автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Обоснование технологии разработки труднодрагируемых россыпей с повышением экологической чистоты горных работ

Р Г Б од

1 П Л^

На правах рукописи.

Талъгамер Борис Леонидович

Обоснование технологии разработай

труднодрагируемых россыпей с повышением экологической чистоты горных работ

Специальность 05,15.03. - "Открытая разработка месторождений полезных ископаемых"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург-1995

Работа'выполнена в Иркутском государственном техническом университете

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Арсентьев А.И.

доктор технических наук, профессор Хныкин В.ф.

доктор технических наук, профессор - Воробьев О.Г.

Ведущее предприятие - ИРГИРЕДМЕТ.

Защита состоится ¿с/ь/мк-Ш 1995 г_ в часоз на заседании диссертационного совета Д.063.15.01. при Санкт-Петербургском государственном горном институте'{техническом университете) по адресу: 199026, г. Санкт-Петербург, В. 0., ■ 21-линия, д. 2,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санк-Петер-бургского горного института им. Г.В.Плеханова.' , Автореферат разослан 1995 г<

Ученый секретарь диссертационного совет». _

д-р техн. наук, профессор / ) ■ {(?

э.И.Богуславский

•ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. В настоящее время значительная доля злагородних и редких металлов, а также других минералов добывается из россыпных месторождений. Значение россыпей при добыче ряда юлезных ископаемых в ближайшие десятилетия сохранится, так как, ¡о-первых, имеется достаточная обеспеченность'запасами, а во-вто->ых - наличие мощных горнодобывающей комплексов с развитой инф-»аструктурой и небольшие объемы подготовительных работ позволяют ¡ыстро осваивать новые месторождения, что немаловажно при ограни-[енных инвестициях.

Одним из основных способов разработки ., россыпей является ражкый, которым в некоторые годы перерабатывалось три четверти олотоносных песков. Только дражным способом могут быть рента-елъно отработаны крупные и глубокие россыпи, а также техногенные тлозкения, запасы которых составляют несколько миллиардов кубо-етров. Дражный способ является наиболее производительным и при авном содержании полезных компонентов в песках - самым экономным .

Вместе с тем, несмотря на преимущества и имеющиеся перспек-ивы. объемы добычи полезных ископаемых драгами в последнее деся-илетие сокращается. Это объясняется истощением легкодоступных апасов и вовлечением в разработку россыпей со слолшкми горнотех-ическими условиями залегания, перемещением сырьевой базы в регины с более суровым климатом, старением дражного флота и псвыне-ием требований к охране природы. Негативное влияние драяных paar на окружающую среду выражается в большом водопотреблении и агрязненни поверхностного стока, больших потерях полезного иско-аемсзо, значительных нарушениях рельефа местности.

При эксплуатации трудноосваиваемых запасов, к которым отно-зтся валунистые. глубокие и глинистые россыпи, степень отрица-зльного воздействия дражных работ на природу заметно возрастает: ззко увеличиваются эксплуатационные и технологические потери полных компонентов, .повышаются водопотребление и загрязнение точных вод, растут землеемкооть и расчлененность нарушенной по-¡рхности. Поэтому проблема обоснования и создания эффективной ¡хнологии дражной разработки грудных для освоения запасов с потением экологической чистота горных и обогатительных работ явится весьма актуальной. _ ■

Целью настоящих-исследований является изыскание и разрабои эффективных технологий драгирования трудных для освоения россыг с сокращенней потерь полезных компонентов при выемке и обогап=( нии. уменьшением водопотребления и землеемкостн. снижением за] рязнения поверхностных вод. •

Идея работа заключается в том, что повышение эффективности экологической чистоты дражных работ достигается управлением ге< метрией продуктивного пласта, его качественно-количественными хг рактеристиками и расположением относительно плотика путём измен; ния структура и объемов горноподготовительных работ, предвар; тельной подготовки песков к выемке, регулирования уровня вода разрезе и более полного использования выработанного пространен для складирования отвалов.

Научные положения, кшосшше на гзадту:

- поводзнне эффективности добичию; работ ш тру.!г/здра!'«ру< кых россыпях достигается за счет деотруктииюй подготоы-:.н запас/ и преобразования россыпи d новое техногенное кесюрседспие с и менеиаен 'и оптимизацией горнотехнически;; параметров продук-пы-э пласта на основе характеристик горно-обогатительного оОорудогги! и экологических требований;

- сокращение зеклеекхоотп дранных работ на 20-25::, расчл пенности нарушенной поверхности на 50-70% и уиеншлме пезарог лированного притока и стока технологического водоема обеспечив ется формирование!-; продуктивного пласта' с шкштъаш /да дна соотношением его моащосгп и ширины при наибольшем удалении плотика с условием располо- ¡жм кровли пласта не виде чем на 2 метра от естественного уровня грунтовых вод;

- уменьшение Потерь полезны/; компонентов п# менее чем 10-25% достигается изменением естественной закономерности расп лрженйя ценного минерала в россыпи путем послойного перераспред ления песков по мощности продуктивного пласта с укладкой бол богатых слоев в средйюа часть.подготовленного к драгированию н вала, ' а такжэ созданием разграничительного слоя меаду песками пустыми породами, мо.щночть которого у бортов приравнивается шир не зубчатообразного выступа, а у подошвы устанавливается в ззе самости от гранулометрического состава песков на 0.2-1.0 м боль BticoTU межшагоных цепи ков;

- и основу методики расчета водопотребления на дражных рас

тах должно быть сопоставление потребностей в притоке для. поддержания заданного уровня воды в котловане и осветления технологической воды, используемой' в обогащении, а не простое сложение этих составляющих водного баланса дражных разрезов;

- прогнозирована концентрации взвесей в технологической и сточной водах должно производиться не только в зависимости от гранулометрического состава драгируемых пород, размеров водоема и величины водопотребления, но и с учетом динамики водных масс в рабочем котловане, характеристики поступающих вод и режима работы оборудования, расходов воды на заполнение выработанного пространства и компенсацию фильтрационных утечек, чго позволит более чем в два раза сократить погрешность расчёта искомых величин:

л- расчёт эффективности осветления сточных вод в отстойниках, созданных с использованием плотин, должен производиться не на основе средних параметров водоема, а с учётом их изменения вдоль транзитного потока.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается:

- удовлетворительной сходимостью расчётных и натурных показателей процессов водоснабжения и очистки сточных вод: •

- результатами анализа технико-экономических показателей ра^ боты дражного флота в различных горнотехнических условиях;

- применением современных методов исследований и полученными данными теоретических, лабораторных и натурных экспериментов:

- апробацией предложенных методов, критериев оценю! и технологических схем и положительными результатами использования рекомендаций на многих предприятиях горнодобывающей отрасли.

Методы исследований. Работа выполнялась с использованием комплексной методики исследований, включающей анализ статистического материала, теоретическое обобщение имеющегося опыта работ. ■ натурные исследования, математическое и физическое моделирование, лабораторные и " промышленные' испытания, технико-экономическую оценку результатов. При обработке данных использовались методы теории вероятностей, математической статистики и программирования. Ряд расчетов выполнялся с использованием ЭВМ. • Научная новизна работы заключается в: '-обосновании основных направлений.дальнейшего развития дражного способа разработки россыпей, исходя из качественно-количественной оценки запасов и анализа технико-экономических и эко-

5

логических показателей работы драг;

- установлении оптимальных геометрических параметров искусс-■твекно формируемой_залеям песков на базе исследования зависимости производительности, драги от горнотехнических условий драгирования и экологических требований; -

- выявлении степени влияния различных факторов на скорость миграции тяиелых металлов в разрыхленных породах с учетом гранулометрического состава последних; и характеристики внешних воздействий;

- обосновании критериев экологической оценки различных способов и технологий разработки россыпей исходя "из степени их влияния на состояние окружающей среды в районе горных работ и условий мониторинга;

- установлении количественных значений составляющих водного и породного баланса.дражных, разрезов на основе детализации уравнений баланса » совершенствования метбдики натурных исследований;

- разработке метода расчета водонотребления и сброса сточных вод при драгировании песков по итогам анализа расходной части уравнения водного баланса дражных разрезов;

- усовершенствовании методов прогнозирования концентрации взвесей в технологических и сточных водах с учетом динамики движения водных масс в котловане-драги, режима-работы оборудования, расходов воды на компенсацию фильтрационных утечек и заполнение выработанного пространства;'

-установлении количественной связи между-расходом сточных вод, . параметрами отстойника и коэффициентом его использования на базе лабораторных и полевых исследований расположения транзитного потока в водоеме; ' л

- усовершенствовании методики расчёта осаадения взвесей в отстойниках, созданных с использованием' водолодпорных сооружений.' на основе установленной зависимости траектории движения илис- • то-глинистых частиц о1г параметров водоема и транзитного потока;

. - классификации нарушенных земель по условиям их самовосста- , новления с учетом наличия мелкозема, расчлененности,уклонов и пло- » щади техногенного рельефа, а тают других факторов.

Практическая ценность результатов исследований заключается в:

- разработке способов и технологических схем эксплуатации

россыпей драгами, позволяющих повысить экономическую эффектов-

ность и экологическую чистоту горных работ:

- разработке способов сокращения эксплуатационных и технологических потерь песков при драгировании целиковых и техногенных . запасов.

