Введение к работе
Актуальность работы. Проблема добычи золота из россыпных месторождений в Российской Федерации и за ее пределами непосредственно связана с ухудшением минерально-сырьевой базы (снижением среднего содержания золота в песках, усложнением условий эксплуатации россыпных месторождений, вовлечением в отработку трудоемких россыпей глубокого залегания и сложного строения, освоением техногенных россыпных образований), что обуславливает неудовлетворительные технико-экономические показатели добычи золота.
По оценкам специалистов, потенциал ресурсов техногенных россыпей достаточно велик. В золотодобывающих районах скопились значительные объемы золотосодержащего материала отвального комплекса - миллиарды кубических метров галечных, эфельных отвалов, торфов и перебуторов. Средние содержания золота в отвальном комплексе являются в основном кондиционными по современным экономическим требованиям и даже могут быть сопоставимы с содержанием в целиковых россыпях, поэтому они могут быть использованы для повторной отработки.
Несмотря на тот факт, что техногенные россыпные месторождения, представленные преимущественно отвальным комплексом, являются весьма значительным резервом минерально-сырьевой базы благородных металлов, их освоение осложняется тем, что ценные компоненты в массиве находятся в хаотическом, рассеянном состоянии, и их добыча связана со сплошной переработкой всего объема пород, что зачастую является нерентабельным в связи со значительными материальными и финансовыми затратами. Поэтому проблема создания эффективного способа освоения техногенных россыпей с формированием продуктивной зоны песков, т.е. решение проблемы направленной миграции и концентрации золота, а, следовательно, и возобновляемости запасов, носит фундаментальный характер, является весьма актуальной и имеет большое народнохозяйственное значение.
Работа выполнена в соответствии с госбюджетными темами ИГД ДВО РАН 2006-2011 гг.: «Развитие научных основ и способов геотехнологии освоения рудных, россыпных и угольных месторождений» (ГР № 01.2.006 13509), «Разработка научных основ создания высокоэффективных геотехнологий освоения месторождений твердых полезных ископаемых Дальневосточного региона России» (ГР № 012009953152); по конкурсному проекту ДВО РАН (раздел III группа В – фундаментальные исследования молодых ученых) «Научное и технологическое обоснование структуры горно-подготовительных работ при формировании продуктивного пласта техногенной россыпи» (2009 г.).
Объект исследования: горно-геологические и горнотехнические характеристики и особенности строения техногенных россыпных месторождений Приамурья.
Предмет исследования: влияние природных и технологических процессов на минеральную массу техногенных россыпных месторождений.
Основная идея работы состоит в использовании установленной закономерности процесса миграции частиц золота воздействием природных факторов для формирования продуктивной зоны техногенных россыпных месторождений.
Целью диссертационной работы является развитие теоретических положений и разработка эффективной технологии освоения техногенных россыпных месторождений на основе формирования их продуктивной зоны.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ современного состояния освоения техногенных россыпных месторождений и их ресурсной базы.
2. Разработать методики экспериментальных работ по исследованию влияния криогенных процессов и воздействия безнапорных потоков воды на эффективность процессов формирования продуктивной зоны техногенной россыпи.
3. Выполнить лабораторные и натурные (в природных условиях) экспериментальные исследования влияния криогенных процессов и воздействия безнапорных потоков воды (независимо друг от друга и в комплексе) на эффективность процессов формирования продуктивной зоны техногенной россыпи.
4. Обосновать параметры процесса суффозии в выделенных блоках породных отвалов при воздействии безнапорных потоков воды.
5. Разработать математическую модель оптимизации параметров горно-подго-товительных работ для формирования продуктивной зоны техногенных россыпей.
6. Предложить технологию формирования продуктивной зоны техногенных россыпей.
Методы исследований: анализ литературных и патентных источников, теоретические обобщения и оценка технологических решений при разработке россыпей; производственные и лабораторные эксперименты по определению рациональных параметров исследуемых процессов, обработка данных с использованием программ математической статистики.
Защищаемые научные положения:
1. Закономерности влияния криогенных процессов и безнапорных потоков воды на характер и интенсивность миграции ценных компонентов в техногенных россыпях.
