CC BY
45
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
© В.М. Власов, А.Д. Андросов,
В.В. Бескрованов, 2001
УДК 622.371
В.М. Власов, А.Д. Андросов, В.В. Бескрованов
УРОВЕНЬ СОВРЕМЕННЫХ КРИСТАЛЛОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ДОБЫЧИ АЛМАЗА НА СЕВЕРЕ
Т
ехническая политика на добычу алмаза из коренных кимберлитовых трубок Якутии изначально была ориентирована на максимальное извлечение кристаллов из руды без учета качества добываемого кристаллосырья. Поэтому до сих пор низок уровень выхода крупного класса ювелирных алмазов не только на предприятиях АК «АЛРОСА», но и в компании «Де Бирс» (ЮАР).
По данным ЦНИГРИ в ИГД СО РАН получены корреляционные зависимости степени разрушения кристаллов алмаза от их крупности на рудниках компании «Де Бирс», которые представлены в таблице.
Из полученных результатов следует, что при буровзрывной подготовке кимберлитов кристаллы алмазов крупностью 750 каратов (диаметр 3,5 см) практически полностью разрушаются, а крупностью 85 каратов - разрушаются на 50 %.
Масштабы техногенного повреждения кристаллов-гигантов, извлеченных из месторождений АК «АЛРОСА», следующие. Из 177 ювелирных кристаллов алмаза массой более 50 каратов, вынутых за 40 лет, 50 кристаллов (28,2 %) носят признаки техногенного повреждения. Особенно сильно пострадали алмазы, добытые из трубки «Мир». Исследование крупных кристаллов, извлеченных из ким-берлитовых трубок Якутской алмазо-
носной провинции свидетельствует о наличии у них техногенных сколов. Именные алмазы «40 лет Победы» -291,6 кар. (тр. «Сыты-канская»), «Свободная Россия» - 241,6 кар. (тр. «Сытыканс-кая»), «Александр Пушкин» - 320,65 кар. (тр. «Удачная»), судя по их поверхности и внешней форме являются частями более крупных кристаллов, расколовшихся в процессе обогащения. Если восстановить их первоначальный вид, это были кристаллы массой около 1000 каратов. Так из 95 кристаллов поврежденными оказались 32 (33,7 %).
Механизм применяемых и экспериментальных методов разрушения кимберлитов в АК «АЛРОСА» весьма разнообразен. Более детально изучен процесс взрывного нагружения массива, установлены зоны сильного измельчения ценных руд от волн напряжений (3-6 радиусов скважинного заряда) и степень разрушения алмазов (до 45 %) от волн разряжения при взрывании по традиционной технологии по сетке скважин 7х7 или 8х8 метров. Оптимизированы параметры и тип применяемых ВВ с учетом выхода качественного кри-сталлосырья при взрывной отбойке.
Значительный научный интерес представляют без-взрывные способы
разупрочнения кимберлитов, которые частично апробированы на кимберлитовых карьерах Якутии. Положительные результаты получены по использованию высокоминерализованных рассолов для разупрочнения кимберлитов в сочетании с бульдозерным рыхлением. Здесь установлены закономерности (интенсивность) снижения прочности кимберлитов (до 1,8 раз и более) от сроков пребывания их в рассолах и обоснована продолжительность осушения разупрочнен-ных кимберлитов перед выемкой.
Прошли испытания различные модификации машин роторного и фрезерного типа, которые нуждаются в совершенствовании исполнительных органов для использования в кристаллосберегающих схемах добычных работ. Полученные при этом конкретные результаты, в целом, не решают проблему сохранения крупного класса ювелирных алмазов. С учетом физического типа и морфологии алмазов на месторождениях, способа раскрытия кристаллов в напряженном массиве многолетнемерзлых пород необходимы обоснования области применения как взрывных, так и безвзрывных способов разрушения кимберлитов. По мнению авторов на сегодня наиболее перспективными вариантами развития работ в создании кристаллосберегающих технологий является использование принципов, суть которых представлена в патентах РФ № 200918 Е21 С 41/26, № 02117762 Е21 С 41/26, № 2158827 Е21 С 41/26. Новые технические решения разработаны совместными усилиями специалистов АК «АЛРОСА», института «Якутнипро-алмаз», АН РС(Я) и апробированы на
Таблица
КОЛИЧЕСТВО РАЗРУШЕННЫХ АЛМАЗОВ НА РУДНИКАХ КОМПАНИИ «ДЕ БИРС» ПРИ БУРОВЗРЫВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Размер кристалла алмаза Доля разрушения алмазов, %
см карат
0,5 2,2 14,3
1,0 17,5 28,6
1,5 59,5 42,9
2,0 110,0 57,2
2,5 274,0 71,5
3,0 474,0 85,8
3,5 750,0 100,0
высоком научном уровне. В данных научно-технических разработках авторами предлагаются наиболее реальные решения по использованию физикотехнических приемов направленного разрушения горных пород и физикохимических способов разупрочнения в сочетании с механическим рыхлением ослабленных массивов техникой, применяемой на современных карьерах. Наиболее мобильные и менее энергоемкие варианты по ним можно реализовать в следующих технологических схемах, которые можно довести до уровня типовых при разработке кимберлитовых трубок в условиях криолитозоны:
1. Схема добычных работ с применением машин фрезерного типа без предварительного разупрочнения кимберлитов и погрузкой разработанной горной массы в транспортные средства (автосамосвалы, дизельт-роллейвозы, конвейерный транспорт и т.д.).
2. Технология, сочетающая специальные устройства, конструкции для выбуривания скважин большого диаметра и технику открытых разработок для выемки и транспортирования кимберлитов.
3. Технология, использующая экскаваторы с активным исполнительным органом с предварительным рыхлени-
ем кимберлитов высоконапорным гидравлическим воздействием (ВГВ-метод, флюидоразрыв и т.д.) и др. механическими способами.
4. Циклично-поточная технология с применением экскаваторов роторного, фрезерно-роторного, роторнофрезерного типов с предварительным разупрочнением кимберлитов физикохимическими способами, в том числе с использованием высокоминерализованных рассолов, камуфлетных зарядов и т.д.
От практической реализации предлагаемых научно-технических разработок ожидается повышение выхода, преимущественно крупного класса ювелирных алмазов на стадии добычи в среднем до 13 %.
Несмотря на достижение таких показателей, наука о добыче алмаза будет еще оставаться сложной проблемой ввиду неопределенности знаний между параметрами раскрывающих кристаллы способов воздействий, физическим типом и морфологией алмазов, находящихся в напряженных массивах кимберлитов. На данном этапе исследований можно только предполагать, что значительная часть алмазов в массиве находится в разрушенном состоянии. Предварительные результаты исследований в этом направлении сводятся к следующему:
1. Алмазы каждого месторождения отличает индивидуальный набор размерных, кристалломорфологических и физических качеств. Поэтому алмазы разных размерностей, морфологии, физических свойств характеризуются различной устойчивостью к механическому разрушению при динамических нагрузках.
2. Добыча и обогащение алмазов из эксплуатируемых месторождений должна подвергаться комплексным исследованиям кристаллов и в зависимости от их качеств должна быть выбрана индивидуальная методика их извлечения. Особенно это актуально на месторождениях с потенциально высоким содержанием крупных алмазов, наиболее подверженных разрушению на операциях добычи и обогащения.
3. Современные методы исследования алмаза позволяют после извлечения с достаточной точностью определять внешние воздействия или внутренние факторы самого кристалла явились решающей причиной его разрушения. В соответствии с этим следует определить наиболее щадящий технологический прием, который позволил бы снизить влияние причин их разрушения.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Власов Василий Михайлович - кандидат технических наук, Председатель Правительства Республики Саха (Якутия).
Андросов Артур Дмитриевич - заместитель директора Института региональной экономики АН РС(Я), профессор, доктор технических наук, действительный член Академии горных наук РФ.
Бескрованов Виктор Васильевич - профессор, доктор геолого-минералогических наук, кафедра физики твердого тела, Якутский государственный университет.
