CC BY
41
СЕМИНАР 7
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
© Г.Г. Пирогов, 2001
УДК 622.232
Г.Г. Пирогов
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСВОЕНИЯ НЕДР
ПОДЗЕМНЫМИ КОМПЛЕКСАМИ
Горнодобывающая и перерабатывающая промышленность наносит значительный ущерб окружающей природной среде, включая геологическую, потребляет колоссальные энергетические и материальные ресурсы. Поиск радикальных решений оздоровления окружающей среды и повышения эффективности горного производства является весьма актуальной проблемой.
При подземной разработке рудных месторождений имеются благоприятные предпосылки для частичного или полного решения указанной проблемы освоением месторождений подземными обогатительно-добычными комплексами (ПОДК), суть которого заключается в том, что обогатительный комплекс размещают в недрах в непосредственной близости от выемочных работ. Подземный рудник и обогатительный комплекс связаны сетью транспортно-подъем-ных горных выработок и находятся в едином подземном пространстве. Хвосты обогащения после соответствующей подготовки размещают в выработанных пространствах отработанных
выемочных участков. На поверхность выдают только конЦантрарспективность перенесения обогатительного производства и его твердых отходов в недра указывал член-корр. РАН
Д.Р. Каплунов [1]. Конкретные решения по проблеме предложены Ю.Д. Шварцем, Р.И. Семи-гиным, И.С. Зицером, Д.С. Кутузовым [2]. Основные положения теории и технологии добычи руд с подземной предконцентра-цией разработаны Г.Г. Ломоносовым, А.А. Зейнулиным [3], согласно которым в недрах производится первичная рудоподго-товка с отделением и оставлением в недрах значительной части породной составляющей рудной массы и оставлением ее в недрах.
Исследователи выделяют ряд весьма весомых преимуществ, связанных с освоением месторождений подземными горно-обогати-тельными комплексами [2]: с земной поверхности удаляются хвостохранилища - постоянно действующие опасные источники загрязнения окружающей среды; использование твердых отходов (хвостов обогащения) в качестве закладочного материала удешевляет технологию закладки на 15...20 % , что способствует ее более широкому применению; высвобождаются земельные площади, занимаемые под промплощадки, хво-стохранилища, дороги; используется подземное пространство -важный, но пока малоосваивае-мый природный ресурс. Освоение месторождений ПОДК заключает реальные предпосылки
для создания малоотходной природно-, ресурсосберегающей технологии добычи и переработки рудоминерального сырья. Хвосты обогащения, размещаемые в выработанных пространствах отработанных выемочных участков, следует относить к техногенным запасам, так как они часто содержат недоизвле-ченные или в настоящее время невостребованные полезные компоненты, которые в последующем могут быть извлечены физико-химическими методами, например, подземным выщелачиванием. Заполнением выработанных пространств твердыми отходами частично восстанавливается нарушенная горными работами геологическая среда -погашаются подземные пустоты, что в свою очередь положительно сказывается на напряжено-деформированных состояниях породных массивов, а также земной поверхности.
Отмеченные преимущества ПОДК рассматриваем как признаки комплексного освоения недр: максимальное извлечение ценности полезных ископаемых, утилизация отходов горно-обогатитель-ного производства, использование подземного пространства, минимальный ущерб, наносимый окружающей природной среде. Комплексность характера освоения недр ПОДК определяет важное принципиальное положение его проектирования - комплексность. Другое принципиальное положение заключается в том, что подземный комплекс должен иметь единую структуру, что обосновывается следующим: подзем-
ный рудник и подземный обогатительный комплекс функционируют в едином подземном пространстве; подземный обогатительно-добычной комплекс характеризуется многосторонними функциональными производственными взаимосвязями и зави-
симостями; подземный обогатительный комплекс представляет крупное сооружение с большим объемом технологических, подъемно-транспортных выработок, требующих поддержания, ремонта, вентиляции - функции, не свойственные обогащению; хвосты обогащения размещаются в выработанных пространствах подземного рудника после выполнения комплекса подготовительных работ и процессов; на обогатительном комплексе образуется значительная масса пылей и газов, что требует создания надежной эффективной вентиляции; технологические и шахтные воды должны быть задействованы для технологического водоснабжения в единой системе замкнутого водооборота, включающей станции сбора, очистки, перекачки воды.
