Способ разработки многолетнемерзлых россыпных месторождений
METHOD FOR THE DEVELOPMENT OF PERMAFROST ALLUVIAL DEPOSITS

Изобретение относится к разработке месторождений полезных ископаемых, а именно многолетнемерзлых россыпных месторождений, и может быть использовано в горнодобывающей промышленности при разработке многолетнемерзлых россыпей с оттаиванием.
Известен способ оттаивания мерзлых горных пород и грунтов по патенту RU 2276236 С1, 10.05.2006, кл. E02F 5/30, включающий удаление почвенно-растительного слоя, вскрытие отрабатываемого пласта, удаление пород вскрыши, затопление оттаиваемого участка жидкостью в составе соли магния с перфорированной пленкой селективно прозрачной для коротковолнового и длинноволнового излучений.
Известный способ характерен недостаточной эффективностью при разработке мощных многолетнемерзлых россыпных месторождений, заключающейся в разработке полигона только после удаления жидкости с солями магния со всей площади полигона, причем, после снятия оттаявшего слоя полигон снова заполняют солями магния и ожидают, пока определенный слой не оттает, что требует дополнительных затрат времени.
Способ разработки глинистых месторождений полезных ископаемых по патенту RU 2353772 С1, 27.04.2009, кл. E21C 41/30, E21C 45/00 включает вскрытие отрабатываемых запасов, их послойную выемку параллельными траншеями с оставлением межтраншейных целиков, обогащение и отвалообразование, при котором между первой траншеей и контуром отрабатываемых запасов параллельно проводят дополнительную канаву, в которую подают воду, при проходке последующих траншей водой последовательно заполняют каждую предыдущую траншею, а после проходки последней траншеи месторождение затопляют и отрабатывают межтраншейные целики при помощи драги или земснаряда, причем, отработку производят по направлению от первой траншеи к последней.
Недостатком аналога является значительная продолжительность оттаивания, разработки и чрезмерно большой объем подготовительных работ при проходке траншей и канав, что задерживает темпы оттайки мерзлых песков и снижает интенсивность разработки полигона в целом.
Задачей, на которое направлено заявленное изобретение, является повышение эффективности разработки многолетнемерзлых россыпных месторождений путем поочередного оттаивания секторов полигона.
Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, заключается в интенсификации разработки мерзлых песков на добычном полигоне путем поочередного оттаивания и послойного снятия оттаявшего слоя песков на разных секторах полигона за счет увеличения степени дезинтеграции реагентом.
Для решения поставленной задачи способ разработки многолетнемерзлых россыпных месторождений, включающий вскрытие отрабатываемых запасов, оттаивание участка добычного полигона затоплением реагентом и отработку оттаявших песков с выемкой и транспортированием в бункер промывочной установки последующими обогащением и отвалообразованием, отличается тем, что полигон разделяют на разноуровневые центральный и периферийные секторы, поочередно заполняемые реагентом, посредством межсекторных целиков так, чтобы величина углубки периферийных секторов составляла не менее толщины реагента на оттаиваемом центральном секторе, для чего, центральный сектор заполняют реагентом и после оттайки отрабатывают до мерзлоты, предварительно слив реагент через формируемые в межсекторных целиках шлюзы на нижние периферийные секторы, причем, уровнем отработки центрального сектора достигают ниже оттаиваемых периферийных секторов, после оттайки которых реагент спускают обратно на отработанный центральный сектор и осуществляют послойную отработку оттаявших периферийных секторов, дальнейшую отработку полигона ведут путем поочередного оттаивания и послойной отработки секторов до полной отработки песков и утилизации реагента.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что на разрабатываемом полигоне производят вскрышу торфов, послойную выемку песков отдельными секторами, формируемыми межсекторными целиками, обогащение и отвалообразование. Вскрытие песков осуществляют бункером в плотик, а полигон подразделяют на три сектора: центральный верхний, площадь которого равна суммарной площади двух периферийных секторов.
Разделение полигона на секторы осуществляют межсекторными целиками. Первоначально, завершая вскрышные работы, формируют межсекторные целики, высотой не менее 50-70 см так, чтобы в каждом секторе удерживался реагент для интенсификации оттайки, в последующем межсекторные целики формируют из песков в процессе их отработки. При этом величина углубки периферийных секторов составляет не менее толщины реагента на оттаиваемом секторе, чтобы весь объем реагента стекал на них, что примерно составит ниже оттаиваемого сектора на 20-40 см. После чего, средний сектор заполняют реагентом, например, водным раствором соли магния, ускоряющего процесс оттайки.
