Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Вскрытие и подготовка месторождений при разработке с применением атомной энергии


В настоящее время о США разработана программа, предусматривающая исследования по установлению возможности применения атомных взрывов о мирных целях, в том числе и в горном деле. Такая же программа разработана в Австралии.

Для ядерных зарядов промышленного назначения наиболее удовлетворяют термоядерные устройства, так как подавляющая часть энергии, выделяемой при взрыве, создастся в результате синтеза легких ядер (И-2, И-3) и лишь незначительная часть — вследствие реакции деления тяжелых ядер (U-235, Рu-239).

Спуск и размещение ядерных устройств под землей производится обычно через скважины, пробуренные с поверхности.

При выявлении результатов ядерных взрывов под землей большое значение имеет бурение разведочных скважин в зону взрыва. Наряду с бурением скважин совершенствуется и техника проведения выработок, необходимых для установки ядерных устройств под землей.

Стволы-скважины для вскрытии месторождений, как правило, имеют диаметр 1,2 м, а глубина их доходит до 1450 м. Крепление стволов производится металлическими трубами с внутренним диаметром 1200 мм.

В данной работе рассматриваются только вопросы подготовки рудных месторождений для ядерных взрывов.

Подземные ядерные взрывы внутреннего действия (полного камуфлета) по сравнению со взрывами на выброс характеризуются значительно меньшим эффектом дробления породы, поскольку их действие происходит в абсолютно зажатой среде.

В последние годы наблюдается повышенный интерес к будущим системам технологии подземной разработки, основывающимся на применении глубоко заложенных ядерных зарядов.

В данной работе кратко излагаются основные вопросы разработки рудных месторождений с применением атомной энергии на основе опыта США.

Одним из направлений использования ядерных взрывов в горном деле является разработка обширных месторождений бедных руд системой принудительного массового обрушения. Эта система основана на эффекте образования ядерного эллипсоида. Раздробленная руда, заполняющая эллипсоид, выпускается. По мере ее выпуска самообрушение захватывает зону, окружающую эллипсоид, нарушенную интенсивными трещинами, что пополняет запасы, готовые к выпуску.

Во избежание выброса газообразных продуктов ядерного взрыва в атмосферу через случайные трещины над ядерным зарядом (нише границы его действия) оставляется предохранительный целик над вершиной эллипсоида толщиной 90—150 м, в зависимости от свойств налегающих пород.

При неправильной форме рудных тел возможность дробления их одним ядерным зарядом исключается. В этом случае применяется система с несколькими ядерными зарядами.

При отработке рудной залежи принудительным массовым обрушением ядерными взрывами многие конструктивные особенности и параметры существующих систем этажного обрушения остаются аналогичными обыкновенному способу отработки, по понятие этажа здесь исключается.

Нa рис. 103 представлена схема подготовки при системе блокового обрушения, основанной на геометрических параметрах экспериментального ядерного взрыва «Райнир».

Изучение и анализ показали, что из всех традиционных систем подземной разработки эта может явиться наиболее реальной основой для создания новой технологии с применением ядерных взрывов.

Предусматривается последовательная разработка, при которой работы ведутся в продольном или поперечном направлении от первичного ядерного взрыва, что определяется пространственным положением и размерами рудного тела.

На рис. 104 показана схема подготовки и конструкция системы принудительного обрушения с использованием группы ядерных зарядов, расположенных на одном горизонте и взрываемых одновременно или с коротким замедлением.

Между отдельными блоками образуются как бы опорные целики, которые, будучи также нарушенными, в конечном счете могут быть извлечены вместе с рудой, отбитой ядерными зарядами в блоках. Схема подготовки горизонта выпуска аналогична схеме подготовки при этажном обрушении. Схема вскрытия и подготовки этажей рудников, на которых применяются ядерные взрывы для разрушения больших блоков, должна быть соответственно увязана с новыми параметрами блоков. Эти процессы, как и строительство поверхностного комплекса, осуществляются после проведения ядерных взрывов.

На крупных месторождениях высота этажа может достигать 200—300 м, а добыча руды будет в 10 и более раз превышать достигнутую на самых крупных современных рудниках. Такая высокая производственная мощность рудника, основанная на большом количестве отбитом руды, обусловливает значительное снижение затрат на добычу руды.

Важным фактором, снижающим стоимость добычи руды, является также использование буровых скважин диаметром 300— 900 мм для размещения в них ядерных зарядов. Экспериментальные взрывы в США «Хэрдхэт» (5 кт) и «Шоул» (13,4 кт), произведенные в крепких породах (гранодиориты и граниты), на расстоянии 10—14 м (т. е. 0,0-0,5 радиуса полости) ниже подошвы эллипсоида, показали, что массив остался практически ненарушенным. Это даст возможность производить под зоной ядерных взрывов обычную проходку откаточных выработок и выпускных дучек.

В данном случае для подготовки участка месторождения, предназначенного к отработке ядерными взрывами, от квершлага проводится откаточный штрек п из пего через определенные интервалы — скреперные штреки. Из последних под обрушенную руду проходят выпускные дучки. Руда через дучки поступает на подошву скреперного штрека.

