RU2150581C1

RU2150581C1 - Method of storing and storage of saline rocks in permafrost regions

Info

Publication number: RU2150581C1
Application number: RU98115861A
Authority: RU
Inventors: В.В. Лобанов; А.С. Зельберг
Original assignee: Якутский научно-исследовательский и проектный институт алмазодобывающей промышленности АК "АЛРОСА"
Priority date: 1998-08-17
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 2000-06-10

Abstract

FIELD: ecologically safe storing and storage of saline rocks under permafrost conditions. SUBSTANCE: method includes planning of located of dump area in fracture zone with high tectonic disturbances of mass of permafrost rocks; formation of draining base of dump by removal within use the selected area of hardly filtering soil-vegetable layer; formation within selected area of closed water-tight dump of argillaceous nonsaline overburden rocks with subsequent additional loading with more hard nonsaline overburden rocks. Then saline rocks are stored inside closed contour of water-tight dump to height not exceeding the upper dump elevation from nonsaline overburden rocks. EFFECT: higher efficiency of environmental control due to prevention of spreading of mineralized contaminants from water and wind erosion of dump. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для экологически безопасного складирования и хранения засоленных горных пород преимущественно в районах развития многолетней мерзлоты. The invention relates to the mining industry and can be used for environmentally safe storage and storage of salted rocks mainly in areas of permafrost.

Известен способ отвалообразования в обводненных условиях, увеличивающий приемную способность за счет выбора участка, подготовки основания и формирования определенной структуры отвала с целью повышения сопротивляемости сдвигу пород водонасыщенного основания. Согласно способу на сухом участке срезают верхний слой до плотных глин, формируют полутраншею с заполнением ее грубо-, затем мелкообломочным материалом, формируют призмы упора и дренажные траншеи, укладывают разнопластичные обводненные породы, циклы отвалообразования повторяют (а.с. 1700237, E 21 C 41/00, 1989). A known method of dumping in flooded conditions, increasing the receiving capacity by selecting a site, preparing the base and the formation of a specific structure of the blade in order to increase the shear resistance of rocks of a saturated base. According to the method, on a dry site, cut off the top layer to dense clays, form a semi-trench with filling it with coarse, then finely clastic material, form prisms of abutment and drainage trenches, lay different-flooded waterlogged rocks, dumping cycles are repeated (A.S. 1700237, E 21 C 41 / 00, 1989).

Способ непригоден для складирования засоленных пород ввиду отсутствия противофильтрационного барьера, препятствующего растеканию по окружающей территории обогащенных солями атмосферных вод, промывающих складируемые засоленные породы. Подготовка основания отвала заключается в выемке фильтрующего верхнего слоя до водоупорных пород, что не приводит к формированию гидродинамического "окна" для перетока через него в подстилающий мерзлый массива жидких загрязнителей. Конструкция и высота отвала не предназначены для локализованного складирования засоленных пород внутри незасоленной вскрыши, чем, в частности, не предотвращается ветровая эрозия солесодержащих пород с угрозой загрязнения окружающей территории. The method is unsuitable for storing saline rocks due to the absence of an anti-filtration barrier that prevents the spread of salt-enriched atmospheric waters flushing stored saline rocks. The preparation of the base of the dump consists in the extraction of the filtering top layer to water-resistant rocks, which does not lead to the formation of a hydrodynamic "window" for flow through it into the underlying frozen mass of liquid pollutants. The design and height of the blade are not intended for localized storage of saline rocks inside non-saline overburden, which, in particular, does not prevent wind erosion of salt-containing rocks with the threat of environmental pollution.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ складирования горных пород, включающий размещение площадки отвала, формирование дренирующего основания отвала, возведение противофильтрационного барьера на внешней стороне отвала, и обработки периферийной части заскладированных внутри противофильтрационного барьера бедных горных пород специальными растворяющими жидкостями для повышения концентрации полезного компонента за счет направленного его переноса в сторону внутренней более богатой части горных пород отвала (а.с. 1788248 E 21 C 41/00, 1990). The closest in technical essence and the achieved result is a method of storage of rocks, including the placement of a dump site, the formation of a drainage base of the dump, the construction of an anti-filter barrier on the outside of the dump, and processing of the peripheral part of poor rocks stored inside the anti-filter barrier with special solvent liquids to increase the concentration of useful component due to its directed transfer towards the inner richer part rocks of the dump (A.S. 1788248 E 21 C 41/00, 1990).

