RU2131037C1

RU2131037C1 - Method of development of underwater placer deposit

Info

Publication number: RU2131037C1
Application number: RU97120900A
Authority: RU
Inventors: М.И. Звонарев
Original assignee: Дальневосточный государственный технический университет
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 1999-05-27

Abstract

FIELD: methods of mining of mineral reserves of nonburied underwater placer deposits; applicable in mining of placer deposits of shelf. SUBSTANCE: method consists in development of placer deposit by narrow trenches located with their longitudinal axes along direction of movement of surf waves. Trench walls are lined with shields and trench is connected with water area by water supply ditch whose depth is less than that of trench. EFFECT: simplified mounting and dismantling operations and reduced specific consumption of materials. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при отработке рассыпных месторождений шельфа, а точнее при отработке запасов непогребенных подводных россыпей, залегающих на акватории, непосредственно примыкающей к береговой черте пляжной зоны. The invention relates to the field of mining and can be used in the development of bulk deposits of the shelf, and more specifically in the development of stocks of unburied underwater placers occurring in the water area directly adjacent to the coastline of the beach area.

Известен способ разработки подводной 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.Лешкова, Л.П.Мацуева, С.В. Потемкина, М.: Недра, 1973, с. 253 - 257, рис. 65). There is a known method of developing an underwater placer, including the use of a floating production unit (for example, dredge), which involves moving the production face from the water edge along the mineral array with the simultaneous formation of a trench (foundation pit) that allows the pontoon of the floating production unit to be moved (see the Handbook for the development of placers Under the general editorship of V.P. Berezin, V.G. Leshkov, L.P. Matsuev, S.V. Potemkin, M .: Nedra, 1973, pp. 253 - 257, Fig. 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. However, this technical solution does not ensure the preservation of the biocenosis of the worked out beach area, leads to siltation and turbidity of the water area within which development is underway and significantly depends on weather conditions.

Известен также способ разработки подводной 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, с. 219 - 221, рис. 71a). There is also a known method of developing an underwater alluvial deposit, including the extraction of alluvial material by open pit mining based on land (see the book by V. B. Dobretsov. Development of shelf mineral resources M: Nedra, 1980, pp. 219 - 221, Fig. 71a) .

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. Кроме того, способ является достаточно энергоемким, что исключает (или существенно затрудняет его реализацию в малоосвоенных районах, без развертывания соответствующих источников энергии. The disadvantage of this technical solution is the turbidity of the water area within which development is being carried out, since there is free communication of the aquatic environment with all sections of the face, in addition, the gross principle of excavation of placer material makes it difficult to restore the biocenosis of the beach area in its developed areas. In addition, the method is sufficiently energy-intensive, which eliminates (or substantially complicates its implementation in underdeveloped areas, without the deployment of appropriate energy sources.

Известен способ разработки подводной россыпи, включающий использование в качестве обогатительного блока шлюзов, размещаемых в зоне прибойно-приливного волнения продольной осью вдоль преобладающего направления движения масс, с накоплением полезного компонента в объеме обогатительного блока (см. пат. РФ N 2071833, кл. B 03 B 5/70, от 20.01.97). A known method of developing an underwater placer, including the use of locks as an enrichment block, placed in the tidal zone with a longitudinal axis along the prevailing direction of mass movement, with the accumulation of a useful component in the enrichment block volume (see US Pat. RF N 2071833, class B 03 B 5/70, 01/20/97).

Недостаток этого технического решения - материалоемкость оборудования необходимого для его реализации и соответственно, потребность в средствах такелажно-доставочных работ в процессе монтажа-демонтажа устройства. Кроме того, ремонтопригодность обогатительного оборудования неудовлетворительна, что приводит к необходимости его демонтажа перед периодом осенних штормов (достигающих максимальной силы). Кроме того, процесс извлечения накопленного материала из шлюза достаточно сложен и плохо механизируется. The disadvantage of this technical solution is the material consumption of the equipment necessary for its implementation and, accordingly, the need for lifting and handling equipment during installation and dismantling of the device. In addition, the maintainability of the processing equipment is unsatisfactory, which leads to the need to dismantle it before the period of autumn storms (reaching maximum strength). In addition, the process of extracting accumulated material from the gateway is quite complicated and poorly mechanized.

