В долинах золотого песка

Глава пятая ОТ ЛОПАТЫ К КОВШУ-ГИГАНТУ

Сегодня, в век шагающих экскаваторов со стрелой длиной 100 м и ковшом, в котором помещается автомобиль «Москвич», роторных экскаваторов с поистине сказочной производительностью (такой экскаватор за один час заполняет грунтом железнодорожный состав из 30 вагонов), бульдозеров, валящих под корень столетние деревья, ручные способы открытой добычи золота выглядят анахронизмом, пожелтевшими страницами истории. Полистаем эти страницы.

К далеким временам, когда основными орудиями производства на горных работах были кайло, обушок, заступ и лопата, относится зарождение открытого способа добычи золота. Россыпи, залегающие на дне речек, разрабатывали при помощи так называемого пахаря. Пахарь представлял собой насаженный на деревянную рукоятку черпак, в который вмещалось около пуда песка. Это приспособление устанавливали на плот. Для подъема черпака со дна применяли вороток.

Другой примитивный способ открытой разработки золотоносной россыпи — буторный — заключался в том, что породы размывали струей водного потока, направляемой по канаве. Старатели, стоя вдоль канавы, ломами, кайлами, лопатами взрыхляли ее дно, перебуторивая и перемешивая породу. При этом вода уносила всю мелочь, в том числе некрупную гальку. По мере углубления канавы старатели постепенно обрушали ее борта, и увеличивали количество подаваемой воды. Поток должен был иметь такую скорость, чтобы вода сносила основную массу пород. После того как канава расширялась до 4–8 м, приступали к опробованию обогащенного песка. Если пробах показывали достаточное содержание золота, зачищали дно канавы, и обогащенные пески в тачках подвозили к бутарам. Бутара состояла из воронки и двух наклонных полок под ней. В воронку подавали воду и промывали золотоносный песок.

При лотошном способе старатель кайлом и лопатой накладывал золотоносные пески в лоток, а затем промывал их в проточной воде.

Ведущее место в добыче золота из россыпей открытым способом в дореволюционной России принадлежало Восточной Сибири, где добывалось до 80 % всего русского золота. Работали на сибирских приисках золотничники и старатели. Золотничники были временной рабочей силой, чрезвычайно разнообразной по составу. В основном это были крестьяне-сезонники, приходившие на промысел целыми семьями, или около-приисковое население. Золотничники обязаны были полностью сдавать намываемое ими золото арендатору или владельцу прииска, который не нес по отношению к ним по сути дела никаких обязательств.

Золотничники добывали золото в бортах и плотике отработанных разрезов, из косовых россыпей, а также из отвалов «пустых» песков, оставшихся от работ прошлого времени. Работали они в одиночку или артелями (до пяти человек). Пески промывали на небольших бутарах. Воду в бутару подавали ручным насосом.

Старатели получали от золотопромышленников под разведку и разработку участки с запасами, достаточными для длительного ведения работ. Старатель обязан был не только полностью отдавать все намытое золото хозяину прииска, но и платить ему определенную сумму, так называемое «положение», за право старания. Старатели работали артелями по 8 — 10 человек. В больших артелях торфа в отвалы и пески на промывочную установку отвозили на лошадях в деревянных таратайках.

При «хозяйских» работах для перевозки песков на большие расстояния иногда применяли и деревянные вагонетки, которые откатывали по узкоколейному рельсовому пути вручную до промывочной установки. Груженые вагонетки поднимали, а порожние спускали на некоторых приисках, в частности в Енисейском округе, канатами, приводимыми в движение водоналивными колесами через систему зубчатых передач.

Имея в избытке дешевую рабочую силу, золотопромышленники не стремились внедрять какую бы то ни было механизацию, а шли по пути удлинения рабочего дня и увеличения численности рабочих. Показателен в этом отношении такой пример. На прииске Леоновском Верхне-Амурской компании были прекращены экскаваторные работы, хотя купленный компанией паровой экскаватор с ковшом емкостью 0,35 м³ заменял труд 60–80 рабочих.