- повышении точгазсти прогнозирования мутности технологически^ и сточных Вод. а таюке степени осветления последних в горизонтальных отстойниках;

- обосновании норн водопотребления и сброса сточных вод при драгировании россыпей;

- разработке схем водоснабжения дразкных работ, обеспечивающих сокращение негативного воздействия на окружающую среду;

- разработке способов уменьшения мутности технологических и сточцых вод;

Реализация работы. Результаты исследований использовались для разработки технических решений по повышению эффективности работы экскаваторов и сокращению разубоетвания песков на десяти объектах п. о."Лензолото", по уменьсенгаэ концентрации взвесей в •технологической воде на драгах п.о."Лензолото", "Амурзолото", "Забайкалзолото", "Енисейзолото". "Якуталмаз" и прииска "Уралал-маз", по снижения потерь полезного ископаемого на драгах п.о."Лензолото", приисков .Ирелях и Соловьёвский, пр .сокращения загрязнения рэчной сети на предприятиях и.о."Лензолото". "Якутал-маз", прииска "Уралалмаз". по увеличению попутной добычи полезных ископаемых на драге .','202, по улучшению условий восстановления нарушенных земель на прииске "Уралалмаз". ■ ■

Обгций экономический эффект, полученный от использования технических решений, разработанных с участием автора, превышает 70 млн. р. в ценах 1985-92 гг.

сКроме того, результата исследований автора использовались при составлении паспортов рек, нарушенных дранными работами, обосновании водопотребления и сброса сточных вод, при разработке "Временной инструкции по горнотехнической рекультивации отработанных дранных полигонов.-..". при составлении методических указаний и пособий для студентов специальности 0905, а также при чтении лекций студентам и слушателям ФПК.

' Апробация работы. Этапы выполненных исследований докладывались и обсуждались на международном симпозиуме по проблемам прикладной геологии, горной науки и производства (Санкт-Петербург т

1993 г.), на Всесоюзных научно-технических конференциях (Москва -1981, 1986, 1989, 1991 гг.), на региональных, зональных и областных. семинарах, совещаниях и конференциях (Новосибирск - 1988, 1990 гг., Магадан - 1988 г., Чита - 1987, 1991 гг., Улан-Удэ -1990 г., Пенза - 1989 г.'. Иркутск - 1973, 1993 г.. Якутск - 1988 г., Петрозаводск - 1988 г.); на ежегодных научно-технических конференциях .Иркутского политехнического института, а также на научно-технических советах предприятий золото- и алмазодобывающей промышленности. Б полном обьёме диссертация докладывалась и обсуждалась на кафедрах открытых горных работ МГИ (1990 г.), ЛГИ (1992 г.), ИДИ (1992-94 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы более 50 работ, из которых 12 - признаны изобретениями.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертации: 295 страниц машинописного текста. 13 таблиц, 60 рисунков и 46 приложений (всего 456 страниц).

Автор выражает глубокую признательность проф. В. А.Кудряшеву, коллегам по кафедре, соисполнителям -научно-исследовательских тем и ИГР предприятий, оказавшим помощь в выполнении и апробации настоящей работы, а также в организации и проведении исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

13 связи с усложнение!.: '/словий залегания россыпей резко возросло значение подготовки шшаинов к драгированию и повышения экологической чистоты горно-обогатительных работ. Ведущими специалистами в области разработки россыпей предложен ряд технических решений по оттаиванию мерзлых пород и предохранению их от зимнего промерзания, водоподготовке и очистке сточных вод, улучшению дезинтеграции песков и'извлечению мелкого золота, усилению во-емов вскрыши и повышению эффективности рекультивации, усилению донепроницаемости водопдаорных сооружений и другим вопросам. Совершенствованию открытого способа разработки и обогащения континентальных россыпей посвящены работы А,И.Арсентьева, Б.В.Багазее-ва. К. И. Богданова, Г.Н. Ворончихина, В. П. Дробадннко. В. И. Емельянова. Е.Т.Кучишсо, В.И.Зуева, Г.В.Зубчонко. . В.Е.Кислякова,

М.В.Костромина, К. Н. Костромитшова. В. А. Кудряшева; В.Г. Лешкова,

B.Р.Личаева. А.А.Матвеева, А. И. Мацуева, В.М.Мореходова, В.П.Мязи-на, В.В.Назарова. В.Н.Натоцинского. И.М.Папернова. Т.С.Потаповой,

C.В.Потемкина, В.Г.Пятакова, А.В.Рашкина, Г. А. Сулина. В.Ф.Хныки-на, В. В. Чемезова, С.М.Шсрохова, К.И.Яфарова и других. Значительный вклад в совершенствование технологии разработки глубоких и труднодрагируемых россыпей внесли специалисты ИРГИРЕДМЕТ а, а. о. "Лензолото", к-та "Алданзолото", р. о. "Уралзолото" и т. д.

Указанные выше причины ухудшения работы драг обуславливают три основных направления дальнейшего развития дражного способа разработки: совершенствование технологии переработки песков в сложных горно-геологических условиях; обновление и модернизация дражного флота; повышение экологической чистоты дражных работ. По нашему мнению, на данном этапе из-за невысокой обеспеченности запасами и большой продолжительности разработки, проектирования и создания новых конструкций драг и их узлов основным направлением развития дражного способа следует считать совершенствование технологии разработки трудноосваиваемых запасов с одновременным повышением экологической чистоты проводимых работ. Это направление может осуществляться с использованием уже имеющегося горного и обогатительного оборудования. Качественная подготовка запасов .к драгированию позволит даже при неблагоприятных горнотехнических условиях эффективно разрабатывать россыпи существующими драгами, используя их, в первую очередь, как обогатительные установки. Благодаря высокой производительности оборудования драг, поточности процесса выемки и обогащения, механизации и автоматизации основных работ, а также возможности быстрого перемещения плавучей фабрики вдоль россыпи с размещением хвостов в выработанном пространстве. этот способ переработки'песков является на россыпях наиболее эффективным. Альтернативных драге промывочных установок на сегодняшний день не разработано.

Анализ запасов россыпных месторождений, технико-экономических показателей работы драг» существующих технологий разработки и обогащения песков, а. также результатов исследований в.данной области позволили сформулировать основные пути совершенствования технологии разработки россыпей, в т.ч. в направлении повышения эффективности горных работ: глубокая визуальная вскрыша, предварительная подготовка песков к драгированию, обеспечивающая отра-

ботку запасов серийккми драгами; совершенствование технологии обогащения песков с целью извлечения мелких и крупных классов полезных компонентов; вовлечение в попутнуй разработку террасовых и увалышх росстей. прт.гыглюжл к дранному полигону; совершенствование технологии повторной разработки запасов; в т.ч. в направлении пэешсюш экологической чистоты гор ну;-: работ: локализация района горше работ и изоляция драакого разреза от естественного стока, упзньлгние водошгреблэнля, сокрацонпо эксплуатационных потерь и рззубохюания полезного ископаемого, сохранение забалансовых запасов, упзньшэнле плоцави затопления, звшюбшсости горни;: работ к расчлсг&ииоста игруазинои поверхности. повеление одо-зг:-тлелоет;: осветлели;: оголллл вод. ксппяегаюс изйтачгилс пэлэзиж гояионенгов из пело.

Опенка етспслл лолдлЛолллл гогнодо:л"л:"'л, лг,лдпр;шлЛ по окрулллду;] среду с г: длеллололп;::: ллш г'рл-д/литл;.---.:-: ллллорле:; икологпчзсксЛ члеюл;: 1'0]:Л"д работ полллллл, л:о длллллл рллрл,-Лоллл лссолпеЛ хдрддлгрл^уелол омгл^ь пдлг'лл.л. лолп^олл'л :; г,-"-; ■ .■ г, одл (около 13 луб, л лл 1 куб.:; глрлол лл;,!:), ' ллл ; л-<-

терл;;л полезного ле::слдлл;лго и недрах (10ЛЛЛ/ ;; лллдлллллл пеллл расчлллеллоо'; л ллруллллоЛ погорднел;л (л лпл/улл; л д\; среднлл л неглубоки; полллллн). Лл;ллоЛллослд. глрул оллог л р-лзу-бодлданлз нлепел пр;- дуллл-П р л:р.лбот:;о нллоллил1 нр-"-. ■¡■с:;

::е уровне, что л прл друпл: олоооЛлх (лллл. и, Тл;лгл оОрлдол. в ластолдое врелл дрлл ллл слолоО рллрлбохдл олллллл'; гдлл". .-е негативное слияние па окру--г- лд с]к-ду.

Яри разработка тру по ■ -¡^иуеллх. гдуболдл и гл'лиллпл; россыпей отрчц-ателыюа вогдолслид. драгных работ на природу существенно усиливавгея, позтрлу в таких условиях нообходаность поведения экологической чистоты примеияегшх технологий гораздо вше.

