СПОСОБ СКЛАДИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД Российский патент 1995 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке, главным образом открытой, рудных месторождений нагорного типа, в частности редкоземельных.

Известен способ раздельного складирования попутных полезных ископаемых у поверхности отвалов, включающий отсыпку горной массы, не содержащей полезные компоненты, с оставлением в ней выемок, укладку в выемки попутных полезных ископаемых различных видов и сортов и отсыпку слоя потенциально плодородных пород.

Известен способ совместно-раздельного складирования вскрышных горных пород, включающий отсыпку ряда параллельных пионерных насыпей с образованием между ними емкостей и складирование в емкостях разнокачественных пород с экранированием приконтактных зон породами с высокими антифильтрационными показателями.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является известный способ совместно-раздельного складирования горных пород ярусами, включающий отсыпку в основании отвала слоя дренирующих пород, формирование ряда параллельных пионерных насыпей с образованием между ними емкостей и экранированием их боковых поверхностей породами с высокими антифильтрационными показателями, заполнение емкостей первого яруса карбонатсодержащими породами, а емкостей второго яруса - некондиционными карбонатсодержащими рудами и водой, насыщенной диоксидом углерода.

Основной недостаток известного способа - ограниченность области его применения складированием карбонатсодержащих пород и возможностей управления миграцией полезных компонентов, что снижает эффективность складирования.

Цель изобретения - повышение эффективности складирования металлсодержащих горных пород путем управляемой миграции и концентрации полезных компонентов в ограниченном объеме. Положительный эффект изобретения состоит в повышении качества части складируемых металлсодержащих пород.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа складирования горных пород, включающего формирование антифильтрационного основания отвала, укладку металлсодержащих пород на горном склоне слоями, экранирование боковых поверхностей отвала антифильтрационным слоем с созданием выпускной щели и обработку поверхности отвала водой с растворенными в ней активными агентами, в пределах каждого слоя первоначально укладывают некондиционные руды, затем укладывают в нечетных слоях горные породы, формирующие геохимический барьер для мигрирующих полезных компонентов. В четных слоях укладывают горные породы, вырабатывающие активные агенты для усиления растворения и миграции полезных компонентов, после чего укладывают выщелачиваемые горные породы с относительно низким содержанием полезных компонентов. Слои отвала изолируют друг от друга пленкой с возможностью циркуляции растворов в массиве отвала по спирали, а число слоев принимают нечетным.

Участок геохимического барьера формируют, например, из горных пород с преимущественным содержанием минералов гидраргиллита и диаспора, включающих гидроокись алюминия, а в качестве горных пород, вырабатывающих активные агенты, используют серусодержащие породы, например пирит. В пределах каждого слоя первоначально укладывают, например, некондиционные руды и породы, содержащие редкоземельные элементы (РЗЭ).

При обработке поверхности отвала в пределах первого слоя редкоземельные соединения пород верхнего участка растворяются под действием воды и активных агентов и при миграции под действием гравитационных сил проходят геохимический барьер, породы которого включают, например, минералы гидраргиллиты и диаспор. Там, где образованные растворы, содержащие гидроокиси РЗЭ, встречают гидроокись алюминия, происходит осаждение РЗЭ. Осаждению РЗЭ будет способствовать и образованный вследствие изменения характера и поворота течения растворов гидродинамический барьер. Очищенный раствор поступает в следующий слой, где, проходя через участок горных пород, вырабатывающих активные агенты, насыщается ими. Затем цикл повторяется. В последнем слое очищенные от полезных компонентов растворы удаляются через выпускную щель.

В результате осаждения полезных компонентов в зоне действия геохимического и гидродинамического барьеров происходит их концентрация в барьерном участке и некондиционных рудах нижнего участка слоя, содержание полезных компонентов в локализованном объеме повышается и достигает промышленных значений.

На чертеже представлена схема формируемого при осуществлении предложенного способа складирования отвала.

Сформированный на площадке 1 горного склона отвал включает антифильтрационный слой 2 в основании, участок некондиционных руд 3, геохимических барьеров 4, горных пород, вырабатывающих активные агенты, 5 и пород с незначительным содержанием полезных компонентов 6, перегородки 7, отделяющие слои друг от друга и формирующие направление и последовательность циркуляции растворов, антифильтрационное покрытие 8 с выпускной щелью 9. Над поверхностью отвала установлен источник 10.

Примером конкретного выполнения предложенного способа может служить складирование некондиционных руд и содержащих полезные компоненты пород редкоземельного месторождения нагорного типа.

Первоначально производятся подготовка площадки 1 горного склона и прилегающего участка и ее покрытие слоем 2 пород с антифильтрационными свойствами, мощностью, например, 0,5 м. Затем производят последовательную укладку слоев отвала. Сначала формируют участок 3 некондиционных редкоземельных руд, мощность данного слоя составляет, например, 9-12 м, а высота - 10-15 м. Затем формируют барьерный участок 4 из горных пород, включающих, например, минералы гидраргиллит и диаспор, мощностью 1-2 м, после чего укладывают участок 6 из горных пород с незначительным содержанием РЗЭ высотой 20-30 м. Затем сформированный слой отделяют от последующего пленкой 7, например полиэтиленовой, с обеспечением возможности в нижней части циркуляции растворов, их поступления в следующий слой. Затем приступают к формированию следующего слоя: укладывают участок 3 из некондиционных редкоземельных руд (высотой, например, на 1-2 м ниже соответствующего участка смежного слоя), затем - участок 5 горных пород, представленных соединениями, вырабатывающими при взаимодействии с растворами активные агенты, мощностью 1-2 м, и участок 6 из горных пород с незначительным содержанием РЗЭ. Сформированный второй слой также отделяют от последующего полиэтиленовой пленкой 7 с оставлением в верхней части свободного пространства для циркуляции растворов. Затем цикл формирования отвала повторяют. При этом мощность второго и третьего и т.д. слоев составляет, например, 3-4 м и 6-8 м. После укладки последнего слоя (включающего барьерный участок) поверхность отвала покрывают антифильтрационным экраном 8 из глинистых пород, мощностью 0,5 м, а внизу экрана формируют выпускную щель 9 из щебня. Поверхность отвала обрабатывают водой с растворенными в ней активными агентами из источника 10.

