Сооружение оснований штабелей кв выбор местоположения площадки кв. Виды площадок

Глава 6. СООРУЖЕНИЕ ОСНОВАНИЙ ШТАБЕЛЕЙ КВ

1. 
   ВЫБОР МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ПЛОЩАДКИ КВ.
   

ВИДЫ ПЛОЩАДОК
Практическая реализация процесса КВ начинается с выбора места для закладки штабеля. Рациональное размещение площадки под основание выщелачиваемой горной массы зависит от многих факторов, которые существенно определяют технико-экономические показатели КВ:

• 
  место заложения площадки влияет на экономику процесса. Предпочтительно ее размещать в непосредственной близости к карьеру с целью исключения строительства дорог и перевозки руд­ной массы. В то же время карьер может быть использован как ме­сто складирования отработанной руды после ее обезвреживания;
  
• 
  рельеф местности и наличие достаточных площадей определяют объем штабелей, их геометрические параметры, систему орошения и дренажа, конструкцию основания. Следует стремиться к использо­ванию складок местности и снижению объемов земляных работ;
  
• 
  тип грунта поверхности земли на месте строительства штабеля определяет стоимость строительства, время его сооружения, конст­рукцию основания, соблюдение требований экологии и безопасности ведения работ. Благоприятно наличие мягких непроницаемых грун­тов (глин, суглинков) большой мощности;
  
• 
  положение грунтовых вод, наличие питьевых водоисточников в районе заложения площадки обусловливают более сложную подго­товку основания штабеля с целью исключения их загрязнения при проведении КВ. Для безопасного ведения работ необходимо отно­сить размещение площадки от водоемов, рек, колодцев или при не­возможности переноса строить ограждающие дамбы;
  
• 
  климатические условия - температура окружающей среды и ее сезонные изменения, скорость и направление ветра — влияют на интенсивность выщелачивания и организацию процесса (замерза­ние, испарение растворов). Под действием ветра возможно пере­мещение продуктов испарения и эрозионного разрушения материа­ла штабеля на значительные расстояния с загрязнением окру­жающей среды. В этом случае следует учитывать направление ро­зы ветров;
  
• 
  размещение площадки в зависимости от мест расположения энергетических источников и транспортных коммуникаций воздей­ствует на экономические показатели при строительстве и эксплуа­тации штабеля. Строительство площадки вблизи линий электропе­редачи, водозаборов, дорог позволит сократить время и стоимость добычи металла;
  
• 
  объем и геометрическая форма штабеля (ширина, длина, высо­та) оказывают существенное влияние на технологические показатели и экономику процесса. Наиболее широкое применение нашли шта­бели в виде усеченных пирамид с прямоугольным основанием (реже квадратным, трапециевидным) при значительной высоте отсыпки (до 40—60 м).
  

