экогеотехнологический способ повторной подземной разработки техногенных россыпных месторождений криолитозоны

Формула изобретения

Экогеотехнологический способ повторной подземной разработки техногенных россыпных месторождений криолитозоны, включающий ведение вскрышных и добычных работ в зимнее время, отличающийся тем, что предварительно выработанное пространство ранее отработанной россыпной шахты крепят ленточными ледопородными целиками, возводимыми параллельно оставшимся в период первичной отработки россыпи, после чего производят отработку техногенных целиковых песков, при этом для предотвращения провалов земной поверхности, восстановления рельефа и целостности нарушенного добычными работами горного массива все выработанное пространство заполняют песчано-галечным материалом отвалов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, в частности к повторной разработке техногенных россыпных месторождений полезных ископаемых криолитозоны подземным способом.

Известен подземный способ повторной разработки техногенных россыпей Севера [1] (Прототип), который применяется для доработки продуктивных пластов золотосодержащих песков старых, ранее отработанных шахтных полей, в пределах границ которых имеются запасы, оставшиеся в результате неполноты выемки полезного ископаемого, характеризующиеся высоким содержанием металла. К недоработкам относятся также оставленные ранее целики, содержащие полезное ископаемое.

Основными недостатками данного способа являются:

- высокий уровень опасности горных работ, т.к. их приходится вести в пределах открытого выработанного пространства;

- большой расход крепежного леса, дефицитного в тундровых регионах;

- отвалы (хвосты), остающиеся на земной поверхности после промывки подземных песков в летний период, изменяют рельеф и уродуют ландшафт;

вымываемые из отвалов тяжелые металлы и естественные радионуклиды загрязняют окружающую среду;

- нередки провалы земной поверхности при обрушениях подземного выработанного пространства;

- низкий уровень повторного использования твердых отходов переработки золотосодержащих песков (эфельных и гале-эфельных отвалов, образуемых при промывке добычных песков в летнее время);

- отсутствие замкнутого цикла обращения твердого вещества, извлеченного из литосферы в процессе подземной отработки месторождения;

- нарушение температурного режима горного массива;

- нарушается и не восстанавливается целостность (сплошность) горного массива (вынутого продуктивного пласта песков) после снятия техногенной нагрузки (добычных работ).

Предлагается новый способ повторной отработки техногенных россыпей криолитозоны подземным способом, реализация которого будет способствовать решению ряда технических и экологических задач: обеспечение безопасности ведения добычных работ; сокращение объемов отвалов, размещаемых на земной поверхности; размещение отвалов переработанных в летнее время песков в выработанном пространстве; дополнительное размещение в выработанном пространстве отвалов добычи и переработки песков прошлых лет; предотвращение провалов земной поверхности в пределах шахтного поля; полное использование выработанного пространства; восстановление рельефа и целостности горного массива.

Требуемый технический результат при реализации изобретения предполагается получить при учете особенностей разработки россыпных месторождений криолитозоны подземным способом:

- наличие больших объемов целиковых песков в пределах выработанного пространства, оставшихся после первичной разработки продуктивных пластов;

- наличие большого количества песчано-галечных отвалов, оставшихся после промывки добытых песков на промывочных приборах (в процессе первичной отработки месторождения), использование которых возможно для возведения закладочных массивов и ледопородных целиков;

- сезонный характер ведения всех видов работ: в зимний период ведутся подземные работы, а в летний - добытые пески промываются на промывочных приборах;

- наличие отработанной технологии и большой опыт ведения работ по возведению ледопородных целиков и закладки.

Кроме этого, требуемый технический результат при реализации изобретения предполагается получить также при учете и максимальном использовании климатических особенностей и естественных природных ресурсов криолитозоны:

- холодный климат с суровой продолжительной зимой;

- наличие сплошной мерзлоты;

- наличие низкопотенциального холода как атмосферного, так и аккумулированного горными породами.

