Шахтное выщелачивание. Системы вертикальных открытых камер с посекционной отбойкой и выщелачиванием руд.

Суть схемы заключаются в том, что рудное тело отрабатывают в одну стадию без разделения на камеры и междукамерные целики с формированием массы сплошной замагазинированной руды.

Система шахтного выщелачивания металлов в вертикальных открытых камерах:

1- рудное тело; 2 – безрудные породы; 3 – нижний полевой штрек; 4 – вентиляционный восстающий; 5 – верхний подготовительный штрек; 7 – нижний подготовительный штрек; 8 – нисходящие скважины для отбойки руды; 9 – компенсационное пространство; 10, 10^/ – отбитая магазинированная руда и в стадии выщелачивания; 11 – рудоспуски; 12 – трубопровод для подачи реагентов; 13 – оросительная система; 14 – верхняя подсечка для размещения оросительной системы; 15 – взрывные скважины для погашения верхней подсечки; 16 – обрушенная порода; 17 – обрезная крепь для поддержания кровли подсечки.

Верхнюю подсечку проходят посекционно для сокращения площади обнажений кровли. При подготовке первой секции к массовой отбойке руды создают компенсационное пространство на фланге секции путем частичного выпуска руды через рудоспуски. После массовой отбойки руды в секции монтируют оросительную систему и производят выщелачивание замагазинированной руды (см. схему. После окончания выщелачивания в первой секции осуществляют нарезку следующей, а часть подсечки отработанной секции отработанной секции заполняют обрушенными породами налегающего массива.

Перед отбойкой каждой последующей секции частично выпускают выщелоченную руду из предыдущей секции, расположенной на границе с неотработанным рудным массивом. Так как компенсационное пространство, созданное таким образом, располагается только в центральной части, то и порядок отбойки руды в секции принят соответственно этому: сначала взрывают скважины в центральной части секции на компенсационное пространство, а затем – остальные ряды скважин.

 

Шахтное выщелачивание.Вариант систем шахтного выщелачивания в вертикальных заполненных камерах при сплошном магазинировании руд

Характеризуется тем, что замагазинированная руда полностью заполняет объем камер без оставления открытого пространства, поэтому такие камеры называют «закрытыми».

Система шахтного выщелачивания в вертикальных заполненных камерах при сплошном магазинировании руд:

 

1 – рудное тело; 1/ - временный междуэтажный целик; 2 – полевой этажный штрек; 2/ - полевой подэтажный штрек; 3 – рудный этажный штрек; 4 – дучки; 5 – нижний буровой штрек; 6 – подходные орты на этаже; 7 – компенсационная щель; 8 – скважины для отбойки руды в камере; 9 – невзрываемая часть целика; 10 – отбитая замагазинированная рудная масса; 11 – раствороподающие скважины.

Растворы реагента к поверхности замагазинированных руд подают по скважинам – оросителям, которые бурят из выработок, находящихся вне контура камеры.

 

6. Усовершенствования вариантов систем шахтного выщелачивания

 

Общим и характерным для усовершенствования вариантов систем шахтного выщелачивания является то, что постоянные междукамерные целики, как правило, отсутствуют, а временные междукамерные целики (при многоэтажной отбойке) отбиваются и выщелачивают по мере погашения верхних этажей. Таким образом осуществляется последовательное сплошное магазинирование и выщелачивание руд.

 

Эти варианты разделяют по направлению и последовательности отработки рудных тел одним или несколькими этажами, а также по виду конструктивного оформления камер, а иногда и по способу подачи растворов реагента к поверхности замагазинированной в камерах руды.

В вариантах систем с одноэтажной выемкой порядок проведения подготовительных выработок и оформление раствороприемного днища такие же, как в вариантах систем шахтного выщелачивания в открытых камерах. Над контуром камеры проходят верхний полевой штрек, предназначенный для бурения скважин, проветривания, подачи растворов реагентов и других целей. При достаточной устойчивости пород верхний полевой штрек располагают непосредственно над кровлей камеры, а при слабой устойчивости – у лежачего бока. Верхний и нижний полевые штреки сбивают восстающими через каждые 50 – 60 метров.

Массовую отбойку руд производят порядным взрыванием вееров скважин, которые бурят из верхнего полевого и нижнего рудного штреков. Отрезки скважин, пробуренные из верхнего полевого штрека и расположенные вне контура камеры, не взрывают. Они служат в дальнейшем для транспортирования растворов реагента непосредственно к поверхности замагазинированной рудной массе в камере.