К важным современным принципиальным положениям проектирования освоения недр подземными комплексами относим рациональное использование природных ресурсов и экологическую безопасность недр.
Принцип рационального использования природных ресурсов при освоении недр ПОДК относится к решению вопросов учета, сохранения и переработки техногенных запасов, рационального использования подземного пространства, переработки и утилизации сопутствующих минеральных веществ.
Для реализации требований экологической безопасности при комплексном освоении недр [4] ПОДК из экологической системы недр целесообразно выделить подсистемы горного массива, шахтной водной среды, руд-
ничной атмосферы, включая атмосферу обогатительного комплекса, с проектированием по каждой подсистеме службы мониторинга. Следует отметить, что на действующих рудниках многие годы успешно функционирует пылевентиляционная служба-аналог мониторинга подсистемы рудничной атмосферы ПОДК.
Проектированию ПОДК предшествует глубокое геологическое и гидрогеологическое изучение месторождения полезных ископаемых, породного массива, что необходимо для получения полной и достоверной информации. Завершается геологическое освоение недр разработкой ТЭО, отличительной особенностью которого является наличие раздела технико-экономи-ческих расчетов по обоснованию выбора вида освоения месторождения: тради-
ционного с расположением обогатительной фабрики на поверхности или ПОДК. В сравнительной оценке учитывают условия залегания месторождения, ценность руд, тектоническую нару-шенность породных массивов, водообильность, расположение водоносных горизонтов, рельеф, климат, плотность населения, ценность земель, токсичность полезных компонентов и др., а также потребные инвестиции с учетом дисконтирования, эксплуатационные затраты, возможный ущерб окружающей среде, включая наносимый здоровью человека. В сравнение включают не только поверхностную и подземную обогатительные фабрики, но и техноло-
гии подземной добычи руды при обычном освоении и ПОДК.
На основе системного подхода представляется возможным предложить последовательность решения блочных предпроект-ных и проектных задач по подземному обогатительному комплексу: обоснование и выбор
места (объема) размещения комплекса в подземном пространстве; обоснование и составление проекта горного отвода под подземный обогатительно-добычной комплекс; проектирование сооружения подземных технологических камер; проектирование проходки транспортно-
подъемных выработок, связывающих комплекс с подземным рудником, вертикальных и наклонных подземных горных выработок для сообщения комплекса с земной поверхностью, его вентиляции, перемещения рудоминерального сырья по технологической линии; проектирование начальной стадии эксплуатации ПОДК; проектирование технологии переработки основных и сопутствующих полезных ископаемых; проектирование транспорта, подготовки и укладки хвостов обогащения в выработанных пространствах подземного рудника; проектирование водо-, электроснабжения, вентиляции комплекса, пыле-, газоулавливания, очистки технологических и шахтных вод в системе замкнутого водооборота; разработка инженерно-
экологических мероприятий по охране природной среды, в том числе, геологической; проектирование комфортного микроклимата для персонала комплекса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Каплунов Д.Р., Болотов Б.В. Особенности проектирования подземных рудников в системе комплексного освоения месторождений. - М.: ИПКОН АН СССР, 1988.-177 с.
2. Безотходное горно-обогатительное производство на базе подземных комплексов/ Ю.Д. Шварц, Р.И. Семигин, И.С. Зицер и др.// Горный журнал, -1992, - № 5, - С.42 - 45.
3. Ломоносов Г.Г., Зейнулин А.А. Основные положения теории и технологии добычи руд с подземной предконцентрацией. - М.: Издательство МГГУ, Горный информационно-аналитический бюллетень, № 1, 1997, -С.82 - 86.
4. Недра и основные положения экологической безопасности их освоения/ М.Л. Васильчук, К.Н.Трубецкой, А.М.Ильин и др.// Горный журнал, -1995, - № 7, - С.17 - 22.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Пирогов Геннадий Георгиевич — доцент, кандидат технических наук, зав. кафедрой «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», Горный институт Читинского государственного технического университета.
