Введение к работе
Актуальность работа. В настоящее время значительная доля злагородшх и редких металлов, а также других минералов добывается из россыпных месторождений. Значение россыпей при добыче ряда юлезных ископаемых в ближайшие десятилетия сохранится, так как, so-первых, имеется достаточная обеспеченность'запасами, а во-вто->ых - наличие мощных горнодобывающей комплексов с развитой инф-іаструктурой 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-іельно отработаны крупные и глубоїше 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 сокращаются. Это объясняется истощением легкодоступных апасов и вовлечением в разработку россыпей со сложными горнотех-ическими условиями залегания, перемещением сырьевой базы в реги-ны с более суровым климатом, старением дражного флота и псвыие-ием требований к охране природы. Негативное влияние драяных ра-ог на окружающую среду выражается в большом водопотреблении и аг-рязненни поверхностного стока, больших потерях полезного иско-аемсзо, значительных нарушениях рельефа местности.
При эксплуатации трудноосваиваемых запасов, к которым отно-їтся валунистые. глубокие, и глинистые россыпи, степень отрица-эльного воздействия дражных работ на природу заметно возрастает: ззко увеличиваются эксплуатационные и технологические потери полных компонентов, .повышаются водопотребдение и загрязнение точных вод, растут землеемкость и расчлененность нарушенной по-!рхности. Поэтому проблема обоснования и создания эффективной іхнологии дражной разработки грудных для освоения запасов с по-ішением экологической чистоты горных и обогатительных работ яв-!ется весьма актуальной. _
Целью настоящих-исследований является изыскание и разработі эффективных технологий драгирования трудних для освоения poccui с сокращением потерь полезных компонентов при выемке и обогаик нии. уменьшением водопотребленяя и землеемкостн. снижением заі 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 путем измен; ния структури и объемов горноподготовительных работ, предвар; тельной подготовки песков к выемке, регулирования уровня вода разрезе и более полного использования выработанного иространст; для складирования отвалов.
Научные положения, вшоснмііє па заідпту:
повышение эффективности добичпы): работ па тру/'/сдрагпрУ' кых россыпях достигается за счет деструктивной подготовки запас/ и преобразования россыпи d новое техногенное кесюрекденпе с и кененпем и оптимизацией горнотехнически;: параметров і:родуіст;п_.ь:о пласта на основе характеристик горно-обогатительного оборудовав и онкологических требований;
сокращение зеклеемхоотп дра;::пых работ на ZCh2b::, раочл ценности нарушенной поверхности на 50-70% и уменьшение незарег лированного притока и стока технологического водоема обеспечив ется формированием продуктивного шеста* с игкаигйпълиы для дна соотношением его мощное:;: и ширины при наибольшем удалении плотика с условие!! расиоло' -лг.'.т. кровли пласта не виде чем на 2 метра от естественного уровня ґрунтових вод;
уменьшение потерь полезньс-; компонентов не 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 средний часть,, подготовленного к драгированию н вада, ' а такжэ созданием разграничительного слоя меаду песками пустыми породами, мощность которого у бортов приравнивается шир не зубчатообразного выступа, а у подошвы устанавливается в ззе симосги от гранулометрического состава песков на 0.2-1.0 м боль висоти межшагоных целиков;
и основу методики расчета ьодопотреблепия па дражных pat
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 прост
ранства и компенсацию фильтрационных утечек, что позволит более
чем в два раза сократить погрешность расчёта искомых величин:
-,- расчёт эффективности осветления сточных вод в отстойниках, созданных с использованием плотин, должен производиться не на основе средних параметров водоема, а с учетом их изменения вдоль транзитного потока.
Достоверность научных полонений 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 оценки 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-
логических показателей работы драг;
- установлении оптимальных геометрических параметров искусс-
твекно формируемо^ 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 и совершенствования методики 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 концентрацій: взвесей в технологических и сточных водах с учетом динамики движения водных масс в котловане'драги, режима-работы оборудования, расходов воды на компенсацию фильтрационных утечек я 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 расчета осаядення взвесей в
отстойниках, созданных с использованием' водоподпорных сооружений.'
на основе установленной зависимости траектории движения илис-
то-глинистых частиц от 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 также других факторов.
Практическая ценность результатов исследований заключается в:
- разработке способов и технологических схем эксплуатации
россыпей драгами, позволяющих повысить экономическую эффектов-
.-, б
ность и экологическую чистоту горных работ:
разработке способов сокращения эксплуатационных и технологических потерь песков при драгировании целиковых и техногенных . запасов.
повышении точгазсти прогнозирования мутности технологических, и сточных Вод, а также 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 сточкых вод;
Реализация работы. Результаты исследований использовались для разработки технических решений по повышению эффективности работы экскаваторов и сокращению разубоетваиия песков на десяти объектах п. о."Лензолото". по уменьненш концентрации взвесей в технологической воде на драгах п.о."Дэпзолото", "Амурзолото", "Забайкалзолото", "Енисейзолото". "Якуталмаз" и прииска "Уралал-наз", по снижения потерь полезного ископаемого на драгах п. о. "Лензолото", приисков .Ирелях и Соловьевский, по .сокращения загрязнения рэчной сети на предприятиях п.о."Лензолото", "Якутал-наз", прииска "Уралалмаз". по увеличению попутной добычи полезных ископаемых на драге .'.'202. по улучшению условий восстановления нарушенных земель на прииске "Уралалмаз".
Общий экономический эффект, полученннй от использования технических решений, разработанных с участием автора, превышает 70 млн. р. в ценах 1985-92 гг.
їКроме того, результаты- 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 - 197S, 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.