СПОСОБ СЕЛЕВОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
METHOD OF MUDFLOW GEOTECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF MINEFIELDS

Изобретение относится к области разработки месторождений, также может быть использовано для повторной разработки техногенных объектов и для добычи строительных материалов.
Известны природные геологические процессы, приводящие к формированию россыпных месторождений (Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. М.: Недра, 4-е изд., переб. доп., 1982, 669 с., с. 452-483), включающие разрушение коренного массива и аллювиальное переотложение материала водными потоками.
Недостатком природных геологических процессов, участвующих в формировании месторождений, является отсутствие управляемости процессов.
Более близкими аналогом по технической сущности является технологическое решение, основанное на смыве и переносе материала массива водными потоками. Примерами применения такой технологии служат аругии (Соболевский В.И. Замечательные минералы. М.: Просвещение, 1983 г., 192 с.).
Недостатками этих решений являются сложность управления процессами переотложения материала массива и высокие технологические потери металла.
Целью предлагаемого изобретения является снижение трудоемкости и потерь полезных компонентов.
Поставленная цель достигается тем, что от накопительной емкости воды до участка месторождения проходят руслоподводную канаву, на бортах которой складируют рыхлый и кусковой материал. Руслоподводная канава служит для направленного подвода воды от места ее накопления к массиву месторождения. На самом же участке месторождения, со стороны руслоподводной канавы, сооружают пионерный котлован. Он призван обнажить начальную плоскость пород массива, с которой начнется его разрушение потоком. От конца участка проходят руслоотводную канаву, причем по бортам в начальной ее части создают заградительное обрамление дамбами, формируя сбор потока в единое русло. На поверхности участка месторождения отсутствует возможность контроля за движением потока, поэтому со стороны руслоотводной канавы возводят заградительные дамбы, посредством которых осуществляют сбор разнонаправленных потоков в русло руслоотводной канавы. В конечной части русла руслоотводной канавы формируют контруклон с заградительной дамбой. Контруклон в конце руслоотводной канавы и заградительная дамба предназначены для окончательной остановки потока. В совокупности контруклон и заградительная дамба обеспечивают полную остановку потока и предотвращают разрушение поверхности за пределами горного отвода. Затем подают воду из накопительной емкости по руслоподводной канаве и добавляют с бортов рыхлый и кусковой материал в поток. Дополнительный материал позволяет повысить плотность движущейся среды в потоке для повышения кинетической энергии потока, разрушающего массив. Достигнув котлована на участке месторождения, поток разрушает материал массива месторождения, захватывает, взвешивает его в водной среде и перемещает по руслоотводной канаве. Разнонаправленные потоки с захваченным материалом из массива месторождения направляют в русло руслоотводной канавы заградительные дамбы, расположенные по периметру участка месторождения со стороны руслоотводной канавы. По мере продвижения материала в потоке происходит разделение частиц по гидравлической крупности и формирование зон концентрации. Перенос материала водным потоком служит основой создания аллювиальных россыпных месторождений. После завершения прохождения потока сформированные зоны концентрации разрабатывают по россыпной технологии.
Перед подачей воды массив подвергают взрывному рыхлению. Рыхлый материал водный поток разрушает более продуктивно, чем плотный, поэтому предварительно разрыхленный материал массива может быть переотложен более эффективно.
Взрывное рыхление массива осуществляют во время прохождения водного потока по участку. Взрывом материал массива взвешивают и водный поток с меньшими затратами захватывает и перемещает существенно больший объем. Кроме того, взрывное рыхление придает возможность управления объемами переотложения.
На начальном участке руслоотводной канавы обеспечивают и поддерживают турбулентный режим потока, а на конечном ее участке обеспечивают и поддерживают ламинарный характер потока. Турбулентный режим потока на начальном участке руслоотводной канавы обеспечивает уверенное перемещение всего материала без осаждения. Такой режим потока может быть создан помещением препятствий в русло канавы. На участке с ламинарным течением происходит расслоение потока по плотности его составляющих. Такой режим обеспечивает осаждение кускового материала и частиц с относительно высокой плотностью. Участок с ламинарным течением служит зоной для накопления продуктивного материала.
