СПОСОБ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ДРАЖНЫХ РАБОТ
WATER SUPPLY FOR DREDGING

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли и может быть использовано при дражной разработке долинных и пойменных россыпей.
Изобретение направлено на повышение экологической чистоты горных работ и на создание эффективной технологии дражной разработки россыпей.
В настоящее время из россыпных месторождений в РФ добывается почти 30% золота. При этом доля дражного способа разработок россыпей хотя и снижается, однако остается самой значительной (более 50%). Основные запасы песков россыпей сосредоточены в долинных и пойменных россыпях, имеющих достаточно большую ширину. Отработка таких россыпей производится поперечными, продольно-поперечными и спиральными ходами драг. Водоснабжение дражных работ осуществляется в основном по замкнутой или оборотной схемам с очисткой сточных вод в отстойниках, созданых в выработанном пространстве.
Вопросы повышения безопасности горных работ в настоящее время весьма актуальны и включены в перечень приоритетных направлений развития науки и технологии. Заявленный способ относится к приоритетным направлениям «Технология снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф» и «Технология экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г.Смирнов, Е.В.Скиданова, С.А.Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008. - с.65, 110].
Известен способ оборотного водоснабжения дражных работ, включающий сооружение руслоотвода, создание технологического водоема и отстойника [Личаев В.Р., Есиновская Л.Н., Чикин Ю.М. Руководство по выбору и проектированию систем водоснабжения, водоотведения и способам водоподготовки при разработке россыпных месторождений. - Иркутск, 1990. - С.24-25].
Общими признаками аналога с заявленным техническим решением является сооружение руслоотвода, создание технологического водоема и очистных сооружений.
Недостатком аналога является необходимость сооружения руслоотвода за пределами контура запасов, что приводит, во-первых, к увеличению площади земельного отвода, во-вторых, требует дополнительных значительных затрат, в-третьих, часто приводит к подъему русла реки относительно поймы и влечет значительные фильтрационные утечки поверхностных вод, в том числе в сторону дражного разреза. И наконец после завершения горных работ необходимо проведение работ по восстановлению русла реки, так как руслоотводы на увалах (склонах) являются временными сооружениями и при рекультивации должны засыпаться.
Известен способ замкнутого водоснабжения с созданием продольных дамб обвалования для изоляции технологического водоема и очистных сооружений от поверхностных вод [Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений. - М.: Изд-во Горная книга, 2007. - С.604-606, рис.10.1, в].
Общими признаками аналога с заявленным техническим решением являются отведение поверхностных вод от района дражных работ, создание технологического водоема и очистных сооружений.
Недостатками аналога являются дополнительные затраты на отсыпку дамбы обвалования, увеличение площади земельного отвода, значительные фильтрационные утечки либо из русла реки, либо из технологического водоема и очистных сооружений, и наконец необходимость восстановления русла в процессе рекультивации.
За прототип принят способ замкнутого водоснабжения дражных работ с проведением руслоотводного канала, созданием технологического водоема для драги и системы очистных сооружений для сточных вод [Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений. - М.: Изд-во Горная книга, 2007. - С.604-606, рис.10.1, г].
Общими признаками прототипа с заявленным техническим решением являются проведение руслоотводного канала, создание технологического водоема для драги и системы очистных сооружений для сточных вод.
Недостатками прототипа является сооружение руслоотвода за пределами контура запасов, значительные перепады уровней воды в руслоотводе и технологическом водоеме и отстойнике, необходимость возврата русла реки после завершения отработки запасов в тальвеговую часть поймы.
Заявленное техническое решение направлено на повышение экологической чистоты дражных работ.
Технический результат заключается в повышении экологической безопасности водоснабжения дражных работ за счет сокращения площади нарушенных земель и уменьшения объемов гидротехнических работ по водоотведению и восстановлению русла.
Технический результат достигается тем, что в способе водоснабжения дражных работ, охарактеризованном в п.1 формулы изобретения, включающем проведение руслоотводного канала, создание технологического водоема для драги и системы очистных сооружений для сточных вод, согласно изобретению руслоотводной канал формируют в виде восстановленного русла в дражной пазухе, образованной путем отработки запасов продольным ходом, с последующей отсыпкой земляной призмы на внутренний откос дражных отвалов.
При разработке россыпей драгами образованные в процессе отвалообразования пазухи между отвалами и бортом карьера имеют достаточно большое поперечное сечение, позволяющее осуществлять пропуск реки с небольшой скоростью течения, что исключает эрозионные процессы.
С целью предотвращения водообмена между рекой и технологическими водоемами, а также уменьшения водной эрозии дражных отвалов на внутренний откос отвалов отсыпается земляная призма.
С целью увеличения водопропускной способности дражной пазухи (живого сечения), что немаловажно на больших водотоках, параметры пазухи следует увеличивать.
Технический результат достигается тем, что в способе водоснабжения дражных работ, охарактеризованном в п.1 и 2 формулы изобретения, включающем формирование руслоотводного канала в виде восстановленного русла в дражной пазухе, образованной путем отработки запасов продольным ходом, с последующей отсыпкой земляной призмы на внутренний откос дражных отвалов, согласно изобретению выемку полезного ископаемого при продольном ходе осуществляют несимметричным маневрированием драги.
