Способ разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков и твердой составляющей гидросмеси

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли и может быть использовано при освоении природных и техногенных высокоглинистых россыпных месторождений полезных ископаемых с повышенным содержанием мелкого и тонкого золота. Техническим результатом является повышение эффективности разрушения и дезинтеграции глинистых песков россыпей. Способ включает вскрытие россыпи, проходку водозаводной траншеи с уклоном по направлению падения пласта месторождения и водосборной траншеи, проходку накопительной траншеи осуществляют между разрабатываемым участком и водосборной траншеей. Производят монтаж всасывающего устройства установки напорного гидротранспортирования и монтаж ультразвуковой установки относительно накопительной траншеи, последовательно интенсифицируют фильтрацию воды в глинистые пески на затопленном участке по поверхности посредством гидродинамической активации и осуществляют срезание элементами резания гидродинамического оборудования водонасыщенных слоев песков, дополнительное гидродинамическое инициирование и ультразвуковое воздействие на гидросмесь в накопительной траншее в низком диапазоне частот, обеспечивающим больший эффект смещения частиц гидросмеси, и интенсивностью излучения ультразвука от 5 Вт/см и выше. 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли и может быть использовано при освоении природных и техногенных высокоглинистых россыпных месторождений полезных ископаемых с повышенным содержанием мелкого и тонкого золота.

Известен способ разрушения горного массива, согласно которому на массив воздействуют породоразрушающим инструментом и ультразвуковыми колебаниями в месте контакта последнего с массивом, предварительно определяют направление максимального сжимающего напряжения в массиве, причем направление ультразвуковых колебаний ориентируют перпендикулярно направленности максимального сжимающего напряжения с опережением относительно воздействия породоразрушающим инструментом /1/.

Способ предназначен для разрушения горных пород рудного типа и не может быть использован для разрушения средн- и высокопластичных глинистых песков россыпей.

Известен способ управления процессом трансформации золотосодержащей породы, включающий разупрочнение породы механическим воздействием с последующим периодическим инициированием упругих колебаний в ультразвуковом диапазоне с постоянной частотой в системе песчано-глинистая порода - вода, инициирование упругих колебаний ведут при постоянном внешнем давлении, различных временных интервалах и мощностях и при предварительном выборе контролируемого диапазона размеров частиц, определяют оптимальное время воздействия, при котором обеспечивается стабильность осадка глинистых частиц в системе с постоянным объемом, затем рассчитывают условные коэффициенты трансформации, строят график изменения указанных коэффициентов трансформации от времени, из которого определяют увеличение контролируемой исходной величины удельной поверхности разупрочняемых частиц на порядок, при которой понижают мощность ультразвукового излучения вдвое /2/.

Данный способ не включает интенсификацию объемных участков уплотненных и водонасыщенных песков и может применяться для активизации гидросмеси и ее контроля.

Наиболее близким по технической сущности является способ разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков россыпных месторождений, включающий вскрытие россыпи, проходку водозаводной траншеи с уклоном по направлению падения пласта месторождения и водосборной траншеи глубиной с разностью отметок дна в траншеях от 1,5 до 3 м, заполнение водой водозаводной траншеи с одновременным заполнением разрабатываемого участка россыпи водой на глубину, обеспечивающую монтаж и установку оборудования в плавучем состоянии, и поддержанием этого уровня в последующем для первичного разупрочнения глинистых песков с помощью подачи воды через регулируемый затвор, процесс естественной фильтрации воды в массив, монтаж установки напорного гидротранспортирования. В конце напорного пульповода устанавливают вихреобразователь и гидродинамический кавитатор /3/.

Недостатком способа является то, что основной процесс дезинтеграции осуществляется путем воздействия на гидросмесь. Однако на первой стадии естественной фильтрации воды в массив процесс не инициируется и поэтому развивается достаточно медленно, так как коэффициент фильтрации глины составляет величину от четвертого до шестого порядка малости 0,0005-0,000005 см/с.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности разрушения и дезинтеграции глинистых песков россыпей путем интенсификации естественного процесса фильтрации воды в уплотненные и водонасыщенные слои и дезинтеграции гидросмеси с глинистыми частицами.

