СПОСОБ ДОБЫЧИ ИНЕРТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD TO PRODUCE INERT MATERIALS

Изобретение относится к горному делу и может найти применение при добыче инертных материалов из намывных отложений русел нагорных рек.
Общеизвестен способ добычи намывных отложений русел рек. Бессистемная добыча намывных отложений в руслах рек ведет к нарушению естественного положения дна реки и берегов. Хотя отработанные запасы со временем могут восстанавливаться, берега разрушаются, а размеры поймы реки при этом увеличиваются.
Известен способ добычи инертных материалов из намывных отложений русел нагорных рек (заявка №2009127462/03(038181) от 16.07.2009), включающий отведение водного потока от границ добычи с помощью водостоков и дамб, без нарушения границ береговой зоны и берм безопасности. В до паводковый период работы ведут в два этапа: на первом этапе, параллельно водоотводу, ведут добычу горной массы; на втором этапе наклонной выработкой (траншеей) под углом, близким к 90°, сбивают водоотвод и выработанное пространство карьера с перекрытием водовода ниже по течению и в паводковый период осуществляют управляемый намыв наносов реки в выработанное пространство карьера.
Задачей изобретения является повышение эффективности добычи на ограниченных площадях без нарушения границ береговой зоны за счет управляемого формирования (в процессе регенерации и восстановления запасов) в выработанном пространстве карьера зон локализации отличающихся крупностью намывных отложений.
Задача решается тем, что пойма реки по ширине делится на две части. На одной части осуществляется водосток. Берег реки от размыва защищается бермой. В противоположной части поймы реки осуществляется добыча намывных отложений. Без нарушения границ береговой зоны и берм безопасности в до паводковый период работы ведут в два этапа: на первом этапе, параллельно водоотводу ведут добычу горной массы; на втором этапе, наклонной выработкой (траншеей) сбивают водоотвод и выработанное пространство карьера с перекрытием водовода ниже по течению. Причем на противоположном от водовода (текущего русла реки) борту карьера формируют разделительную зону выступающими в сторону выработанного пространства уступами, а наклонную выработку проходят в направлении разделительной зоны. В паводковый период осуществляют управляемый намыв наносов реки в выработанное пространство карьера.
В процессе намыва осуществляют раздельное осаждение крупных и мелких фракций наносов путем формирования перекатов, положение которых задается местом расположения на противоположном от наклонной выработки борту выступающих в сторону выработанного пространства уступов.
На фиг.1 представлен первый этап ведения горных работ в пойме реки:
1 - берег реки
2 - берма безопасности
3 - защитная дамба
4 - выработанное пространство
5 - водоотвод (текущее русло реки).
На фиг.2 представлен второй этап ведения горных работ в пойме реки:
1 - берег реки
2 - берма безопасности
3 - защитная дамба
4 - выработанное пространство
5 - водоотвод (текущее русло реки)
6 - наклонная выработка (траншея).
7 - выступающие в сторону выработанного пространства уступы борта карьера.
На фиг.3 представлена схема вскрытия и раздельной добычи разносортной горной массы после регенерации запасов в пойме реки:
1 - берег реки
2 - берма безопасности
3 - защитная дамба
4 - выработанное пространство
5 - водоотвод (текущее русло реки)
8 - вскрытие зоны локализации намывных отложений представленных крупными фракциями
9 - вскрытие зоны локализации намывных отложений представленных мелкими фракциями.
Примеры конкретного выполнения
Намывные отложения представлены горной массой различной крупности, причем зоны положения относительно крупных (более 70 мм) и мелких включений (мелкая галька, песок) располагаются хаотически.
Для организации сортировки намывных отложений приходится возводить специальные технологические линии. В то же время существуют такие направления использования намывных отложений, которые не требуют строгой классификации сырья. Например, для строительства дамб хвостохранилищ. Внешняя часть и основание дамбы должны отсыпаться преимущественно крупнокусковой горной массой. В то же время для забоечного материала, применяемого при взрывных работах на карьерах, нужен песок с примесью мелкого гравия. Даже при производстве строительных материалов, требующих строгой классификации сырья, предварительная, грубая классификация обеспечит существенное снижение затрат.
Общеизвестно, что горизонтальные изменения русла реки осуществляются за счет размыва одних берегов и намыва противоположных. Намываются выпуклые берега, оказывающие максимальное сопротивление движению реки.
В предлагаемом техническом решении предлагается способ управляемой локализации технологической сортности сырья при регенерации запасов.
В таблице представлена средняя характеристика транспортируемого материала рекой Баксан в зимний и паводковый периоды 1988-1990 гг. Учитывая, что паводковый период продолжается около трех месяцев, ежегодные объемы перемещаемого рекой материала составляют более 1 млн тонн.
Характеристика транспортируемого материала река Баксан 1988-1990 гг.
№№
Показатели
Ед. изм.
Период
Паводковый
Зимний
1
Расход воды
м<sup>3</sup>/час
1253500
132000
2
Объем транспортируемой горной
м<sup>3</sup>/час
235
18.5
породы, в т.ч.
