Раздел 9. Разработка россыпных месторождений

 

Россыпи представляют собой отложения обломочных пород, содержащих какой-либо полезный минерал, которые образовались в результате разрушения коренных рудных месторождений. Продукты разрушения оставались на месте (элювиальные и делювиальные россыпи) или переносились водными потоками на значительные расстояния (аллювиальные россыпи). Основное промышленное значение имеют аллювиальные россыпи, которые обычно располагаются в доли­нах рек и перекрыты наносами, называемыми торфами (от 1,5 до 20-30 м и бо­лее). Породы, подстилающие россыпь, называют плотиком, а металлосодержащий слой — песками. Мощность песков колеблется от 0,5 до 3 м, составляя ино­гда 10 — 15 м. Длина россыпей достигает нескольких километров при ширине, из­меряемой сотнями метров. Россыпи обычно содержат следующие полезные ис­копаемые; золото, платину, алмазы, касситерит, шеелит и некоторые другие ми­нералы.

Разработке россыпей предшествует разведка, которая осуществляется прове­дением шурфов и бурением. Шурфы и скважины располагаются линиями через определенное расстояние в зависимости от характера россыпи и категории раз­ведываемых запасов. Для выбора способа разработки и составления проекта не­обходимы следующие данные:

- общие экономические и географические сведения о месторождении и прилегающем районе, путях сообщения, водоснабжении и электроснабжении;

- краткая геологическая характеристика россыпей;

- разрезы по шурфам и скважинам с данными о мощности пересекаемых по­род, содержании полезных компонентов, крепости и вязкости пород, включении твердых пород, коэффициенте разрыхления и удельном весе пород; ситовый ана­лиз отдельных пород;

- характеристика плотика (рельеф поверхности, крепость, степень и глуби­на разрушенности).

Общий порядок pa6oт по вскрыше аналогичен порядку работ в карьерах. Часто работы по вскрыше торфов проводят в зимний период, когда добыча мерз­лых песков не производится вследствие значительных затруднений, возникаю­щих при промывке. Пески обычно разрабатывают одним уступом из-за их незна­чительной мощности. Наибольшее развитие работы по добыче песков имеют в теплое время года, когда производительно работают золотопромывочные устрой­ства. Россыпи при открытой добыче разрабатывают экскаваторами, драгами, ги­дравлическими установками, скреперами-бульдозерами. Экскаваторный способ открытой разработки был рассмотрен выше. Кратко рассмотрим последние три способа разработки рос сыпей.

Драга представляет собой плавучий землечерпательный снаряд, предназначен­ный для добычи песков из россыпей с промышленным содержанием полезного ком­понента и промывки этих песков для отделения металлов или минералов (рис. 9.1, 9.2). Главнейшие части драги - понтон, драгирующий (черпающий) аппа­рат, сооружения для поддержания оборудования, обогатительные (промывочные) устройства и двигатели. В зависимости от устройства добывающего аппарата драги подразделяются на непрерывно действующие (многоковшовые) и периодически действующие (одноковшовые). Одноковшовые драги не получили распростране­ния. По роду энергии наиболее часто применяются драги электрические и дизель­ные. По конструкции драгирующего аппарата, представляющего в основном черпаковую цепь с черпаками, многоковшовые драги разделяются на два типа. В дра­ге первого типа черпаки соединяются непосредственно, образуя сплошную цепь, тогда как в драге второго типа между отдельными черпаками вставляются холо­стые звенья цепи. Драги первого типа применяются при различных условиях ра­боты и поэтому используются чаще.

 

Рис. 9.1. Общий вид драги

 

 

Рис. 9.2 Общий вид электрической драги модели 250Д (250л):

1 - понтон: 2, 3 - соответственно передняя и задняя мачты; 4 - надстройка: 5 - драгерское помещение: 6 - черпаковая рама; 7 - подвес черпаковой рами; 8 - черпаковая цепь; 9 - нижний черпаковый барабан; 10, 11 - соответственно ведущие ролики исковых (12) и кормовых (13) маневровых канатов; 14 - свая; 15 – отвалообразователь (стакер); 16 – хвостовые колоды; 17 - береговой мостик (трап); 18 - силовой (береговой) кабель; 19 - консоль для подвески силового кабеля; 20 - мостовой кран: 21 – вспомогательный кран на передней мачте

 

Драги при работе перемещают с использованием свай или канатов. Свайные драги во время работы удерживаются тяжелыми и прочными сваями, располо­женными в кормовой части. Сваи представляют собой железные клепаные бал­ки, которые поднимаются полиспастами, укрепленными на задней мачте. Нижняя часть сваи снабжается литым из стали башмаком, которым она врезается в дно во­доема. При работе в забое драга опирается на одну из свай, вращаясь вокруг нее при помощи боковых канатов. Вторая свая в это время поднята. После полной от­работки заходки и зачистки плотика производится подшагивание драги.

Сущность гидравлической разработки заключается в отделении горной поро­ды (песков, торфов) от общего массива сильной струей воды с последующим пе­ремещением разрушенной породы потоком воды до места переработки или скла­дирования.