Технический результат достигается за счет того, что в способе разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков и твердой составляющей гидросмеси, включающем вскрытие россыпи, проходку водозаводной траншеи с уклоном по направлению падения пласта месторождения и водосборной траншеи глубиной с разностью отметок дна в траншеях от 1,5 до 3 м, заполнение водой водозаводной траншеи с одновременным заполнением разрабатываемого участка россыпи водой на глубину, обеспечивающую монтаж и установку гидродинамического оборудования в плавучем состоянии, и поддержанием этого уровня в последующем для первичного разупрочнения глинистых песков с помощью подачи воды через регулируемый затвор, монтаж установки напорного гидротранспортирования, процесс естественной фильтрации воды в массив, проходку накопительной траншеи осуществляют между разрабатываемым участком и водосборной траншеей, производят монтаж всасывающего устройства установки напорного гидротранспортирования и монтаж ультразвуковой установки относительно накопительной траншеи, последовательно интенсифицируют фильтрацию воды в глинистые пески на затопленном участке по поверхности посредством гидродинамической активации перемешиванием гидросмеси лопастным механизмом и осуществляют срезание элементами резания гидродинамического оборудования водонасыщенных слоев песков, последующую гидродинамическую активацию лопастным механизмом образуемой гидросмеси по поверхности разрабатываемого участка, перепускание образуемой гидросмеси в накопительную траншею с поддержанием однородного соотношения твердого к жидкому в накопительной траншее регулируемым затвором и подачей дополнительной воды из водосборной траншеи напорным гидротранспортированием, ультразвуковое воздействие на гидросмесь в накопительной траншее в низком диапазоне частот, обеспечивающим больший эффект смещения частиц гидросмеси и интенсивностью излучения ультразвука от 5 Вт/см² и выше.

Совокупность новых существенных признаков позволяет решить новую техническую задачу - активизировать процесс добычи путем интенсификации естественного процесса фильтрации воды в уплотненные и водонасыщенные слои глинистых песков и дезинтеграции гидросмеси с глинистыми частицами ультразвуковым воздействием.

На фиг.1 - общий вид системы разработки россыпи, обеспечивающий выполнение способа; на фиг.2 - полученные расчетным путем графические зависимости амплитуды ζ смещения частиц гидросмеси в звуковой волне от давления ультразвука P, колебательное смещение частиц гидросмеси при соотношении твердого к жидкому Т:Ж как: 3:7 - показано точками … и 6:4 показано сплошной линией __.

Реализация способа разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков и твердой составляющей гидросмеси осуществляется следующим образом. Производят вскрытие россыпи, проходку водозаводной траншеи 1 с уклоном 2 по направлению 3 падения пласта месторождения и водосборной траншеи 4 глубиной 5 с разностью отметок дна 6 в траншеях 1 и 4 от 1,5 до 3 м. Проходку накопительной траншеи 7 осуществляют между разрабатываемым участком 8 и водосборной траншеей 4. Соединяют накопительную траншею 7 и разрабатываемый участок 8 между собой и устанавливают между ними регулируемый затвор 9. Регулируемым затвором 9 перекрывают доступ воды в накопительную траншею 7. Производят заполнение водой водозаводной траншеи 1 с одновременным заполнением разрабатываемого участка 8 россыпи водой на глубину 10, обеспечивающую монтаж и установку гидродинамического оборудования 11 в плавучем состоянии, и поддержанием этого уровня 12 в последующем для первичного разупрочнения глинистых песков с помощью подачи воды через регулируемый затвор 13. Производят монтаж всасывающего устройства 14 установки напорного гидротранспортирования 15 и монтаж ультразвуковой установки 16 относительно накопительной траншеи 7, а гидродинамического оборудования 11 - на разрабатываемом участке 8, в забое. Последовательно интенсифицируют фильтрацию воды в глинистые пески на затопленном участке 8 по поверхности 17 посредством гидродинамической активации перемешиванием гидросмеси лопастным механизмом 18 и осуществляют срезание элементами резания 19 гидродинамического оборудования 11 водонасыщенных слоев песков. Осуществляют последующую гидродинамическую активацию лопастным механизмом 18 образуемой гидросмеси по поверхности 17 разрабатываемого участка 8 и перепускание образуемой гидросмеси в накопительную траншею 7 с поддержанием однородного соотношения твердого к жидкому в накопительной траншее 7 регулируемым затвором 9 и подачей дополнительной воды из водосборной траншеи 4 напорным гидротранспортированием устройством 20. Ультразвуковое воздействие на гидросмесь с расчетным эквивалентным равновесным волновым сопротивлением ρ_э·с_э (где ρ_э - плотность среды, с_э - скорость продольной волны звука в среде) в накопительной траншее 7 осуществляют в низком диапазоне ультразвуковых частот, обеспечивающим больший эффект смещения ζ частиц гидросмеси, и интенсивностью I излучения ультразвука от 5 Вт/см² и выше с помощью ультразвуковой установки 16, (см. фиг.2 и табл.)