Предлагаемый способ отличается тем, что повторная отработка техногенных песков ранее отработанной россыпной шахты (РШ) ведется в следующем порядке: после проходки вскрывающих и подготовительных выработок приграничное очистное пространство крепится искусственными ленточными ледопородными целиками, возводимыми параллельно существующим междукамерным целикам по традиционной технологии [2, 3], где в качестве твердого наполнителя используется имеющийся песчано-галечный материал отвалов прошлых лет; затем с использованием известных технологий [4] производятся выемка целиковых песков; после этого все выработанное пространство РШ заполняется материалом старых отвалов, которые в определенной степени играют роль сыпучей закладки, обеспечивая восстановление целостности горных массивов (вынутого продуктивного пласта).

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак как возведение ледопородных целиков параллельно имеющимся позволяет надежно, с минимальными затратами закрепить выработанное пространство РШ, обеспечив безопасность ведения горных работ.

Другой существенный признак заключается в том, что в качестве материала ледопородных целиков используют песчано-галечные отвалы, оставшиеся после промывки добытых песков, которые обладают высокими прочностными свойствами, хорошей сыпучестью, технологичностью возведения, обеспечивая тем самым высокие компрессионные свойства возведенных искусственных целиков.

Следующий существенный признак заключается в том, что выработанное пространство РШ после окончания повторных добычных работ заполняется сыпучим материалом галечных и гале-эфельных отвалов, обеспечивая тем самым освобождение поверхности земли; восстановление рельефа, прежних ландшафтов и целостности горного массива; сплошность земной поверхности над отработанным шахтным полем.

Способ поясняется чертежом, где показан общий вид реализации заявляемого способа повторной подземной отработки техногенных россыпей криолитозоны.

Реализацию способа осуществляют следующим образом. Отработку техногенных запасов песков россыпного месторождения, находящихся в целиках 1 выработанного пространства РШ ранее отработанного шахтного поля 2, начинают с восстановления наклонного ствола 3 и вентиляционного шурфа 4. Затем в определенном порядке возводятся ледопородные целики 5 параллельно существующим, после чего приступают к отработке целиковых золотосодержащих песков, которые выдаются на поверхность и выкладываются в отвал. После их отработки все выработанное пространство 6 с использованием самоходных погрузочно-доставочных машин заполняется песчано-галечным материалом отвалов, образованных ранее при промывке песков.

Добытые в зимний период техногенные пески, выложенные в отвал, в летнее время промываются на промывочных приборах по традиционной технологии, а хвосты промывки, выкладываемые в отвалы, на следующий год (зимний сезон) могут быть использованы при возведении ледопородных целиков и в качестве закладочного материала.

Основные преимущества предлагаемого способа:

- безопасность ведения подземных горных работ;

- практически полное использование выработанного пространства РШ;

- исключение провалов земной поверхности над отработанным шахтным полем;

- освобождение поверхности земли от отвалов прошлых лет, восстановление прежних ландшафтов и рельефа местности;

- обеспечение замкнутого цикла обращения твердых материалов, находящихся в золотосодержащих техногенных песках;

- снижение расхода крепежного леса;

- предотвращение попадания высокотоксичных веществ в биосферу;

- восстановление целостности (сплошности) горного массива, нарушенного подземными горными работами.

Источники информации

1. Катвицкий в.в. и др. Подземная повторная отработка самоходными машинами мерзлых техногенных россыпей // Колыма, 1987. - № 7 - с.10-13.

2. Богуславский А.И., Алибеков Р.Г., Пронин Э.М. Опыт и перспективы применения систем разработки с образованием замороженных массивов при ведении горных работ на Северо-Востоке СССР // Проблемы и перспективы развития горного дела на Северо-востоке СССР. Материалы науч.-техн. семинара, Магадан, 1990. - с.218-222.

3. Необутов Г.П., Гринев В.Г. Разработка рудных месторождений с использованием замораживающей закладки в условиях многолетней мерзлоты. - Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 1997. - 104 с.

4. Шерстов В.А. и др. Подземная разработка россыпных месторождений Якутии. - Якутск: Кн. изд-во, 1981. - 180 с.