перекачки 20Р-11, подключенная последовательно в транспортную линию отгрузки. Расчет гидротранспорта произведен при следующих исходных данных: расход гидросмеси - 40000 м3/час; диаметр морского подводного пульпопровода - 500 мм; объемная консистенция гидросмеси - 1:10,8; дальность транспортирования - 1500 м. результаты расчета: удельные потери напора - 0,0845 м/м; суммарные потери напора - 129,14 м.
Предлагаемое оборудование обеспечивает отгрузку продукции в транспортное судно в течение 2-х суток в объеме 40 тыс. т. Безнапорный гидравлический транспорт грунта производится в процессе разработки горной массы на участке от разрабатываемого забоя до рабочего зумпфа землеустановки. Уклоны для самотечного транспорта: исходный материал и хвосты обогащения - 0,054 м/м; концентрат - 0,067 м/м.
Для устройства трубопроводов (водоводов) используются металлические трубы диаметрами 500 и 600 мм и толщиной стенки 12 мм. Опыт работы треста «Энергогидромеханизация» в Финском заливе показал, что в морских условиях, при большой дальности транспортирования пульпы целесообразно применение подводных пульпопроводов. С учетом особенностей эксплуатации гидромеханизации выбрана схема устройства морского подземного пульпро-вода (МПП) диаметром 500 мм и толщиной стенки 12 мм секциями, шаровым соединениями; длина секции в среднем составляет 100 м.
— Коротко об авторах ----------------------------------------
Шультайс В.В. - Гидромехпроект,
Корзун В.К. - Гипроцветмет,
Сорокин В.А. - Гидромехпроект,
Зайцев В.С. - Московский государственный горный университет, Яшина А.В. - Московский государственный горный университет.