Слесте с тем, б структуре запасов драглого способа разработки растет доля глубоких россыпей, которая- в настоящее время угсе превышает 20%. По прогнозам ИРГйРЕЛЛЕХа, прирост запасов на золото и платину- в дальнейшем будет обеспечиваться в основном за'■счй древних погребенных россыпей глубокого залегания. Как показал анализ опыта работы предприятий, использование на глубоких россыпях уникальных драг ведет к ухудшению показателей дражного способа разработки, а применение традиционных технологий'влечет за собой усиление воздействия на природу.

Таблица I

Оценка экологической чистоты различных способоз разработки россыпей

Способ разработки россыпей Критерии экологической чистоты

Водопотреб-ление. и /м Зе'млеен-кость, П*/Ыл Расчлененность, м Потери песков. ч Разубожи-ванне песков, %

Гидравлический 0,8-2,5 0,7-1,3 12 нет данных нет данных

Зкскаватор-но-бульдоз-ерный 1.2 о, 4-з, г 15 0. 4-1.7 16-28

Подземный 1,2-18* 0,5-1.2 9 1,9-8,1 18-43

Драотый:

-на средних и мелких россыпях на глубоких россыпях 3-8 13 0,3-0, 8 18 27 16,4-32,4 9-48

* - с учетом откачки шахтных-вод.

Освоение глубокозалсгасщих россыпей с использованием драг глубокого черпания связано о необходимостью решения вопросов по-дэфеливания кормы, поднливашя.забоя, обрушения откосов* ремонта уникального оборудования, в результате чего в большинстве случаев это приводит , к снижении добЫчи полезных компонентов, ухудпает ритмичность технологического процесса, повышает потери и разубо-кивание .песков.

Одним из основных критериев трудности драгирования россыпей является их валунистость. Причем при оценке трудности переработки валунистых россыпей, следует учитывать как общую доли валунов п горной массе, так и количество негабаритов. Разработка валунистю отлояений ведёт к снижению коэффициента наполнения черпаков, увеличению простоев, связанных с удалением негабаритов, возрастаний соотношения Ж:Т на шлюзах. По нашим наблюдениям, послойный коэффициент наполнения черпаков на одной из валунистых россыпей в точение 23 смен не превышал 0.7, уменьшаясь по пере увеличения гду-

И

бины черпания из-за скатывания валунов к подошве забоя в среднем до 0,5, а иногда - и до 0, 1-0.2. Попытка подготовки валунистых ■песков с помощью буровзрывных работ была малорезультативной из^за плохого дробления валунов.

В процессе исследований' установлено, что повышение эффективности добычных работ т труаноЗрагируелых россыпях достигается за счета деструктивной подготовки запасов и преобразования россмгц в новое техногенное месторождение с изменением и оптимизацией горнотехнических параметров продуктивного пласт на основе характеристик горно-обогатительного оборудования и экологических требования ;

Низкая эффективность добычных работ на труднодрагируемых россыпях в первую очередь обусловлена снижением производительности драги и уменьшением извлечения полезных компонентов.

Подготовка песков с механическим рыхлением позволяет перевести пески VI-IV категории крепости по шкале ЦНИГРИ во II-III категории, удалить негабаритные валуны, обеспечить послойное оттаивание мерзлых пород и таким образом значительно повысить производительность драги. При переработке разрыхленных песков производительность драги, по данным хронометражных. наблюдений (Е.В. Кудряшов), возросла в 1.5-2.5 раза.

Для создания наиболее благоприятных условий драгирования в процессе подготовительных работ навал песков формируется с учетом оптимальных параметров забоя исходя из существующей площади поперечного сечения запасов. То есть, для обеспечения максимальной производительности драги устанавливается наивыгоднейшее соотношение ширины и мощности навала песков. Данное соотношение может быть установлено исходя из оптимального угла маневрирования драги. Для принятой площади поперечного сечения дражного полигона Sn и искомого соотношения ширины и мощности навала песков у = Вп/Нп имеем:

$

в„ - /ТТ. ; н„ - /М, .

С использованием предложенной В. Г.Лешковым зайисимости опти-

„>, -

: 'п.:о го угля :;.-.чсгр:1рсс:ш!Я от ип-'готров драгирования устанав-'.с;:

V- 'И ' '■! ■'/

< ■ !.9~"arasln

¡1

О.

• где vr - скорость двкгязигч ':српакоагЛ цзпя, и/с; h - псотшиа послойного onycirim.i рзч;. и; t, - продолжительность ат"-'.п.т1!:чя драги, mm: Rc - радиус черпания драги па срэдпем горизонте россн-пн, п;

t2 - просто:: дозгп в углах забоя при опускании pai~%

На рис. i пр::гелсна зависимость Вг,/Нп= F(Sn) дал 250, ЗСО п 600 литросых драг.Б1трсгонная графиески. Изкеиопкз г°'""зтр!П! про-дукткпного пласта, как псказывапт ппсч^гч по ">:0>л.'а:. В.Г.Л2:ч;о— па. В.Л.Кудря::;еза. позволяет на 5-10"; пса>\:':~ь грспзподпте.-.оность драги.

«Г

S 5 и ™ .

П4

в3

2 1

г» и* ■-i \

I \ \

\ \ \

\ \ •ч \

\ \

\ N \ ___

Ч —

600

1200' 1800 2400 3000 3600 S„. на рис. -1.

Зависимость оптимального соотношения размеров продуктивного пласта (В„. Нп - ширина и мощность пласта, и) от его площади сечения Бп, м2: 1, 2, 3 - соответственно для 250. 380 и 600 л драг

О

Предварительная подготовка песков к драгированию позволяет существенно улучшить их дезинтеграции и¡повысить ритмичность работы обогатительного оборудования, что положительно сказывается на добыче полезных компонентов (рис.2).

Дополнительные затраты (25-30%) на деструктивную подготовку запасов к драгированию окупаются увеличением добычи металла за счет улучшения извлечения (см. рис.2), повышением производительности драги, сокращением эксплуатационных потерь песков.

Применение на горноподготовительных работах экскаваторов и мощной землеройно-транспортной техники позволяет отказаться от создания драг под конкретные условия залегания россыпей и производить подготовку запасов исходя из имеющихся типоразмеров и характеристик серийных драг средней и малой мощности, а такке с учетом возможности использования плавучих моек.

Анализ горнотехнических условий залегания глубоких россыпей показал, что основная часть запасов имеет мощность продуктивных отложений до 18-22 м при средней ширине полигона около 120 м. Это позволяет производить отработку месторождений после умеяьшешя мощности песков с использованием разработанных нами технологических схем горноподготовительных работ драгам! серийного производства (а. с. № 1411471. 1302774).

При большой мощности торфов актуальным становиться вопрос сб уменьшении землеемкости горных работ за счет увеличения вместимости выработанного пространства для складирования пустых пород, а такяе о сокращении нерегулируемых притоков подземных вод в дражный разрез.

. Установлено, что сокрацяяе ■аваявйяхосш дртаия: рався па 20-25,», расчлентшаш труш&шой попсрхносш на 50-70« и дасжь-иенке иегарагу/шроошшого щшоха и свока кеззшлоеачоского соВса-£& сйпспечз&геяся ^зр/л'раошш.;! проЗуаштого пяяагл с ¡шлахзяь-¡ал; д.и: сгяги сояаюяяшея его ¿«гямяац 1!. сз;ява1 при тяНолькза удааснт оа пжяааа с -условном расположения крзали шгссшз из оииз чем т 2-4 лтра с;п стзскзтюго урозш срцшюанх оод.

Ухудшение показателей бестранспортной вскрыши на вновь вовлекаемых в эксплуатацию полигонах и низкие критерии экологической чистоты этого процесса в настоящее время обуславливают . необходимость разработки новых технологических схем удаления торфов с визуальной выемкой пород и складированием части отвалов в вырабо-

•усл.ед 0,6 0,о 0,4 0,3 0,2. 0,1/ Не-

хорошо подготовленные' полигоны

. Неподготовлекнпз полигоны (наличие иглу-ное. неоттаявгж писков)

Труднодрагкруежз запасы

V и, .шщ^

\т\ч 4 4

ч

0,4 0,5 0,6 0,7 К,Й.

> п:с.

Зависимости добычи иеталла М, коэффициентов иер.ш;с:герности гакыва К,ш -и переработки песков _КНГ от -степени подготоз;«« песков к драгировали» ( с использование:«! денных Мореходова В.м. к Д9-): у{; |у>\ч! ~ область у.о;-:сненкл значений (в т.ч. средних)

тайном пространстве: Нами разработаны несколько технологических схем подготовки запасов к драгированию, предусматривающих исполь-• зование выработанного пространства для складирования торфов, искусственное регулирование поперечных параметров пласта песков и его расположения относительно плотика и естественного уровня воды в долине. Одна из технологических схем создания техногенного месторождения приведена на рис.3.

В процессе складирования вскрышных пород в выработанное пространство под навал песков оставляют траншею, располагаемую преимущественно ниже уровня грунтовых вод (см.рис.3). Первоначально борта 1 траншеи формируются с отсыпкой без сегрегации пород. по возможности с использованием глин и суглинков, после чего отвалообразование идет с наращиванием отвала 3 в сторону от дражного разреза. Для создания дренажа вдоль бортов выработанного пространства 4 применяются приемы, усиливающие сегрегацию пород (в т.ч. разгрузка ковша у гребня отвала, инерционное отделение валунов за счет увеличения скорости перемещения ковща при разгрузке), 'а также используются валуны 5, удаляемые при подготовке песков.