Способ имеет ряд существенных недостатков, которые делают его применение для складирования засоленных вскрышных пород малоэффективным с точки зрения экологической безопасности. Не предусматривается приуроченность площадки отвала засоленных пород к зоне тектонической нарушенности, что не позволяет засоленным атмосферным водам уходить вглубь мерзлого массива. Фильтрующий слой в основании отвала предназначен лишь для периодического обезвоживания обрабатываемых горных пород, заскладированных внутри противофильтрационного барьера. При этом фильтрующиеся стоки в отсутствии гидродинамического "окна", связывающего сформированный отвал с подстилающим мерзлым массивом, растекаются по окружающей территории, загрязняя ее. Возведение противофильтрационного барьера из глинистых пород на внешней стороне отвала без пригруэки его вскрышными породами создает условия нарушения целостности барьера в теплое время года талыми и атмосферными водами за счет суффозионного разрушения глинистого экрана с последующим выносом через нарушенные участки жидких загрязнителей из тела отвала. Засоленный не сконсолидированный глинистый материал противофильтрационного барьера сам становится источником загрязнения окружающей территории, в частности, за счет ветровой эрозии боковой поверхности отвала и разноса засоленной пыли. The method has a number of significant disadvantages that make its use for storing salted overburden rocks ineffective from the point of view of environmental safety. The confinement of the saline waste dump site to the zone of tectonic disturbance is not provided, which does not allow saline atmospheric waters to go deep into the frozen massif. The filter layer at the base of the blade is intended only for periodic dehydration of processed rocks stored inside the anti-filtration barrier. At the same time, filtered effluents in the absence of a hydrodynamic “window” connecting the formed dump with the underlying frozen mass spread over the surrounding territory, polluting it. The erection of an antifiltration barrier from clayey rocks on the outside of the dump without a gruyka with its overburden creates conditions for breaking the barrier in the warm season with melt and atmospheric waters due to suffusion destruction of the clay screen with subsequent removal of liquid pollutants from the dump body through the damaged sections. The saline, non-consolidated clay material of the anti-filtration barrier itself becomes a source of pollution of the surrounding area, in particular, due to wind erosion of the side surface of the dump and the spread of salted dust.

Цель изобретения - повышение эффективности охраны окружающей среды за счет предотвращения разноса минерализованных загрязнений от водной и ветровой эрозии отвала. The purpose of the invention is to increase the efficiency of environmental protection by preventing the spread of mineralized contaminants from water and wind erosion of the dump.

Поставленная цель достигается тем, что в способе складирования и хранения засоленных горных пород в районах развития многолетней мерзлоты, включающем планирование размещения площадки отвала, формирование дренирующего основания отвала, возведение противофильтрационного отвала и складирование горных пород, площадку отвала размещают в разломной зоне с повышенной тектонической нарушенностью горного массива многолетнемерзлых пород, дренирующее основание отвала формируют путем снятия труднофильтрующего почвенно-растительного слоя, возведение противофильтрационного отвала производится из глинистых незасоленных вскрышных пород путем отсыпки по замкнутому контуру в пределах выбранной площадки с последующей пригрузкой более крепкими незасоленными вскрышными породами, складируют засоленные горные породы внутри замкнутого контура противофильтрационного отвала на высоту, не превышающую верхней отметки отвала из незасоленных вскрышных пород. This goal is achieved by the fact that in the method of warehousing and storage of saline rocks in areas of permafrost development, including the planning of the dump site, the formation of the drainage base of the dump, the construction of an anti-filter dump and storage of rocks, the dump site is placed in a fault zone with increased tectonic disturbance of the rock massif of permafrost, the drainage base of the dump is formed by removing the hard-to-filter soil and plant layer, in Institution impervious blade made from clay nonsaline overburden by dumping the closed loop within the chosen site followed prigruzkoy stronger nonsaline overburden, rock saline warehoused inside the closed contour impervious blade to a height not exceeding the top of the blade mark nonsaline overburden.

Повышение эффективности охраны окружающей среды обеспечивается за счет формирования специальной конфигурации, последовательности создания и структуры противофильтрационного отвала, способствующего предотвращению растекания по окружающей отвал территории жидких загрязнителей, получаемых за счет промывки заскладированных соленых пород атмосферными водами, и обеспечением условий подземного захоронения засоленных атмосферных вод в многолетнемерэлые породы через сформированное гидродинамическое "окно" под отвалом, а также за счет предотвращения засоления окружающей территории из-за ветрового выдувания солесодержащей пыли из заскладированных пород. Improving the efficiency of environmental protection is ensured by the formation of a special configuration, sequence of creation and structure of an anti-filtration dump, which helps to prevent the spread of liquid pollutants through the surrounding dump of the territory obtained by washing stored saline rocks with atmospheric waters and providing underground burial conditions for saline atmospheric waters into permafrost rocks through the formed hydrodynamic "window" under the blade, as well as due to Preventing salinity of the surrounding area due to the wind blowing dust from the impounded saline rocks.