2. Методика оценки суффозионных свойств техногенных россыпных месторождений.
3. Зависимость параметров горно-подготовительных работ и безнапорных потоков технологической воды от характеристик фильтрационных свойств горной массы при формировании эксплуатационных блоков.
Достоверность научных положений обеспечивается использованием современных методов исследований и обработки экспериментальных данных, большим объемом лабораторных и промышленных экспериментальных работ, высокой сходимостью их результатов.
Научная новизна исследований заключается в следующем:
1. Установлены закономерности миграции ценных компонентов в техногенной горной массе россыпей под воздействием циклов «Проморозки-Протаивания» (П–П) и безнапорных потоков воды.
2. Разработана методика и определены суффозионные свойства техногенной горной массы россыпных месторождений.
3. Разработана математическая модель определения параметров горно-подго-товительных работ при формировании зон концентрации ценных компонентов, на основе которой установлены рациональные размеры эксплуатационных блоков и эффективные значения объемов безнапорных потоков технологической воды в зависимости от вещественного состава горной массы и ее гранулометрии.
4. Обоснован процесс формирования зон концентрации ценных компонентов в зависимости от воздействия криогенных процессов и безнапорных потоков воды в аллювиальной горной массе техногенных россыпей.
5. Научно обоснована ресурсосберегающая технология формирования продуктивной зоны техногенной россыпи.
Практическая значимость работы:
1. Обоснована экономическая и социальная эффективность, экологическая безопасность вовлечения в эксплуатацию важнейшего резерва сырьевой базы россыпной золотодобычи – техногенных россыпных месторождений благородных металлов.
2. Разработан состав и порядок проведения экономичных горно-подготовительных работ для подготовки техногенного россыпного месторождения к освоению.
3. Созданная ресурсосберегающая технология формирования продуктивной зоны техногенной россыпи позволит вовлекать в эксплуатацию техногенные объекты россыпей, ранее являющиеся нерентабельными.
4. Разработка отвальных комплексов природных россыпей существенно улучшит экологическое состояние природной среды.
Личный вклад автора:
- сформулированы цели и задачи исследований, разработаны методики лабораторных и промышленных экспериментальных работ;
- осуществлены лабораторные и промышленные экспериментальные исследования процессов, влияющих на формирование зон концентрации ценных компонентов, выполнен анализ полученных результатов;
- выявлен характер суффозионности горной массы техногенных россыпных месторождений;
- разработана математическая модель расчёта оптимальных параметров горно-подготовительных работ при формировании продуктивных зон техногенных месторождений;
- научно обоснована технология формирования продуктивной зоны техногенных россыпей.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Геологические и технологические проблемы рационального освоения месторождений полезных ископаемых» (Хабаровск, 2007 г., 2009 г.), на I молодежной научно-практической конференции по проблемам недропользования, посвященной 45-летию ИГД УрО РАН (Екатеринбург, 2007 г.), на 4 Международной научной школе молодых ученых и специалистов: проблемы освоения недр в 21 веке глазами молодых (Москва, 2007 г.), на IV Всероссийской научной конференции с участием иностранных ученых (Хабаровск, 2011 г.), на XI краевом конкурсе-конференции молодых ученых (г. Хабаровск, 2009 г.), на XIV краевом конкурсе молодых ученых и аспирантов Хабаровского края (г. Хабаровск, 2012 г.).
Реализация результатов работы. Основные результаты выполненных исследований в лабораторных условиях и на россыпных месторождениях («ООО Рос-ДВ», Хабаровский край) получили одобрение специалистов предприятия и приняты к внедрению.
Публикации. Основные результаты работы изложены в 12 публикациях, в том числе 4 в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 24 рисунка, 37 таблиц, список использованных источников из 67 наименований и 2 приложения на 12 страницах.
Автор выражает искреннюю благодарность за научное и методическое руководство, квалифицированную помощь доктору технических наук B.C. Литвинцеву, доктору технических наук А.М. Пуляевскому. Автор благодарен за тесное сотрудничество и помощь сотрудникам лаборатории проблем освоения россыпных месторождений П.П. Сас, Р.С. Серому, К.А. Кянно. Особая признательность и благодарность всем соавторам научных публикаций.