Первый экскаватор на разработке россыпей в России был применен в 1894 г. на Гороблагодатском прииске.

Первый русский экскаватор.

Начиная с 1897 г. экскаваторы работали в Забайкалье, годом позднее — на Покровском прииске по р. Семи. Экскаваторы грузили песок в вагонетки, которые паровозами откатывались к месту промывки.

В 1901 г. на приисках по р. Семи начали использовать многоковшовые экскаваторы. В 1908 г. в низовьях Амура была установлена первая плавучая мойка для промывки песков, она работала в комплексе с паровым экскаватором-драглайном.

В 1890 г. для разработки россыпей впервые применили скрепер.

Вскрыть россыпь — это значит снять слой торфов, покрывающих пласт золотоносного песка, и переместить их в те места, под которыми золотосодержащих песков нет (за пределы промышленного контура месторождения). Образующаяся при этом насыпь из торфов называется отвалом.

Вскрытие месторождения золота — это этап, предшествующий добычным работам, т. е. выемке песков и доставке их к промывочным приборам. Для нормальной работы в разрезе должен быть постоянный запас вскрытых и готовых к очистной выемке песков. Такова несложная, на первый взгляд, цепочка операций, с которых начинается получение «чистого» золота.

На современных приисках вскрытие торфов и добычу песков ведут основными землеройными машинами — экскаваторами, а также бульдозерами и скреперами. Бульдозеры вскрывают торфы мощностью до 2–3 м. При большей мощности торфов используют тракторные скреперы или экскаваторы.

Так как открытым способом разрабатывают главным образом россыпи с мощностью торфов 5–7 м, то для вскрытия их применяют в основном экскаваторы с ковшом малой емкости — чаще всего механическую лопату с ковшом емкостью 0,75—1,0 м³.

При мощности торфов до 10 м и более, используют экскаваторы ЭКГ-4 с ковшом емкостью 4 м³ и драглайны с ковшом емкостью до 1,0 м³. В последнее время при разработке россыпей находят применение и шагающие экскаваторы с ковшами большой емкости. Такие экскаваторы используются, в частности, на Ленских приисках. Нередко экскаваторы, тракторные скреперы и бульдозеры работают на россыпях комплексно.

Экскаваторный.

При использовании экскаваторов для выемки песков различают три схемы работ: 1) экскаватор — стационарный промывочный прибор; 2) экскаватор — плавучая мойка; 3) экскаватор — передвижная сухопутная мойка.

При промывке песков на стационарных приборах горные работы могут вести экскаваторы с механической лопатой или драглайном. Вскрытые торфа складируют в выработанное пространство или на борт россыпи (на тщательно зачищенный плотик).

Транспортируются добытые пески, как правило, автосамосвалами или ленточными конвейерами. При погрузке породы в автосамосвалы, находящиеся на подошве уступа, экскаватор работает почти без поворота стрелы. Более широкое применение получила схема, при которой автосамосвалы ставят параллельно драглайну несколько впереди него, на площадке экскаватора.

Получают все большее распространение схемы работы драглайна совместно с ленточными конвейерами. Породу грузят на конвейер в этом случае через бункер с лотковым питателем, который устанавливают над лентой. Ленточные конвейеры применяются в комплексе с цельнометаллическими переносными промывочными приборами МПД-2, МПД-4 и др.

Для перемещения торфов во внутренние отвалы также используют драглайн, который «перекидывает» горную массу, вынутую экскаватором. Разработка россыпей экскаваторами с промывкой песков на плавучей золотомойке широко распространена в США и Канаде.

Породу разрабатывают драглайном с ковшом емкостью 0,75—1,0 м³. Для того чтобы скорость падения ковша не гасилась при погружении в воду (это ухудшало бы его наполнение), вес ковша должен быть не менее 1,5 т. Обогащают породу на плавучей мойке, которая передвигается на канатах вслед за драглайном. Породу из ковша драглайна разгружают в бункер, устроенный в носовой части понтона мойки.

