СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПОДВОДНОЙ РОССЫПИ Российский патент 2008 года по МПК E21C50/00 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разработке месторождений шельфа, предпочтительно примыкающих к береговой черте в тех районах водных акваторий, где повышены требования по сохранению окружающей среды, предпочтительно на небольших глубинах.

Известен способ разработки подводной россыпи, включающий установку якоря, монтаж трассовой скреперной системы с обогатительным блоком, внедрение обогатительного блока в толщу россыпи и принудительное перемещение обогатительного блока посредством скреперной установки к береговой черте с отбором из россыпного материала полезных компонентов и последующей разгрузкой его в смонтированный на берегу бункер (см. Добрецов И.Б. Освоение минеральных ресурсов шельфа. - Л.: Недра, 1980, с.219-221, рис.71.).

Недостаток этого технического решения - низкая экологичность способа (уничтожение биоценоза и ухудшение условий обитания водяных организмов и растений ввиду нарушения условий их обитания), существенная зависимость способа разработки от погодных условий и необходимость высоких затрат энергии, что исключает возможность реализации способа в малоосвоенных районах без развертывания соответствующих источников энергии.

Известен также способ разработки подводной россыпи, включающий внедрение в россыпь ограждающей конструкции в пределах отрабатываемого участка, выемку материала в объеме, ограниченном ограждающей конструкцией, отделение хвостов от полезного компонента и складирование хвостов в выработанном пространстве в объеме, ограниченном ограждающей конструкцией (см. Добрецов И.Б. Освоение минеральных ресурсов шельфа. - Л.: Недра, 1980, с.222-224, рис.73.). При этом ограждающая конструкция выполнена в виде полого корпуса, открытого снизу и содержащего в своей полости обогатительный блок и средство перемещения материала россыпи через обогатительный блок, выполненного с возможностью накопления в нем полезного компонента.

Недостаток указанных технических решений - «привязка» размеров ограждающей конструкции к мощности россыпи, что резко снижает эффективность работы при наличии покрывающих пород, причем с ростом их мощности использование способа может быть вообще неэффективным, т.к. принятая технология обогащения предусматривает накопление полезного компонента и сброс хвостов обратно в полость ограждающей конструкции. Это обстоятельство, в свою очередь, повышает громоздкость и вес устройства, что вынуждает оборудовать плавсредство мощными подъемными механизмами для погружения-извлечения корпуса. Кроме того, при использовании устройства в процессе отработки россыпей, содержание полезных компонентов в которых достаточно велико (практически, все материалы за исключением драгоценных металлов и материалов), неизбежно разубоживание материала россыпи и его потери из-за перемешивания материала с пустыми породами в процессе переработки материала россыпи, извлечения корпуса, внедрения корпуса.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в обеспечении полноты выемки и независимости размеров внутренней полости ограждающей конструкции от мощности россыпи при наличии покрывающих пород.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в исключении дополнительных искусственных воздействий на акваторию, содержащую россыпь, при ее отработке, а именно исключается повышение замутненности акватории, превышающее естественный уровень, являющийся следствием прибрежного волнения, снижаются потери россыпного материала (песков) из-за его перемешивания с пустыми породами в процессе переработки материала россыпи, извлечения корпуса, внедрения корпуса. Кроме того, обеспечивается возможность полного извлечения песков.

Для решения поставленной задачи способ разработки подводной россыпи, включающий внедрение в россыпь ограждающей конструкции в пределах отрабатываемого участка, выемку материала в объеме, ограниченном ограждающей конструкцией, отделение хвостов от полезного компонента и складирование хвостов в выработанном пространстве в объеме, ограниченном ограждающей конструкцией, отличается тем, что ограждающую конструкцию формируют в виде ограждения, образующего замкнутый периметр, которым ограждают участок россыпи от плотика до зеркала воды, при этом пространство внутри ограждающей конструкции разделяют, по меньшей мере, на два отсека, при этом выемочное оборудование для выемки россыпного материала вводят в пространство отсеков после формирования ограждающей конструкции, причем после выемки россыпного материала в отсеке, отработанном первым, выемку материала в каждом из последующих отсеков ведут со складированием хвостов в выработанном пространстве предыдущего отсека до уровня не менее уровня дна акватории, после чего отсеки ограждающей конструкции извлекают со стороны выработанного пространства отрабатываемого участка, примыкающего к отсекам, в пространстве которых осуществляют выемку материала россыпи, и формируют вплотную к отсекам со стороны, в которую подвигают выемочные работы. При этом выемку материала россыпи начинают под нижней отметкой слоя покрывающих пород, предпочтительно начиная от плотика. Кроме того, выемку материала россыпи начинают от дна акватории. Кроме того, отсеки ограждающей конструкции формируют из трубчатых корпусов прямоугольного поперечного сечения. При этом высоту ограждения над дном акватории принимают из условия превышения максимального уровня зеркала воды.