При гидравлическом способе разработки россыпей промывка песков на про­мывных приборах и удаление хвостов после промывки осуществляются также си­лой водного потока. Вода при гидравлическом способе разработки подводится по трубам к гидромонитору. Скорость истечения воды из насадки забоя достигает 20 — 50 м/с. В случае отсутствия необходимого для отвода песков уклона долины применяются гидравлические элеваторы или землесосы, которыми пески предва­рительно поднимаются на необходимую высоту.

Основными условиями применения гидравлической разработки россыпей являются:

- наличие большого количества воды. (Расход воды колеблется в пределах 8 — 60 м³ на 1 м³ разрабатываемых песков);

- возможность создания естественного или искусственного напора воды в 2- 18 атм.;

- возможность беспрепятственного отвода продуктов промывки - хвостов.

Гидравлический способ размыва песков был впервые применен в России при разработке золотых россыпей на Урале в 1830 г.

В настоящее время эта технология, наряду с дражной, является одной из основных при разработке россыпей. Кроме разработки россыпей гидравлическая разработка широко применяется при съемке наносов пород в карьерах, при стро­ительстве плотин, выемке котлованов и при других строительных работах.

При использовании скреперно-бульдозерной технологии торфа и пески при этой геотехнологии вынимают бульдозерами и колесными скреперами. Бульдозеры чаще применяются с тракторами С-100 и Т-140. Скреперы обычно применяются с емкостью ковша 6 - 10 м³ с тракторами тех же марок.

Скреперно-бульдозерные работы в основном применяются при разработке вечномерзлых россыпей глубиной до 12 - 14 м. В Магадане и Якутии этим спосо­бом добывается до 50 % всего металла.

Широкое применение скреперно-бульдозерных работ при добыче мерзлых песков объясняется тем, что в этом случае выемка песков производится слоя­ми по мере оттайки их без затрат на рыхление. Бульдозеры применяют при пе­ремещении пород на расстояние не более 100 - 170 м при общей глубине выем­ки до 2 - 2,5 м. Удельное давление машины на почву составляет около 0,5 кг/см². Скреперы применяют при перемещении пород на расстояние 150 - 600 м при об­щей глубине выемки до 6 - 8 м. Удельное давление машины на почву составляет до 2 кг/см². Для увеличения производительности машин, создания для них лучших усло­вий работы и уменьшения потерь при выемке россыпь необходимо предваритель­но осушить путем отведения воды из разреза. Осушение производится (как и при гидравлическом способе разработки) с помощью руслоотводных, нагорных и ка­питальных канав.

На рис. 9.3. приведена расстановка оборудования на участке открытой разработки россыпи.

 

 

Рис. 9.3. Участок открытой разработки россыпи:

I — полигон добычных работ; II — полигон вскрышных работ; I — бульдозер;

2 — бункер; 3 — промывочная установка; I и 5 — отвалы хвостов промывки;

6 — разрезная канава; 7 — экскаватор

 

При большой глубине залегания россыпи могут отрабатываться и подземным способом. На практике так отрабатывают чаще всего россыпи в зоне вечной мерз­лоты.

Системы разработки россыпей не отличаются многообразием и в соответ­ствии с классификацией относятся к шестому классу систем с обрушением вме­щающих пород.

Не останавливаясь на столбовых системах разработки россыпей с выем­кой столбов находками и забоем-лавой, рассмотрим сплошные системы, применяющиеся при разработке россыпей в районах вечной мерзлоты при отсутствии или небольшом притоке воды через обрушенное пространство. Глубина залегания песков не должна быть менее 8-10 м, т. к. при меньшей мощ­ности покрывающих пород может наблюдаться преждевременное обрушение кровли вблизи забоя.

Подготовка шахтного поля к очистной выемке состоит в проведении от ствола шахты откаточного штрека и поперечного штрека. Вдоль границ россыпи прово­дят бортовые вентиляционные штреки, одновременно служащие запасными вы­ходами из забоя. На границах шахтного поля проходят вентиляционные шурфы. Очистную выемку начинают от разрезных штреков, ограничивающих шахтное поле по падению и восстанию долины.

Пески отбивают мелкошпуровым способом. Шпуры глубиной 1,2— 1,5 м бу­рят перфораторами или электросверлами. В зависимости от высоты забоя при­меняют двухрядное или трехрядное расположение шпуров (симметричное или в шахматном порядке). Отбитые пески доставляют до откаточного штрека скре­перами, а по откаточному штреку до ствола шахты - в вагонетках. Конструкция системы позволяет применять конвейерный транспорт: пески грузят па забой­ный конвейер, с которого они поступают на главный конвейер 6 в откаточном штреке.

Для поддержания выработанного пространства вдоль забоя устанавливают ряд стоек с расстоянием между ними 1,5-2 м и два-три ряда костровой крепи. По мере подвигания забоя через каждые 8 - 10 м крепь переносят ближе к забою, а выработанное пространство за кострами обрушают. В редких случаях отбой­ку песков ведут ручным инструментом, предварительно оттаивая пески паром. Добытые пески складируют до начала лета в отвалы.