Взрывное рыхление и селевое перемещение материала массива осуществляют поэтапно, начиная с удаленной части участка по отношению к месту накопления воды. Поэтапное разрушение и перемещение материала массива осуществляют при значительных размерах исходного месторождения, когда накопленного объема воды недостаточно для переотложения всего материала массива, или при значительной исходной разобщенности участков месторождения. В этом случае начинают разрушение и перемещение материала с отдаленных по направлению потока участков. Каждый последующий участок готовят индивидульно, начиная с пионерного котлована.
Руслоподводную канаву сооружают таким образом, что при прохождении потока русло расширяется и за счет размыва бортов рыхлый и кусковой материал, обрушаясь с бортов, попадает в поток. Прохождение потока воды по руслу руслоподводной канавы сопровождается размывом берегов, обрушение которых обеспечивает привнос в поток кускового материала, накопленного заблаговременно.
В конечной части руслоотводной канавы формируют место осаждения для частиц с разной гидравлической крупностью, для чего русловую часть расширяют, создают ровный уклон донной области по всей ширине и подают в поток, в начале этой зоны, дополнительную воду. Расширением русловой части обеспечивают снижение высоты потока, что способствует снижению скорости потока и переводу в ламинарный режим. Дополнение в поток воды снижает плотность и вязкость среды, что обусловливает в ламинарном режиме быстрое осаждение частиц с высокой плотностью.
Общий поток в руслоотводной канаве разделяют на несколько потоков, размещая препятствия в сечение русла. Разделение одного русла на несколько потоков является альтернативой расширению русла. Снижение скорости потока может быть также обеспечено размещением в сечении потока вертикальных препятствий. При этом осаждение тяжелых частиц обеспечивают зоны с пониженными значениями давления потока, возникающими за препятствиями.
Способ рассмотрим на примере конкретного исполнения.
На фиг.1 представлена схема селевой геотехнологической подготовки месторождения. Где: 1 - накопленный запас воды, 2 - подготовленный участок недр, 3 - руслоотводная канава, 4 - зона реструктуризации.
Первоначально создают накопленный запас воды 1 выше месторождения и подготавливают участок недр 2. Для накопления воды могут быть использованы талые воды. Подготовленный участок недр представляет собой пионерный котлован, который обеспечивает вскрытие запасов руды со стороны руслоподводной канавы. Во время накопления воды и подготовки участка месторождения проводят подготовку руслоотводной канавы 3 и формируют зону реструктуризации 4, где будет проходить гравитационное накопление продуктивных частиц. После накопления воды и завершения подготовки накопленный запас воды 1 выпускают в короткий период с наиболее возможным расходом. Поток воды по руслоподводной канаве поступает в подготовленный участок недр 2, кинетической энергией производит разрушение массива, вовлекает его в поток и по руслоотводной канаве 3 перемещает к зоне реструктуризации 4. В зоне реструктуризации 4 происходит осаждение взвешенных частиц. Крупный кусковой материал и тяжелые частицы осаждаются в первую очередь. Глинистые частицы остаются во взвешенном состоянии длительное время. После того как кусковой материал и тяжелые частицы будут осаждены, воду со взвешенными в ней частицами глинистого материала направляют в отстойник. Для этого проходят канаву от зоны реструктуризации 4 до отстойника и по ней удаляют из зоны реструктуризации всю пульпу.
Представленный способ извлечения полезных компонентов из хвостов обогащения позволяет:
- снизить затраты на подготовку и разработку месторождений;
- расширить минерально-сырьевую базу за счет вовлечения в разработку техногенные объекты;
- формировать отдельные зоны концентрации для частиц разной крупности.