СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕГЛУБОКИХ МНОГОЛЕТНЕМЁРЗЛЫХ НАДПОЙМЕННЫХ ТЕРРАСОВЫХ РОССЫПЕЙ В УСЛОВИЯХ ПОВТОРНОГО ДРАГИРОВАНИЯ
DEVELOPMENT METHOD OF SHALLOW PERMAFROST TERRACE PLACERS ABOVE FLOOD-PLAIN IN CONDITIONS OF REPEATED DRAGGING

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к разработке россыпных месторождений полезных ископаемых.
Известен способ разработки драгой увальной россыпи продольными смежными ходами при вскрытии ее котлованом на увале [1]. Известен также способ разработки отдельно встречающихся небольших террасовых россыпей, попутно вовлекаемых в эксплуатацию драгой, разрабатывающей пойменную россыпь [2]. Пески террасовых россыпей по этому способу после вскрыши и размещении торфов во внешние отвалы и естественной оттайки с помощью землеройной техники перемещают в пойму к забою драги.
Общим недостатком указанных способов являются большие потери полезного компонента в отработанных песках, допускаемых при обогащении глинистых плохо дезинтегрируемых целиковых песков. Они не позволяют представить разработку в целом месторождения, состоящего из нескольких надпойменных террасовых россыпей, которые стали вовлекать в эксплуатацию в последнее время.
Задача изобретения - разработать эффективный способ разработки месторождения, состоящий из нескольких надпойменных террасовых многолетнемерзлых россыпей с глинистыми песками с общим уклоном в сторону поймы реки и падением их по простиранию в условиях повторного драгирования.
Поставленная задача решается за счет технического результата, который заключается в разработке месторождения наиболее дешевым дражным способом, позволяющим его отработать ступенчато вкрест простирания при минимальных затратах на вскрышу торфов, оттайку многолетнемерзлых песков естественным способом и предохранения их от сезонного промерзания путем затопления в условиях повторного драгирования.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе разработки неглубоких многолетнемерзлых надпойменных террасовых россыпей в условиях повторного драгирования, включающем вскрытие котлованом с размещением торфов вскрыши во внешних отвалах, оттайку многолетнемерзлых песков естественным способом, перемещение песков землеройной техникой, разработку песков драгой продольными смежными ходами, согласно изобретению разработку осуществляют ступенчато продольными полосами, разделенными полосой вынутых целиковых песков при проходке опережающей продольной траншеи, при этом продольные полосы отрабатывают двумя одинарными смежными ходами драги по кольцу, из которых первоочередным является ход по восстанию россыпи, примыкающий к полосе вынутых целиковых песков и позволяющий увеличить ее ширину для внутреннего складирования торфов вскрыши путем драгирования целиковых песков косым (несимметричным) забоем с образованием смежного выработанного пространства, не засыпанного отвалами отработанных песков.
Из торфов, вынутых при проходке опережающей продольной траншеи, и торфов вскрыши следующей продольной полосы, подготавливаемой к драгированию, в опережающей продольной траншее после выемки целиковых песков отсыпают пионерную продольную дамбу, а в выработанном пространстве первоочередного хода драги для поднятия уровня воды в дражном разрезе отсыпают поперечные плотины-перемычки на всю его ширину.
Из целиковых песков, вынутых при проходке опережающей продольной траншеи, на оттаявших песках после вскрыши торфов отсыпают продольную плотину на площади второго обратного хода драги, смежной с площадью первоочередного ее хода и, последовательно, поперечные плотины-перемычки на площади первоочередного хода драги на всю его ширину, при этом плотины-перемычки на обратном ходе драги отсыпают из целиковых песков, вынутых с участков, примыкающих к основанию плотины.
Торфа вскрыши с остальной части площади следующей продольной полосы, подготавливаемой к драгированию, размещают землеройной техникой на площади ранее отсыпанной продольной дамбы и выработанного пространства, не засыпанного отвалами отработанных песков, с последующим возведением из отсыпанных торфов внутренней продольной транспортной дамбы.
Для поднятия уровня воды в дражном разрезе и предохранения от сезонного промерзания целиковых песков, оттаявших естественным способом после вскрыши торфов землеройной техникой, котлованы, образованные пионерной и транспортными продольными дамбами, продольной плотиной и поперечными плотинами-перемычками, последовательно затапливают.