Расположение кровли пласта вблизи от уровня грунтовых вод или на 2-4 м выше него (что. соответствует допустимой величине надводного борта дражного забо'я) позволяет в 2-3 раза сократить, нерегулируемый приток подземных и фильтрационных вод в котлован драги, в связи с чем уменьшить сброс сточных вод.

Формирование бортов.дражного разреза из пород вскрыши сокращает ширину технологического водоема, вследствие чего снижаются потери воды из него и упрощается затопление, уменьшаются обьемы работ и затраты на Гидротехнические сооружения для ,водоснабжения и поддержания заданного уровня воды. ' Отсыпка, вскрыши на противоположные дражному,разрезу откосы отвалов сокращает фильтрацию' в породах, примыкающих к дражному разрезу. При этом сегрегация пород происходит с аккумуляцией крупнообломочной и валунистой фракций р нижних слоях, достаточно удаленных от дна дражного разреза. Таким образом, при подготовке песков создается дренаж вдоль бортов выработанного пространства, что обеспечивает естественный сток высачивающихся в подготовительную выработку подземных вод. При разработке песков в результате такого способа отсыпки вскрышных пород практически устраняются' Фильтрационные утечки через

А -А

4

а' У / //

' \ ч -<\ \ ч Ч ч\ Ч * ч \

XV / /,

II

уга

-тгггг-гг;:^//

Ч V ЧЧ' Ч Ч 'ч \Ч V

5 1о 3 *

Рив. 3.

Схема подготовки к драгированию россыпи с талыми породами: 1 - борт траншеи-; 2 - экскаватор; 3 - отпал; 4 - борт выработки; Ь - валуны (драная); 6 - рлэгрзничиталышГС сло:Ч; ? - предохранительная рубашка; сЗ - пески; 9 - тор^л; 10 -плотик; II - подготовлении;'! напал иископ

борта технологического.водоема.

Результаты исследования горнотехнических параметров ряда россыпей а.о. "Лензолото" с использованием графо-аналитических. расчетов позволили установить зависимости землеемкости горных работ и расчлененности нарушенной поверхности от мощности рыхлых отложений соответственно при традиционной и предложенной технологиях разработки месторождений (рис.4). Из анализа полученных ре-, зультатов следует, что степень улучшения показателей экологической чистоты предложенной технологии возрастает по мере увеличения мощности рыхлых отложений.

Значительные потери песков при дражной разработке россыпей связаны с оставлением целиков у плотика и бортов дражного разреза. В настоящее время для сокращения межшаговых целиков уменьшается шаг драгирования, углубляется задирка подошвы забоя, увеличивается длина черпаковой цепи, а такие разрабатывается специальные устройства "для последующей подводной выемки этих целиков. Применение этих способов, в итоге, снижает производительность драги и, вместе с тем, не позволяет полностью устранить потери у плотика. Наш предлагается не сокращать параметры этих целиков, а формировать их из пустых пород или бедных песков, взятых из предохранительной рубанки. То есть на борта и дно траншеи (см. рис.3) укладывают слой пустых пород 6, взятых из предохранительной рубашки 7 на кровле целика песков 8.• Разграничительный слой укладывается либо на отвал вскрышых пород, либо на зачищенный плотик 10, который выполняет при этом роль индикатора и даёт сигнал о прекращении дальнейшего углубления черпающего аппарата.

. На дражных работах значительную долю составляют эксплуатационные потери полезного ископаемого от осыпания и обручения забоя, которые повышаются по меро увеличения' ширины заходки,глубины черпания и высоты надводного борта, а также возрастания величины и продолжительности заиагнвания. Наибольшие потери полезного ископаемого от осыпания забоя драги будут иметь место при драгирова- " нии средне-промывистых пород, так как на глинистых россыпях 'забой достаточно устойчив, а на хорошо промывистых отложениях быстрое осыпание пород и выполаживание забоя практически исключают выпадение осыпающихся песков вне зоны действия черпающего аппарата.

В связи с ухудшением полноты выемки песков по мере увеличения глубины черпания и миграцией зерен тяжелого металла вниз, ес-

1В

С1>

со

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

3

/

/

'И /

/

4 У 4

__ ---

г --- -- — - и — ~2

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 МОЩНОСТЬ россыпи. Нр, м

90 80 70 60 50 40 30 20 10 О

СП <

аз ч

СУ о г4 рм

РИС.4.

Зависимость землеемкости горных работ 1. 2 и расчлененности нарушенной поверхности 3, 4 от мощности рыхлых отлонений соответственно при традиционной (—) и предложенной (- -) технология::

310 а

^ В о °

§

и о

\

\

0 1

1

1-

О 2. 4 6 8 10 12 14 16 , Условное содержание металла, ед. Ас

Рис. 5,

Распределение.металла относительно плотика на мелких и сред-^ них 1, а также глубоких 2 россыпях, в т. ч. поело дражной ризра-1 ботки (в техногенных запасах) - 3. - область вероятных потерь

а

тественное распределение ценных минералов в продуктивном пласте по вертикали не способствует сокращений потерь. В процессе исследований естественного распределения золота по мощности продуктивных пластов к миграции тяжелых металлов в породах разного состава, а таете изучение факторов, обуславливающих потери песков, установлено, что уяеиыаеншг погзерь полезных кс;лю:зш;оа из r.:snss чеа на 10-25% достгаеися изменетет еапзсшзекюа samtonspiiocrrz расположения ценного /лшграла с россггш пдеэд поспоШого перераспределения песг:оо по лсцноски проПи^испооо пясагл с уш^гза болев бога^х слсас с cpcCu~â чгдгл noSsozs&msiocs к ш» ¡тела, с coslxizc;,. р^зоригишпиглиси? сдл~ ctjiZs лсс-кзеи и ni'CKiïïU псроСага, .узз'йскг, 1:с::.гргс и бармоз нрп'хжсслп-сг. тртю зуЗчзпаобразиссэ cua^j^i, а у коЗопа; уаг-якскхсикск с заеисихоаш от гранулодегаричгсксгз coazacz т&яха на 0.2-2.0 д болыга eucom /xszzzaeosuх x&axkoz.

Механическая подготовка песков позволит.не "только изменить геометрию продуктивного пласта и складировать все или большую часть торфов в выработанном пространстве, но и осуществить перераспределение песков с разным содержанием полезных компонентов в вертикальном.направлении, а такте отделить пласт от пустых пород разграничительным слоем.

Мощность разграничительного слоя под навалом песков должна приниматься исходя из высоты межшаговых целиков с.учётом скорости миграции золота вниз. Исследование процесса миграции тяжелых металлов в разрыхленных породах различного состава в сухом и обводненном состоянии, а также в процессе дренирования и вибровоздействия показали, что основным фактором, определяющим скорость перемещения металла в разрыхленных горных породах является' соотношение крупности этих частиц. Возможная скорость миграции металла в хорошо промывистых песках не будет превышать 10 см/месяц. Наличие в породах модели 5-10% глинисто-илистого материала даже в процессе дренирования и вибровоздействия обуславливает прекращение миграции тяжелых металлов. Исходя из величины опережения.горноподготовительных работ, мощность разграничительного слоя устанавливается на 0.2-1.0 м больше высоты межшаговых целиков.

По итогам обработки результатов геологоразведочных работ и использования уже известных данных о распределении золота в россыпных месторождениях построены графики усредненной зависимости

содержания металла в песках от величины удаления от- плотика для глубоких, средних и мелких россыпей (рис.5). Из графика следует, что на исследуемых месторождениях (33 дранных полигона) в метро-'вом слое песков, приуроченных к плотику, мелких и средних россы-ПП1'1 содержится более 30 " золота, а глубоких - около 10-15,°;. В петровом слое разрушенного плотика находится около 10-15 % металла. Вместе с тем, эти слои продуктивного пласта и составляют основную часть эксплуатационных потерь псскос при дрэ-аюй разработке россыпей. По данным различных исследований, потери песков в испагоик целиках составляют 0.8-5.2%. недоработках по мощности 8-18. 2%. разрушенном неначищенном плотике 3.8?; п керазбгрчсм для драги плотике ' 11.2%. Отспда, общие потери песков у ппотглса п ¡з плотике ссставлпот 23-33й (в т. ч. без учета потерь ч трудпсраз-борнои плотике 12-27%). Визуальная зачистка плотика позволяет почти полностью устранить эти потери. (Потери у плотика при открытой способе разработки составляют 0.6-1.7%)

Отсыпка разграничительного слоя вдоль бортов продуктивного пласта позволяет устранить потерн в бортевых целиках (1.3-2.973).

Потери от обрушения песков в забое драги достигают -2-471.

Сокращение потерь полезного ископаемого от осыпания песков в забое моке'т быть достигнуто путем укладки в верхнюю часть навала бедных или пусгых пород, что позволит в результате обрушения кромки забоя сформировать у подноеья насыпь, остающуюся вне пределов черпания, преимущественно из песков с низким содержанием полезных компонентов.

