СПОСОБ РАЗРАБОТКИ РОССЫПИ Российский патент 1999 года по МПК E21C41/30 

Изобретение относится к отработке россыпных месторождений шельфа, а точнее к отработке запасов, залегающих в пляжной зоне, непосредственно примыкающей к береговой черте.

Известен способ разработки россыпи, включающий использование плавучей добычной установки (например, драги), предусматривающий перемещение добычного забоя от уреза воды по массиву полезного ископаемого с одновременным формированием траншеи (котлована), обеспечивающей возможность перемещения понтона плавучей добычной установки (см. Справочник по разработке россыпей. Под общей редакцией В.П.Березина, В.Г.Березина, В.Г.Лешкова, Л.П.Мацуева, С. В.Потемкина, М.: Недра, 1973, с. 253-257, рис. 65).

Однако это техническое решение не обеспечивает сохранения биоценоза отрабатываемой пляжной зоны, приводит к заиливанию и замутнению акватории, в пределах которой ведутся разработки, и существенно зависит от погодных условий.

Известен также способ разработки россыпи, включающий выемку материала россыпи открытым способом с базированием добывающего оборудования на суше (см. книгу В. Б.Добрецова Освоение минеральных ресурсов шельфа, М.: Недра, 1980, 1980.с. 219-221, рис. 71, а).

Недостаток этого технического решения - замутнение акватории. в пределах которой ведутся разработки, поскольку существует свободное сообщение водной среды со всеми участками очистного забоя, кроме того, валовый принцип выемки материала россыпи затрудняет восстановление биоценоза пляжной зоны на отработанных ее участках.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в обеспечении возможности самовосстановления биоценоза пляжной зоны при снижении техногенного воздействия на водную среду в процессе разработки.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи выражается в снижении замутненности акватории до уровня соответствующего естественному, кроме того, обеспечивается саморекультивация поверхности пляжа за счет работы прибойного волнения и восстановление россыпи за счет заполнения траншей материалом, транспортируемым прибойным волнением.

Для достижения поставленной цели способ разработки россыпи, включающий выемку материала россыпи открытым способом с базированием добывающего оборудования на суше, отличается тем, чтобы отработку россыпи ведут узкими траншеями, которые располагают так, что их продольная ось располагалась вдоль направления движения прибойных волн, при этом между урезом воды и ближайшим к нему торцом траншеи сохраняют перемычку, которую после завершения выемки траншеи пересекают водоподводящей канавой, глубина которой меньше глубины траншеи, кроме того, на уровне уреза воды глубина водоподводящей канавы равна нулю.

Кроме того, удаление от уреза воды второго конца траншеи соответствует положению максимальной дальности наката на пляж волнового прибоя в период штормов наибольшей силы.

Кроме того, расстояние между соседними траншеями должно превышать частотное от деления удвоенной глубины траншеи на тангенс угла естественного откоса материала россыпи при условии максимальной его подвижности.

Кроме того, торец траншеи, обращенной к береговой черте, укрепляют вертикальной шпунтовой стенкой.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак. . . " отработку россыпи ведут узкими траншеями" обеспечивает возможность частичного самозалечивания очистных выработок за счет обрушения (сдвижения) бортов самих траншей, т.е. тем самым частичное заполнение нижних горизонтов траншеи материалом россыпи, не лишенным биоценоза.

Признак. .." которые (т.е. траншеи) располагают так, чтобы их продольная ось располагалась вдоль направления движения прибойных волн," снижает сопротивление полости траншеи движению водной массы и, тем самым, повышает дальность переноса взвешенного в воде твердого материала и полноту заполнения траншеи (в процессе ее заполнения-самозалечивания).

Признак ..." между урезом воды и ближайшим к нему торцом траншеи сохраняют перемычку, " упрощает организацию ведения работ и исключает загрязнение акватории в процессе очистных работ.

Признак. . . " которую после завершения выемки траншеи пересекают водоподводящей канавой, глубина которой меньше глубины траншеи" обеспечивает возможность самозалечивания траншеи твердым материалом, переносимым водой и подаваемым в бортах траншеи, при ограничении обратного выноса твердого материала из траншеи с отхлынувшей водой.

Признак . . ." на уровне уреза воды глубина водоподводящей канавы равна нулю" исключает постоянную связь пространства траншеи с акваторией.

Признак второго пункта формулы изобретения определяет протяженность траншеи, при которой обеспечивается полное восстановление пляжа в течение одного годового цикла.

Признак третьего пункта формулы изобретения определяет величину целика, оставляемого между траншеями, при которой обеспечивается самовосстановление россыпи на местах расположения траншей при использовании переноса материала прибойным волнением без использования переноса материала силой ветра (при котором транспортируются в первую очередь более легкие пустые породы).

Признак четвертого пункта формулы изобретения обеспечивает устойчивость торца траншеи, обращенного к акватории, на протяжении всего процесса заполнения (замыва) траншеи и, тем самым, сохранения возможности его работы в режиме, аналогичном режиму работы трафарета обогатительного шлюза для твердых материалов, взвешенных в объемах воды, возвращающейся после наката на берег.

На фиг. 1 показан вид отрабатываемого участка пляжа в плане; на фиг. 2 показан поперечный разрез через систему траншей; на фиг. 3 показан продольный вертикальный разрез по траншее, на начальной стадии ее замыва.

На чертежах показаны акватория 1, береговая черта 2, направление 3 движения прибойный волн, траншеи 4, замытые траншеи 5, проектный контур 6 траншеи, водоподводящая канава 7, граница 8 максимальной дальности наката на пляж 9 волнового прибоя в период штормов наибольшей силы.