С точки зрения процесса инфильтрационно – капиллярного выщелачивания, подача растворителя для орошения массива должна осуществляться при таком напоре струи, который исключает образование так называемых «мертвых зон». Для исключения образования «мертвых зон» выщелачивание начинают с небольшого напора. В дальнейшем небольшой напор чередуют с более мощным напором.

В вариантах систем разработки с многоэтажной отработкой месторождения или отдельных их его участков основные принципы технологических схем сохраняются, но конструктивное оформление камер имеет свои особенности. Подготовительные работы включают проходку на каждом этаже откаточных полевых и рудных штреков и сбоек между ними, а также проходку рудоспусков, сбиваемых буровым штреком в контурах днища камеры. Для сохранения на рабочем горизонте выработок, используемых для отработки нижележащего этажа, между ними оставляют только временный целик. Отработку этого целика ведут совместно с эксплуатацией запасов находящейся под ним камеры. В связи с этим компенсационное пространство формируют почти до днища вышележащей камеры с оставлением небольшой предохранительной корки, препятствующей обрушению выщелоченных пород в компенсационное пространство.

Массовую отбойку руды и межэтажного целика производят глубокими скважинами, которые бурят из верхнего и нижнего рудных штреков. При этом в верхней части под днищем отработанной камеры оставляют небольшой предохранительный целик. Применение короткозамедленного взрывания массива руды в условиях зажатой среды при оставлении такого предохранительного целика предотвращает прорыв породы в очистное пространство.

Растворы реагентов подают по скважинам – оросителям непосредственно к кровле разрушенного междуэтажного целика. При малых размерах целика по ширине (т.е. при малой мощности рудного тела) скважины оросители бурят наклонно по восстанию из полевого штрека, находящегося на уровне кровли разрабатываемого этажа. В целях лучшего смыкания зон орошения, формируемых вокруг скважин, последние бурят по более густой сетке, чем взрывные скважины.

При разработке рудных тел большой мощности проходят дополнительные полевые выработки на уровне кровли целика. Из них бурят горизонтальные скважины – оросители для равномерного орошения всей поверхности замагазинированной руды.

 

 

Пример зарубежного опыта шахтного выщелачивания

 

Характерным примером опыта шахтного выщелачивания является рудник в штате США Майами (см. схему).

Там шахтное выщелачивание было применено в 1959 году. Месторождение отрабатывалось с 1910 года. Добыча руд велась камерными системами разработки. Медные руды приурочены к толще гранитпорфировых пород, оруднение прожилковое. Основные медьсодержащие минералы на месторождении представлены халькозином, халькопиритом, борнитом, ковеллином, малахитом, азуритом, купритом и самородной медью.

Подземную разработку прекратили в связи с истощением запасов богатых руд. Однако остались невыработанными целики богатых руд и значительные запасы бедных руд с содержанием 0,1 – 0,2 %.

Для извлечения оставшейся в недрах меди решено было применить шахтное выщелачивание. Растворитель подавался в воронку обрушения, образовавшуюся над отработанными камерами. Мощность горной массы, в которой циркулировали растворы, - 183 м, выщелачиваемая руда была сосредоточена в нижнем 45 – пяти метровым слое. Продуктивные растворы собирались в выработках нижележащего горизонта.

Первоначально выщелачивание производили растворами серной кислоты в концентрации 30 г/л. Затем концентрацию регулировали таким образом, чтобы в растворах для выщелачивания бедных руд ее уровень составлял 0,25 г/л, а по мере увеличения содержания меди в руде концентрацию кислоты повышали. В сутки из 11 тыс. т раствора получали 22,6 т меди. Так как потери воды из – за испарения составляли примерно 10 %, на промывку меди после осаждения добавляли свежую воду из артезианских скважин. Перерывы между циклами орошения способствовали окислению сульфидов и диффузии растворов внутрь кусков руды.

 

Схема отработки запасов зизико – химическими

геотехнологиями на руднике Майами:

1 – воронка обрушения;

2 – трубопровод оросительной системы; 3 – направление движения рабочего раствора; 4 – скважины для сбора продуктивного раствора;

5 – откаточный штрек; 6 – зумпф для циркуляции продуктивного раствора.