В зависимости от места строительства штабеля можно сооружать площадки горизонтальные, наклонные, параболические, с перемен­ным профилем. Причем площадки с наклоном строят или по ширине штабеля, или же по его длине. Основания сооружают или без углуб­ления поверхности, или же с устройством траншей или котлованов. Если основание штабеля готовят на коренных породах, представлен­ных трещиноватым или крупнодробленым материалом, верхний слой которого невозможно снять бульдозером, то перед укладкой гидро­изоляционного слоя трещины и поры породы насыщают глинистым, глиноцементным или цементным раствором. Это позволяет создать непроницаемую зону глубиной до 0,5—1,5 м.
При использовании естественных (впадины, седловины) или соз­данных в процессе деятельности человека (карьер) складок местно­сти участок под площадку ограждают охранными дамбами. Обяза­тельным условием является создание дамбы по пути потока рас­твора по уклону поверхности площадки.
Рытье котлованов под основания штабеля производят тогда, ко­гда место расположения площадки приходится на возвышенный участок местности и поверхностный слой представлен мягкими, сы­пучими, с высокой фильтрационной способностью породами (песка­ми, супесями), что требует сооружения основания с большим слоем глинистого противофильтрационного экрана. В практике КВ глуби­на котлованов не превышает 2,5 м.
Вынутый из котлована грунт используется для строительства ограничивающих дамб, подъездных путей, присыпки откосов шта­беля и т. д.
В настоящее время применяют три вида площадок; повторно ис­пользуемые (ПИП), постоянно наращиваемые (ПНП) и площадки под дамбовое выщелачивание. Площадки (и штабель) проектируют так, чтобы обеспечить устойчивость структуры, вмещающей в себя твердую и жидкую фазы.
Каждая из указанных площадок имеет достоинства и недостат­ки. На площадки повторного использования загружают подготов­ленную горную массу, которую выщелачивают, промывают, обез­вреживают и разгружают в места хранения отработанной руды.
Затем этот цикл повторяют вновь со свежеотсыпанной рудной мас­сой. Эти площадки используют для отработки руд постоянного со­става или смеси руд с одинаковой по длительности выщелачивае- мостью, что предполагает предсказуемый, обычно непродолжитель­ный цикл извлечения.
Преимущества ПИП:

• 
  относительно неизменная степень извлечения золота из-за практически одинакового состава руды, отсыпанной в штабели;
  
• 
  время между загрузкой площадки и началом извлечения зо­лота в продуктивные растворы предсказуемо и одинаково, что ста­билизирует экономику;
  
• 
  однажды сооруженная площадка имеет постоянное трубопро­водное и насосное хозяйство на весь период КВ;
  
• 
  использование покрытия штабеля в неблагоприятных погод­ных условиях благодаря ограниченной площади активной зоны экс­плуатации;
  
• 
  сооружение меньших по размеру прудков из-за ограниченного воздействия всякого рода затопления;
  
• 
  промывка штабеля водой перед удалением руды с площадки позволяет получить дополнительное извлечение золота и снизить рас­ход растворителя;
  
• 
  обеспечиваются высокий уровень контроля процесса и, следо­вательно, наилучшие условия охраны окружающей среды.
  

Недостатки:

• 
  необходимость применения долговечного высокопрочного про- тивофильтрационного экрана в основании площадки;
  
• 
  необходимость подбора подходящего участка для сброса от­работанной горной массы;
  
• 
  ограниченность размеров площадки, что исключает возмож­ность последующего довыщелачивания руды;
  
• 
  руда, которая требует большей длительности для завершения выщелачивания, должна быть удалена при неполном извлечении золота;
  
• 
  в зависимости от метода загрузки площадки первоначальные затраты на сооружение выше, чем для постоянно наращиваемых площадок.
  

Сооружение площадок системы ПИП требует оценки степени выщелачиваемости отрабатываемой руды. Размеры площадок и их число определяются продолжительностью цикла выщелачивания, необходимого для оптимального извлечения металла. Обычно пред­почтительное время выщелачивания на рассматриваемых площад­ках 60 сут и менее.
Основным недостатком системы ПИП является отсутствие гибко­сти по продолжительности выщелачивания, что вызывает при уда­лении с площадки руды безвозвратные потери оставшихся в ней ценных компонентов: здесь исключена возможность довыщелачива­ния. Многократная загрузка и выгрузка рудной массы требуют соз­
дания прочного и надежного основания площадки: используются асфальт, бетон и т. д.
Значительные преимущества ПИП, связанные с возможным ог­раничением размеров площадки при необходимости и многократным ее использованием, обеспечили этому типу площадок большую попу­лярность. Таким образом, площадки повторного использования при­годны для руд с благоприятными постоянными характеристиками, для местностей с ограниченными возможностями по сооружению площадок больших размеров, имеющих участки для сброса отваль­ных руд.
Площадки с постоянным их наращиванием предусматривают подготовку руды и ее закладку на площадку выщелачивания. Вы­щелоченная руда остается на месте. Если необходимо, осуществляют повторное выщелачивание или промывку с нейтрализацией и ре­культивацией. Вновь поступающую на отработку рудную массу ли­бо отсыпают на частично или полностью отработанный штабель, либо вводят новые площади. Условием сооружения рассматривае­мых площадок является наличие больших доступных участков земли с относительно плоским рельефом местности.
Преимущества системы наращивания площадок:

• 
  возможность переработки различных по составу руд с разным временем выщелачивания;
  
• 
  использование относительно простого основания благодаря ограниченному во времени периоду выщелачивания (одноразовому) и меньшей нагрузке на окружающую среду;
  
• 
  относительно низкие затраты на сооружение площадки;
  
• 
  минимальное перемещение (перегрузки) рудной массы;
  
• 
  вероятность практически полного испарения поровой влаги в штабеле с получением на конечной стадии отвального продукта;
  
• 
  возможность наращивания штабеля по высоте с получением многоэтажной рудной массы на площадке, что потенциально обес­печивает дополнительное извлечение золота из нижележащих слоев при загрузке и орошении "свежей” руды.
  

Недостатки постоянно наращиваемой площадки:

• 
  непрерывные затраты на сооружение новых площадок;
  
• 
  необходимость постоянного поиска пригодного для сооружения площадки участка;
  
• 
  наращивание трубопроводного, насосного хозяйства в связи со строительством новых площадок, которые все больше удаляются от узла переработки растворов;
  
• 
  увеличение количества выщелоченного и оставшегося в поро­вой жидкости осушаемого штабеля золота;
  
• 
  существование опасности значительного затопления штабеля при неблагоприятных погодных условиях (дожди) благодаря значи­тельной площади "активной" зоны;
  
• 
  потенциальная неустойчивость штабеля с увеличением высоты отсыпки;
  
• 
  более медленное извлечение золота в первых объемах продук­тивного раствора с увеличением высоты штабеля, что вызывает ухудшение экономических показателей;
  
• 
  уменьшение проницаемости штабеля с увеличением его высо­ты, формирование предпочтительных каналов фильтрации (вслед­ствие уплотнения или неодинакового оседания штабеля, сегрегации тонких частиц), вызывающих неодновременное выщелачивание ру­ды и получение меньшего, чем ожидалось, извлечения золота.
  

Под площадки одноразового использования требуются участки с относительно плоским рельефом местности. Обычно уклон поверхно­сти земли должен быть менее 10 % и предпочтительно 5—7 %. При эксплуатации штабеля следует строго балансировать объемы цир­кулирующих растворов, особенно в период выпадения осадков или в условиях испарения. Эта система в отличие от площадок многоразо­вого использования обеспечивает значительную гибкость: руды, име­ющие разные характеристики по длительности выщелачиваемости, могут быть отработаны, не оказывая влияния на последующее по­ступление новой партии руды.
Прокладки на площадках не подвергаются значительным на­грузкам после того, как на них произведена отсыпка руды. Для про­тиводействия нагрузкам, создаваемым в период первоначальной за­грузки руды, обычно устанавливают мембранные экраны. Также в качестве экранов могут быть использованы естественные низкопро­ницаемые материалы или специальные грунты. В настоящее время на ряде участков КВ эксплуатируют постоянно наращиваемые пло­щадки с высотой штабеля до 60 м.
Особенностью дамбового выщелачивания является подготовка руды и ее размещение за специальной дамбой или плотиной, т.е. структурой, удерживающей руду. Выщелачивание руды осуществ­ляют на местности с уклоном (седловины, впадины) и с последова­тельным подъемом площадки вверх по склону. Подавляющая часть руды в период отработки остается в контакте с раствором выщела­чивания, т.е. часть штабеля находится под заливом. После заверше­ния выщелачивания руда остается на месте, ее обезвреживают и рекультивируют таким же образом, как отвалы пустой породы.
Условиями использования дамбового выщелачивания являют­ся:

• 
  наличие местности с определенным рельефом (крутые склоны, седловины и т.д.);
  
• 
  отработке подвергают крепкую и прочную рудную массу, вы­держивающую высокие перегрузки.
  