Разработку секторов начинают после оттайки, поочередно, с центрального верхнего сектора, предварительно спустив реагент на два периферийных сектора и сформировав шлюзы в межсекторных целиках, а затем путем послойного снятия оттаявших песков центрального сектора и выталкиванием их в бункер разрабатывают центральный сектор до мерзлоты, и таким образом уровень сектора снижают на 20-40 см ниже уровня периферийных секторов.
Во время разработки верхнего сектора в периферийных секторах одновременно продолжается процесс оттайки. По завершении отработки оттаявшего слоя центрального сектора реагент перепускают с периферийных секторов обратно на центральный сектор и осуществляют его оттайку. В это время разрабатывают периферийные секторы также выталкиванием песков в бункер до мерзлого слоя и достижения уровня ниже центрального сектора на 20-40 см. После этого, также открыв шлюзы в межсекторных целиках, реагент перепускают на нижележащие периферийные секторы для их оттаивания.
Таким образом, циклы оттаивания и разработки секторов полигона непрерывны и повторяются поочередно до полной отработки песков, что обеспечивает повышение эффективности разработки. По завершению последнего цикла оттаивания реагент закачивают из полигона в специальную емкость для повторного применения, тем самым, исключая загрязнение окружающей среды.
Способ разработки многолетнемерзлых россыпных месторождений иллюстрируется чертежом, где на фигуре схематически показаны план полигона, начало разработки месторождения и разрез полигона (по линии А-А): 1 – торфа, 2 – пески, 3 – межсекторные целики, 4 – бункер, 5 – центральный сектор, 6 – периферийные секторы, 7 – реагент, 8 – шлюзы в межсекторных целиках.
Заявленный способ разработки многолетнемерзлых россыпных месторождений осуществляется следующим образом.
На разрабатываемом полигоне производят вскрышу торфов 1, послойную выемку песков 2 и разделение полигона на центральный верхний 5 и периферийные секторы 6 так, чтобы в результате послойной выемки пески бульдозером доставлялись в бункер 4. Разделение полигона на секторы осуществляют межсекторными целиками 3, которые формируют, завершая вскрышные работы, высотой не менее 50-70 см так, чтобы в каждом секторе удерживался реагент для интенсификации оттайки песков. В последующем межсекторные целики 3 формируют из песков в процессе их послойного снятия. При этом образуют уровень периферийных секторов 6 ниже центрального сектора 5 на 20-40 см. После чего, центральный сектор 5 заполняют реагентом 7, например, водным раствором соли магния, ускоряющего процесс оттайки.
Разработку секторов начинают после оттайки, поочередно, начиная с центрального верхнего сектора 5, предварительно спустив реагент 7 на оба периферийных сектора 6 и сформировав шлюзы 8 в межсекторных целиках 3 бульдозером, а затем путем послойного снятия оттаявших песков центрального сектора 5 и выталкиванием их в бункер 4 веерными заездами, разрабатывают центральный сектор 5 до мерзлоты, при этом уровень центрального сектора 5 снижают на 20-40 см ниже уровня периферийных секторов 6.
Во время разработки центрального сектора 5 в периферийных секторах 6 одновременно идет процесс оттайки. По завершению отработки оттаявшего слоя центрального сектора 5 реагент 7 перепускают с периферийных секторов 6 обратно на центральный сектор и снова осуществляют оттайку. Одновременно разрабатывают периферийные секторы 6 также выталкиванием песков в бункер 4 веерными заездами до мерзлого слоя и достижения уровня ниже центрального сектора 5 на 20-40 см. После этого, также открыв шлюзы 8 в межсекторных целиках 3 реагент 7 перепускают на нижележащие периферийные секторы 6 для оттаивания следующего слоя.
В результате реализации предлагаемого способа циклы оттаивания и разработки секторов полигона производятся одновременно на центральном и периферийных секторах и постоянно находятся в поочередном оттаивании и разработке до полной отработки песков, что обеспечивает повышение эффективности их разработки. После последнего цикла оттаивания реагент из полигона закачивают в специальную емкость для повторного применения, что исключает загрязнение окружающей среды.