При складировании горных пород предложенным способом выдерживают следующие количественные закономерности: число слоев принимают нечетным, с тем чтобы обеспечить эффективную концентрацию полезных компонентов в нижней части последнего слоя, включающей участок горных пород, играющих роль геохимического барьера; мощность слоев задают переменной, причем суммарная мощность второго и третьего, четвертого и пятого и т.д. слоев ориентировочно равна мощности первого слоя (для обеспечения равномерной проработки горных пород растворами), а мощности слоев внутри указанных пар соотносятся, например, как 1:2; высоту участка 3 некондиционных руд второго и т.д. четных слоев устанавливают несколько меньше высоты нечетных слоев, чтобы обеспечить эффективное проникновение и осаждение в них полезных компонентов, прошедших в растворе через барьерный участок 4 предыдущего нечетного слоя; количество подаваемой для обработки поверхности отвала воды с содержащимися в ней активными агентами устанавливают достаточным для обеспечения циркуляции растворов в массиве отвала.

РЗЭ, содержащиеся в горных породах участка 6, растворяются и в результате миграции под действием гравитационных сил в составе растворов попадают в зону действия геохимического и гидродинамического барьеров. В результате происходит их осаждение в массиве участка 3, представленного некондиционными редкоземельными рудами, и барьерного участка 4. Полиэтиленовый экран 7 задает направленность циркуляции растворов в массиве отвала. Очищенные частично растворы проходят слой 5, содержащий вырабатывающие активные агенты породы (с включением, например, минералов пирита и халькопирита) и, насытившись ими, поступают в дальнейшие слои, и цикл повторяется. Антифильтрационное покрытие 8 препятствует утечке растворов, а выпускная щель 9 служит для отвода очищенных растворов (которые затем насыщаются активными агентами и посредством источника 10 вновь поступают в отвальный массив). В результате обеспечивается повышенная концентрация РЗЭ в нижней части отвала - некондиционных рудах участков 3 и породах барьерных участков 4, что обусловливает целесообразность последующей раздельной отработки отвала и извлечения РЗЭ в процессе переработки пород данных участков.

Использование: при разработке рудных месторождений нагорного типа, в частности редкоземельных. Сущность изобретения: на подготовленную площадку 1 горного склона укладывают в основание отвала антифильтрационный слой горных пород 2 (ГП). Затем производят последовательную укладку слоя отвала. В пределах слоя сначала формируют участок некондиционных руд 3, затем в нечетных слоях укладывают ГП, формирующие геохимический барьер (ГБ) 4, а в четных - ГП, вырабатывающие активные агенты (АА) 5, после чего укладывают участок 6 из ГП с незначительным содержанием полезных компонентов (ПК). Сформированный слой отделяют от последующего слоя пленкой 7, обеспечивая снизу доступ раствора в следующий слой. В дальнейшем цикл формирования отвала повторяют, причем второй слой покрывают пленкой 7 с оставлением вверху неизолированного пространства и т.д. Боковую поверхность ствола покрывают антифильтрационным экраном 8 с оставлением выпускной щели 9. Поверхность отвала обрабатывают водой с растворенными в ней АА из источника 10. ПК, содержащиеся в ГП участка 6, растворяются и, мигрируя, попадают в зону действия ГБ 4, где ПК осаждаются в барьерном участке 4 и участке некондиционных руд 3. Экран 7 задает последовательность циркуляции растворов. Частично очищенные растворы поступают в следующий слой и проходят участок ГП 5, где насыщаются АА. Затем происходят растворение и миграция ПК участка 6 следующего слоя и т.д. Антифильтрационное покрытие 8 препятствует утечке растворов, а выпускная щель 8 служит для отвода очищенных растворов. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ СКЛАДИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий формирование антифильтрационного основания, укладку металлосодержащих пород на горном склоне слоями, экранирование боковых поверхностей отвала антифильтрационным слоем с созданием выпускной щели и обработку поверхности отвала водой с растворенными в ней активными агентами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса складирования металлосодержащих горных пород путем управляемой миграции и концентрации полезных компонентов в ограниченном объеме, в пределах каждого слоя первоначально укладывают некондиционные руды, затем в нечетных слоях из горных пород формируют геохимический барьер для мигрирующих полезных компонентов, а в четных слоях укладывают горные породы, вырабатывающие активные агенты для усиления растворения и миграции полезных компонентов, причем слои отвала изолируют друг от друга пленкой с возможностью циркуляции растворов в массиве отвала по спирали, а число слоев принимают нечетным. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что участок геохимического барьера формируют из горных пород с преимущественным содержанием минералов гидраргиллита и диаспора, включающих гидроокись алюминия, а в качестве горных пород, вырабатывающих активные агенты, используют серосодержащие породы, например пирит. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в пределах каждого слоя первоначально укладывают руды редкоземельных металлов.