ЗОЛОТО

Дражный способ разработки золотоносных песков. Как работает драга

Котлованы, плотины, уступы

Наибольшее распространение при дражном способе разработки россыпей получило котлованное вскрытие, при котором на отведенном под разработку участке золотоносной россыпи устраивают котлован (дражный разрез), заполняют его водой, после чего драга начинает выемку песков. При котлованном вскрытии необходимо, чтобы уровень воды в разрезе был достаточным для свободного подхода драги к любому участку россыпи.

Разрабатывая толщу россыпи, драга подает на промывку всю вынутую породу. Поэтому такой способ вскрытия целесообразен, если золото равномерно распределено в толще песков, а предварительно удаляемый слой торфов имеет небольшую мощность.

Помимо котлованного, применяются и другие способы вскрытия – плотинное, перевалочное и уступное.

Вскрытие с сооружением плотин целесообразно при разработке долинных россыпей с крутым подъемом плотика. На участках россыпи с незначительной подводной глубиной уровень воды искусственно повышают, строя плотины. Плотины предотвращают также утечку воды с верхних участков россыпи.

Вскрытие с сооружением перевалок в основном аналогично плотинному вскрытию, с той лишь разницей, что уровень воды повышают упрощенными плотинами‑перевалками, которые представляют собой галечные отвалы, отсыпаемые самой драгой. Этот способ хорош при разработке неглубоких и узких россыпей.

Уступное вскрытие применяется на россыпях, прикрытых большим слоем торфов. Этот слой снимают скреперами, бульдозерами, экскаваторами или способом гидромеханизации. После выемки торфов приступают к разработке песков драгой.

Иногда на россыпях с разнообразными условиями залегания совмещают несколько способов вскрытия.

Один из главных вопросов, возникающих при составлении проекта разработки россыпи драгой, – выбор места и определение последовательности разработки. Россыпь разрабатывают сверху вниз или снизу вверх по долине. Наиболее целесообразна отработка россыпи снизу вверх.

Монтаж драги ведется в две стадии. Вначале на стапелях собирают понтон и основные узлы надпалубного строения. По окончании сборки понтон вместе с надпалубным строением спускают на воду, и окончательная сборка всей драги происходит на плавающем понтоне.

В настоящее время драги монтируют современными индустриальными методами. Для подъема всех грузов служат краны; применяется панельная сборка отдельных узлов, широко используется электросварка.

Гидротехнические сооружения

Отработка золотоносного месторождения драгой требует устройства ряда гидротехнических сооружений.

Для отвода русел рек и ключей с отрабатываемой площади заблаговременно, до ввода месторождения в эксплуатацию, устраивают руслоотводные канавы. Чтобы понизить горизонт грунтовых вод, проводят капитальную, или водопонижающую, канаву. По мере отработки месторождения и продвижения драги по россыпи канава периодически удлиняется.

Для осветления воды в дражном разрезе устраивают водозаводную канаву, которая обычно имеет направление от русла реки или от руслоотводной канавы к котловану. Канава проводится с небольшим уклоном и незначительным заглублением в почву. Глубина осушительных канав не превышает 0,4–0,6 м; расстояние между канавами 20–30 м. Осушая поверхность котлована, канавы способствуют интенсивной естественной оттайке грунтов и созданию в них сплошного фильтрационного потока.

С целью осветления и естественного подогрева воды, необходимой для гидрооттайки вечной мерзлоты, устраивают котлованы‑отстойники. Размеры котлована принимаются в среднем 80х40 м. При средней температуре воды, поступающей в отстойник, равной 10°, такая площадь водного зеркала достаточна для повышения температуры на 2–4° (в верхнем слое толщиной 5–7 см).

Для создания подпора воды, изменения направления русла реки, защиты необходимых площадей от затопления паводковыми водами служат дамбы‑плотины. Их сооружают из торфов, мха, камня и пр. В поперечном сечении дамба имеет вид трапеции. При этом верховой откос делается пологим, а низовой более крутым.

Своевременное и качественное устройство гидротехнических сооружений имеет очень большое значение, так как создает нормальные условия эксплуатации драги, необходимые для высокой производительности.

Как работает драга

Покрывающие пласт золотоносного месторождения торфа, особенно в галечных отложениях (речниках), чаще всего содержат золото. Правда, содержание его обычно невелико, но если учесть большую мощность торфов, то общее количество находящегося в них металла даже при «знаковом» (малое содержание золота характеризуется понятием «знаки») его содержании может быть довольно значительно.

