Расчетное обоснование параметров дренажного слоя в основании динамического штабеля кучного выщелачивания

При проектировании штабелей кучного выщелачивания с применением окомкования песчано-глинистых руд необходимо прогнозировать возможные проблемы эксплуатации дренажной системы за счет кольматации в результате разрушения окатышей и механического повреждения слоя горнотранспортным оборудованием. В работе решается задача по обоснованию параметров дренажного слоя в основании динамического штабеля кучного выщелачивания. Представлены результаты комплекса лабораторных испытаний материалов дренажного слоя, включающие фильтрационные и деформационные тесты. Объектом исследования выступил материал отвалов Куранахского рудного поля, представленный продуктами дробления двух фракций – 20–70 мм и 0–120 мм с содержанием песчано-глинистых включений. Результаты исследования подтвердили техническую возможность использования материала крупностью 0–120 мм, содержащего песчано-глинистые включения, в качестве дренажного слоя. Методом численного моделирования на основе полученных экспериментальных данных определены оптимальные параметры его мощности, обеспечивающие необходимый фильтрационный режим работы системы и защиту дренажных труб от механических воздействий горнотранспортного оборудования. Полученные результаты могут быть использованы для проектирования новых и реконструкции действующих объектов кучного выщелачивания на месторождениях с аналогичными технологическими и горно-геологическими условиями.

Маринин М. А., Поспехов Г. Б., Карасев М. А., Сушкова В. И. Расчетное обоснование параметров дренажного слоя в основании динамического штабеля кучного выщелачивания // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 2-1. – С. 99–113. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_21_0_99.

Маринин Михаил Анатольевич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: marinin_ma@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0002-5575-9343,
Поспехов Георгий Борисович¹ — канд. геол.-минерал. наук, доцент, e-mail: pospehov@spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-9090-5150,
Карасев Максим Анатольевич¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: karasev_ma@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-8939-0807,
Сушкова Вероника Ивановна¹ — аспирант, e-mail: s235054@stud.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-4247-6499,
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II,

Маринин М.А., e-mail: marinin_ma@pers.spmi.ru.

1. Литвиненко В. С., Петров Е. И., Василевская Д. В., Яковенко А. В., Наумов И. А., Ратников М. А. Оценка роли государства в управлении минеральными ресурсами // Записки Горного института. — 2023. — Т. 259. — С. 95—111. DOI: 10.31897/PMI.2022.100.

2. Лигоцкий Д. Н., Долгушин Н. А. Анализ опыта применения безлюдных технологий при открытой разработке месторождений и перспективы их развития // Горный журнал. — 2025. — № 2. — С. 42—47. DOI: 10.17580/gzh.2025.02.06. 

3. Афанасьев П. И., Белов А. А. Оценка сейсмовзрывного воздействия на приконтурный массив по амплитудно-частотным характеристикам взрыва // Горная промышленность. — 2025. — № 3. — С. 138—145. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-3-138-145.

4. Чантурия В. А., Николаев А. И., Александрова Т. Н. Инновационные экологически безопасные процессы извлечения редких и редкоземельных элементов из комплексных руд сложного вещественного состава // Геология рудных месторождений. — 2023. — Т. 65. — № 5. — С. 402—415. DOI: 10.31857/S0016777023050040.

5. Пашкевич М. А., Евдокимова М. Е. Тонкодисперсные отходы титанового производства как добавка для изготовления строительных материалов // Экология и промышленность России. — 2025. — Т. 29. — № 2. — С. 19—23. DOI: 10.18412/1816-0395-2025-2-19-23.

6. Ширима Д., Викедзи А., Рассказова А. В. Исследование лежалых отвалов бедной золотосодержащей руды горнодобывающего предприятия Golden Pride Project (GPP) в районе Нзега, Танзания // Горные науки и технологии. — 2024. — Т. 9. — № 1. — С. 5—11. DOI: 10.17073/2500-0632-2023-07-130. 

7. Голик В. И., Титова А. В. Алгоритм извлечения металлов из растворов природного выщелачивания потерянных руд // Горная промышленность. — 2024. — № 6. — С. 116—119. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-6-116-119. 