Потери песков в некходовых целиках могут быть полностью или болылей частью устранены в процессе перевалю! песков в подготавливаемый к драгировании навал, а такяе в результате целенаправленного перемещения, песков в пределах промышленных контуров на стадии горноподготовительных работ с целью сокращения подсыпки дранныш отвалами промышленного борта разреза (а.с. 15 1694901. ■а.С. 1765420).

Существуйте технологии драиннх работ характеризуются не только высокими потерями полезных ископаемых, но и наиболее негативным воздействием на водные ресурсы. Поэтому в работе особое внимание уделено использованию и.охране поверхностных вод. В результате исследования"водного баланса технологических водоемов на дракных разработках.установлено, что фактический расход воды при

разработке россыпей значительно (в 3-4 раза) превышает потребность горных работ в свежем притоке, что ухудшает осветление сточных вод и приводит к излишнему загрязнении речной сети. Избыточное поступление воды в технологический водоём обусловлено нерегулируемыми притоками подземных и фильтрационных вод. Расположение кровли продуктивного пласта вблизи от уровня грунтовых вод позволяет устранить или сократить нерегулируемые притоки и перейти к управлению процессом водоснабжения дражных работ.

Исследования водного баланса гидромеханизированных разработок выявили два основных вида водопотребления, в первом из которых расход свежей воды определяется необходимостью осветления (обновления) загрязненной технологической воды, а во втором -приток обусловлен потребностью в компенсации потерь воды на горных работах.

Первый вид водопотребления характерен для разработки месторождений с глинистыми породами, второй - для разработки песча-но-глинистых и галечных отложений.

Вид 'водопотребления устанавливается на основании анализа расходной части уравнения водного баланса гидромеханизированных работ и зависит от того, какая составляющая этой части уравнения имеет доминирующее значение. От вида водопотребления зависят мероприятия по сокращению расхода свежей вода и сброса сточных вод.

При больших потерях технологической воды (второй вид водопотребления) необходимо предусматривать' мероприятия по уменьшение фильтрационных утечек и увеличивать использование оборотной воды. При высокой мутности технологической воды (первый вид водопотребления) следует, как правило, изыскивать способы интенсификации осаждения взвесей. ' ч ■

Таким образом, при первом виде водопотребления величина притока свежей воды обуславливается степенью осветления загрязненных вод» используемых в водообороте, при втором потерями воды на горных работах.' При расчёте водопотребления простое сложение расходов воды на.осветление'и поддержание уровня - неоправданно, поскольку фильтрационные утечки выносят из дражного разреза такое же количество взвесей, что и поверхностный слив. Кроме того, при увеличении объема разреза за счёт заполнения дражных "пазух" и повышения уровня воды происходит одновременное ее осветление ввиду использования более свежёй или чистой воды, что

-¿г

позволяет компенсировать значительную часть поверхностного слива. Таким образом, о основу пеаодит расчёта аодопогреблепия на 0радг-?ксс раЗогах доггто бмль положено сопоагххвлеюе потребностей в яриглиа для поддержат заданное о уроенл соЗы о кот ованз и о с-зстяш кохнологичвскса води, используегха о обогащении. я пз простое сложение зггах сосгазолягири водного баланса Зрадае разрезов.

В результате изложенного, минимально необходимый дололни-тельный приток в драяный разрез долкен определяться из следующих соображений:

- при соотношении

иг-ие

Е-а-У^-Аа < - + и0 + ит ,

мт+ие

минимально необходимый приток, м3/с:

сц = (и0 + ие + ии + ил +■ ит - Чп - Чо - Яе - Чт)/ь: в противном случае:

' Ъф - ит

с-а-УЧ-Аа - ие-'Мие + «тГ1 - иФ - ит

(1 - с-а-Сп-Уп-р'1)-Ь

где г - коэффициент выноса илисто-глинистых частиц из технологического водоема (см. ниже); а - удельный расход воды на вынос илисто-глинистых частиц, м3/и3: а = р/С, (обозначение с", пике), • Ст < (3-5М03 г/м3; V - доля илисто-глинистых частиц в перерабатываемых песках:

Аа - производительность драги, м3/с;

I - расчетное время, с; - первоначальный объём воды в технологическом водоёме, м3:

ис.ф.«.л.т объем водопотребления соответственно' на увеличение вместимости технологического водоема, компенсацию потерь вода, связанных с фильтрационными утечками, испарением, льдообразованием и технологическими нул-дами (гидрооттайка, гидротранспорт и т.п.). м3; • Чп.е.о.т - поступление воды соответственно за счет подземного

притока,- уменьшения вместимости технологического водоема. осадков и таяния снега на площади зеркала дражного разреза, м3;

Сп - концентрация взвесей в притоке, г/м3; р - плотность взвесей, г/м3.

В первом случае следует работать без поверхностного слива с использованием для поддержания уровня оборотной воды без* ее дополнительного осветления. Во втором случае концентрация взвесей в свекей или оборотной воде Сп будет определять размер необходимого притока воды ап. С улучшением осветления сточных вод. используемых в водообороте, будут сокращаться объёмы перекачиваемой воды. Исследования баланса технологических водоёмов показали, что в большинстве случаев расход воды на поддержание заданного уровня превышает потребность в осветлении технологической воды, поэтому восполнение потерь следует производить путем оборотного водоснабжения с частичным (в среднем на 40Х) осветлением сточных вод.

Величина водопотребления и вынос взвесей из котлована драги обуславливают концентрацию взвесей в •технологической и сточных водах и являются доминирующими параметрами в расчетах водоснабжения дражных работ. С целью установления факторов, влияющих на вынос.взвесей, были проведены исследования баланса илисто-глинистых частиц в технологических водоемах.

Было установлено, что' структура 'баланса илисто-глинистых частиц в дралсных разрезах в первую очередь определяется промивис-тостью песков и соотношение;- объема технологического водоема и расхода транзитного потока. Полученные нами результаты исследований баланса илисто-глинистых частиц в дражных разрезах не всегда соответствуют известным методам прогнозирования породообмена в процессе драгирования.

Существенно отличается рекомендуемое ранее и установленное нами соотношение между отдельными составляющими уравнения баланса илисто-глинистых частиц. Не находит подтверждения отмеченная ранее зависимость между содержанием глины в драгируемых песках и коэффициентом выноса илисто-глинистых частиц из разреза. В связи с этим был поставлен вопрос о необходимости дальнейшего совершенствования методов расчета мутности технологической и сточной вод, а также обоснования оптимальных параметров технологических

ВОДО^ОВ.

По результатам исследований рекомендуется вычислять коэффициент выноса илисто-глинистых частиц из технологического водоема по формуле;

где X - коэффициент дезинтеграции песков. X - 0,72-0.95; <р! - коэффициент стмыва тонкодисперсных частиц (выход

Частиц во взвешенное состояние); Ко1 - коэффициент, учитывающий осаждение взвесей 1-го класса вне пределов, дражного котлована. По упрощенной формуле:

где Р»: Р* - соответственно площади зеркала всего технологического водоема и непосредственно дражного котлована; дт1 - скорость осаждения частйц в технологическом водоеме

вне пределов дращтго котлована; . З83;

щ - гидравлическая крупность частиц, м/с; Зва - взвешивающая составляющая транзитного потока, м/с; йс; й® - соответственно расход поверхностного слива и фильтрационных утечек, м3/с; Параметры \ и устанавливаются по рекомендации В.К.Багазе-ева.. ■

Учитывая то, что в большинстве случаев в дражный разрез поступает загрязненная вода (в том числе при водообороте) в уравнение баланса илисто-глинистых частиц должна вводиться составляющая, .определяющая поступление взвесей в притоке. В'связи с разными условиями осавдения взвесей непосредственно в котловане драги, где происходит интенсивное движение водных масс, вызванное маневрированием драги и работой насосов, и в остальной части технологического водоема предлагается расчет выпадения взвесей производить раздельно. Таким образом, прогногироеотше концентрации озевг сой о пзиюлсгцчесхса ц сгаочноа со^ал: За/шю произсо^шзься кя только а зависимости ая щхпщлокещтческого едеша Ораеируелш

£1 = Л?»'К<,, .

иороЭ. размеров есдогш и еатчики водопзхргблшиг. по и с уч2зг.о;.. Пшаты еодшх тзс с рабочем котова/ю. хартхярасшя. пссщрга-■щих воО и регли/л рабсил) оборудования, расходов сади на зяголг.ь-виработююго проапранапсг и ко/лизксаца» ¿альг^ачаогяла ухг-яек. то позволит более чей в Оса раза ссссрхат погрзипсзгм «сгамае великан.

Концентрация взвесей в технологической воде с учетом цикличной работы драги (на необходимость чего указывается в* работах В. В. Назарова и др.) может быть определена по формуле, выведенной совместно с А. Н.Кэхневын, исходя из баланса илисто-глинистых частиц в дракном разразе:

Ст = ¿Ctí = jjc,! - Кц- (Cal - Col) 3 ,

где CKi - максимальная концентрация взвесей 1-го класса в драм ом разрезе, г/н3:

Aa'V-p-1-i;)) + Сп ¡ • Qn C¡;1' - —----;

(Qc-K„ + Q;. + a!:Pí-Fu)

CBi - концентрация взвесей 1-го класса в притоке (в

т.ч. при водообороте). г/!.;3; Qn - расход притока, ы3/с;

Coi ~ минимальная концентрация взвесей 1-го класса в технологическое водоеме, г/м3:

Qn-cnl с , -_

Bbi-WK

кц - коэффициент, учитывающий цикличность работы оборудования. По упрощенной формуле: 4

1 - ехр [ВП• t- (1-ц)}

кц = -,

1 - ехр [Dn-t-<l-Ti) + D-t-ц]

В; В„ - параметры, учитывающие условия осаадения взвесей во время работы и простоев драги: .