Задача, решаемая заявленным изобретением, выражается в снижении материалоемкости оборудования, обеспечивающего реализацию способа, упрощении монтажно-демонтажных работ и работ по извлечению накопленного материала из шлюза и исключении необходимости работ по демонтажу и последующему монтажу обогатительного оборудования в целях обеспечения его сохранности в период штормов максимальной силы. The problem solved by the claimed invention is expressed in reducing the material consumption of the equipment, ensuring the implementation of the method, simplifying installation and dismantling works and works on removing the accumulated material from the lock and eliminating the need for dismantling and subsequent installation of processing equipment in order to ensure its safety during storms of maximum strength .

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в исключении необходимости специального подъемно-транспортного оборудования для монтажа-демонтажа обогатительного блока. Кроме того, исключаются простои в работе по причине поломки обогатительного оборудования. The technical result obtained when solving the problem is expressed in the elimination of the need for special handling equipment for mounting and dismounting of the beneficiation unit. In addition, downtime due to breakdown of the processing equipment is eliminated.

Для решения поставленной задачи способ разработки подводной россыпи, включающий использование в качестве обогатительного блока шлюзов, размещаемых в зоне прибойно-приливного волнения продольной осью вдоль преобладающего направления движения водяных масс, с накоплением полезного компонента в объеме обогатительного блока, отличается тем, что отработку россыпи ведут узкими траншеями, которые располагают так, чтобы их продольная ось располагалась вдоль направления движения прибойных волн, причем, ширина траншеи превышает ширину рабочего органа землеройной машины, используемой для извлечения материала, на величину зазора, обеспечивающего сохранность стенок траншеи, при этом вертикальные стенки траншеи облицовывают щитами, например, металлическими, нижние кромки которых заглубляют в дно траншеи, кроме того, траншею связывают с акваторией водоподводящей канавой, глубина которой меньше глубины траншеи, после чего траншею оставляют до ее самозаполнения материалом, переносимым приливно-волновыми течениями, после чего выемку материала из объема траншеи повторяют. To solve this problem, the method of developing an underwater placer, including the use of locks as an enrichment block located in the tidal zone with a longitudinal axis along the prevailing direction of movement of water masses, with the accumulation of the useful component in the volume of the enrichment block, differs in that the placer is mined narrow trenches that are positioned so that their longitudinal axis is located along the direction of movement of the breaking waves, moreover, the width of the trench exceeds the width of the working the body of the digging machine used to extract the material by the amount of the gap ensuring the safety of the walls of the trench, while the vertical walls of the trench are lined with shields, for example, metal, the lower edges of which are buried in the bottom of the trench, in addition, the trench is connected to the water area by a water supply ditch, depth which is less than the depth of the trench, after which the trench is left until it is self-filled with material carried by tidal wave currents, after which the excavation of the material from the volume of the trench is repeated.

Кроме того, дно траншеи снабжают съемными трафаретами, выполненными предпочтительно в виде металлических пластин, размеры которых соответствуют размерам поперечного сечения траншеи, при этом, нижнюю кромку трафаретов заглубляют в дно, а верхнюю размещают выше дна на уровне, сохраняемым постоянным в процессе самозаполнения траншеи. In addition, the bottom of the trench is equipped with removable stencils, made preferably in the form of metal plates, the sizes of which correspond to the dimensions of the cross section of the trench, while the lower edge of the stencils is buried into the bottom, and the upper edge is placed above the bottom at a level that remains constant during the trench self-filling.

Кроме того, перед зачисткой обустроенной траншеи от концентрата трафареты извлекают. In addition, before cleaning the equipped trench from the concentrate, the stencils are removed.

Кроме того, удаление от уреза воды торца траншеи не превышает максимальной дальности наката на пляж волнового прибоя в период штормов. In addition, the removal of the end of the trench from the water edge does not exceed the maximum range of the tidal wave on the beach during storms.

Сравнительный анализ признаков заявленного решения и признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию "новизна". A comparative analysis of the features of the claimed solution and the features of the prototype and analogues indicates its compliance with the criterion of "novelty."

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:
Признак..."отработку россыпи ведут узкими траншеями" обеспечивает возможность самозалечивания очистных выработок (траншеи) после прекращения очистных работ и снятия защитного покрытия со стенок траншеи за счет обрушения (сдвижения) бортов самих траншей, т.е. тем самым обеспечивается частичное заполнение нижних горизонтов траншеи материалом россыпи, не лишенным биоценоза.The features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks:
The sign ... "mining of the placer is carried out in narrow trenches" provides the possibility of self-healing of the mine workings (trenches) after the cessation of treatment and removal of the protective coating from the walls of the trench due to the collapse (shift) of the sides of the trenches themselves, i.e. This ensures partial filling of the lower trench horizons with placer material not devoid of biocenosis.

