способ разработки россыпных месторождений под плесами рек, расположенных в районах распространения многолетней мерзлоты

Формула изобретения

Способ разработки россыпных месторождений под плесами рек, расположенных в районах распространения многолетней мерзлоты, включающий осушение участка россыпи и выемку запасов, отличающийся тем, что осушение плесового участка осуществляют в зимний период после перемерзания перекатов откачиванием воды насосной установкой, размещенной на поверхности льда плесового участка, затем проводят уборку льда и выемку запасов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке россыпных месторождений открытым способом в районах распространения многолетней мерзлоты.

В настоящее время в районах с суровым климатом открытым способом разрабатывается значительное число россыпных месторождений. Неотработанными остаются наиболее сложные месторождения, например, если они тянутся на несколько километров, а основные запасы расположены в рыхлых отложениях под руслом реки. На малых и средних реках перекаты чередуются с плесами. Перекаты имеют небольшую глубину, поэтому в зимний период после их промерзания на этих участках возможна выемка запасов. Такой способ применяют, например, при добыче алмазов в Якутии.

На плесах же из-за их большой глубины отработка запасов технически возможна только в летний период плавающими добычными машинами, например драгами или земснарядами. Однако по причине повышенной каменистости отложений (размер валунов более 600 мм) применение земснаряда невозможно. Если использовать дражный способ, то из-за повышенного размера валунов потребуется мощная драга (с вместимостью черпаков не менее 250 л и массой около 2000 т), что для малых месторождений неприемлемо из-за больших капвложений. Кроме того, существующее законодательство в области охраны окружающей среды запрещает работу драг в проточных водоемах.

Изобретение направлено на создание способа разработки россыпей на плесовых участках месторождения, которые отработать известными способами невозможно.

Известен способ разработки участков россыпных месторождений, в котором для выемки запасов из-под воды используется земснаряд (драга). При этом осушение месторождения не проводят, а выемку запасов осуществляют в теплый период (1).

Недостатком известного способа являются высокие потери запасов в недрах, невозможность разработки крупнокаменистых пород и недопустимый по экологическим нормам уровень загрязнения водотока при работе в открытом русле реки. Потери запасов вызваны неизбежными межшаговыми целиками и перемещением части рыхлых запасов течением реки за пределы зоны действия разрабатывающего органа. Выемка запасов из-под воды исключает возможность визуального и инструментального контроля полноты отработки пласта. При отработке запасов в проточном русле происходит неизбежное поступление недопустимого по экологическим нормативам количества взвешенных загрязняющих веществ из зоны работы разрабатывающего органа в водоток. Кроме того, работа в проточном водоеме предполагает неплановые простои в периоды прохождения паводкового стока воды.

Известен также способ разработки россыпных месторождений, находящихся под водой, который принят за прототип, как наиболее близкое к заявляемому техническое решение (2). Способ включает осушение участков россыпи и выемку запасов, которую осуществляют в летний период.

В известном способе осушение участков россыпи производится отведением русла реки (поверхностного стока) в обводной (руслоотводной) канал и удалением грунтового (подземного) стока посредством сети дренажных выработок.

Недостатком известного способа является то, что для его использования необходимо наличие в долине месторождения свободных площадей, пригодных по рельефу для строительства обводного (руслоотводного) канала, а при его строительстве, если требуемая площадь имеется, нарушаются дополнительные площади земной поверхности. Достаточно велики и капитальные затраты на сооружение такого канала. Основной же недостаток заключается в том, что этим способом невозможно полностью осушить чашу плеса.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение возможности отработки плесовых участков россыпи и повышение тем самым эффективности освоения сырьевой базы, расположенной в суровых климатических условиях.

Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, состоит в увеличении количества осваиваемых запасов за счет вовлечения в разработку плесовых участков россыпей.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе разработки россыпных месторождений под плесами рек, расположенных в районах распространения многолетней мерзлоты, включающем осушение участка россыпи и выемку запасов, согласно изобретению осушение плесового участка осуществляют в зимний период после перемерзания перекатов откачиванием воды насосной установкой, размещенной на поверхности льда плесового участка россыпи, затем проводят уборку льда и выемку запасов.

В указанную совокупность включены признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения поставленного технического результата.

При проведении осушения плеса откачиванием воды в зимний период, когда сначала промерзает деятельный рыхлый слой, что исключает поступление грунтовой воды по береговой линии, а затем перемерзают рыхлые отложения на перекатах и прекращается движение грунтовой воды под руслом реки, используется природное явление полной изоляции воды в чаше плеса от любых ее поступлений извне.

Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемый способ отличается от прототипа. Это позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "Новизна".

Для доказательства соответствия изобретения критерию "Изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск и сравнение с другими техническими решениями, известными из источников.

В результате поиска способов разработки плесовых участков россыпных месторождений в районах распространения многолетней мерзлоты с использованием осушения откачиванием воды насосной установкой с выемкой запасов в зимний период не обнаружено.

Заявляемый способ разработки плесовых участков россыпных месторождений в районах распространения многолетней мерзлоты соответствует критерию "Изобретательский уровень", т.к. совокупность его отличительных признаков позволяет отработать плесовые участки россыпных месторождений в районах распространения многолетней мерзлоты с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах и при допустимом экологическом ущербе природной среде, осушение которых отведением поверхностного стока и дренированием грунтового стока не представляется возможным, что не следует явным из известного уровня техники.

Для доказательства соответствия изобретения критерию "Промышленное применение" следует указать, что его использование в опытном порядке осуществлено в 2005 г. на предприятии ОАО "Нижне-Ленское" (Республика Саха-Якутия).

Способ осуществляется следующим образом. После установления льда и перемерзания перекатов, когда прекращается поверхностный и грунтовый сток воды, на лед плесового участка устанавливают насосную станцию. Определив объем воды в плесе и задавшись допустимой продолжительностью процесса откачивания воды, подбирают необходимую производительность насоса.

Место для установки насосной станции выбирают в самом глубоком месте как можно ближе к нижней границе участка. Откачиваемую воду подают по кратчайшему расстоянию по трубе к береговой кромке. Трубу укладывают на выровненную трассу или построенную из снега дамбу с обратным уклоном для обеспечения самотечного опорожнения водовода в случае остановок насоса. Сброс воды из трубы осуществляют через гребень специально устраиваемой из снега ограждающей обваловки в сооруженную по береговой кромке в снегу траншею, пройденную вниз по течению реки. При опускании льда на плесе в ходе откачки воды такая траншея не меняет отметки дна, чем обеспечивается беспрепятственный уход откачиваемой воды.

По завершении откачивания воды производят уборку льда с осушенной площади и выемку запасов бульдозерным или экскаваторным способом. Вынутые запасы складируют на площадке обогатительной фабрики для последующей переработки в летний период.

Использование изобретения по сравнению с известными техническими решениями позволит:

1. Осуществить добычу запасов с плесовых участков россыпных месторождений, расположенных под водой рек в районах распространения многолетней мерзлоты с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах.

2. Максимально снизить экологический ущерб.

3. Повысить количество осваиваемых месторождений.

Источники информации

1. Шорохов С.М. Разработка россыпных месторождений и основы проектирования. М.: Госгортехиздат, 1963. стр.27.

2. Шорохов С.М. Разработка россыпных месторождений и основы проектирования. М.: Госгортехиздат, 1963. стр.59 (прототип).