До начала работ необходимо выкопать котлован, размеры которого зависят от длины, ширины и глубины осадки понтона мойки. Эту работу также выполняет драглайн. Для большей эффективности драглайны нередко применяют вместе с бульдозерами, которыми вскрывают пустые породы (торфа) с транспортировкой их за границы промышленного контура месторождения.

Способ разработки россыпи по схеме драглайн — плавучая мойка целесообразен при ровном мягком или разрушенном плотике россыпи, достаточном количестве воды для промывки, отсутствии большого количества крупных валунов. Глубина россыпи, как правило, не должна превышать 10–12 м. Однако при высоком содержании золота и благоприятных горногеологических условиях возможна разработка и более глубоких россыпей.

Схема с промывкой песков на сухопутной золото-мойке широкого распространения не получила.

Экскаваторная разработка россыпей позволяет достичь высоких технико-экономических показателей. Так, на прииске Бодрый с помощью экскаватора СЭ-3 и тракторных прицепов Д-258 грузоподъемностью 23 т при мощности торфов до 8 м и расстоянии транспорта до 500 м производительность труда рабочих, занятых на вскрыше и транспортировке торфов, составила 52,3 м3/чел. — смену. С каждым годом экскаваторы получают все более широкое применение при отработке широких россыпей для вскрыши оттаявших торфов.

Бульдозерный.

Впервые на россыпных разработках бульдозер был применен на одном из гидравлических разрезов Урала в 1939 г.

Благодаря высокой производительности, простоте управления и обслуживания и небольшой стоимости бульдозеры широко применяют для вскрыши торфов, добычи песков и на вспомогательных работах (подготовке поверхности, дорожных работах и др.). Часто бульдозеры используются совместно с другими землеройными механизмами, в частности с тракторными скреперами и экскаваторами.

Бульдозер в работе.

Бульдозеры оборудуют прямыми и вогнутыми лемехами без боковых стенок. Размеры лемеха зависят от мощности трактора, но ширина его всегда больше ширины гусеничного хода. В настоящее время выпускаются бульдозеры, которые могут работать со сменным оборудованием — как рыхлители, механические грабли, дереворезы и кусторезы, толкачи тракторных скреперов и снегоочистители.

Управление бульдозерами — канатное или гидравлическое. Конструкция канатного управления проста и дает возможность поднимать лемех на высоту до 1,83 м (вместо 0,66 м при гидравлическом управлении). Бульдозеры с канатным управлением могут работать при сильных морозах, тогда как гидравлическое управление при температуре ниже —35 °C ненадежно. Недостатки канатного управления — большой расход каната и недостаточно плавные подъем и опускание лемеха.

По наиболее распространенной схеме разработки бульдозерами россыпь разбивают на отдельные участки размером не более 200х200 м. В середине каждого участка устраивают бункеры, из которых пески доставляют к обогатительным установкам (обычно ленточными конвейерами). Иногда вместо конвейеров применяют скипы или вагонетки. В этом случае в траншее прокладывают двухколейный рельсовый путь, а у промывочного прибора устанавливают лебедку. При этом траншеи проходятся с большим уклоном, что уменьшает их длину, тогда как при конвейерной доставке угол подъема может быть не более 18°.

После отработки одного участка промывочный прибор переносят на другой или соответственно удлиняют конвейеры. Наиболее эффективна отработка бульдозерами увальных и террасовых россыпей, когда приемные бункеры устраивают у нижней границы россыпи, а доставляют пески конвейерами или самотечным (безнапорным) гидротранспортом.

Бульдозеры бывают колесные и на гусеничном ходу. В СССР изготовляют преимущественно бульдозеры на базе гусеничных тракторов различной мощности как с канатным, так и с гидравлическим управлением.