Для драгирования и предохранения оттаявших целиковых песков от сезонного промерзания вода подается насосом из реки, а затем перекачкой и самотеком из одного котлована в другой.
Перед заходом драги в следующий котлован поперечную плотину-перемычку предварительно планируют после разрушения ее тела для ускоренного оттаивания сезонной мерзлоты естественным способом, а затем ее объемы драгируют совместно с целиковыми песками, залегающими в основании плотины, причем после захода драги в котлован при первоочередном ходе драги по восстанию россыпи плотину-перемычку повторно сооружают путем отсыпки торфов под стакером драги на эфельный отвал до заваливания его галечным отвалом для поднятия уровня воды в подготовленном для драгирования котловане.
При обратном ходе драги по падению россыпи продольную плотину планируют после разрушения ее тела для ускоренного оттаивания сезонной мерзлоты естественным способом, а затем ее объемы драгируют совместно с целиковыми песками, залегающими в основании плотины.
При переходе драги на следующую отрабатываемую продольную полосу, торфа, отсыпанные во внутренней продольной транспортной дамбе, на участке перехода убирают землеройной техникой с последующим сплавом драги в подготовленный котлован и повторным сооружением дамбы землеройной техникой на участке перехода путем отсыпки торфов под стакером драги для поднятия уровня воды в подготовленном для драгирования котловане.
Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемый способ разработки неглубоких многолетнемерзлых надпойменных террасовых россыпей в условиях повторного драгирования отличается от прототипа, т.е. соответствует требованиям, предъявляемым к изобретению по критерию «новизна».
Предлагаемый способ разработки неглубоких многолетнемерзлых надпойменных террасовых россыпей в условиях повторного драгирования соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. совокупность его существенных признаков позволяет создать условия для более полного извлечения полезных компонентов из песков и тем самым повысить эффективность драгирования.
Предлагаемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена разработка драгой первоочередным ходом по восстанию россыпи оттаявших и подтопленных целиковых песков первой продольной полосы первой надпойменной террасовой россыпи, на фиг.2 - окончание разработки драгой вторым обратным по падению россыпи ходом оттаявших и затопленных целиковых песков первой продольной полосы, первой надпойменной террасовой россыпи; на фиг.3 - начало разработки драгой оттаявших и подтопленных целиковых песков очередной продольной полосы первой или последующей надпойменной террасовой россыпи после перехода через продольную транспортную дамбу.
На чертежах показаны:
А и Б - соответственно отрабатываемая и подготавливаемая к отработке продольные полосы;
В - полоса вынутых песков в процессе подготовки запасов;
Г - полоса вынутых песков после первоочередного хода драги.
1 и 2 - соответственно продольная и поперечная внешние транспортные дамбы, отсыпанные за контуром балансовых запасов из торфов вскрыши; 3 - драга, разрабатывающая готовые к выемке пески; 4 - опережающая продольная траншея, пройденная до плотика между разрабатываемой и подготавливаемой к драгированию полосами; 5 - отвал торфов вскрыши, отсыпанный при проходке траншеи; 6 - отвал песков, отсыпанный при проходке траншеи; 7 - продольная внутренняя транспортная дамба, отсыпанная на площади вынутых песков, образовавшейся при проходке траншеи 4 и разработке драгой 3 целиковых песков косым (несимметричным) забоем при смежном ее ходе; 8 - пионерная продольная дамба, отсыпанная в траншее 4 из торфов отвала 5 и торфов вскрыши смежной площади продольной полосы, подготавливаемой к драгированию; 9 - продольная плотина, отсыпанная из глинистых песков, доставленных из отвала 6; 10 - поперечные плотины-перемычки, отсыпанные из песков, доставленных из отвала 6 на оттаявшие целиковые пески и восстановленные в выработанном пространстве из торфов вскрыши; 11 - площадь вскрыши торфов, используемых для отсыпки пионерной продольной дамбы 8 и восстановления поперечных плотин-перемычек 10; 12 - площадь, подготовленная для естественной оттайки многолетнемерзлых целиковых песков после вскрыши торфов; 13 - площадь естественно оттаявших целиковых песков после вскрыши торфов; 14 - площадь оттаявших целиковых песков, предохраненных от сезонного промерзания после их затопления; 15 - первоочередной продольный ход драги в отрабатываемой полосе; 16 - второй обратный продольный смежный ход драги в отрабатываемой полосе; 17 - поперечный ход драги при переходе драги на площадь следующей отрабатываемой полосы. Способ осуществляется следующим образом.
