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.