Учитывая эту особенность россыпных месторождений, разработку их производят двумя основными способами: 1) раздельной добычей, при которой вынимается только золотоносный пласт, а торфа разрабатываются и сваливаются в отвал (при открытых разработках) или оставляются нетронутыми в целике (при подземных работах); 2) сплошной добычей, когда разрабатывается вся толща наносов, составляющих россыпь.

Каждый из этих способов имеет свою область применения, свои преимущества и недостатки; практика, однако, показала, что при сплошной разработке полнее используется месторождение и более проста схема работ. Дражный способ разработки золотосодержащих россыпей, наиболее экономичный из всех, основан на сплошной добыче.

С увеличением мощности драг и, соответственно, емкости черпаков производительность драги резко возрастает, а расход электроэнергии, труда и материалов на единицу перерабатываемой горной массы сокращается. Таким образом, более мощные драги работают экономичнее.

Для нормальной эксплуатации 210‑литровой драги запасы месторождения золотоносных песков должны обеспечивать работу драги минимум на 8–10 лет, тогда как срок полной амортизации драги составляет 20 лет. Если россыпь по своим запасам не достаточна для работы драги в течение полного срока амортизации, драгу переносят на другое месторождение.

Драга – высокопроизводительный агрегат. Объем перерабатываемой ею горной массы за сутки колеблется от 4000 до 5000 м³, в зависимости от состояния грунтов разрабатываемой россыпи. Следует, однако, иметь в виду, что чрезмерное увеличение производительности драги может привести к потере золота вследствие сноса его в хвосты из‑за перегрузки обогатительного оборудования. Поэтому необходимо строго контролировать нормальное наполнение черпаков при работе на золотоносных песках и всемерно повышать производительность драги при работе на «верхах», т. е. на верхних слоях россыпи – торфах.

В целях ограничения нагрузки на обогатительное оборудование (шлюзы, отсадочные машины) установлено определенное правило: наполнение черпаков при драгировании нижних слоев россыпи (наиболее золотосодержащих) не должно превышать 40 % их объема, в то время как при разработке верхних слоев наполнение черпаков не ограничивается.

В течение сезона, в зависимости от гидрогеологической и мерзлотной характеристики россыпи, драга перерабатывает 500–700 тыс. м³ горной массы. В благоприятных условиях передовые дражные экипажи достигают годовой производительности в 800 тыс. м³и более. По объему перерабатываемой горной массы драга равноценна прииску средней категории, разрабатывающему россыпь способом раздельной добычи.

Ширина котлована, в котором помещается обычная драга, в среднем 60 м, длина по продольной оси драги – 75–80 м. Разрабатывая переднюю часть котлована, заваливая хвостами его заднюю часть и периодически зашагивая вперед, драга работает в перемещающемся водоеме. Передняя часть котлована называется забоем, боковые части – бортами.

Забой разрабатывают горизонтальными слоями толщиной 10–30 см по всей ширине дражного разреза, регулярно поворачивая драгу на рабочей свае (драга работает с одной опущенной и заглубленной в дно котлована сваей, другая в это время поднята). После каждого поворота черпаковая рама опускается на толщину разрабатываемого слоя.

После отработки забоя на всю его мощность всю площадь забоя зачищают. Затем драга зашагивает – продвигается вперед на 2,5–3,5 м для отработки нового забоя.

Процесс зашагивания состоит из следующих операций: если драга работает на правой свае, она поворачивается в крайнее правое положение, после чего опускается левая свая, а правая поднимается. Затем драга поворачивается в крайнее левое положение – опускается правая свая, а левая поднимается. Если этих двух поворотов оказалось достаточно, то черпаковая рама опускается на забой и начинается его разработка. Для подъема и опускания свай служит шестибарабанная лебедка. Величина зашагивания определяется мощностью россыпи: чем больше мощность россыпи, тем меньше величина зашагивания, и наоборот.

Существует определенная зависимость между мощностью россыпи, величиной зашагивания и количеством потерь. Как правило, все эти величины должны определяться в проекте работы драги с учетом конкретных условий разрабатываемой россыпи.

Величина послойного опускания черпаковой рамы зависит от металлоносности породы, структуры разрабатываемых грунтов, величины зашагивания и скорости передвижения драги по забою.