Ввиду отрицательного баланса годовых температур в районах развития многолетней мерзлоты под отвалами вскрышных пород происходит подъем границы сезонного колебания температур с выходом ее в тело отвала. Для решаемой задачи это является положительным моментом, так как приводит к повышению противофильтрационной эффективности созданного отвала за счет промораживания поступающей атмосферной воды в поровом пространстве тела отвала. Контроль процесса промораживания в теле противофильтрационного отвала проводится по термоскважинам, а по оси замкнутого отвала проведением режимных геофизических наблюдений (например, методом переходных процессов). Показателем эффективности противофильтрационного отвала является накопление во внутренней чаше атмосферных вод. Due to the negative balance of annual temperatures in areas of permafrost development under the overburden dumps, the border of seasonal temperature fluctuations rises with its release into the dump body. For the problem being solved, this is a positive point, since it leads to an increase in the anti-filtration efficiency of the created dump due to freezing of incoming atmospheric water in the pore space of the dump body. The process of freezing in the body of an anti-filtration dump is controlled by thermal wells, and along the axis of the closed dump by conducting regime geophysical observations (for example, by the transient method). An indicator of the effectiveness of an anti-filter dump is the accumulation of atmospheric water in the inner bowl.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Предварительно, на экономически допустимых расстояниях от месторождения, проводят анализ геолого-тектонической обстановки. Выделяют зону (-ы) разломов, тектонические нарушения которых находят отражение в пределах многолетнемерзлых пород и выражены, например, в виде отрицательных аномалий гравитационного поля, что свидетельствует о наличии зон дробления с потенциально высокими фильтрационными свойствами. Реально такие зоны проявляют себя повышенными расходами промывочной жидкости или воздуха в процессе разведочного бурения. Previously, at economically feasible distances from the field, an analysis of the geological and tectonic situation is carried out. Fault zone (s) are distinguished, the tectonic disturbances of which are reflected within permafrost and are expressed, for example, in the form of negative anomalies of the gravitational field, which indicates the presence of crushing zones with potentially high filtration properties. In reality, such zones manifest themselves with increased flow rates of flushing fluid or air during exploratory drilling.

Поверхность площадки для складирования горных пород очищают от почвенно-растительного слоя, служащего во многих случаях препятствием для вертикальной фильтрации талых вод в массив многолетнемерзлых горных пород. Этим создается гидродинамическое "окно" для направленной фильтрации обогащенных солями атмосферных вод в зону повышенной трещиноватости пород, обусловленной влиянием тектонического нарушения. Происходит самопроизвольное захоронение загрязненных вод во многолетнемерзлых породах, чем предотвращается их негативное воздействие на окружающую отвал территорию. Контроль процесса захоронения осуществляют с помощью режимных гидрогеофизических наблюдений. The surface of the rock storage site is cleaned of the soil-plant layer, which in many cases serves as an obstacle to the vertical filtration of melt water into an array of permafrost rocks. This creates a hydrodynamic “window” for the directed filtration of atmospheric water enriched with salts into the zone of increased fracturing of rocks, due to the influence of tectonic disturbance. Spontaneous burial of contaminated waters in permafrost occurs, which prevents their negative impact on the surrounding dump area. The control of the burial process is carried out using regime hydrogeophysical observations.

В пределах выбранной площадки отсыпают по замкнутому контуру слой глинистых незасоленных вскрышных пород (глины, суглинки, глинистые пески, мергели и т.п.), залегающих выше кровли первого рассолоносного горизонта. Максимальная высота отсыпки малофильтрующего глинистого материала определяется технологическими возможностями транспортирования, а также параметрами устойчивости отсыпаемого грунта. Затем слой глинистых пород засыпают более крепкими незасоленными вскрышными породами, располагая их преимущественно к внешней стороне формируемого замкнутого контура отвала. Параметры сформированного замкнутого противофильтрационного отвала (периметр и высота) определяются необходимостью иметь внутреннюю свободную емкость, достаточную для складирования планируемого объема засоленных горных пород и чтобы конечная вершина засоленных пород не превышала верхней отметки замкнутого противофильтрационного отвала из незасоленной вскрыши. Это предотвратит возможность выдувания солесодержащей пыли и разнос ее по окружающей территории. Within the chosen site, a layer of clay non-saline overburden rocks (clays, loams, clay sands, marls, etc.), lying above the roof of the first brine horizon, is poured in a closed loop. The maximum filling height of low-filtering clay material is determined by the technological capabilities of transportation, as well as the stability parameters of the filled soil. Then, a layer of clay rocks is covered with stronger non-saline overburden, placing them mainly on the outside of the formed closed contour of the dump. The parameters of the formed closed antifiltration dump (perimeter and height) are determined by the need to have an internal free capacity sufficient to store the planned volume of saline rocks and so that the final peak of salted rocks does not exceed the upper mark of the closed antifiltration dump from non-saline overburden. This will prevent the possibility of blowing salt-containing dust and spreading it around the surrounding area.

