СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
METHOD FOR COMBINED DEVELOPMENT OF MINERAL DEPOSITS

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при комбинированной разработке рудных месторождений.
Известен способ комбинированной разработки рудных месторождений, включающий ведение открытых горных работ и одновременное и последовательное ведение подземных горных работ (см. Юматов Б.П. Технология открытых горных работ при комбинированной разработке месторождений М., Недра, 1964. с.15-35).
Недостатком данного способа является относительно низкое извлечение металлов, обусловленное их потерями в потолочинах и целиках.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ комбинированной разработки, включающий ведение подземных горных работ камерными системами разработки с торцовым выпуском руды на подэтажные штреки с одновременным проведением открытых горных работ с вовлечением в разработку некондиционных (по содержанию вредных примесей) руд, которые перепускают на подземный рудник и подают в выработанное пространство по мере его формирования (см. а.с. №1292410, СССР).
Подачу некондиционной рудной массы в выработанное пространство осуществляют по мере формирования обнажения и выпуска кондиционной руды на подземные выработки под некондиционной массой. Объединением в выработанном пространстве некондиционных по содержанию вредных примесей руд с карьера и не вовлеченных в подземный выпуск кондиционных руд обеспечивают формирование нового, более высокого технологического сорта руды.
Горноподготовительные работы ведут одновременно на всех подэтажах. Отработку открытыми и подземными работами осуществляют на всю мощность рудного тела в отступающем порядке по простиранию. Ведение очистных работ совмещают с закладкой выработанного пространства. В качестве закладочного материала применяют не используемую в перерабатываемой шихте некондиционную рудную массу, извлекаемую открытым способом, но пригодную к обогащению. По мере опускания рабочих горизонтов карьера на уровень отработанных подземным рудником и заложенных закладкой участков, начинают этап повторной отработки открытым способом оставленных запасов, представляющих собой новый технологический сорт руды.
Повторная отработка ведется на всю мощность рудного тела после выемки активных запасов кондиционной руды подземными работами. При повторной разработке оставленных запасов открытым способом производят дополнительное усреднение рудной массы по качеству, что обеспечивает вовлечение в переработку некондиционных руд.
Недостатками способа являются наличие потерь металлов с неизбежно оставляемой частью некондиционных и рядовых руд при повторной разработке их в зоне совмещения, а также опасность приведения в подвижное состояние значительных объемов сыпучей горной массы, размещенной в выработанном пространстве, при проявлениях сейсмической активности.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности разработки руд за счет повышения извлечения металлов выщелачиванием их из «сухого» закладочного материала и обеспечение безопасности ведения горных работ в сейсмоактивных районах.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых, включающем выемку богатой руды подземным способом, отработку зон рядовых и некондиционных руд открытым способом с перепуском рядовых руд из карьера в выработанное пространство подземного рудника, на первой стадии производят подземную выемку богатых руд по схеме камера-целик, образуемые при этом первичные камеры ориентируют по простиранию и в крест простирания и закладывают их твердеющей кислотостойкой смесью, а образуемое последующей выемкой целиков из богатой руды пространство заполняют рядовой рудой, добытой в карьерах первой очереди, осуществляют выщелачивание из «сухой» закладки металлов, после чего осуществляют взрывание оставшейся в зоне проведения подземных работ рядовой руды, ее выщелачивание на месте залегания, а в выработанном пространстве карьеров первой очереди размещают бедные и рядовые руды, добытые в карьерах второй очереди, из которых извлекают металлы методом кучного или кюветно-кучного выщелачивания.
Применение предлагаемого способа комбинированной разработки позволяет существенно сократить затраты на выемку руд за счет того, что основная часть руды остается в недрах и металл из нее извлекается на месте залегания. Основная часть минеральной массы, содержащая металлы, в основном тяжелые, складируется в выработанном пространстве подземного рудника и карьеров и, соответственно, резко снижается объем хвостов обогащения, размещаемых на поверхности. Наличие целиков из твердеющей закладки снижает растекание растворов и попадание их в водоносные горизонты. Каркасная структура несущего нагрузки закладочного массива в сочетании с сухой закладкой, обеспечивает повышенную устойчивость разрабатываемых массивов в случае проявления сейсмической активности (например, в районе Удоканского месторождения происходит до нескольких толчков в день силой до 3-х баллов).
Способ осуществляют следующим образом.
Первоначально производят подземную выработку богатых руд по схеме камера-целик. При этом камеры формируют в две стадии: первично выработанное пространство в контурах камер служит буферной и усреднительной емкостью для перепускаемой из карьера руды, а приконтурные части камер, отрабатываемые во вторую стадию, закладывают твердеющей смесью (кислотостойкой). После формирования первичных камер, начинают открытую разработку очередями. Руду из карьеров первой очереди перепускают в камеры первой стадии и подвергают выщелачиванию. После этого рядовые руды, оставшиеся в целиках, взрывают и производят их выщелачивание в зоне подземных работ. Карьеры первой очереди открытой разработки формируют преимущественно по богатым рудам и благоприятным участкам рельефа, руду из карьеров второй очереди складируют в выработанном пространстве карьеров первой очереди и подвергают кучному выщелачиванию.