В- (FK-fikpi + Кт-Qc + Q®)-W*"1; B„ = (FK-fiKni + Kt-Qc + -Wk-1;

í»ni¡ í*pi - скорость осаждения частиц в котловане с объемом воды

Мк соответственно во время простоев и работы драга, Зпр 1 = 0,0015-0,002 м/с; кт - коэффициент, учитывающий расположение транзитного

потока в технологическом водоеме, кт = 0.2 - 1.0; Л - коэффициент использования драги во времени.

, Из расчетов с использованием данной методики следует, что с уменьшением крупности илисто-глинистых частиц интенсивность нарастания мутности технологической воды заметно увеличивается. При этом осаждения частиц размером менее 0,05 ми в котловане при нормальной работе драги не происходит, что соотвэтствует пз^ст исследованиям автора и других специалистов.

Мутность сточных вод из дражных разрезов рекомендуется уота-назливать исходя из коэффициента выноса илисто-глинистых частиц, учитывающего как концентрацию взвесей в котловане, так и условия их осаждения в остальной части технологического зодсема. Концентрации взвесей в сточных водах рассчитывается из выражения: ' _ С • I • (Аа-'У'р + СП-0П)

ис + и0 + ил + ит 4. ие-Мт-(ие + :7т)"1'

где ис - сток через поверхностный или трубчатый водослив, м3.

Результаты расчетов в сопоставлении с Фактическими -данными, п&лучсшоди в ходе полевых исследований, имеют достаточную степень сходимости. Относительная погрешность колеблется з предела:: •?;-;31л л в среднем составила 39%.

3 связи с более быстрым осветлением воды у поверхности тэх- . нологчческих'водоемов и отстойников рекомендуется как для водоснабжения, так и для сброса сточных вод осуществлять забор поверхностного слоя, что позволит не только сократить водопотребление п загрязнение речной сети, но и улучшить процесс обогащения и работу оборудования водоснабжения драги за счет сокращения мутности забярасмсА воды на 30-40% и уменьшим средневзвешенной крупности зггесоЯ з 1,7-2,1 раза.

Снижение количества аварийных ситуаций при переходе драг через плотины в' нижний бьеф, сопровождаемых залповыми сбросшга загрязненной воды, может быть обеспечено предварительным формированием. котлована со стороны мокрого откоса в месте сооружения прорана. В работе дана методика расчета необходимых размеров таких котлованов.

Для очистки сточ.чих вод Ка ГОр::нх и?лдполлглях нлдбодл распространен гсрлзолталдлд,л отстойники, езздаплл;ллз путсл п.д-ггара вод« плотина; .л о естественна: западедпдх рельлда леотлсл:; пли о выработанной пространства. _ При проеигсрозыш работ го очистке сточных вод необходимые пара;'.отри так'':: otctoîikîkcc ; большинстве случаев устанавливаются с исподизозанпел расчета;.:; методик. разработанное для стационарных горизонтальных отстойников. пмеэдлх постоянна поперечные разхерд по всей длине. Расче* отстойников, соорулаегллл пупл: подпора води ¡ллотдпадл по е;:длука-занньд; вгтодакг.". ездёт к зкачите-льниа погрсллостя;: внчйслзияя из колпх парадетрле. В результат; селоотаздлнлл раслйтплх п Сактл-чзеплл данных пдялллло ралллчле в деелтпп л сотни лрепентсл. Kai показнаает анализ, происходит зто лз-за занижения п расчета: сладкой скорости течения транзитного потопа, исплдледпя единили ка осагвзше частиц турбулентное:;: потека и с риде случаев лл-л: принятого допуцзллл о нлпадлнлл чаовлдл па дно б случае опусклчл: ее в отстойника на глубину. нровплаиодуд высоту порога водоедллл.

Бллоуказанные факторы оказывают значительное слияние н; параметра отстойника ¡: дслаш обязательно учитываться при проектировании последнего.

iia:ni разработана иетодика расчёта параметров отстойника, созданного с погдэщыэ Бодоподпэрнж сооружений. с учето;.: упоил-нутых еллэ факторов. Согласно, этой методике, размеры отстойника, созданного, например, в долине корытообразной фор?сы и обеспеч.ила-ещзго осаждение взвесей определенных размеров, могут быть вычислены из выражения:

1.6-п-,1-47^ г „"„ ri-e-n/-47/

н- tget = о.

-КЧ-^Г )--(».--га

где Н - глубина отстойника у плотины, Н = Н0 + ЬЧда.

здесь Н0 •- глубина потока сточных вод у выпуска I отстойник, м; Ь - -длина- отстойника, к; а - уклцн долины. ...п - шероховатость дна отстойника;

к„-ш- \Гй

с --,

3.75-0е,

где ки - коэффициент использования отстойника;

.' со - гидравлическая крупность осаждаемых взЕесей;

(3 - коэффициент, учитывающий форму сечения долины, с1 = хг/2, здесь х - ширина долины на высоте г\ Ост - расход сточных вод, м3/с. Эффективность осаждения взвесей в водоемах в значительной степени зависит от объема активной зоны, которая учитывается коэффициентом использования (или коэффициентом транзитности) отстойника. По результатам исследований на модели и в полевых условиях нами установлено, что коэффициент использования отстойника в значительной степени обусловлен не только соотношением его длины и ширины, но и расходом сточных вод и объёмом водоема. Уравнение регрессии, полученное при обработке результатов исследований, имеет вид:

К и = 0.513

В

йст «о

Отклонение установленных в процессе лабораторных и полевых исследований значений ки от расчетных при Ь/В<10 не превышает 1%. Для средних условий на горных предприятиях (10"5<йст/\Чо < Ю"6) установленная зависимость к„ от соотношения Ь/В в значительной степени отличается от рекомендуемой другими специалистами.

Для отстойников в У-образной долине соотношение Ь/В является постоянным и может быть определено как (гва^еР)"1, а соотношение:

Осх/Ио = 3-а„/Ь3- 18га-с1£Р,

' где а - продольный уклон долины, ... р - средний уклон увалов долины, ...

Заменив указанные ' соотношения в уравнении регрессии после преобразований для отстойников в У-образной долине, получим:

КИ - о:55-аст°'07Чз0-57р/10-2-18°-64а.

После аналогичных преобразований для отстойников в и-образ~ ной долине:

к„ - 0,69'Ост° •07 • '075А1°,й8!) ■ '35 а.

Внесение'в существующий метод расчета горизонтальных отстойников корректив, учитывающих изменение условий осакдения частиц • вдоль водоема, позволяет на 12-20% повысить точность вычисления необходимого пути осаждения взвесей. Проверка предлояенной методики производилась исходя из степени осветления воды и гранулометрического состава взвесей в притоке и сливе отстойников. Таким образом, расчёт з0щ<пж(тост осветления сточных сод в отстоитс-»сах. создшпиа с использованием плотин, долхап производиться из па основе средтис пара/Петров водоё&а, а с учётом их изменения вдоль транзитного пото'.са.

В диссертация приведены результаты исследований и двух других распространенных на россыпных разработках способов осветления сточных вод: фильтрование через горные породы и использование реагентов для хлопьеобразования. Метод очистки сточных вод фильтрованием в условиях дра:шых разработок может использоваться в основном как вспомогательный, так как характеризуется нестабильностью и при больших расходах це обеспечивает достаточной степени осветления воды, поскольку практически не позволяет улавливать частицы менее 5 мкм. Водоподпорные сооружения на дражных работах в режиме эффективной очистки фильтрующихся вод работают в течение одного-трех месяцев. При этом степень осветления воды первоначально увеличивается, а затем стабилизируется с одновременны:.! сокращением расхода . дренирующих вод. Эффективность осветления последних в первую очередь определяется соотношением крупности взвесей и пород водоподпорного сооружения, а также длиной пути фильтрации и разностью отметок в верхнем и шшн'ем бьефах. Для предотвращения интенсивных утечек мутной воды из технологических водоемов рекомендуемся формировать фильтрационный црток из свежего водопритока путём подачи чистой или осветленной воды к мокрому откосу водоподпорного сооружения и направления транзитного потока в сторону драга. Предложенные способы водоснабжения (а.с. УУ 1560689) позволяют предотвратить заиливание песков и сокращают . загрязнение сточных вод. •

Реагентное осветление взвесесодершцих вод должно применяться после' предварительных исследований состава пород и воды с ■установлением оптимальной дозы и концентрации Флокулянта' или коагулянта. Несмотря на высокую Степень осветления вод, загрязненных минеральными взвесями, с помощью реагентного кондиционирования.