Известно, что способ выемки полезного ископаемого несимметричным маневрированием драги применяется для сокращения разубоживания и потерь песков в межходовых целиках, а также для создания благоприятных условий по возведению водоподпорных сооружений [Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений. - М.: Изд-во Горная книга, 2007. - С.655-656, рис.10.1, в].
В заявленном техническом решении несимметричное маневрирование решает другую задачу и применяется для расширения дражной пазухи.
При значительном перепаде уровней воды в реке и в технологических и очистных водоемах возрастают фильтрационные потоки в сторону падения уровня. При фильтрационных утечках из технологических водоемов в реку может быть превышен допустимый уровень загрязнения поверхностных вод. Поэтому требуется максимальное снижение водообмена между рекой и технологическими водоемами.
Технический результат достигается тем, что в способе водоснабжения дражных работ, охарактеризованном в п.1 и 3 формулы изобретения, включающем формирование руслоотводного канала в виде восстановленного русла в дражной пазухе, образованной путем отработки запасов продольным ходом, с последующей отсыпкой земляной призмы на внутренний откос дражных отвалов, согласно изобретению уровень воды в технологическом водоеме и очистных сооружениях поддерживается на горизонте воды в руслоотводе.
Уровень воды регулируется плотинами (водоподпорными дамбами), перемычками.
Отличия от прототипа доказывают «новизну» заявляемого способа.
Неизвестность влияния признаков, сходных с отличительными существенными признаками заявляемого способа, на технический результат, заключающийся в повышении экологической безопасности дражных работ и уменьшении объемов гидротехнических работ и достигаемый заявляемым техническим решением, доказывает его соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен план ходов драги при отработке двух смежных участков полигона:
1 - контур первого участка полигона;
2 - контур второго участка полигона;
3 - направление ходов драги;
4 - дражная пазуха;
5 - естественное русло реки;
6 - руслоотвод в дражной пазухе на первом участке;
7 - руслоотвод (восстановленное русло) в дражной пазухе на втором участке;
8 - плотина.
На фиг.2 приведен разрез выработки поперек продольного хода драги с несимметричным маневрированием:
Позиция 4 та же, что и на фиг.1.
9 - эфельные отвалы;
10 - галечные отвалы;
11 - земляная призма.
Способ водоснабжения дражных работ осуществляется следующим образом.
Отработка первого участка начинается продольным ходом драги вдоль одного из контуров 1. После завершения продольного хода в пределах участка 1 продолжается отработка остальной части запасов в контурах этого участка. По мере подвигания драги продольным ходом на внутренний откос эфельных 9 и галечных 10 отвалов отсыпается земляная призма 11, перекрывающая дражные отвалы и снижающая их водную эрозию и фильтрационные утечки из формируемого руслоотвода 6. После завершения отсыпки земляной призмы 11 естественное русло реки 5 заводится в руслоотвод 6, который формируется в виде восстановленного русла, т.е. рассчитывается на пропуск максимальных паводковых расходов воды 1% обеспеченности.
При разработке россыпи по восстанию последний ход драги вдоль противоположного контура первого участка россыпи является также продольным с формированием дражной пазухи в виде восстановленного русла. Этот же продольный ход продолжается до конца второго выше расположенного участка 2 с последующей отсыпкой земляной призмы 11 на внутренний откос дражных эфельных 9 и галечных 10 отвалов. После этого русло реки заводится во вновь созданный руслоотвод 7.
После завершения отработки второго участка продольным ходом начинается драгирование последующего участка в том же порядке. На последнем участке русло реки заводится в один из руслоотводов, сформированный вдоль контура запасов. Руслоотвод у противоположного контура запасов может использоваться для сбора поверхностных вод из боковых притоков с последующим сбросом воды в реку ниже всех участков горных работ.
Дражная пазуха вдоль одного из контуров запасов, которая формируется в виде восстановленного русла и рассчитывается на максимальный 1% обеспеченности расход реки, для увеличения ее пропускной способности и живого сечения водного потока формируется несимметричным маневрированием драги.
После отработки запасов продольным ходом драги с созданием дражной пазухи с необходимой площадью поперечного сечения осуществляют отсыпку земляной призмы на внутренний откос дражных отвалов. Для этого по гребню дражных отвалов бульдозером создают дорогу для автотранспорта или погрузчиков. После этого автосамосвалами или погрузчиками доставляются вскрышные породы, которые отсыпаются вдоль автодорог и созданные на отвале со стороны формируемого руслоотвода. На заключительном этапе из доставленных вскрышных пород бульдозером создается на внутреннем откосе дражных отвалов земляная призма.
2
3
Площадь поперечного сечения земляной призмы будет составлять 20-30 м, что меньше площади сечения руслоотводных каналов, создаваемых на увалах долины при максимальных расходах реки более 10-20 м/с. В долинах достаточно широких россыпей максимальные расходы рек составляют несколько десятков и сотен кубометров в секунду. Следовательно, предложенное техническое решение позволит значительно сократить объем гидротехнических работ по водоснабжению дражных работ даже без учета работ, необходимых для последующего восстановления русла в процессе рекультивации при традиционном способе водоснабжения.
С целью управления водообменом между поверхностным стоком (рекой) и технологическими водоемами и очистными сооружениями уровень воды в руслоотводе, технологических и очистных водоемах должен быть равным, что регулируется плотинами на границах участков, а также поперечными перемычками.