Признак. . ."которые (т.е. траншеи) располагают так, чтобы их продольная ось располагалась вдоль направления движения прибойных волн", снижает сопротивление полости движению водной массы и, тем самым, повышает дальность переноса взвешенного в воде твердого материала и полноту заполнения траншеи (в процессе ее заполнения-самозалечивания). Sign. . . "which (ie, trenches) are positioned so that their longitudinal axis is located along the direction of movement of the breaking waves", reduces the resistance of the cavity to the movement of the water mass and, thereby, increases the transport range of the solid material suspended in water and the completeness of filling the trench (in the process of its filling, self-healing).

Признак. . ."ширина траншеи превышает ширину рабочего органа землеройной машины, используемой для извлечения материала, на величину зазора, обеспечивающего сохранность стенок траншеи" обеспечивает возможность механизации работ по уборке концентрата из шлюза (траншеи). Sign. . . "the width of the trench exceeds the width of the working body of the digging machine used to extract the material by the amount of the gap ensuring the safety of the walls of the trench" provides the possibility of mechanization of the work of cleaning the concentrate from the lock (trench).

Признак. . . "вертикальные стенки траншеи облицовывают щитами, например, металлическими" обеспечивает сохранность бортов траншеи и исключает ее заполнение сползающими "призмами" пустых бортовых песков подмываемых в бортах траншеи. Тем самым исключается разубоживание концентрата, аккумулируемого в траншее-шлюзе обрушенными пустыми песками. Sign. . . "vertical walls of the trench are lined with shields, for example, metal" ensures the safety of the sides of the trench and eliminates its filling with sliding "prisms" of empty side sands washed in the sides of the trench. This eliminates the dilution of the concentrate accumulated in the trench gateway with collapsed empty sands.

Признак..."траншею связывают с акваторией водоподводящей канавой", обеспечивает возможность "самозаполнения" (накопления концентрата) траншеи частицами полезного компонента, взвешенными в приливно-прибойных водных массах. The sign ... "the trench is associated with the water supply ditch", provides the possibility of "self-filling" (accumulation of the concentrate) of the trench by particles of the useful component suspended in tidal-water masses.

Признак "глубина которой (т. е. водоподводящей канавы) меньше глубины траншеи" повышает "улавливающие" свойства траншеи по отношению к более тяжелым частицам полезного компонента, переносимым приливно-волновыми течениями. The sign "the depth of which (i.e., the water supply ditch) is less than the depth of the trench" increases the "catching" properties of the trench with respect to the heavier particles of the useful component carried by the tidal wave currents.

Признаки "траншею оставляют до ее самозаполнения материалом, переносимым приливно-волновыми течениями, после чего выемку материала из объема траншеи повторяют "...обеспечивают локализацию очистных работ на отдельных участках пляжа. The signs "leave the trench until it is self-filled with material carried by tidal wave currents, after which the excavation of the material from the volume of the trench is repeated" ... provide localization of treatment works in separate sections of the beach.

Признаки второго пункта формулы изобретения повышают "улавливающие свойства траншеи", и обеспечивают их сохранение в процессе самозаполнения траншеи. The features of the second claim increase the "trapping properties of the trench", and ensure their preservation in the process of self-filling of the trench.

Признаки третьего пункта формулы изобретения обеспечивают возможность эффективного использования землеройной техники для очистки обустроенных траншей от (накопленного материала) концентрата. The features of the third claim provide the possibility of efficient use of earthmoving equipment for cleaning the equipped trenches of (accumulated material) concentrate.

Признак четвертого пункта формулы изобретения обеспечивает локализацию участка очистных работ в направлении по нормали к урезу воды. The sign of the fourth claim provides for the localization of the treatment site in the direction normal to the water edge.

На фиг. 1 показан вид отрабатываемого участка пляжа в плане; на фиг. 2 показан продольный вертикальный разрез по траншее, на начальной стадии ее самозаполнения; на фиг. 3 показан продольный вертикальный разрез по траншее, на конечной стадии ее самозаполнения. In FIG. 1 shows a plan view of a worked out section of a beach; in FIG. 2 shows a longitudinal vertical section through the trench at the initial stage of its self-filling; in FIG. 3 shows a longitudinal vertical section through the trench, at the final stage of its self-filling.