применение этого способа следует максимально ограничить» . используя его преимущественно для осаждения частиц размером менее 1-5 7*км при замкнутой и оборотных схемах водоснабжения. Неритмичность дранных работ, изменение состава перерабатываем« песков, погоди л гидрогеологических условий затрудняет стабильную очистку сточ-пи:; под, поэтому использование реагентов более целесообразно при содонодготсвко с иебольеше технологически:: водс&чах. В етои случае установка по нзготоплопип раствора :;с::;ет Спть размерена па драге, что существенно '/предает ее эксплуатации. Введение флоку-ляптов в технологическую воду, креме того, способствует изрлечз-шкз ¡Г1Л2ВИДИ0Г0 золота и позволяет сократить 'Тильтращюниыз утсч-кл! кз котлевана.

Предлелеллке теллологпчеекпе схемы разработка рсссмпсл при лемпл-орел уплегчеянп процессов секрллл и подготовки песчоз к дга-пезго-гя-зт устранить ряд круша недостатков, пэисупих

у/р:-;!;-"? теллелеглчм в око- келлдел леловилх еалегллпл ■'7:2стге, .:Ьг!'С!!т:/ -л;"ктиглость л зколопг:сс:с:?) щетоту дра-шогп спос-д'л рлзрябспси, а именно:

Значительно уселгпггь годспуп произволегзегшуп "счесть ед!шпчп!г/. дрллнлл расрезов по нсрсрпСотке горисЯ гпссы я .чоСиче полезного ископаемого за счЗт: ,. '

- по'Ч'ленил прсиззощелькостп ^рэг л результате перевода лссков чз зтхокоП категории крепости I'/-IV с более гогакуэ ЗН-Т1;

- дополнительной добычи золота при визуальной задпрке п ак-члрэБке леталтосодерладего плошка я бортов разреза;

- селективной высот продуктивных проплзспсов пз толщ тор-люв с лкладкон их на кровля навала песков;

- *,л!сиь2?шш разуболнвапнп песков в результате создания контрольного и разграничительного слоев ме;кду продуктивным пластом л терфшпь плотиком, бортани разреза;

- Формирования пласта песков с оптимальным соотношением ширин:! и !!сг:ности. что позволит на 6-103 повысить . производительность драг;

- упрощения контрольного опробования и прирезки запасов с промыиленным содержанием полезного ископаемого;

- сокращения потерь песков под плотинами или уменьшения ра-зубогивания вследствие отработки пород водоподпорных сооружений.

2). Сократить потери полезного ископаемого и повысить извле-

чение ценных компонентов за счёт:

- улучшения качества подготовки песков с их предварительной дезинтеграцией и классификацией;

- повышения эффективности грохочения при обогащении глинистых песков путём их опережающей механической переработки:

- повышения ритмичности работы и поддержания проектной нагрузки на обогатительное оборудование;

- исключения потерь полезного ископаемого в межшаговых, межходовых и бортовых целиках благодаря созданию разграничительного слоя между навалом песков и пустыми породами;

- сокращения потерь металла из-за осыпания песков в забое и миграции ценных компонентов в разрыхленных породах путем размещения более богатЕК песков в верхней .и средней части подготовленого навала.

3). Повысить экологическую чистоту горных работ за счбт:

- полного или частичного размещения торфов в выработанном пространстве и сокращения на 20-30% землеёмкости горных работ;

- уменьшения степени расчлененности нарушенной поверхности;

- сокращения объемов техногенных запасов за счбт более полного извлечения полезного ископаемого из целиковых россыпей;

- уменьшения площади затопления либо продолжительности и • параметров водопонижения, благодаря поддержанию горизонта воды в дражном разрезе вблизи от естественного уровня грунтовых вод;

- уменьшения водопритока й расхода сточных вод;

- упрощения рекультивации нарушенных земель или исключения дополнительных затрат на подготовку в случае повторной переработки образованных техногенных запасов.

4). Пополнить балансовые запасы дражного способа 'разработки за счет:

- вовлечения в эксплуатацию россыпей, имеющих валунистые, мерзлые и крепкие породы; '

- вовлечения в попутную дражную разработку террасовых и увальных россыпей, примыкающих к дражным полигонам, путём подачи песков, из них на подготовленные к драгированию запасы;

- упрощения вовлечения в переработку забалансовых запасов, не засыпанных отвалами, при пересмотре кондиций полезного ископаемого.

О' "

Кроме того, предложенные технологические схемы в ряде случа-

ев позволяют сократить объем переэкскавации торфов, упростить подготовку мерзлых песков, сократить износ оборудования драги.

К негативным факторам разработанных схем следует отнести:

- усложнение технологии за счет введения в нее предварительной подготовки песков к драгированию;

- необходимость тесной связи между вскрышей торфов и подготовкой песков к драгированию, что требует более чёткой организации и координации производственных процессов;

- увеличение опережения горноподготовительных работ и расходов будущих периодов;

- необходимость выполнения работ по водопонижению и отводу подземных и талых вод;

- потребность в дополнительной механизации процесса подготовки песков к драгированию.

Предварительные расчёты и опыт использования предложенных технических решений показали, что указанные недостатки вполне компенсируются отмеченными выше преимуществами разработанных технологических схем. В табл. 2 приведены основные параметры и экологические характеристики горных работ существующей (с) и предложенной (п) технологий применительно к семи конкретным дражным полигонам.

Экономическая эффективность предложенной технологии подготовки запасов к драгированию будет зависеть от распределения полезных компонентов по вертикали, системы разработки россыпи, состояния плотика, применяемой-горной техники, параметров драгирования и т.д. Общий экономический эффект от внедрения ряда предложенных мероприятий до 1990 года составил более 5 млн.р., в 1990-91 гг. - около 11 млн.р., в 1992 г. - 56 млн.р.

Таблица 2

Технологические параметры и характеристики горных работ при разработке россыпей по существующей (С) и предложенной (П) технологиям

Полигон Техника Техно-ло-гия Параметры запасов Экологическая хар-ка технологии

V в„. м Нп. м V м3 АН, М б, % т, % й. л/с

А Т500 250Д С П 5 0.26 180 90 4 8 0.35 0.28 И 12 12.7 3.1 10.8 .8.8 50 50

в ЭШ10/70 250Д С П 20 1.16 110 80 10 15 0.24 0.15 45 27 24.9 10.7 9.6 7.0 145 95

с ЭШ10/70 250Д С Л 25 2.06 '75 41 10 15 0.37 0.16 49 18 19.1 9.6 12.1 8.2 260 130

Д ЭШ15/90 250Д С п 30 1.25 150 92 10 15 0.30 0.16 67 27 31.4 11.1 8.1 5.8 390 200

Е ЭШ25/100 250Д с п 40 6.2 80 45 8 12 0.58 0.22 83 23 15.9 7.2 9.7 7.5 820 480

Г ЭШ15/90 250Д с п 40 6.2 80 45 8 12 0.58 0.43 83 28 15.9 7.2 9.7 7.5 820 480

Г ЭШ10/70 250Д с п 13 3.83 75 54 3 5 0.-87 0.54 38 15 11.0 1.6 14.6 12.8 142 108

К- ЭШ10/70 250Д с п 12 1.07 130 60 6 12 0.19 0.16 35 17 9.2 1.9 9.4 • 7.3 118 108

А-К - с п - - - 0.43 0.26 52 21 17.7 6.5 10.6 8.2 275 167

Примечание: Нр - мощность россыпи; Кв - коэффициент вскрыши;

. НП.ВЯ - соответственно мощность и ширина понизу подготовленного пласта песков, м; Б - землеемкость, м?/м3;

АН - расчлененность нарушенной поверхности, м; б - потери металла, %; т - разубоживание песков, %\ й - во-допотребление, л/с. ,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований предложены научно обоснованные технологические; экологические и технические решения, внедрение которых позволяет повысить эффективность горных работ за счет увеличения производительности добычного оборудования и извлечения ценных компонентов, а также сократить негативное воздействие дражных разработок на окружающую среду путем уменьшения землеем-кости. водопотребления. загрязнения речной сети, потерь песков и расчлененности нарушенной поверхности, что вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса, в горнодобывающей отрасли.

Основные выводы и практические рекомендации заключаются в следующем:

1. Вовлечение в эксплуатацию трудных для освоения россыпей должно осуществляться не столько в направлении разработки новых типов драг и совершенствования черпающего и обогатительного аппаратов с приспособлением их к конкретным, месторождениям, сколько за счет создания условий для переработки запасов серийными драгами путем искусственного формирования залежей на стадии подготовительных работ с учётом возможностей добычного оборудования.

2. Повышение эффективности и экологической чистоты дражного способа разработки в первую очередь обеспечивается за счёт предварительной механической подготовки песков к драгированию и сокращения нерегулируемых составляющих водного баланса технологического' водема, что позволяет не' только создать условия для отработки Трудных для освоения запасов и увеличить добычу полезных компонентов, но. и существенно повысить экологическую чистоту дражных работ.

3. Подготовка груднодрагируемых песков к выемке рыхлением не только обеспечит предварительную дезинтеграцию горной массы, но и улучшит процесс диспергации глин, на 15-3035 снизит неравномерность питания обогатительного оборудования. стабилизирует консистенцию пульпы, и тем самым позволит повысить извлечение ценных компонентов.