На золотых приисках Северо-Востока СССР бульдозеры впервые появились в 1944 г. на разработке песков и транспортировке их к промывочным приборам, а с 1948 г. — используются в широких масштабах на вскрыше торфов.

Объем грунта, перемещаемого бульдозером за цикл, зависит от схемы транспортирования. Наибольшая производительность достигается при разработке и перемещении грунтов, влажность которых близка к оптимальной (8—15 %). Большое влияние на производительность бульдозера оказывает уклон. При подаче грунта на подъем сокращается объем перемещаемого грунта и снижается скорость бульдозера. Наоборот, при спусках под уклон бульдозер перемещает намного больший объем грунта, двигаясь с повышенной скоростью.

Дальность перемещения породы при горизонтальной поверхности составляет 50–70 м, при работе на подъем в 10° — около 40 м и при работе под уклон в 10° — до 100–120 м.

Неоспоримое преимущество вскрыши мерзлых россыпей бульдозерами заключается в возможности успешной работы при весьма тонком слое оттаявшего грунта (около 10 см), тогда как для работы экскаватоpa-драглайна толщина оттаявшего слоя должна быть не менее 50 см, а для работы тракторных скреперов — не менее 15 см.

Обнажение мерзлоты путем систематического снятия бульдозером оттаявшего слоя грунта ускоряет оттаивание и позволяет в течение короткого летнего сезона вскрывать россыпь на значительную глубину.

При коротких расстояниях транспортирования торфов (50–70 м) бульдозеры обладают также лучшей маневренностью. На приисках треста «Джугджурзолото» средняя выработка на один бульдозер при коротких расстояниях транспортировки составляет 40–50 тыс. м³ в год. Отдельные бульдозеристы достигают еще большей выработки — до 80 тыс. м³ в год.

Скреперный.

В СССР впервые колесный скрепер был использован на россыпях в 1936 г. на Южном Урале. Разрабатывать россыпи скреперами целесообразно при рыхлых грунтах с содержанием влаги не более 15–20 % и при отсутствии сплошных валунов. Среднее расстояние транспортирования для скреперов емкостью 6—10 м³ не должно превышать 600 м, а для скреперов емкостью 15 м³ — 1000 м; подъем пути должен быть не более 10–25°.

Скреперы удобны, в частности, при разработке небольших, территориально разбросанных россыпей, расположенных в отдаленных и малоосвоенных районах.

В зависимости от расстояния транспортирования пески к промывочному прибору доставляют тракторными скреперами, ленточными конвейерами и автосамосвалами. Тракторные скреперы доставляют непосредственно в бункер промывочного прибора при благоприятном рельефе поверхности, наличии хороших дорог и небольших расстояниях транспортировки. Ленточные конвейеры загружают песками через бункер, который имеет каретчатый питатель. Для загрузки автосамосвалов устраивают помост, откуда скрепер разгружают непосредственно в кузов автомашины. Если породы крепкие и плотные, их предварительно разрыхляют взрыванием или специальными рыхлителями.

Работа тракторного скрепера состоит в опускании ковша и врезании его в грунт, наполнении ковша, транспортировке грунта и разгрузке ковша. Управление рабочими механизмами скрепера бывает гидравлическим и канатным.

Скрепер.

Скреперы с гидравлическим управлением имеют ковши емкостью до 8—10 м³ и предназначаются для выполнения работ в легких грунтах. У тракторных скреперов с канатным управлением ковши различной емкости. Такие скреперы надежны в работе и незаменимы при тяжелых (плотных и каменистых) породах.

По устройству ходовой части различают одноосные и двухосные тракторные скреперы. Тракторные скреперы применяются только при вскрыше торфов в летнее время при глубине вскрыши не более 5–7 м. Производительность труда рабочих на тракторных скреперах с ковшами емкостью 6 м³ во многих случаях выше производительности труда экскаваторщиков и бульдозеристов и достигает 100–110 м³/смену.