На чертежах показаны акватория 1, береговая черта 2, направление 3 движения прибойных волн, траншеи 4, облицовка 5 траншеи, трафареты 6, водоподводящая канава 7, граница 8 максимальной дальности наката на пляж 9 волнового прибоя в период штормов. The drawings show the water area 1, coastline 2, direction 3 of the movement of surf waves, trenches 4, lining 5 of the trench, stencils 6, water supply ditch 7, border 8 of the maximum range of run-up to the beach 9 of the wave surf during storms.

Заявленный способ разработки россыпи осуществляется в следующем порядке. The claimed method of developing a placer is carried out in the following order.

Известным образом выявляют параметры залегания 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). 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 полезного компонента, с учетом технических возможностей оборудования, задействованного на очистных работах. Ширину траншей принимают на 0,4 - 0,5 м большей ширины рабочего органа землеройного оборудования, задействованного на очистных работах. Наиболее предпочтительный комплект оборудования включает экскаватор и автомобиль-самосвал. Перед выемкой траншеи 4 на продольных границах ее проектного контура размещают элементы облицовки 5 (металлические щиты), которые забивают в вертикальном положении в пляжный массив, после чего осуществляют выемку траншеи. Эти работы начинают от границы 8 и перемещают фронт работ в сторону береговой черты 2, вдоль направления 3 движения прибойных волн. В качестве береговой черты 2 целесообразно принимать границы акватории 1 во время прилива. 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 - 8 м, в зависимости от степени наклона поверхности пляжа) целик между соответствующим концом траншеи 4 и береговой чертой 2. По окончании этого процесса формируют торцевые участки траншеи забивкой соответствующих элементов облицовки 5 и заглубляют в дно траншеи трафареты 6 (представляющие из себя прямоугольные металлические листы толщиной 2 - 3 мм, соответствующие по форме сечению траншеи, верхняя кромка которых снабжена петлями, для подъема-извлечения трафаретов). Верхнюю кромку трафарета 6 оставляют на уровне 10 - 15 см над дном траншеи. После этого целик между торцом траншеи и береговой чертой 2 пересекают водоподводящей канавкой 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. In a known manner, the bedding parameters and hydrogeological parameters of a section of beach 9 planned for mining are identified (direction 3 of the movement of the breaking waves and the position of the border 8 of the maximum range of run-up to the beach 9 of the wave surf during the period of storms). In the case of significant in magnitude (more than 45 degrees) seasonal changes in the direction 3 of the movement of the surf waves, respectively, the position of the longitudinal axes of the trenches is changed 4. The depth of the trenches is determined from the condition of ensuring the maximum completeness of the extraction of the useful component, taking into account the technical capabilities of the equipment involved in the treatment works. The width of the trenches is taken at 0.4 - 0.5 m greater than the width of the working body of the earthmoving equipment involved in the treatment works. The most preferred set of equipment includes an excavator and a dump truck. Before excavation of the trench 4, the cladding elements 5 (metal panels) are placed at the longitudinal borders of its design contour, which are driven vertically into the beach array, after which the trench is excavated. These works begin from border 8 and move the front of the works towards coastline 2, along the direction 3 of the movement of the breaking waves. As coastline 2, it is advisable to take the boundaries of water area 1 at high tide. Excavation of the placer material with the formation of a trench 4 is carried out until the surface of the beach 9 allows free movement of equipment or until it remains small (of the order of 5-8 m, depending on the degree of inclination of the surface of the beach) between the corresponding end of the trench 4 and coastline 2. At the end of this process, the end sections of the trench are formed by driving the corresponding cladding elements 5 and the stencils 6 (which are rectangular metal sheets 2 - 3 mm thick, are buried into the bottom of the trench) corresponding in shape to the section of the trench, the upper edge of which is provided with loops, for lifting-removing stencils). The upper edge of the stencil 6 is left at a level of 10-15 cm above the bottom of the trench. After that, the pillar between the end of the trench and the coastline 2 is crossed by a water supply groove 7, which has a variable depth (from 0 at the level of the coastline 2 to the maximum at the contact with the trench 4). Moreover, the maximum depth of the ditch 7 is less than the depth of the trench 4.

После соединения траншеи 4 с акваторией 1 прибойные волны захлестываются в траншею увлекая с собой взвешенный твердый материала. After the trench 4 is connected to the water area 1, the breaking waves are swallowed into the trench, carrying with them the suspended solid material.