Пример конкретной реализации. An example of a specific implementation.

На фиг. 1 показан план месторождения с участком складирования, на фиг. 2 - схематический разрез через рудное тело и участок складирования. In FIG. 1 shows a plan of a deposit with a storage area, FIG. 2 is a schematic section through an ore body and a storage site.

В районе рудного тела 1, ограниченного в плане проектным контуром карьера 2, проводят анализ геолого-тектонической обстановки. Выявляют зону разлома 3, а в ее пределах участки 4 повышенной тектонической нарушенности, фиксируемые по геофизическим показателям (например, по локализованному минимуму величины гравитационного поля) и разведочному бурению. Определяют внешнюю границу 5 для отвала незасоленных вскрышных пород исходя из необходимых по проекту объемов выемки вскрыши, в частности, засоленной. Глинистые вскрышные породы, отбираемые при отработке месторождения в пределах мерзлоты 6, укладывают в виде замкнутого отвала 7 в пределах участка 4. Более крепкими незасоленными вскрышными породами 8 пригружают сформированный противофильтрационный отвал, отсыпая их преимущественно в сторону внешней части его. Почвенно-растительный слой в пределах участка 4 предварительно удаляют, формируя гидродинамическое "окно" 9, через которое будут отфильтровываться в многолетнемерзлый трещиноватый массив участка 4 засоленные атмосферные воды. После вскрытия карьером кровли 10 водоносного комплекса засоленные горные породы начинают складировать во внутреннее свободное пространство сформированного замкнутого отвала 7 из незасоленных вскрышных пород, образуя своего рода внутренний отвал 11. К моменту начала складирования засоленных горных пород граница 12 слоя сезонных колебаний температур поднимется в пределы сформированного замкнутого отвала 7, улучшая его противофильтрационные свойства. In the region of ore body 1, limited in terms of the design contour of open pit 2, an analysis of the geological and tectonic situation is carried out. Fault zone 3 is identified, and within it, sections 4 of increased tectonic disturbance are recorded by geophysical indicators (for example, by the localized minimum of the gravitational field) and exploration drilling. The external boundary 5 is determined for the dump of non-saline overburden based on the volumes of overburden excavation required by the project, in particular saline. Clay overburden, taken during mining within the permafrost 6, is laid in the form of a closed blade 7 within section 4. The stronger non-saline overburden rocks 8 are loaded with the formed anti-filter dump, pouring them mainly towards its outer part. The soil-plant layer within section 4 is preliminarily removed, forming a hydrodynamic "window" 9, through which saline atmospheric water will be filtered into the permafrost fractured massif of section 4. After the quarry opens the roof of the 10th aquifer complex, saline rocks begin to store 7 of the non-saline overburden into the internal free space of the formed closed dump, forming a kind of internal dump 11. By the time saline rocks are stored, the boundary of the 12th layer of seasonal temperature fluctuations will rise within the limits of the formed closed blade 7, improving its antifiltration properties.

Предложенный способ складирования и хранения засоленных горных пород позволит обеспечить надежную экологическую защиту окружающей среды от воздействия жидких минерализованных загрязнителей, получаемых за счет промывки атмосферными водами засоленных горных пород, и ветрового разноса засоленной пыли. The proposed method of storing and storing saline rocks will provide reliable environmental protection from the effects of liquid mineralized pollutants obtained by washing atmospheric waters with saline rocks and wind dispersal of saline dust.

Claims

A method of storing and storing saline rocks in the areas of permafrost development, including planning for the placement of the dump area in the fault zone with increased tectonic disturbance of the permafrost massif, the formation of the drainage base of the dump by removing the hard-to-filter soil and plant layer, the construction of a closed antifiltration dump by first filling the clay layer non-saline overburden, followed by backfilling from the outside of the stronger non-saline nnyh overburden rocks saline storage within a closed circuit blade impervious to a height not exceeding the top of the blade mark nonsaline overburden.