Патент на изобретение №2349755

(54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПОДРУСЛОВОЙ РОССЫПИ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке подрусловых россыпных месторождений Севера, расположенных в каньонообразных речных долинах. Техническим результатом являются повышение объемов годовой добычи горной массы, удлинение сезона ведения работ и занятости горнорабочих, обеспечение чистоты реки и долины, возможность беспрепятственного прохода рыбы на места нерестилищ. В связи с этим все виды работ ведутся в зимний период. Предварительно выше отрабатываемого участка в речной долине для прекращения стока воды путем послойного намораживания возводится ледовая плотина, перекрывающая своим весом русло реки; затем после осушения участка и уборки льда разрабатываются подрусловые отложения, слагающие россыпь по технологии, включающей их предварительную проморозку атмосферным холодом, послойное срезание механическим путем и подъем на борта долины. Для ускорения промораживания подрусловых отложений атмосферным холодом предусматривается проходка траншей требуемых параметров. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке подрусловых россыпных месторождений полезных ископаемых, расположенных в каньонообразных долинах, где невозможен отвод русла реки для обеспечения прохода нерестовых рыб и ведения добычных работ традиционными способами, в условиях малообжитых районов криолитозоны.

Известно устройство для разработки русловой алмазосодержащей россыпи. По предлагаемой технологии разработку россыпи ведут из-под воды без предварительного отвода русла и осушения участка с помощью скреперов с выкладкой песков на берег реки и их последующей переработкой (обогащением) [1] (Прототип).

Основными факторами и недостатками, сдерживающими реализацию этого способа в условиях криолитозоны, являются: ведение работ возможно только в летний период (продолжительность которого на Севере составляет не более 3-4 месяцев) при достаточной оттайке мерзлых четвертичных отложений; наличие в русле реки движущихся скреперов и высокая взмучиваемость воды при ведении добычных работ препятствуют проходу рыбы на нерест; невозможность устройства применяемых рыбопроводящих устройств в каньонообразной речной долине; невысокие годовые объемы добываемых песков, содержащих полезный компонент, ввиду краткости сезона добычи и низкой производительности подводного скреперного способа отработки.

Технической и экологической задачами предлагаемого способа являются: повышение объемов годовой добычи горной массы за счет использования высокопроизводительных технологий; удлинение сезона ведения работ и занятости горнорабочих; обеспечение чистоты реки и долины; возможность беспрепятственного прохода рыбы на места нерестилищ.

Требуемый технический результат при реализации изобретения предлагается получить при учете и максимальном использовании особенностей климата и естественных (природных) ресурсов криолитозоны:

– резкоконтинентальный климат с суровой, продолжительной зимой;

– наличие сплошной многолетней мерзлоты;

– высокая скорость промораживания грунтов (оттаявших в летнее время) в зимний период;

– небольшая мощность сезонной оттайки грунтов в летний период (1,5÷2,0 м);

– резкое сокращение (а зачастую и полное прекращение) стока большинства малых рек в зимний период.

Предлагаемый способ отличается тем, что, в первую очередь, с началом холодного периода и резкого сокращения речного стока (октябрь) в долине реки методом послойного намораживания воды возводится ледовая плотина требуемой высоты, своей тяжестью перекрывающая ее русло; затем производится осушение участков и уборка льда, после чего обнаженные подрусловые отложения промораживаются естественным (атмосферным) холодом и срезаются послойно землеройной техникой по мере промерзания с подъемом на борта долины конвейерами; при этом для ускорения послойного промораживания в толще торфов, а затем и песков (по мере их промерзания) параллельно друг другу нарезается сеть траншей с вертикальными стенками, глубина которых должна быть не менее полуметра, а расстояние между ними соответствовать удвоенной глубине траншеи.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, как возведение ледовых плотин, позволяет надежно, с наименьшими затратами перекрыть русло реки на зимний период, оставляя его открытым на летнее время, обеспечивая естественный гидрологический режим и возможность прохода рыбы на нерест.

Другой существенный признак заключается в том, что в качестве материала плотины используется дешевый экологически чистый (природный) материал – лед, который быстро и легко разрушается и уносится во время ледохода вешними водами, не загрязняя окружающую среду.

Третий существенный признак заключается в том, что пески вывозятся за пределы речной долины, где перерабатываются в летнее время на стационарной установке, не загрязняя нерестовую реку.

Следующий существенный признак заключается в том, что вскрышные и добычные работы ведутся в зимний период, продолжительность которого в два раза превышает летний, обеспечивая круглогодичную занятость рабочих.