Таблица
Численные значения начальных параметров интенсивности излучения ультразвука, обеспечивающих заданные величины амплитуд колебательного смещения частиц гидросмеси в звуковой волне, частота излучения f=25 кГц
Расчетное эквивалентное равновесное волновое сопротивление гидросмеси (ρэ·сэ)·106 кг/м2с, при Т:Ж	Начальные параметры интенсивности I, Вт/см2 при заданных амплитудах смещения |ξэ| и соотношении Т:Ж
|ξэ|=10-6 м	|ξэ|=10-5 м	|ξэ|=10-4 м
3:7	6:4	3:7	6:4	3:7	6:4	3:7	6:4
1,717	1,910	2,12	2,35	2,12·102	2,35·102	2,12·104	2,35·104
1.976	1,962	2,43	2,42	2,43·102	2,42·102	2,43·104	2,42·104
2,005	2,011	2,47	2,48	2,47·102	2,48·102	2,47·104	2,48·104
2.076	2,139	2,56	2,64	2,56·102	2,64·102	2,56·104	2,64·104
2,100	2,178	2,6	2,68	2,6·102	2,68·102	2,6·104	2,68·104
2,118	2,195	2,61	2,705	2,61·102	2,705·102	2,61·104	2,705·104

С помощью всасывающего устройства 14 установки напорного гидротранспортирования 15 гидросмесь подается на обогатительное оборудование 21.

Способ позволит обеспечить экологическую безопасность и снижение потерь мелких и тонких частиц золота размером от 0,5 до 0,002 мм при разработке высокоглинистых золотосодержащих россыпей.

Источники информации

1. SU 1666707, опубл. 30.07.1991

2. RU 2276727, опубл. 20.05.2006

3. RU 2288361, опубл. 27.11.2006

Способ разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков и твердой составляющей гидросмеси, включающий вскрытие россыпи, проходку водозаводной траншеи с уклоном по направлению падения пласта месторождения и водосборной траншеи глубиной с разностью отметок дна в траншеях от 1,5 до 3 м, заполнение водой водозаводной траншеи с одновременным заполнением разрабатываемого участка россыпи водой на глубину, обеспечивающую монтаж и установку гидродинамического оборудования в плавучем состоянии, и поддержанием этого уровня в последующем для первичного разупрочнения глинистых песков с помощью подачи воды через регулируемый затвор, монтаж установки напорного гидротранспортирования, процесс естественной фильтрации воды в массив, отличающийся тем, что проходку накопительной траншеи осуществляют между разрабатываемым участком и водосборной траншеей, производят монтаж всасывающего устройства установки напорного гидротранспортирования и монтаж ультразвуковой установки относительно накопительной траншеи, последовательно интенсифицируют фильтрацию воды в глинистые пески на затопленном участке по поверхности посредством гидродинамической активации перемешиванием гидросмеси лопастным механизмом и осуществляют срезание элементами резания гидродинамического оборудования водонасыщенных слоев песков, последующую гидродинамическую активацию лопастным механизмом образуемой гидросмеси по поверхности разрабатываемого участка, перепускание образуемой гидросмеси в накопительную траншею с поддержанием однородного соотношения твердого к жидкому в накопительной траншее регулируемым затвором и подачей дополнительной воды из водосборной траншеи напорным гидротранспортированием, ультразвуковое воздействие на гидросмесь в накопительной траншее в низком диапазоне частот, обеспечивающем больший эффект смещения частиц гидросмеси, и интенсивностью излучения ультразвука от 5 Вт/см² и выше.