4. Механическая пвдгтовка песков к дратированиго с. управлением геометрией пласта и его расположением в разрезе дает везмсж-

ность, наряду с повышением производительности добычного оборудования. на 20-25% сократить землеемкость горных работ и на 50-70« - расчлененность нарушенной поверхности, 'а также в среднем на 40% снизить водопотребление и на 10-20%_ уменьшить потери полезных компонентов.

5. Сокращение эксплуатационных потерь полезного ископаемого рекомендуется обеспечивать не за счет регулирования работы выемочного оборудования или использования специальных устройств для последующей выемки оставшихся целиков, а путём формирования этих целиков из забалансовых песков благодаря созданию в процессе подготовительных работ разграничительного слоя между подготовленными к драгированию запасами и пустыми породами. Мощность разграничительного слоя устанавливается в зависимости от типоразмера драг и параметров забоя с учётом характеристики песков.

6. Уменьшение потерь полезного ископаемого вследствие осыпания и обрушения разрыхленных песков в забое, а также миграции тяжелых металлов вниз обеспечивается перераспределением ценных минералов в подготовленном навале с размещением более богатых песков в его средней или верхней частях, а более бедных - по периметру.

7. Сопоставление потребностей в осветлении технологической воды, используемой в процессе обогащения,и в поддержании заданного уровня воды в разрезе, позволяет в среднем на треть сократить нормы водопотребления и тем самым • уменьшить сброс сточных вод, а также степень их загрязнения.

8. Прогнозирование концентрации взвесей в технологических и суточных водах с учётом динамики водных масс в рабочем котловане, характеристики притока, режима работы оборудования, расходов воды на заполнение выработанного пространства и компенсацию фильтрационных утечек позволяет более чем в два раза сократить погрешность вычисления искомых параметров.

9. Сокращение мутности технологических и сточных вод на 30-40% может быть обеспечено за счёт использования рекомендуемых водозаборных устройств, позволяющих осуществлять водозабор наиболее осветленного поверхностного слоя воды.

10. Оптимизация параметров и управление водоснабжением дражных работ дает возможность в среднем в 1,3-2,0 раза сократить расход сточных вод, существенно уменьшить загрязнение поверхност-

ного стока и более широко использовать безреагентние методы ос-йетлення сточных вод. Расчет осветления сточных вод в дражных отстойниках долг.ея осуществляться с учётом изменения гидрологических параметров транзитного потока в водоеме. Коэффициент использования отстойников рекомендуется устанавливать не только исходя из ¡IX размеров в плане, но и с учетом соотношения объема водоема и расхода сточных вод.

11. Снижение загрязнения фильтрационных утечек может быть обеспечено изменением традиционного направления транзитного потока в технологическом водоеме и созданием противодавления свежей воды у водоподпорного сооружения. Подача свежей или осветленной поды кподоподпорномусооружении позволяет уменьшить разубоживание песков за счет предотвращения их заиливания и сократить мутность т с хна лс г; í те с ко Л воды.

12. Перед проходом драги через плотины с поджиганием Фронта работ ко пзпенни россыпи со стороны мокрого откоса рекомендуется ф;-'р:.".фО!;ать гирс-Остку с параметра:.:!!, определяемыми по установленной юшскнссти с учетом конструкции драги и характеристики пес-::od, что позволит избегать авзркйних ситуаций в ходе сооружения нрсрэиа и устранить возможность залповых сбросов загрязненной ВОлы.

лспользопание результатов нсенедоБании во .внедренных технологических i: технических решениях на предприятиях п. о. "Якутал-маз", "Лснзолото", "Дпурзолото", на прииске "Уралалмаз" позволило получить экономический эффект в размере более 70 млн. р.. а так«* повысить экологическую чистоту дражного способа, разработки.

Основное содортание диссертации опубмшоваио в следующих работах:-

1. Влияние структуры рыхлых отложении на условия и технологию дражных разработок// Разработка месторождений полезных ископаемых Сибири и, Северо-Востока. - Иркутск, 1976. - оДОо-115 (соавторы Кудряшев В. А.. Бланков Б. А.)

2. Сокращение мутности воды, используемой для доводки концентраты на драге// Повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. •• Иркутск. Ш31.

с.88-93,

3. А.с.»1084391 СССР, Míffl В Ot Ü Sl-'M. Клд-кпоорн,^ уст-

ройство/ соавтор В.А.Кудряшев. - 4 с.

4. К расчету водопотребления при дражной разработке// Повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. -Иркутск. 1984. -с.65-68.

5. Охрана водных ресурсов при разработке россыпных месторождений. - Иркутск, 1984. - 66 с.

6. Улучшение работы плавучих водозаборных сооружений// Водоснабжение и санитарная техника. - 1985, К4.- с.3-5 (соавтор Кудряшев В. А.)

7. Осушение рыхлых отложений путём создания дренажа в крепких подстилающих породах. - Изв.вузов. Горный журнал. - 1985. -КЗ.- с. 4-6. (соавтор Дудинский Ф. В.)

8. Водообеспеченность и водный баланс дражных разрезов// Открытая разработка россыпей. - М., 1985. - с.106-112

9. Влияние уровня воды в дражном разрезе на эффективность разработки глубоких россыпей// Технология открытой разработки россыпных месторождений, - М.. 1985. - с. 83-89.

10. Расчет параметров оборотного водоснабжения при дражной разработке россыпей// Совершенствование технологии переработки минерального сырья. ДСП. - Магадан, 1986. - с. 118-123.

И. A.c. JH560689 СССР, МКИ Е 0 3 В 1/00. Система водоснабжения участка гидромеханизированных работ/ Соавторы Махнев А.Н.. Яфаров К. И. - 5 с.

12. A.c. «1747393 СССР, МНИ С 02 F 1/54. Способ очистки сточных вод от взвешенных веществ/ Соавторы Тимофеева С.С., Куха-рев Б.Ф., Станкевич В.К.. Клименко Г. Р. - 3 с. ° . 13. A.c. JÍ1302774 СССР, МКИ Е 21 С 45/00. Способ подготовки труднодрагируемых пород/ Соавторы Кудряшев В.А.. Кудряшев Е.В. -4 с. ; •.

14. Прогнозирование концентрации взвесей в воде дражных разрезов при цикличной работе оборудования. Иркутск, 1988. - 14 с. -Деп. в ЦНИИцветмет экон. и инф._ 15.10.87; ДСП/Соавтор Махнев А.Н.'

15. A. c.K1400S5 СССР, МКИ С 02 F 1/54. Способ очистки 'сточных вод от взвешенных веществ/ Соавторы Тимофеева С. С., Будь В.А., Комогорова О.М., Кухарев Б.Ф., Станкевич В.К.. Кухарева В. А. - 2 с.

16. Исследование эффективности осаждения, взвесей в водоемах// Колыма. - 1989. - »7. - с.23-24 (соавторы Кравцов A.A.,

Махнев А. Н.)

17. Пути сокращения загрязнения поверхностных вод и уменьшения заиливания дражных полигонов// Колыма. - 1989. - Ш2. -с. 3—31 (соавторы Яфаров К.И., Махнев А. Н.)

18. Расчет отстойников, сооружаемых с использованием плотин// Повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. - Иркутск. 1989. - с.53-58.

19. Сокращение потерь полезного ископаемого при повторной разработке глинистых россыпей драгой// Ресурсосберегающие технологии при открытой отработке полезных ископаемых Севера. -Якутск. 1990. - с.57-60 (соавтор Дементьев С.А.)

20. Оценка результатов освоения дражных, техногенных запасов// Горнодобывающие комплексы Сибири и их минерально-сырьевая база. ДСП. - Новосибирск, 1990. - с.42-44 (соавторы Дементьев С.А., Мореходов В.М.)

21. Интенсификация гравитационного осаждения глинистых взвесей при очистке сточных вод дражных разработок// Химия и технология воды. - 1991. - КЗ, т.13. - с.218-220. (соавтор Тимофеева С.с.)

22. Реагентное кондиционирование сточных и оборотных вод при разработке россыпных'месторождений// Химия и технология воды. -1991. - №2, т. 13. - с. 123-127 (соавтор Тимофеева С. С.)

23. Пути повышения эффективности дражного способа разработки россыпей// Металлогения и поиски полезных ископаемых. - Чита. 1991. - с. 246-248.

24. A.c. М694901 СССР. МКИ Е 21 С 41/30. Способ дражной разработки россыпных месторождений (соавтор Махнев А.И.) - 3 с.

25. A.c. >61765420 СССР. МКИ Е 21 С 41/32. Способ дражной разработки россыпных месторождений (соавтор Махнев А.Н.) - 3 с.

26. Основные направления совершенствования драимого способа разработки глубоких россыпей// Колыма. - 1992. - 02. - с.6-18 (соавторы Кудряшев В. А., Гурйчев A.B.. Кудряшев Е. В.)

27. A.c. »1411471 СССР. МКИ Е 21 С 1/00. Способ разработки россыпных месторождений (соавторы Гуричев A.B., Кудряшей В.А.) -4 0,

28. A.c. »1788267 СССР. МКИ Е 21 С 1/00. Способ разработки труднодрагируемых россыпей (соивторы Гуричев A.B.. Кудряинш В. А.)

- 4 с.