Преимущества дамбового выщелачивания:

• 
  позволяет увеличить время выщелачивания до нескольких лет;
  
• 
  штабели могут эксплуатироваться при больших изменениях климатических условий;
  
• 
  требует меньшей вместимости хранилищ растворов.
  

Недостатками системы являются:

• 
  необходимость использования высокопрочного основания, спо­собного выдержать большие значения гидростатического давления;
  
• 
  требуется сооружение специальных структур, удерживающих штабель (дамба, плотина).
  

Применимость дамбового выщелачивания зависит от прочности рудной массы и ее способности сохранить проницаемость под на­грузками после последовательных отсыпок; этот метод характеризу­ется значительными масштабами отсыпки по высоте. Так, площадки дамбового выщелачивания (желобного или долинного типа), экс­плуатируемые на полигонах "Зортман-Ландаски" и "Рочестер Майн" (США), при высоте одного этажа на общих участках 13 м имеют общую высоту 120 и 65 м соответственно. Основным преимуществом рассматриваемого метода является возможность его использования в рельефах местности с крутыми склонами и в широком разнообразии климатических условий - за счет накопительной способности порово- го пространства рудной массы сохранять большие объемы продук­тивных растворов, что помогает снизить отрицательный эффект в суровых зимних условиях и исключает необходимость сооружения больших прудков для растворов.
Проектирование и сооружение площадки под дамбовое выще­лачивание требуют тщательной инженерной оценки особенностей рельефа местности и высоты эксплуатируемых штабелей.

2. 
   ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВАНИЮ ШТАБЕЛЯ
   

Одним из факторов, способствовавших развитию КВ золота в по­следние годы, являлась разработка новых высокопрочных материа­лов для сооружения площадок и прудков хранения растворов. Еще недавно основным конструкционным "материалом" площадки КВ служили природные грунты и глины, связанные с бентонитом, це­ментом или солями натрия; эти смеси использовали для снижения проницаемости уплотненной массы. Площадки чаще всего были не­качественными с точки зрения возможности утечки, так как трудно было обеспечить в период сооружения одинаковое уплотнение.
В условиях возросших требований к охране окружающей среды и в первую очередь к предотвращению утечек цианистых растворов КВ появилась целая гамма покрытий из синтетики, обеспечивающих надежное обустройство оснований штабелей. Площадки выщелачи­вания, которые сооружались ранее в виде однослойных структур, превратились в двухслойные и даже в трехслойные.
Основание штабеля состоит из следующих элементов: фундамен­та, противофильтрационного экрана и дренажного слоя. Основания штабелей должны удовлетворять следующим требованиям:

• 
  обеспечивать прочность и устойчивость при статических пере­менных нагрузках от веса рудной массы и строительно-дорожной техники; основание при этом не должно деформироваться и разру­шаться;
  
• 
  состоять из материалов химически стойких к длительному воз­действию технологических растворов, концентрация и состав которых могут меняться в период эксплуатации, так же как режим подачи растворов выщелачивания и климатические условия;
  
• 
  исключить какую-либо утечку растворов, опасность которой существует во всех точках прохождения растворов; это необходимо как с точки зрения предотвращения потерь ценных компонентов, так и защиты окружающей среды от загрязнения.
  

Фундамент (ложе) - это поверхность земли, подготовленная к ук­ладке противофильтрационного экрана. Подготовительные работы вклю­чают планировку поверхности и снятие растительного слоя земли, а при необходимости - рытье котлована и отсыпку охранных дамб.
Основное требование к экрану - обеспечить герметичность осно­вания, влияющую на экологическую обстановку окружающей среды. Тип используемого экрана зависит от условий эксплуатации и нали­чия нужных материалов. Прочным и компактным является основа-