Сравнение признаков заявленного решения с признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:

Признаки «...ограждающую конструкцию формируют в виде ограждения, образующего замкнутый периметр, которым ограждают участок россыпи от плотика до поверхности воды...» исключают перемешивание песков и покрывающих наносов при извлечении ограждающей конструкции, кроме того, обеспечивается изоляция акватории от водного пространства, находящегося над отрабатываемым участком.

Признаки «...пространство внутри ограждающей конструкции разделяют, по меньшей мере, на два отсека...» вместе с признаками «...после выемки россыпного материала в отсеке, отработанном первым, выемку материала в каждом из последующих отсеков ведут со складированием хвостов в выработанном пространстве предыдущего отсека...» исключают сброс хвостов в призабойное пространство (как это имеет место в прототипе) и тем самым разубоживание песков хвостами - отходами цикла обогащения прошедшего объема материала, т.е. исключается влияние хвостов обогащения предшествующего объема материалов россыпи на качество песков, отбираемых для обогащения. Тем самым уменьшается продолжительность цикла обогащения и объем материала, извлекаемого в объеме огражденного пространства. Кроме того, обеспечивается подвигание очистных работ по территории выемочного участка.

Признаки «...выемочное оборудование для выемки россыпного материала вводят в пространство отсеков после формирования ограждающей конструкции...» обеспечивают легкую адаптацию и вариабельность выемочного оборудования в зависимости от горно-геологических условий, в том числе по наличию-отсутствию наносов, мощности песков и/или наносов и т.п. Кроме того, упрощается конструкция ограждения, организация работ.

Признаки, определяющие, что отсеки ограждающей конструкции извлекают после заполнения соответствующих отсеков хвостами «...до уровня не менее уровня дна акватории...», исключают перемешивание песков и покрывающих наносов при извлечении ограждающей конструкции.

Признаки «...отсеки... извлекают со стороны выработанного пространства отрабатываемого участка, примыкающего к отсекам, в пространстве которых осуществляют выемку материала россыпи, и формируют вплотную к отсекам со стороны, в которую подвигают выемочные работы...» обеспечивают полную отработку площади выемочного участка.

Признаки второго пункта формулы изобретения позволяют минимизировать объем извлекаемого материала при большой мощности наносов.

Признаки третьего пункта формулы изобретения позволяют минимизировать объем извлекаемого материала при отсутствии наносов.

Признак четвертого пункта формулы позволяет повысить жесткость ограждения при большой мощности песков и/или наносов.

Признаки пятого пункта формулы позволяют исключить загрязнение акватории.

На фиг.1 показана схема размещения обогатительных блоков в рабочем положении; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 показан продольный разрез обогатительного блока по трубчатому корпусу на этапе размещения в нем хвостов; на фиг.4 показано то же в процессе выемки материала россыпи.

На чертежах показаны россыпь 1, наносы 2, ограждающая конструкция 3, границы 4 отрабатываемого участка, выемочное оборудование 5, плавсредство 6, хвосты 7, выработанное пространство 8 в объеме, ограниченном ограждающей конструкцией 3, плотик 9, зеркало воды 10, отсеки 11, дно акватории 12, выработанное пространство 13 отрабатываемого участка, направление подвигания выемочных работ.

Отсеки ограждающей конструкции 3 выполнены в виде трубчатого корпуса, выполненного из металла. Форма поперечного сечения корпуса может быть произвольной, но для качественного перекрытия зазоров между стенками корпусов целесообразнее прямоугольная форма сечения. Его габариты и вес определяются возможностями подъемно-транспортного оборудования, имеющегося в распоряжении.

В качестве выемочного оборудования 5 используют известные устройства - либо грейферы, либо землесосные установки, снабженные механическими или гидравлическими рыхлителями, если это необходимо, смонтированные на плавсредстве 6.

В качестве плавсредства 6 используют самоходное или несамоходное плавучее основание, выполненное известным образом, осадка которого обеспечивает возможность работы на мелководье, водоизмещение которого обеспечивает размещение подъемных механизмов, вибропогружных устройств (не показаны), выемочного оборудования 5. Кроме того, если предусмотрена переработка россыпного материала непосредственно на борту плавсредства, то на нем монтируют обогатительное оборудование и бункеры для накопления полезного компонента, средства удаления хвостов, например в виде трубопроводов (не показаны), если же переработка россыпного материала предусмотрена на берегу, то плавсредство 6 известным образом связывают с берегом, например, посредством пульпопроводов для транспорта песков и обратного транспорта хвостов и соответствующих гидроэлеваторов (не показаны).

Заявленный способ осуществляется в следующем порядке.