Алмазоносное месторождение, состоящее из четырех надпойменных террасовых неглубоких многолетнемерзлых россыпей с глинистыми песками, примыкающих друг другу, разрабатывается дражным способом. Средний уклон россыпей по простиранию 0,003, вкрест простирания в сторону поймы реки 0,006 средняя мощность торфов 2,3 м, песков 2,4 м.
Перед эксплуатацией месторождения в его нижней части за контуром балансовых запасов отсыпаются из торфов вскрыши продольная 1 и поперечная 2 внешние транспортные дамбы. Последняя по мере отработки надпойменных террасовых россыпей наращивается. Разработку месторождения драгой 3 начинают с первой надпойменной террасовой россыпи путем вскрытия ее котлованом на участке пересечения указанных дамб.
Месторождение разрабатывается ступенчато продольными полосами, разделенными полосой вынутых целиковых песков, при двух одинарных смежных ходах драги 15 и 16, из которых первоочередным является ход 15 по восстанию россыпи (см. фиг.1). В пределах первой продольной полосы после вскрыши торфов и размещением их в дамбы 1 и 2 происходит естественная оттайка вскрытых многолетнемерзлых песков. Перед вступлением драги в эксплуатацию осуществляют работы по предохранению оттаявших песков от сезонного промерзания путем их затопления. Для этого за границей первой продольной полосы землеройной техникой проходят до плотика опережающую продольную траншею 4, в которую после выемки песков отсыпают торфа вскрыши, вынутые при ее проходке и размещенные в отвале 5. В траншее 4, кроме того, размещают торфа вскрыши, вынутые со смежной площади 11 следующей подготавливаемой к драгированию продольной полосы при отсыпке пионерной продольной дамбы 8.
С целью увеличения ширины полосы вынутых песков при проходке траншеи 4 осуществляют драгирование целиковых песков косым (несимметричным) забоем при первоочередном ходе 15 драги 3 с образованием смежной площади выработанного пространства, не засыпанного отвалами отработанных песков. На полученной более широкой полосе вынутых песков, частично занятой пионерной продольной дамбой 8, сооружают внутреннюю продольную транспортную дамбу 7 с использованием остальных объемов торфов вскрыши на площади 12 следующей продольной полосы, подготавливаемой к драгированию.
За время разработки драгой 3 готовых к выемке запасов целиковых песков на площади одной продольной полосы двумя продольными одинарными ходами 15 и 16 осуществляют вскрышу торфов полностью на всей площади следующей продольной полосы, после которой происходит естественная оттайка многолетнемерзлых целиковых песков с последующим их предохранением от сезонного промерзания путем затопления при переходе драги на следующую продольную полосу.
Для поднятия уровня воды в дражном разрезе и затопления оттаявших песков, при наличии транспортных дамб 1, 2 и 7, а также пионерной продольной дамбы 8, землеройной техникой на оттаявшие целиковые пески на площади обратного смежного хода 16 у границы первоочередного хода 15 отсыпают продольную плотину 9 и поперечные плотины-перемычки 10 из глинистых песков отвала 6 на первоочередном ходе драги. На обратном ходе драги эти плотины-перемычки отсыпают из целиковых песков, вынутых с участков, примыкающих к основанию плотины. В выработанном пространстве первоочередного хода 15 драги 3 поперечные плотины-перемычки 10 восстанавливают из торфов вскрыши площади 11. Плотины невысокие, кроме того, плотины-перемычки 10 ограничены по количеству из-за малого уклона россыпей по простиранию.
На талых россыпях указанные плотины-перемычки 10 необходимы лишь для поднятия уровня воды в рабочем котловане, которые сооружаются при разработке россыпи по восстанию позади драги 3, по падению впереди драги 3.
Вода для затопления оттаявших песков в целях предохранения их от сезонного промерзания и работы драги подается насосом из реки, а затем перекачкой и самотеком из одного котлована в другой.