8. Massel L. V., Komendantova N., Massel A. G., Tsvetkova A. Y., Zaikov K. S., Marinina O. A. Resilience of socio-ecological and energy systems: Intelligent information technologies for risk assessment of natural and technogenic threats // Journal of Infrastructure, Policy and Development. 2024, no. 8, pp. 4700—4700. DOI: 10.24294/jipd.v8i7.4700.

9. Секисов А. Г., Лавров А. Ю. Теневая экономика в сфере золотодобычи и возможные направления ее «осветления» с применением инновационных технологий // Теневая экономика. — 2022. — Т. 6. — № 2. — С. 75—84. DOI: 10.18334/tek.6.2.114736.

10. Wang L., Yin S., Wu A. Ore agglomeration behavior and its key controlling factors in heap leaching of low-grade copper minerals // Journal of Cleaner Production. 2020, vol. 279, article 123705. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.123705.

11. Manning T., Kappes D. Heap leaching of gold and silver ores // Gold Ore Processing. 2016, pp. 413—428. DOI: 10.1016/B978-0-444-63658-4.00025-6.

12. Валиев Н. Г., Голик В. И. Опыт добычи золота кучным выщелачиванием в Казахстане // Цветные металлы. — 2024. — № 12. — С. 41—46. DOI: 10.17580/tsm.2024.12.04.

13. Bar N., Teleu N. Geotechnical evaluation of heap leach pad design / Proceedings of the 14th Australia and New Zealand Conference on Geomechanics, Cairns, Australia. 2023.

14. Якубовский М. М., Павличенко М. В., Логинов Е. В. Опыт проведения работ технической рекультивации земель, нарушаемых в процессе разработки месторождения песчано-гравийного материала // Рациональное освоение недр. — 2022. — № 3(65). — С. 66—74. DOI: 10.26121/ RON.2022.38.25.007. 

15. Ghorbani Y., Franzidis J.-P., Petersen J. Heap Leaching technology—current state, innovations, and future directions: A review // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2016, vol. 377, pp. 73—119. DOI: 10.1080/08827508.2015.1115990. 

16. Дементьев В. Е., Дружинина Г. Е., Гудков С. С. Кучное выщелачивание золота и серебра. — Иркутск: Иргиредмет, 2004. — 352 с.

17. Фазлуллин М. И., Садыков Р. Х., Дементьев В. Е. Кучное выщелачивание благородных металлов. — М.: Изд-во Акад. горн. наук, 2001. — 646 c.

18. Van Zyl D., Henderson M., Cobb B. Economic aspects of pad construction costs on heap leach projects // International Journal of Mining and Geological Engineering. 1990, vol. 8, pp. 275—286. DOI: 10.1007/BF00920641.

19. Каймонов М. В., Матвеев А. И., Хосоев Д. В. Моделирование теплового режима рудного штабеля при кучном выщелачивании золота в холодном климате // Горная промышленность. — 2025. — № 1. — С. 102—108. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-1-102-108. 

20. Apelt T., Forrester K., Short M., Stefan L. Determination of optimum heap height from column leach tests: 1. Model development and initial results // Mineral Processing and Extractive Metallurgy. 2017, vol. 126, no. 3, pp. 146—156. DOI: 10.1080/03719553.2016.1196520. 

21. Thenepalli T., Chilakala R., Habte L., Tuan L., Kim C. S. A brief note on the heap leaching technologies for the recovery of valuable metals // Sustainability. 2019, vol. 11, no. 12. article 3347. DOI: 10.390/SU1112334730. 

22. Abbasi B., Azarfar B., Ahmadvand S., Seal T., Ulrich B. The effect of hydro-jex operation on the stability of heap leach pads: a case study of a heap leach operation in Central Mexico // Mining, Metallurgy & Exploration. 2020, vol. 37, pp. 1583—1592. DOI: 10.1007/s42461-020-00251-4.

23. Smith M., Parra D., Asociados A. Leach pad cost benchmarking / Proceedings of Heap Leach Solutions. Lima, Peru Published by InfoMine. 2014.