Отсеки 11 ограждающей конструкции 3 на плашкоутах (не показаны) или на палубе плавсредства 6 доставляют на место установки. Затем посредством подъемных механизмов плавсредства 6 (не показано) первый отсек 11 опускают на дно акватории, предпочтительно у одной из границ 4 отрабатываемого участка, после чего с использованием вибропогружных устройств известным образом обеспечивают его опускание до плотика 9 россыпи 1. Затем рядом с первым отсеком 11 ограждающей конструкции 3 аналогично размещают последующие. Предпочтительно, чтобы отсеки 11 в ограждающей конструкции 3 были размещены не менее чем в два ряда. Зазоры между отсеками перекрывают, забивая в них деревянные брусья (не показаны). Затем в объем, ограниченный первым отсеком 11 ограждающей конструкцией 3, вводят выемочное оборудование 5, посредством которого начинают выемку материала. После обогащения извлеченного россыпного материала полезный компонент складируют, а хвосты 7 временно складируют в соседнем отсеке 11 на поверхности твердого материала, находящегося в нем. После заполнения этого отсека хвосты 7 складируют в соседнем отсеке. При этом после извлечения россыпного материала в первом отсеке работы в соседнем отсеке начинают с обратной перевалки временно складированных в нем хвостов 7, после удаления которых работы ведут с извлечением материала в отрабатываемом отсеке и складированием хвостов в выработанном пространстве ранее «отработанного» отсека или отсеков. И так до «отработки» всех отсеков 11.

Если выемку материала россыпи начинают от дна акватории 12 (с использованием землесосных установок), то вначале известным образом внедряют став землесоса в россыпь, предпочтительно до плотика 9, после чего начинают извлечение материала россыпи. При этом хвосты 7 отсыпают на поверхность материала, находящегося в этом же отсеке.

Уровень заполнения отсеков складированными в них хвостами 7 обеспечивают не менее уровня дна акватории 12 (лучше всего с небольшим превышением на 0,3-0,5 м), что позволяет компенсировать объем, занимаемый конструкцией отсека, при его извлечении из массива. Далее отсеки 11 ограждающей конструкции 3 извлекают со стороны выработанного пространства 13 отрабатываемого участка, примыкающего к отсекам 11, в пространстве которых осуществляют выемку материала россыпи, и формируют вплотную к отсекам со стороны, в которую подвигают выемочные работы, и так повторяют до полной отработки площади выемочного участка.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разработке месторождений шельфа, предпочтительно примыкающих к береговой черте. Техническим результатом является обеспечение полноты выемки и независимость размеров внутренней полости ограждающей конструкции от мощности россыпи при наличии покрывающих пород. Для этого ограждающую конструкцию формируют в виде ограждения, образующего замкнутый периметр, которым ограждают участок россыпи от плотика до зеркала воды. Пространство внутри ограждающей конструкции разделяют по меньшей мере на два отсека, при этом выемочное оборудование для выемки россыпного материала вводят в пространство отсеков после формирования ограждающей конструкции. После выемки россыпного материала в отсеке, отработанном первым, выемку материала в каждом из последующих отсеков ведут со складированием хвостов в выработанном пространстве предыдущего отсека до уровня не менее уровня дна акватории. После чего отсеки ограждающей конструкции извлекают со стороны выработанного пространства отрабатываемого участка, примыкающего к отсекам, в пространстве которых осуществляют выемку материала россыпи, и формируют вплотную к отсекам со стороны, в которую подвигают выемочные работы. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ разработки подводной россыпи, включающий внедрение в россыпь ограждающей конструкции в пределах отрабатываемого участка, выемку материала в объеме, ограниченном ограждающей конструкцией, отделение хвостов от полезного компонента и складирование хвостов в выработанном пространстве в объеме, ограниченном ограждающей конструкцией, отличающийся тем, что ограждающую конструкцию формируют в виде ограждения, образующего замкнутый периметр, которым ограждают участок россыпи от плотика до зеркала воды, при этом пространство внутри ограждающей конструкции разделяют, по меньшей мере, на два отсека, при этом выемочное оборудование для выемки россыпного материала вводят в пространство отсеков после формирования ограждающей конструкции, причем после выемки россыпного материала в отсеке, отработанном первым, выемку материала в каждом из последующих отсеков ведут со складированием хвостов в выработанном пространстве предыдущего отсека до уровня не менее уровня дна акватории, после чего отсеки ограждающей конструкции извлекают со стороны выработанного пространства отрабатываемого участка, примыкающего к отсекам, в пространстве которых осуществляют выемку материала россыпи, и формируют вплотную к отсекам со стороны, в которую подвигают выемочные работы.2. Способ разработки подводной россыпи по п.1, отличающийся тем, что выемку материала россыпи начинают под нижней отметкой слоя покрывающих пород, предпочтительно, начиная от плотика.3. Способ разработки подводной россыпи по п.1, отличающийся тем, что выемку материала россыпи начинают от дна акватории.4. Способ разработки подводной россыпи по п.1, отличающийся тем, что отсеки ограждающей конструкции формируют из трубчатых корпусов прямоугольного поперечного сечения.5. Способ разработки подводной россыпи по п.1, отличающийся тем, что высоту ограждения над дном акватории принимают из условия превышения максимального уровня зеркала воды.