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 в вихрях, образующихся у трафаретов 6. Более мелкие фракции выпадают на обратном участке движения волны, попадая в вихри, образующиеся у противоположных сторон трафаретов 6 или у торцовой стенки 10, и выпадают в траншеи. По мере заполнения траншеи осаждающимся на ее дне материалом верхнюю кромку трафаретов периодически приподнимают над образующейся при этом поверхностью (соответствующим выдергиванием трафаретов вверх). После замыва траншеи 4 трафареты 6 извлекают (выдергиванием) и производят (посредством землеройной техники и автотранспорта) выгрузку из траншеи накопившегося материала. Далее вновь повторяют процесс накопления в траншеи полезного материала. Если перед началом осенних штормов (наиболее сильных) траншея 4 оказывается заполненной материалом, то его оставляют неизвлеченным, до конца названного периода, что гарантирует сохранность облицовки и трафаретов. При возобновлении очистных работ в новом добычном сезоне их начинают с зачистки траншеи 4, а затем все повторяется. If there are unburied placers at the bottom of the water area 1, the material of the latter is carried away by breaking waves and, when suspended, enters trench 4. The largest and heaviest particles fall in the forward section of the movement of the breaking wave in the vortices formed at the stencils 6. Smaller fractions fall out in the reverse section of movement the waves, falling into the vortices formed on the opposite sides of the stencils 6 or at the end wall 10, and fall into the trenches. As the trench is filled with material deposited on its bottom, the upper edge of the stencils is periodically lifted above the surface formed in this case (by pulling the stencils upwards). After the trench 4 is washed out, the stencils 6 are removed (by pulling it out) and (by means of earthmoving equipment and vehicles) the accumulated material is unloaded from the trench. Next, the process of accumulation of useful material in the trenches is again repeated. If before the beginning of the autumn storms (most severe) trench 4 is filled with material, then it is left uncovered until the end of the named period, which guarantees the safety of the cladding and stencils. With the resumption of treatment works in the new mining season, they begin with the clearing of trench 4, and then everything is repeated.

Если оставление материала в траншее исключается, то облицовку 5 удаляют, при этом, выемки, оставшиеся на месте траншей "залечиваются" перемещаемым волнами материалом в период штормов. Одновременно 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. Затем в начале нового добычного сезона очистные работы возобновляют и осуществляют в уже описанном порядке, при этом целесообразно располагать траншеи 4 в целиках, оставленных в период предшествующей обработки. If the abandonment of material in the trench is excluded, then the lining 5 is removed, while the recesses remaining in the place of the trenches are “healed” by the material moved by the waves during the period of storms. At the same time, water entering the trench washes its sides, which leads to their collapse and partial filling. Thus, the material from the untouched massif preserving the biocenosis falls to the bottom of the trench 4, which facilitates the penetration of the biocenosis objects into the entire thickness of the beach 9. Then, at the beginning of the new mining season, the treatment works are resumed and carried out in the order already described, it is advisable to arrange trenches 4 in pillars left in the period of previous processing.

Claims

1. The method of developing an underwater placer, including the use of locks as an enrichment block located in the tidal zone with a longitudinal axis along the prevailing direction of movement of water masses, with the accumulation of the useful component in the enrichment block volume, characterized in that the placer is mined in narrow trenches, which positioned so that their longitudinal axis is located along the direction of movement of the breaking waves, and the width of the trench exceeds the width of the working body of the digging machine, used to extract the material, by the amount of the gap ensuring the safety of the walls of the trench, while the vertical walls of the trench are lined with shields, for example, metal, the lower edges of which are dug into the bottom of the trench, in addition, the trench is connected to the water area by a water supply ditch, the depth of which is less than the depth of the trench, after which the trench is left until it is self-filled with material carried by tidal wave currents, after which the excavation of the material from the volume of the trench is repeated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the bottom of the trench is equipped with removable stencils, preferably made in the form of metal plates, the dimensions of which correspond to the dimensions of the cross section of the trench, while the lower edge of the stencils is buried in the bottom, and the upper edge is placed above the bottom at a level kept constant in the process of trench self-filling.

3. The method according to p. 2, characterized in that before clearing the equipped trench from the concentrate, the stencils are removed.

4. The method according to p. 1, characterized in that the removal from the water edge of the end of the trench does not exceed the maximum range of the run up to the beach of the surf in the period of storms.