На вскрышных и добычных работах, на проходке траншей и канав, на работах по устройству дорог, возведению плотин, дамб и на планировочных работах применяют также колесный скрепер — прицепной механизм, работающий с гусеничным или колесным трактором.

Эксплуатационный период для скреперов установлен в центральных районах Магаданской области с 15 мая по 1 октября, в районах Заполярья — с 20 мая по 20 сентября. Выемку мерзлых грунтов скреперами начинают, когда глубина оттаявшего слоя достигает 15–20 см.

При транспортировании на расстояние 300–350 м сменная производительность скрепера с ковшом емкостью 6 м³ достигает 200 м³.

В едином комплексе.

На практике нередки такие производственные условия, в которых использование только того или иного типа землеройных машин не позволяет достичь высокой производительности. Такие условия, в частности, имеют место при вскрыше мерзлых торфов значительной мощности на разрезах большой ширины. В этих случаях целесообразно совместное применение землеройных машин, позволяющее наиболее полно использовать особенности каждой из них.

В годы Великой Отечественной войны и особенно в послевоенное время работают бульдозеры на базе трактора С-80. Ими вскрывают торфа и транспортируют их во внешние отвалы. Пески на промывочные приборы доставляют заглубленными в плотик россыпи ленточными конвейерами, загружаемыми через бункера с механическими питателями. Бульдозеры часто работают в комплексе с экскаваторами на подкучивании песков или на вскрыше торфов. Таким комбинированным способом разрабатывалась, к примеру, мерзлая россыпь по р. Ыныкчан (трест «Джугджурзолото»). В открытом разрезе одновременно работало до шести-восьми ленточных конвейеров, три-четыре экскаватора и пять-шесть бульдозеров. Производительность труда на разработке этой мерзлой россыпи при комплексной механизации составляла на вскрыше торфов 40–50 м³/чел. — смену, а на добыче и промывке песков 19–20 м³/чел. — смену.

В 1952 г. начали разрабатывать открытым разрезом талую россыпь Васильевской террасы глубиной 14–15 м. При коэффициенте вскрыши 5–6 м³/м³ торфа вскрывали по бестранспортной схеме двумя экскаваторами с ковшом емкостью 2 м³, с перевалкой во внешние отвалы. Пески добывали прямой лопатой с ковшом емкостью 0,75 м³ и отвозили на промывочный прибор в автосамосвалах. Кроме добычного экскаватора, в разрезе работал бульдозер, которым пески подавали на ленточный конвейер. Пески транспортировали непосредственно на промывочный прибор по наклонной эстакаде. Производительность труда рабочего составила в этом случае около 16 м³ горной массы, а на вскрыше торфов на рабочего, занятого на экскаваторе, — 80–90 м³/смену.

Достигнутая производительность на добыче песков в 5–6 раз превышает производительность труда на разработке россыпей подземным способом в Ленском районе.

На предприятиях Магаданского совнархоза для разработки мерзлых россыпей при комплексной механизации открытых работ в настоящее время применяют экскаваторы — прямые лопаты и драглайны с ковшом емкостью от 0,5 до 3,0 м³, бульдозеры с тракторами мощностью от 60 до 140 л. с., ленточные конвейеры, тракторные прицепы грузоподъемностью до 23 т, тракторные скреперы с ковшом емкостью преимущественно 6 м³.

В 1950 г. удельный вес дорогостоящей вскрыши торфов в зимнее время составлял 60 % всего объема вскрываемых пород, ныне же, благодаря широкому применению бульдозеров, колесных скреперов, экскаваторов, удельный вес зимней вскрыши торфов значительно уменьшился, а его стоимость снизилась в 2–4 раза.

К 1956 г. все основные операции по вскрыше торфов и добыче песков на открытых работах были полностью механизированы. Себестоимость добычи и промывки песков при открытых работах в 1,5–2 раза ниже, чем при подземных.