Драгер практически определяет величину опускания рамы, следит за наполнением черпаков грунтом и величиной нагрузки на главный привод (по амперметру). Если разрабатываются нижние слои россыпи и черпается продуктивный, золотосодержащий пласт песков, а черпаки идут с большим наполнением и амперметр показывает увеличенную нагрузку на главный привод, драгер приподнимает черпаковую раму до тех пор, пока наполнение черпаков составит не более 40 % их емкости.

Производственные коллективы многих отечественных драг, возглавляемые опытными драгерами, добиваются значительного сокращения простоев, доводя время чистого драгирования до 22 и даже 23 часов в сутки.

В результате максимального снижения простоев и неуклонного соблюдения технологии работ передовые дражные команды успешно выполняют и перевыполняют планы по объему драгирования и добыче драгоценного металла.

Золото из‑под слоя льда

Драга может производительно работать при положительной температуре воздуха. При отрицательной температуре производительность драги снижается, причем до температуры –10 °C это снижение незначительно, при температуре –20 °C и ниже производительность резко падает, а при температуре – 30–40 °C работа драги становится совершенно непроизводительной.

В тех районах нашей страны, где разрабатываются россыпи, температура бывает положительной, как правило, в течение сравнительно короткого периода. Так, на Урале этот период длится примерно с 1 апреля до 15 октября, в восточных и северо‑восточных районах СССР он еще короче. Поэтому, если работу драги ограничить только этим временем, то сезон добычи будет очень непродолжителен. Если же принять необходимые меры, период дражных работ может быть значительно продлен за счет более поздней остановки драг осенью и раннего пуска их весной.

На практике в условиях Урала 150‑литровые драги обычно работают с 1 апреля по 1 декабря, а в некоторые годы – и до 1 января; 210‑ и 380‑литровые драги, разрабатывающие россыпи с большим содержанием золота, работают круглый год, с остановкой на 20–30 дней на зимний ремонт.

Основная трудность работы драги зимой связана с образованием в котловане льда. За время, в течение которого драга идет из одного угла забоя в другой (обычно около 30–40 мин.), при отрицательной температуре воздуха на поверхности разреза образуется корка льда. При обратном ходе драга ломает лед и, заходя в угол, прижимает его к борту и спрессовывает, в результате чего из тонких льдинок образуются крупные куски льда. При повторных ходах процесс повторяется и количество льда в разрезе непрерывно увеличивается, вследствие чего маневрирование драги в разрезе становится затруднительным. Скорость образования льда зависит от температуры воздуха; особенно интенсивно лед образуется при температуре ниже –20°.

Один из способов борьбы со льдом – быстрое продвижение драги вперед. В этом случае значительная часть льда остается позади драги и заваливается отвалами.

Другая трудность работы драги в зимнее время состоит в том, что с наступлением морозов на драге становится холоднее, чем на открытом воздухе. Появляется лед на палубе, на механизмах повисают сосульки, все толще становится ледяная корка на шлюзах и металлоконструкциях. Мороз начинает прихватывать смазку. Обледеневает черпаковая рама и цепь. Обрастают льдом борта понтона. На стенах появляется густой иней.

Положительная температура воздуха внутри драги поддерживается путем утепления корпуса и устройством парового отопления, для чего каждая драга имеет отопительный котел и соответственно рассчитанную отопительную систему. При этом особое внимание уделяется поддержанию положительной температуры под конвейерной лентой, у шлюзов и около насосов.

Дражный паровой котел (подобный паровозному) растапливают дважды в году – с наступлением осенних заморозков, когда сезон драгирования подходит к концу, и перед началом промывочного сезона, когда драга еще скована льдом, но морозы уже слабеют. Котел расположен в крытом помещении драги, вдоль ее стенки. Метровой ширины проход отделяет его от носовой и маневровой лебедок. Паром обогреваются внутренние помещения драги – галерея главного конвейера. По паропроводу пар подается к черпаковой раме. С помощью шланга горячим паром можно отогреть любой механизм, ликвидировать обледенение.

Паровой котел продолжает работать некоторое время (5–10 дней) и после того, как драга останавливается на зимнее время. Это необходимо, чтобы подготовить драгу к ремонту. Затем котел останавливают, тщательно промывают, очищают и консервируют на зиму.

Во второй раз, как уже было сказано, паровой котел растапливают перед началом промывочного сезона, для оттаивания паром промерзших за зиму верхних слоев грунта.