Немаловажным существенным признаком является тот факт, что в промороженных подрусловых отложениях нарезаются траншеи оптимальных размеров, что значительно увеличивает поверхность их контакта с холодным атмосферным воздухом и позволяет существенно ускорить процесс промораживания.

Способ поясняется чертежом, где схематически показан общий вид реализации заявляемого способа отработки подрусловой россыпи.

Условные обозначения, принятые на чертеже:

1 – подрусловая россыпь;

2 – ледовая дамба;

3 – зумпф для сбора воды;

4 – насос для откачки воды;

5 – бульдозеры;

6 – торф (пустые породы);

7 – бункер для погрузки торфов;

8 – крутонаклонный конвейер для подъема торфов;

9 – борт каньонообразной долины;

10 – отвалы торфов;

11 – пески, содержащие ценный компонент;

12 – бункер для погрузки песков;

13 – крутонаклонный конвейер для подъема песков;

14 – борт речной долины;

15 – временный отвал песков.

Реализацию способа осуществляют следующим образом. Отработку подрусловой россыпи 1 начинают с верховьев реки, с разбивкой на участки, отрабатываемые в течение одного сезона (года). Предварительно в верхней части отрабатываемого участка в зимний период методом послойного намораживания [2] возводится ледовая плотина 2 расчетной высоты, которая, проседая под собственным весом, перекрывает сток вод. Одновременно выше (по течению) плотины сооружается зумпф 3 для сбора грунтовых вод, которые периодически откачиваются насосом 4, установленным в обогреваемом помещении и используются для возведения плотины.

Затем производится осушение участка путем откачки воды, распиловка и уборка льда, после чего обнаженные подрусловые отложения промораживаются естественным холодом, разрыхляются и срезаются послойно по мере промерзания бульдозерами 5 с применением технологий горного дела [3].

Срезанные вскрышные породы (торфа) 6 доставляются в приемный бункер 7 и с помощью крутонаклонного конвейера 8 поднимаются на борт долины 9, где выкладываются в отвалы 10.

После проведения вскрышных работ срезаемые бульдозерами 5 пески 11 доставляются в приемный бункер 12 и поднимаются конвейерами 13 на другой борт долины 14, где выкладываются во временные отвалы 15 с последующей транспортировкой к сезонной стационарной промывочной установке, находящейся за пределами долины.

Для ускорения послойного промораживания аллювиальных отложений, рекомендуется в их толще по мере промерзания параллельно друг другу бульдозерами нарезать сеть траншей с вертикальными стенками, ширина которых определяется габаритами применяемой техники, глубина должна составлять не менее полуметра, а расстояние между ними равно удвоенной глубине. Тем самым обеспечивается значительное увеличение поверхности контакта подрусловых отложений с атмосферным воздухом и, как следствие этого, их интенсивное промерзание до низких температур за более короткий промежуток времени. Промороженные целики срезаются, а затем вновь углубляются траншеи и т.д. до полной отработки участка россыпи на всю мощность.

С наступлением весны ледовая плотина разрушается любым способом, а лед уносится вешними водами.

Основные преимущества предлагаемого способа:

– длительность сезона ведения работ;

– отсутствие загрязнения и взмучивания воды;

– возможность прохода рыбы на нерест;

– использование естественного природного материала (льда) и ресурса криолитозоны – атмосферного холода для сооружения плотины и промораживания подрусловых отложений;

– отсутствие необходимости ведения рекреационных работ в долине реки;

– круглогодичная занятость рабочих приисков;

– легкость возведения и последующего разрушения в весенний период ледовой плотины;

– простота технологических операций и высокая механизация всех видов работ.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

2. Шаталина И.Н. Теплообмен в процессах намораживания и таяния льда. – Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 120 с.

3. Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений. – М.: Недра, 1985. – 568 с.

Формула изобретения

Способ разработки подрусловой россыпи в каньонообразной речной долине без отвода русла реки в условиях криолитозоны, включающий ведение вскрышных и добычных работ в зимнее время, отличающийся тем, что предварительно для предотвращения речного стока выше по течению отрабатываемого участка путем послойного намораживания возводится ледовая плотина, перекрывающая речной сток; после осушения участка и уборки льда подрусловые отложения, слагающие россыпь, срезаются послойно механическим способом по мере промораживания их естественным (атмосферным) холодом с подъемом на берега долины, при этом для ускорения этого процесса в толще отложений по мере промерзания параллельно друг другу нарезается сеть траншей, ширина которых определяется параметрами землеройной техники, глубина составляет не менее полуметра, а расстояние между ними соответствует удвоенной ширине траншеи.

РИСУНКИ