Заявленный способ разработки россыпи осуществляется в следующем порядке.

Известным образом параметры залегания россыпи и гидрогеологические параметры участка пляжа 9, планируемого под отработку (направление 3 движения прибойных волн и положение границы 8 максимальной дальности наката на пляж 9 волнового прибоя в период штормов наибольшей силы). В случае существенных по величине (больше чем на 45 градусов) сезонных изменений направления 3 движения прибойных волн, соответственно изменяют положение продольных осей траншей 4. Глубину траншей определяют из условия обеспечения максимальной полноты извлечения россыпи, с учетом технических возможностей оборудования, задействованного на очистных работах. В качестве береговой черты 2 целесообразно использовать границы акватории 1 во время прилива.

Наиболее предпочтительный комплект оборудования включает экскаватор и автомобиль-самосвал.

Работы начинают от границы 8 и перемещают фронт работ в сторону береговой черты 2, вдоль направления. Выемку материала россыпи с формированием траншеи 4 ведут до тех пор, пока состояние поверхности пляжа 9 позволяет свободное перемещение техники, или до тех пор, пока не останется небольшой (порядка 5 м, в зависимости от степени наклона поверхности пляжа) целик между соответствующим концом траншеи 4 и береговой чертой 2. После этого целик пересекают водоподводящей канавой 7, которая имеет переменную глубину (от 0 на уровне береговой черты 2 до максимума на контакте с траншеей 4). При этом максимальная глубина канавы 7 меньше глубины траншеи 4. Поскольку устойчивость торца траншеи 4, ближайшего к береговой черте 2, как правило, высока, для сохранения его формы (уступа, обеспечивающего удержание в траншее 4 взвешенных твердых части, попавших в нее с прибойной волной) целесообразно использовать укрепляющие элементы 10 типа металлических листов (шпунтин), забиваемых в торец траншеи 4, как показано на фиг. 3.

Далее, отступив от сформированной траншеи на расстояние L > 2h/tg α (где h - глубина траншеи, в угол α- угол естественного откоса материала россыпи при условии максимальной его подвижности (т.е. во влажном состоянии) закладывают новую траншею 4 в пределах проектного контура 6 траншеи, и так далее, до полной отработки участка, планируемого под разработку.

После соединения траншеи 4 с акваторией 1 прибойные волны захлестываются в траншею, увлекая с собой взвешенный твердый материал.

Вода, попавшая в траншею. подмывает ее борта, что приводит к их обрушению и частичному заполнению. Таким образом материал из нетронутого массива, сохраняющего биоценоз, попадает на дно траншеи 4, что облегчает проникновение объектов биоценоза во всю толщу пляжа 9.

При наличии на дне акватории 1 непогребенных россыпей, материал последних увлекается прибойным волнением и во взвешенном состоянии попадает в траншею 4. Наиболее крупные и тяжелые частицы выпадают на прямом участке движения прибойной волны. Более мелкие фракции, не успевшие выпасть на обратном участке движения волны, попадают в вихрь, образующийся у стенки 10, и выпадают на дно траншеи или материал обрушившихся ее бортов. Далее все повторяется. После замыва траншеи 4 стенку 10 извлекают (выдергиванием) из песка и используют повторно. Небольшие по объемам выемки на месте траншей "залечиваются" в период наиболее сильных (как правило, осенних) штормов. Таким образом, за цикл, включающий отрезок времени между периодами штормов наибольшей силы, обеспечивается восстановление пляжевой россыпи и биоценоза пляжа. По прошествии указанного периода очистные работы на этом участке пляжа возобновляют, при этом, целесообразно располагать траншеи 4 в целиках, оставленных между траншеями 4 в период предшествующей отработки.

Способ предназначен для отработки запасов, залегающих в пляжной зоне, непосредственно примыкающей к береговой черте, и может быть использован при отработке россыпных месторождений шельфа. Сущность способа заключается в том, что отработку россыпи ведут открытым способом с базированием добывающего оборудования на суше. Отработку ведут узкими траншеями, которые располагают их продольными осями вдоль направления движения прибойных волн. Между урезом воды и ближайшим к нему торцом траншеи сохраняют перемычку, которую после выемки траншеи пересекают водоподводящий канавой, глубина которой меньше глубины траншеи, а на уровне уреза воды равна нулю. Расстояние от уреза воды второго конца траншеи соответствует положению максимальной дальности наката на пляж волнового прибоя в период штормов наибольшей силы, торец траншеи, обращенный к береговой черте, может быть укреплен береговой стенкой. Изобретение обеспечивает возможность самовосстановления биоценоза пляжной зоны при снижении техногенного воздействия на водную среду в процессе разработки. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ разработки россыпи, включающий выемку материала россыпи открытым способом с базированием добывающего оборудования на суше, отличающийся тем, что отработку россыпи ведут узкими траншеями, которые располагают так, чтобы их продольная ось располагалась вдоль направления движения прибойных волн, при этом между урезом воды и ближайшим к нему торцом траншеи сохраняют перемычку, которую после завершения выемки траншеи пересекают водоподводящей канавой, глубина которой меньше глубины траншеи, кроме того, на уровне уреза воды глубина водоподводящей канавы равна нулю. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаление от уреза воды второго конца траншеи соответствует положению максимальной дальности наката на пляж волнового прибоя в период штормов наибольшей силы. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние между соседними траншеями должно превышать частное от деления удвоенной глубины траншеи на тангенсе угла естественного откоса материала россыпи, при условии максимальной его подвижности. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что торец траншеи, обращенный к береговой черте, укрепляют вертикальной шпунтовой стенкой.