Пример конкретного применения способа.
Разработка Удоканского месторождения медистых песчаников (см. фиг.) по предлагаемому способу может эффективно осуществляться сочетанием открытого и подземного способов разработки, а также физико-химических геотехнологий.
Первоначально отрабатывают обогащенные зоны подземным способом по схеме камера-целик на участках с крутым падением рудных тел. Богатая руда зоны подземной добычи перерабатывается после выпуска, дробления и измельчения известными методами обогащения и гидрометаллургии. Сопоставимая по качеству богатая сульфидная руда, добываемая в карьерах, перепускается впоследствии через открытые камеры и первичное выработанное пространство подземного рудника и также направляется на переработку по традиционным схемам.
Образуемые первичные камеры формируют, обеспечивая относительную равномерность расположения и устойчивость будущих искусственных целиков, закладывают их твердеющей кислотостойкой смесью, после набора начальной прочности которой отрабатывают междукамерные целики богатой руды. Образуемое свободное пространство заполняют рядовой смешанной и окисленной рудой, добытой в карьерах, после чего извлекают из них металлы выщелачиванием.
Верхняя часть месторождения, сложенная на пологих участках рельефа окисленными рудами, а на расчлененных - смешанными и сульфидными, по предлагаемому способу отрабатывается небольшими карьерами, разделяемыми межбортовыми целиками, с последующим проведением кюветного и/или кучного выщелачивания меди, серебра и золота. Доработка этих целиков может быть осуществлена карьерами второй очереди с размещением основной части добываемых в них рядовых и некондиционных руд в выработанном пространстве карьеров первой очереди.
По опыту выщелачивания меди из бортов карьеров (например, Mikle в США), крупность кусков после взрывной подготовки должна составлять порядка 230 мм. В зимнее время выщелачивание может проводиться в галереях или закрываемых пленкой кюветах (траншеях) с подогревом растворов, подаваемых в их донную часть, и складированием крупной (+3.5 мм) фракции хвостов кюветного выщелачивания в штабели в нерабочих участках карьеров для последующего кучного довыщелачивания в летнем сезоне. При этом в процессе хранения крупнофракционного материала в зимний период, в минеральных агрегатах будут формироваться новые микротрещины. Расчетное конечное извлечение меди, по предлагаемой схеме, составит не менее 80%. Более богатые руды из карьеров первой очереди перепускаются через открытые камеры в зону ведения подземных горных работ и используются в качестве закладки, из которой металлы извлекаются подземным выщелачиванием. Освоение запасов основных глубинных частей рудоносных толщ, при определенных условиях, предлагается осуществлять с использованием комбинации традиционной подземной разработки системой с закладкой выработанного пространства и шахтного выщелачивания: богатые руды (содержание меди в которых достигает 5-7%, при долевой части их запасов, по укрупненной оценке, порядка 7-10%) отрабатываются системой с закладкой, из оставшихся неизвлеченными рядовых руд металлы могут впоследствии выщелачиваться после специальной взрывной подготовки. Закладку, для обеспечения безопасности в условиях повышенной сейсмической активности и исключения утечки растворов через разломы и трещины, предпочтительней применять 2-х типов: твердеющую по контуру и основную - «сухую», состоящую из рядовых руд, добытых в карьере. Таким образом, при отработке глубинной части месторождения практически может быть использована безотходная технология.
Выщелачивание меди из окисленных руд сернокислотными растворами не представляет проблем и на сегодняшний день, по существу, является уже традиционной технологией.
Гидроксидно-сульфатные (брошантит, антлерит), карбонатно-гидроксидные (малахит, азурит) минералы сравнительно быстро растворяются при обычном сернокислотном выщелачивании, из оксидно-силикатных (хризокола) медь выщелачивается «накислороженными» сернокислотными растворами.
Извлечение методом подземного выщелачивания меди из целиков, состоящих из борнит-халькозиновых руд, и содержащихся в них сопутствующих металлов (в первую очередь, золота и серебра), требует использования более сильных окислителей, например, перекиси водорода в сочетании с продуктами озонирования растворов. Для продуцирования последних двух окислителей на месте может быть использован фотоэлектрохимический способ обработки специально подготовленных растворов и растворов с хлоридной основой.
Значительное содержание в халькозине и, в меньшей степени, в борните Удоканских руд золота, а также его микронных выделений в цементе медистых песчаников, предопределяет целесообразность использования хлоридных комплексов (при предварительном сернокислотном выщелачивании самородного серебра, образующего нерастворимые хлориды).