по классам крупности:
+200-500 мм
м<sup>3</sup>/час
14.2
0.2
+100-200 мм
м<sup>3</sup>/час
61.4
2.3
-100 мм
м<sup>3</sup>/час
159.4
16
Способ осуществляется следующим образом. Пойма реки по ширине делится на две части (см. фиг.1-3.). На одной части осуществляется водосток 5. Причем берег реки от размыва защищается бермой 2. В противоположной части поймы реки осуществляется добыча намывных отложений. Работы ведут в до паводковый период два этапа: на первом этапе параллельно водоотводу, без нарушения границ береговой зоны и бермы безопасности 2, ведут добычу горной массы; на втором этапе наклонной выработкой (траншеей 6) сбивают водоотвод и выработанное пространство карьера с последующим перекрытием (ниже по течению) водоотвода дамбой 3.
В процессе добычи горной массы на противоположном от водовода (текущего русла реки) борту карьера формируют положение разделительной зоны - границы размещения (при регенерации запасов) намывных отложений, представленных крупными и мелкими фракциями. Разделительная зона на начальном этапе намыва отложений включает выступающие в сторону выработанного пространства уступы борта карьера. Разделительная зона служит для гашения скорости потока, поступающего по наклонной выработке. Для обеспечения максимального эффекта наклонная выработка проходится в направлении разделительной зоны. Гашение скорости движения потока в разделительной зоне приводит к осаждению крупнокусковой составляющей транспортируемой водой горной массы. Со временем образуется перекат, который усиливает фильтрующие свойства разделительной зоны.
В паводковый период осуществляется заполнение выработанного пространства 4, намывными отложениями.
Сформированные во время управляемого намыва зоны концентрации крупнокускового и мелкого материала вскрываются и отрабатываются раздельно. На фиг.3. представлены вскрытие и направление отработки разносортной горной массы.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1330313, кл. Е21С 41/32, 1990 г.
2. Коннов В.И. Методология оценки экологического состояния малых рек и их защиты от влияния горного производства (на примере Восточного Забайкалья): Автореферат дис… окт. техн. наук. М., 2008 г.
3. Тимофеенко Е.П., Секисов А.Г., Игнатов В.Н., Боровков Ю.А., Хакулов В.В., Ксенофонтов А.С. Способ добычи инертных материалов. Положительное решение по заявке №2009127462/03(038181) от 16.07.2009.
Технический результат
В процессе намыва осуществляют раздельное осаждение крупных и мелких фракций наносов путем формирования перекатов, положение которых задается местом расположения на противоположном от наклонной выработки борту выступающих в сторону выработанного пространства уступов.
При разработке нагорных месторождений русла рек используются для создания хвостохранилищ, при этом для формирования и наращивания дамбы хвостохранилища приходится вести добычу пород вблизи дамбы. Под карьер отчуждаются земли, которые в условиях горной местности являются большой ценностью. Например, при отработке Тырныаузского месторождения вольфрамо-молибденовых руд для формирования дамбы хвостохранилища (в непосредственной близости от нее) велась открытая добыча намывных отложений. В процессе добычи горной массы для отсыпки дамбы положение борта карьера достигло предельных значений земельного отвода. Вскрытие новых горизонтов ведет к удорожанию горных работ и снижению их интенсивности. При этом экологические последствия не замыкаются наличием выработанного пространства карьера, отставание отсыпки дамбы чревато ее прорывом и затоплением населенных пунктов ниже по течению реки Баксан. Поэтому в проекте реконструкции Тырныаузского вольфрамомолибденового комбината необходимо решать вопрос отсыпки дамбы хвостохранилища на основе новых подходов с использованием экологически безопасных технологий, обеспечивающих регенерацию ресурсов и неизменность положения береговой зоны. Учитывая, что при строительстве дамб хвостохранилищ внешняя часть и основание дамбы должны отсыпаться преимущественно крупнокусковой горной массой, использование предлагаемого технического решения в части раздельной добычи разносортного сырья обеспечит соблюдение технических норм и требуемое качество работ.
3
При ширине поймы реки 230 м (среднее течение реки Баксан): около 35-40 м будут занимать бермы безопасности, защищающие берега от размыва; 20-30 м дамба между рабочей зоной карьера и водоводом; 40-60 м - водовод; 100-125 м - рабочая зона карьера. При высоте уступа 10-12 м и длине рабочей зоны около 250 м обеспечивается годовая добыча около 300 тыс. м или 750 тыс. тонн горной массы, из них около 345 тыс. тон крупностью более 70 мм может использоваться при отсыпке дамб хвостохранилищ. В то же время мелкокусковая часть намывных отложений и песок могут использоваться для производства забоечного и строительных материалов. При этом будет использоваться только около 50% возможностей реки (например, р.Баксан) по намыву и восстановлению ресурсов в паводковый период. Цикличная работа карьера, предусматривающая этап добычных работ в допаводковый период, этап санитарной очистки выработанного пространства от мусора, проливов горюче-смазочных материалов (в допаводковый период), заполнение выработанного пространства карьера путем управляемого намыва наносами реки (в паводковый период) при сохранении контуров и параметров решает задачу добычи инертных материалов без нарушения экологического равновесия в пойме реки.
Ритмичность отсыпки дамбы хвостохранилища обеспечивается резервами производительности карьера в допаводковый период.