Перед проходом драги 3 в следующий котлован первоочередным ходом 15 поперечная плотина-перемычка, отсыпанная из песков, планируется после разрушения ее тела для ускоренного оттаивания сезонной мерзлоты естественным способом, а затем ее объемы драгируются совместно с целиковыми песками, залегающими в основании плотины.
С проходом драги в следующий котлован для поднятия уровня воды убранная поперечная плотина-перемычка восстанавливается в выработанном пространстве путем отсыпки землеройной техникой под стакером драги вынутых торфов на эфельный отвал до момента заваливания его галечным отвалом.
При обратном ходе 16 пески, отсыпанные в продольную плотину 9, вынимаются самой драгой 3, после ее планировки, совместно с целиковыми песками, залегающими в основании плотины. Перед планировкой тело плотины разрушают для ускоренного оттаивания сезонной мерзлоты естественным способом.
Через эфельный отвал, содержащий мелкий гравий, при котором имеющиеся в нем поры заполнены илисто-глинистыми частицами, фильтрация воды минимальна. В случае небольшой утечки воды из котлована она может быть восполнена перекачкой.
При предлагаемом способе разработки очередной полосы имеем площади 13 своевременно оттаявших целиковых песков и предохраненных 14 от сезонного промерзания путем их затопления при минимальных объемах горно-подготовительных работ.
Если ширину указанных полос уменьшить до ширины одного одинарного хода драги, то при снижении затрат на вскрышу торфов не имеем возможности своевременно оттаять и предохранить целиковые пески на участке, примыкающем к переходу драги на следующую полосу, так как происходит встреча дражного забоя с фронтом горноподготовительных работ. С увеличением ширины полосы, разрабатываемой более чем двумя одинарными ходами драги, возрастают неоправданные затраты на проходку более широкой опережающей траншеи 4 при размещении продольной транспортной дамбы 7 и вскрышу торфов с увеличенным расстоянием их транспортирования землеройной техники, в качестве которой используют бульдозеры.
Перед проходом драги на следующую отрабатываемую полосу, торфа, отсыпанные во внутренней продольной транспортной дамбе 7, вынимаются землеройной техникой на участке перехода при пониженном уровне воды в отработанном и подготовленном к отработке котловане и складируются вблизи во временном отвале. Проход драги осуществляют сплавом при повышенном уровне воды в указанных котлованах. С проходом драги на участке перехода указанная дамба вновь отсыпается землеройной техникой под стакером драги из вынутых торфов.
Создание полосы вынутых целиковых песков, включающей площади выемки песков при проходке опережающей продольной траншеи 4 и примыкающей к ней площади выработанного пространства, не заваленного отвалами отработанных песков при драгировании косым (несимметричным забоем), позволяет осуществлять складирование торфов вскрыши во внутренние отвалы с последующим возведением продольной транспортной дамбы 7. Отсутствие заваливания отвалов отработанных песков торфами вскрыши в предлагаемом способе разработки создает условие для повторного драгирования, которое можно разделить на попутное и последующее. Последнее применяют в практике после окончания разработки целиковых песков всего месторождения в обратном порядке, попутное - при необходимости увеличить время эксплуатации драгой эксплуатируемой полосы для подготовки целиковых песков очередной полосы, а также при получении текущего экономического эффекта.
При существенном наличии осевших илов в выработанном пространстве отвалы отработанных песков размещают совокупно при общем контуре двух смежных одинарных ходов путем выемки целиковых песков косым (несимметричным) забоем не только при ходе 15, но и 16. В таком случае удается избежать выемку илов, которые оседают между отвалами отработанных песков при повторном драгировании, если разработку совокупно расположенных отвалов отработанных песков осуществлять при одном ходе драги прямым (симметричным) забоем.
Отсыпка продольной плотины 9 целесообразна в целях избежания отложения илов, образуемых при разработке глинистых песков, на площади обратного хода драги 16. Эти илы разубоживают вынимаемые целиковые пески и снижают извлечение полезного компонента при обогащении. При ее отсыпке уменьшается также потребность в использовании воды для затопления.
Источники информации
1. Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. М.: Недра, 1973, с.409-411.
2. Дорохов Н.М., Ершов В.А. Опыт вовлечения террасовых россыпей в попутную разработку дражным способом. Горный журнал. 2006, №10, с.45-47.