В дражном разрезе прокладывают паровую магистраль из стальных труб диаметром 75–100 мм. К этой основной магистрали подсоединяют поперечные ответвления паропроводов – коллекторы. От патрубков коллекторов, расположенных в виде гребенки, по резиновым шлангам пар подается к паровым иглам (пойнтам).

Паровой иглой называют заостренный с одного конца трехметровый отрезок пустотелой буровой стали, который устанавливается вертикально к поверхности котлована. Тепло от поступающего в иглу пара оттаивает грунт. Игла при помощи электровибратора по мере оттаивания постепенно заглубляется в грунт. Этот процесс длится от 4 до 8 часов. После этого игла должна «отстояться» в грунте в течение 36–40 часов для полного оттаивания промерзших слоев в радиусе ее действия.

Одновременно устанавливается от 50 до 70 игл на расстоянии 2,5–3,0 м друг от друга в шахматном порядке. Парооттаиванию подвергается такая площадь дражного разреза, которая достаточна для нормальной работы драги в течение 35–45 дней. В процессе оттаивания дражные кочегары непрерывно подают пар в паровую магистраль под равномерным высоким давлением. Перерыв в подаче пара хотя бы на несколько часов может привести к замораживанию игл.

По окончании парооттаивания котел останавливают до зимы, а кочегары переходят к исполнению обязанностей слесарей, бульдозеристов, бурильщиков – в зависимости от того, какой смежной профессией каждый из них владеет.

Максимальная глубина сезонного промерзания составляет на Урале 1,7–2,0 м, в районах Северо‑Востока достигает 3 м.

Разработка мерзлого грунта всеми способами, в том числе и дражным, малопроизводительна. Практикой выработаны различные приемы, направленные на повышение производительности драги в условиях разработки мерзлых грунтов. Однако все эти приемы малоэффективны. Поэтому разработку сезонной мерзлоты драгами следует применять только при невозможности организовать предварительное оттаивание.

Оттаивать мерзлые слои лучше всего теплом солнечной радиации с послойным снятием оттаявшего грунта бульдозерами или струей гидромонитора. В случае невозможности организовать оттаивание мерзлоты дешевыми способами решается вопрос о целесообразности пуска драги ранней весной.

Нельзя забывать, что все мероприятия, которые проводятся для повышения эффективности работы драги в зимних условиях, значительно увеличивают расходы на содержание драги, что одновременно с неизбежным снижением производительности вызывает резкое увеличение стоимости добычи зимой по сравнению с летней добычей. Особенно резко возрастает себестоимость дражной добычи при температуре воздуха ниже –20°.

Большие перспективы

При дражной разработке все важнейшие операции – отбойка горной массы, погрузка и транспорт, промывка песков – механизированы и выполняются поточно. Производственный процесс на драге – это непрерывный поток, отдельные операции которого чередуются в строгой последовательности.

Основными механизмами драги управляют дистанционно, непосредственно из драгерского помещения. Это позволяет коллективам драг достичь высокой производительности труда на добыче и переработке горной массы. Так, на отдельных драгах она равна 150–180 м³/чел. – смену, включая рабочих, занятых на вспомогательных операциях. Рекордной производительности достигла одна из драг, работающая на золотых россыпях Урала. Этой драгой промыто за сезон 1959 г. 2558,6 тыс. м³ горной массы.

Высокая производительность Драг и низкая стоимость добычи открывают большие перспективы для широкого их применения при разработке месторождений россыпного золота. Длительное время считали, что драги не могут рентабельно разрабатывать глубокие и вечно мерзлые россыпи, но практика последних лет показала, что при определенном содержании драгоценного металла себестоимость дражной разработки глубоких россыпей значительно ниже, чем при добыче подземным способом. На вновь выпускаемых драгах с черпаками емкостью 210, 250 и 380 л введены усовершенствованные схемы обогащения.

Введение в действие новых электрических драг современной конструкции, широкая модернизация старых драг, направленная на повышение скорости черпания, улучшение обогатительной схемы – все это позволило повысить годовую производительность нашего дражного флота почти в два раза.

В ближайшие годы в нашей стране предусматривается значительное повышение удельного веса дражного способа в общей добыче россыпного золота. В соответствии с этим намечено строительство и ввод в эксплуатацию большого числа крупных драг самых совершенных конструкций.