24. Breitenbach A. J. Heap leach pad liner systems in North America // Mining Engineering. 1994, vol. 46, no. 1, pp. 46—56.

25. Majdi A., Amini M., Chermahini A. A. An investigation on mechanism of acid drain in heap leaching // Journal of Hazardous Materials Structures. 2009, vol. 165, pp. 1098—1108. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.10.104.

26. Majdi A., Amini M., Nasab S. K. Adequate drainage system design for heap leaching structures // Journal of Hazardous Materials. 2007, vol. 147, pp. 288—296. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2007.01.038.

27. Niou S., Chaoui K., Azzouz S., Hamlaoui N., Alimi L. A method for mechanical property assessment across butt fusion welded polyethylene pipes // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018, vol. 97, pp. 543—561. DOI: 10.1007/s00170-018-1908-y.

28. Puhalsky J. V., Vorobyov N. I., Loskutov S. I., Chukaeva M. A., Sidorova V. R., Matveeva V. A. Neural network cognitive analysis of accumulation of metals by marigold // Doklady Earth Sciences. 2024, vol. 515, no. 2, pp. 701—708. DOI: 10.1134/s1028334x23603759. 

29. Ковязин В., Богданова Е. Современное состояние особо охраняемых природных территорий арктики Российской Федерации // Экология и промышленность России. — 2025. — Т. 29. — № 4. — С. 59—65. DOI: 10.18412/1816-0395-2025-4-59-65.

30. Маринин М. А., Поспехов Г. Б., Сушкова В. И., Поморцева А. А., Мосейкин В. В. Опыт полевых опытно-фильтрационных работ в штабеле кучного выщелачивания песчано-глинистых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2024. — № 8. — С. 51—62. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_8_0_51. 

31. Маринин М. А., Карасев М. А., Поспехов Г. Б., Поморцева А. А., Кондакова В. Н., Сушкова В. И. Комплексное изучение фильтрационных свойств окомкованных песчано-глинистых руд и режимов фильтрации в штабеле кучного выщелачивания // Записки Горного института. — 2023. — Т. 259. — С. 30—40. DOI: 10.31897/PMI.2023.7. 

32. Александрова Т. Н., Абурова В. А., Николаева Н. В., Струк Г. В. Влияние энергетического воздействия на прочностные характеристики золотосодержащей руды // Обогащение руд. — 2025. — № 3. — С. 3—8. DOI: 10.17580/or.2025.03.01.

33. Татауров С. Б. Обоснование геотехнологических процессов кучного выщелачивания золота с криогенными преобразованиями минерального сырья: Автореф. дис. ... докт. техн. наук. — СПб.: СПбГУ, 2011. — 41 с. 

34. Leiming W., Shenghua Y., Aixiang W. Ore agglomeration behavior and its key controlling factors in heap leaching of low-grade copper minerals // Journal of Cleaner Production. 2021, vol. 279, article 123705. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.123705. 

35. Petrakov D. G., Karmanskiy D. A. Comparison of analytical and experimental methods for determining dependency of permeability of clayey sandstones on effective pressure // International Journal of Engineering, Transactions B: Applications. 2025, vol. 38, no. 11, pp. 2502—2510. DOI: 10.5829/ije.2025.38.11b.03. 

36. Thiel R., Smith M. E. State of the practice review of heap leach pad design issues // Geotextiles and Geomembranes. 2004, vol. 22, no. 6, pp. 555—568. DOI: 10.1016/j.geotexmem.2004.05.002.

37. Van Staden P. J., Petersen J. The effects of simulated stacking phenomena on the percolation leaching of crushed ore, Part 1: Segregation // Minerals Engineering. 2018, vol. 128, pp. 202—214. DOI: 10.1016/J.Mineng.2018.08.045. 

38. Маринин М. А., Поспехов Г. Б., Поморцева А. А., Сушкова В. Н. Патент РФ № 2779166, МПК B03B 13/00, E02D 1/00. Устройство для определения характеристик песчано-глинистых окомкованных руд. 2022, 12 с.