Переработка горных отвалов на шахтах северо-западной
Австралии
Авторы: Гордон Макфаил, Даниэл Вилкинсон.
Отвалы горных пород в Северной Австралии достигают 400 м в высоту. Отвалы расположены в регионе с тропическими циклонами, а также сильными ливнями в дождливый сезон. Большинство отвалов подвержены эрозии. Кроме того, такие минералы как аспирит, тальк и хлорид присутствуют в горных отвалах, в результате взаимодействия которых, образуются гидроксиды и неорганические соли, такие как Ca SO4 и MgSO4, которые переносят сточные воды. Загрязнение и сильная эрозия представляют значительную угрозу. Ряд мер по утилизации, направленных на борьбу с ураганами, загрязненными сточными водами, эрозией, были рассмотрены с учетом практического применения, эффективности, затрат и надежности. Данная работа посвящена, главным образом, оценке способов контроля уровня эрозии.
Переработка горных отвалов на севере Западной Австралии, регионе, подверженном циклонам, представляет собой особую проблему, связанную с контролем уровня эрозии, распространением рапы из-за инфильтрации и сточных вод. Даже, если отвал составляют взорванные породы, из-за ливней и связанных с ними селей значительное количество породы склонов отвала подвержены эрозии. Эрозия склонов приводит к движению пород на уступчатых и террасных зонах отвала, что в свою очередь, приводит к изменению структуры уступчатых и террасных зон.
В соответствии с правилами горной промышленности отвалы должны быть
расположены рядами уступов с тем, чтобы уменьшить расстояние для откачки и
угол уклона. Точнее, при отвале на большую высоту горная порода
сваливается по склону ярусами. Яруса расположены, таким образом, так чтобы
уменьшить район уступа, а высота горного отвала должна составлять 400 м.
Рис.1 иллюстрирует типичный отвал горной породы в районе Кимберли, запад
Австралии. Высокие уступы и террасированные зоны низкого подъема видны на
рисунке.
Рис. 1
Рис. 2: Вид горного отвала в конце горнодобывающих работ.
Данная работа посвящена представлению решения, применительно к отвалам, таким как указанно на Рисунке 2. Каждое решение направлено на устранение проблем эрозии и сточных вод. Представлены преимущества и недостатки, сделаны выводы относительно новизны метода, связанного с переработкой горных пород особого типа, устранением эрозии, а также сточных вод.
Анализ решений
Решение уступистого склона
Вилгус и другие исследователи установили, что в течение длительного периода времени наклонные выработки в результате эрозии трансформируются, угол наклона склона становится круче на верхних ярусах, а склоны покатые на нижних ярусах. Таким образом, логично предположить, что если профиль склона был бы наиболее вогнутым, коррозия была бы минимальной.
Ряд недостатков в уступистом профиле становится очевидным при детальном рассмотрении решения.
Сооружение профиля может быть дорогостоящим т.к. основная часть горной породы расположена на широких ярусах, на низком подъеме, дальше всего от источника.
Данное решение не способствует уменьшению инфильтрации, выщелачиванию, которые связаны с продуктами кислотных сточных вод и т.д.
Решение сточных вод
Часто рассматривается возможность установления контроля над эмиссией горного отвала.
Основные пункты решения:
Обеспечение каналов стока для перемещения воды из одного яруса на следующий, а также перегонных бассейнов с отводным каналом для каждого.
Строительство дренажных скважин на поверхности для управления направлением водных потоков в сточные каналы. Они используются для уменьшения инфильтрации.
Объем потока в канале от 10 до 15м3/с и сила потока свыше 4 м/с необходимы для функционирования канала.
Решение для дренажа
Зоны отвала, содержащие такие твердые породы как кварцит, могут быть перемешаны с другими материалами и могут быть использованы для строительства каналов, необходимых для стока вод по горному отвалу.
Основные положения решения:
Расположение зон, состоящих из кварцита шириной 200 м и высотой 30м с природными каналами для дренажа.
Формирование отстойников, которые соединяют зоны кварцита. Они задерживали бы потоки, идущие к отстойникам через дренажные каналы от поверхности, как при выше описанном решении дренажа, а также позволяли осуществить инфильтрацию через зоны кварцита. Дренаж отстойника происходил бы, главным образом, от наклонной выработки, поскольку, дно ямы покрывала бы остаточная порода, стянутая в наклонную выработку.
Положения, относящиеся к вышеупомянутому решению суб-поверхностного дренажа:
Надежность отстойника установлена на основе длительного срока дренажного модуля и модуля заполнения осадочными породами - Затемнение зоны, состоящей из кварца, породных осадков из отстойника.
Различное расположение ярусов, что может привести к изменению поверхности дренажа и, таким образом, уменьшить инфильтрацию.
Решение по хранению и утилизации
Решение по хранению и утилизации в применении к отстойникам горных пород характеризуют следующие положения:
Выемка из отстойника как при поверхностном и суб-поверхностном решениях.
Размещение 0,5 м слоя плотной глины или слоя, содержащего достаточное количество глиняных материалов с тем, чтобы создать каменную поверхность, содержащую достаточное количество глины для обеспечения ее передвижения в течение инфильтрации.
Установление 2 м зоны горной массы. Данная зона служит для выемки из устья шахты, а также сваливания, выровнена без применения сжатия. В зоне имеется растительность.
Решение по хранению и утилизации направлено на удерживание и хранение сточных вод в заданной территории над слоем глины, в зоне с разрыхленной горной породой в течение дождливого периода. Во время цикла хранения и утилизации инфильтрация сводится к минимуму.
Основные положения данного решения:
Доступность подходящих глиняных материалов. Они должны быть доступны из зон выемки горной породы и свалены до заполнения отстойника.
Замена глиняных материалов заиленными с низкой проходимостью или отбросами увеличит риск эрозии слоев горной породы.