В предполагаемой схеме подготовки (рис. 105) для отработки мощного рудного тела этажным обрушением руды ядерными взрывами (тремя блоками) расположение зарядов ниже горизонта разработки предотвратит заражение руды продуктами радиоактивного распада. Главным недостатком схемы является необходимость поддержания выработки в разрушенной породе.

После взрыва необходимо выполнить целый комплекс горных работ, связанный с извлечением руды.

Большое значение имеет при этом подготовка рудного тела перед взрывами с целью повышения их эффективности, создания определенной формы и объема зон дробления.

Проходка выработок для выпуска разрушенной руды осуществляется по двум схемам: с пальцевыми восстающими одинаковой высоты при различных уровнях горизонта выпуска и с пальцевыми восстающими различной длины при одном уровне горизонта выпуска (рис. 106).

Когда управление действием ядерного взрыва осуществляется путем предварительной горизонтальной подсечки обрушаемого массива, нижней части зоны дробления придают плоскую поверхность и породы под ней остаются ненарушенными. В этом случае применяют наиболее простую подготовку днища со скреперными штреками и короткими пальцевыми восстающими (рис. 107).

При принудительном этажном обрушении руды ядерными взрывами появляется возможность разработки самых различных месторождений, в том числе и структурно нарушенных, где классические системы с массовым обрушением применить подчас невозможно.

Подготовка месторождения осуществляется следующим образом.

От ствола шахты проводится квершлаг на рабочем горизонте и из него откаточные штреки с дучками.

Система с массовым обрушением руды с помощью ядерных взрывов создает возможность эксплуатации месторождении, которые технически затруднительно или экономически невыгодно разрабатывать обычными способами.

Предполагается совместное применение ядерного взрыва и выщелачивания разрушенной руды без выдачи ее на поверхность. Способ обеспечит значительный экономический эффект при эксплуатации забалансовых месторождений.

Как и в случае массового принудительного обрушения с мощью ядерных взрывов, на месторождении готовятся эллипсоидные зоны дробленой, по существу замагазинированной, руды, которые затем подвергаются выщелачиванию подкисленными растворами.

Насыщенные растворы выдаются на поверхность.

В США особое внимание уделяется применению ядерной технологии в меднорудной промышленности.

Лабораторные исследования показали, что сама медь не остается радиоактивной в течение значительного времени. Большая часть радиоактивных продукт удерживается в труднорастворимом породном шлаке.

Схема подготовки и разработки (рис. 108) медного месторождения выщелачиванием с предварительным рыхлением ядерными взрывами согласно расчетам применима при запасах руды не менее 50 млн. т.

Подготовка месторождения осуществляется следующим образом.

От ствола шахты проводят подготовительные штреки, а между ними дренажные. Из штреков проходят наклонные выработки к месту размещения ядерных зарядов.

Для подачи раствора в обрушенную зону бурятся скважины.

В США предусматривается осуществить ядерный взрыв в Аризоне на крупном меднорудном месторождении (Сафородском) бедных вкрапленных руд с низким содержанием меди. Медная минерализация связана с вулканическими породами мелового и раннего третичного возраста. Форма месторождения грубо приближается к эллипсоиду с длинной осью порядка 1100—1200 м и короткой осью около 500 м.

Рудные запасы оцениваются в 2 млрд. т со средним содержанием 0,41% меди. Около половины запасов представлено окисленными рудами, окаю 1/3 запасов — смесью окислов с первичными и вторичными сульфидами. Предполагается произвести взрыв мощностью 26 кг на глубине 360 м.
Вскрытие и подготовка месторождений при разработке с применением атомной энергии

Ожидается, что разрушенная горная масса в «трубе» должна вмещать не менее 4,5 тыс. т меди. Подготовку опытного участка намечено осуществить следующим образом.

Перед взрывом с поверхности будет пробурено пять разведочно-контрольных скважин. Ядерный заряд намечается опустить с поверхности в необсаженную скважину до проектной глубины 360 м. Затем эта скважина будет забита бетонными пробками и мелким гравием. Ствол шахты, в свою очередь, будет забит на 15 м породой с поверхности и далее еще на 15 м песком, древесным углем, асфальтом (рис. 109).

Для подземного выщелачивания руды в ядерном магазине с поверхности до его кровли будет пробурено три раствороподающие скважины.

Предполагается, что эллипсоидный магазин, образованный взрывом, будет иметь диаметр порядка 60 м и высоту 135 м с запасами раздробленной руды 1,3 млн. т.

Нa 60 м ниже центра взрыва и примерно на 30 м ниже подошвы магазина проходится крестообразная схема выработок с буровыми камерами. Из них в подошву магазина будут пробурены скважины для сбора насыщенных растворов, которые затем насосами будут выдаваться на поверхность для осаждения меди.

Для уточнения контура обрушенной руды бурятся направляющие скважины.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: