Обоснование параметров навала песков,подготовленных для дражной разработки Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.271.1

DOI 10.21285/0130-108Х-2016-57-4-77-82

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАВАЛА ПЕСКОВ, ПОДГОТОВЛЕННЫХ ДЛЯ ДРАЖНОЙ РАЗРАБОТКИ

© Б.Л. Тальгамер1, М.Е. Семенов2

1,2Иркутский национальный исследовательский технический университет, Россия, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Интенсивное вовлечение в дражную разработку россыпей с весьма невыдержанными параметрами продуктивного пласта, а также труднодрагируемых и техногенных месторождений обуславливает необходимость предварительной подготовки запасов к выемке добычным оборудованием, в том числе с их механической переработкой. Последнее позволяет создавать навал продуктивных отложений с оптимальными для драги поперечными параметрами.

С целью исследования возможности и целесообразности управления поперечными параметрами подготовленного навала песков были установлены зависимости производительности драги от соотношения ширины и мощности навала.

Предложено для определения наивыгоднейших параметров навала песков, а также угла маневрирования драги использовать коэффициент, учитывающий соотношение ширины и высоты навала песков. С использованием предложенного коэффициента и известных зависимостей угла маневрирования драги и ее производительности от размеров продуктивного пласта установлены зависимости ширины и высоты навала песков, а также суточной производительности драги ОМ-431 от площади поперечного сечения драгируемых песков.

По результатам исследований установлено, что практически без дополнительных затрат, регулируя соотношение ширины и высоты подготовленного навала песков, можно увеличить производительность драги на 5-7%.

Ключевые слова: разработка россыпей, повышение производительности драги.

Формат цитирования: Тальгамер Б.Л., Семенов М.Е. Обоснование параметров навала песков, подготовленных для дражной разработки // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле Российской академии естественных наук. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2016. № 4 (57). С. 77-82. DOI 10.21285/0130-108Х-2016-57-4-77-82.

RATIONALE FOR THE PARAMETERS OF SAND PILES PREPARED FOR DREDGING

B.L. Talgamer, M.E. Semenov

Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

Intensive involvement of placers with highly irregular parameters of a productive stratum as well as hard dredgeable technogenic deposits into dredging determines the need for the preliminary preparation of reserves for the extraction by mining equipment including their mechanical processing. The latter allows to form a pile of productive deposits with the cross section parameters optimal for a dredge.

In order to study the possibility and feasibility to control the cross section parameters of the prepared sand pile we have established the dependences of dredge performance on the ratio of pile width and thickness.

It is proposed to use a coefficient taking into account the ratio of the width and height of the sand pile in order to determine the most favorable parameters of sand piling and the angle of dredge maneuvering. The use of the proposed coefficient and known dependences of the angle of dredge maneuvering and its performance on the size

1 Тальгамер Борис Леонидович, доктор технических наук, профессор, директор Института недропользования, член-корреспондент РАЕН, почетный работник ВШШ РФ, тел.: (3952) 405197, факс: (3952) 405104, е-mail: go_gor@istu.edu

Talgamer Boris, Doctor of technical sciences, Professor, Director of the Institute of Subsoil Use, Corresponding Member of Russian Academy of Natural Sciences, Honorary worker of Higher School, tel.: (3952) 405197, fax: (3952) 405104; е-mail: go_gor@istu.edu

2Семенов Максим Евгеньевич, научный сотрудник, е-mail: pkb@istu.edu Semenov Maksim, Research worker, е-mail: pkb@istu.edu

of the producing formation allowed to establish the dependences of the width and height of the sand pile, as well as the daily performance of the OM-431 dredge on the cross-sectional area of draggered sands.

The research results show that dredge productivity can be increased by 5-7% practically without any additional costs, just by adjusting the ratio of the width and height of the prepared sand pile.

Keywords: placer development, improvement of dredge performance

For citation: Talgamer B.L., Semenov M.E. Rationale for the parameters of sand piles prepared for dredging. Proceedings of the Siberian Department of the Section of Earth Sciences, Russian Academy of Natural Sciences. Geology, Prospecting and Exploration of Ore Deposits. 2016. No. 4 (57). Рр. 77-82. DOI 10.21285/0130-108Х-2016-57-4-77-82.

В настоящее время в дражную разработку все чаще вовлекаются техногенные месторождения и россыпи с весьма невыдержанными параметрами продуктивного пласта, с прерывистым распределением песков вдоль долины. Для разработки таких месторождений стандартными драгами необходим достаточно большой объем работ по подготовке запасов к драгированию, предусматривающий управление поперечными параметрами искусственно формируемого пласта и изменение его расположения относительно уровня воды в дражном разрезе. В таких условиях появляется возможность регулирования мощности и ширины песков на малопродуктивных (или непродуктивных) участках россыпей путем формирования на них навала песков, перевозимых (перемещаемых) с отдельных удаленных участков, с приле-

гающих террас с более высоким уровнем залегания, с блоков, где мощность песков превышает возможности драги по глубине черпания, а также при перевалке песков в процессе механической подготовки валунистых и мерзлых отложений.

Целью настоящей работы является определение оптимальных параметров создаваемого навала песков, обеспечивающих максимальную производительность драги.

На рис. 1 приведены результаты расчета суточной производительности драги ОМ-431 (380 л) в зависимости от поперечных параметров подготовленного к драгированию навала песков. Из рисунка следует, что, оптимизируя поперечные параметры навала песков, можно существенно (на 12-20%) увеличить производительность драги.

Рис. 1. Зависимость суточной производительности драги ОМ-431 от ширины навала песков при различной его высоте

H= 5-30м

Для определения наивыгоднейших ширины и высоты навала песков, а также угла маневрирования драги вводится переменная У, которая выражается как отношение ширины В к высоте навала Н: У = В / Н. (1)

Первоначально исходя из объема формируемого навала песков и длины непродуктивного участка устанавливается поперечная площадь £ сечения этого навала, с учетом которой вычисляются его ширина В и высота Н.

В = ^ТЁ, (2)

Н = 4171. (3)

Оптимальная ширина дражного забоя Вн, м, определяется по формуле

Вн = 2Ясзт^, (4)

где Яо - радиус черпания драги на средней глубине, м; вн - наивыгоднейший угол маневрирования драги, для расчета принимается согласно [1], а также рассчитывается по формуле

н и

где Уб - скорость бокового перемещения черпающего агрегата драги вдоль забоя, м/с; Л - величина послойного опускания черпаковой рамы, м; Ь - время одного за-шагивания, ч; 12 - время простоев драги в углах забоя при переходе к выемке нижележащего слоя песков, ч.

Радиус черпания драги на средней глубине Яо, м, рассчитывается по формуле

ßH = 47,83ll000^(t1+^2), (5)

Пс = В + Ю-Г + +/(А + г)2-(Б + б + Н1- 0,5Н)2 =

= D+ Ю-Г + , (6)

+^(А + г)2-(Б + б + Н1- 0,545 / У) где V - длина понтона драги, м; Ю - расстояние от кормы понтона до оси свай, м; Г - расстояние от носа понтона до оси верхнего черпакового барабана, м; А -длина черпаковой рамы между осями верхнего и нижнего черпаковых барабанов, м; г - радиус резания пород на нижнем черпаковом барабане, м; Б - высота установки верхнего черпакового барабана над палубой понтона, м; б - высота сухого борта понтона (фриборт), м; Н1 -

наибольшая подводная глубина черпания, м.

После подставления в формулу (5) мощности продуктивного навала, выраженную как / У, получаем

Рн = 41,8

м

l000

»б* (. ,/s/Y

. (7)

В результате дальнейших преобразований выражения (7) с подстановкой зависимостей, определяемых оптимальную ширину забоя (4) и радиус черпания драги (6), получаем уравнение, в котором все составляющие постоянные, кроме У.

95,6RC

.М

l000

»б* (. ,/s/Y

1^Т/¥{11+ — 12

tJYS = 0.

(8)

Для определения оптимального значения Y (Уопт) была создана программа с использованием программного обеспечения Microsoft Exel, которая осуществляет вычисления методом подбора значений.

Исходя из установленного оптимального значения Yопт рассчитываются ширина и высота навала песков, после чего определяется суточная производительность драги и уточняется наивыгоднейший угол ее маневрирования по формулам [1]

QcyT

3600рбНаТЯсБт-0О175^с2+30У6(^)' (9)

Р = 2^ агсзт (—), (10)

\2RQJ

где а - шаг драги, м; Т - время чистой работы драги в сутки (без учета времени простоев на зашагивание, остановки в углах забоя при отработке, развороты и перевод драги в смежный забой, ч.

Согласно описанной методике были определены параметры навала и суточной производительности драги как при расчетном оптимальном угле маневрирования, так и при принятом по рекомендациям специалистов [1]. Одновременно были выполнены расчеты при произвольных значениях У, равных 2,520.

3

Результаты расчетов искомых параметров для драги ОМ-431 (380 л) приведены на графиках зависимостей высоты и ширины навала песков, а также

производительности драги от поперечной площади сечения навала (рис. 2-4, таблица).

Рис. 2. Зависимость ширины навала песков от его поперечной площади для драги ОМ-431

Рис. 3. Зависимость высоты навала песков от его поперечной площади для драги ОМ-4

Рис. 4. Зависимость суточной производительности драги ОМ-431 от поперечной площади навала песков

Результаты расчета суточной производительности драги при различных значениях У и разной площади навала песков

Площадь навала песков, м2 Суточная производительность драги, м3 Увеличение производительности при У опт, %

7=2,5 7=5 7=7,5 7=10 7=12,5 7=15 7=20 7опт

300 - - - - - - 6195,5 6229,9 0,6

500 - - - 6227,0 6303,9 6343,6 6374,1 6372,2 2,4

700 - - 6275,8 6367,1 6409,1 6417,4 6372,8 6418,2 2,3

900 - - 6372,1 6428,1 6435,0 6406,5 6278,3 6437,0 2,5

1100 - 6308,8 6423,5 6444,1 6413,7 6344,0 6109,7 6445,3 5,5

1300 - 6366,9 6446,0 6430,1 6358,7 6240,1 - 6448,6 3,3

1500 - 6404,8 6448,2 6393,3 6275,1 6095,1 - 6449,2 5,8

1700 - 6427,8 6434,7 6337,4 6163,9 - - 6448,1 4,6

1900 - 6439,4 6408,3 6263,9 6021,4 - - 6445,8 7,0

2100 6322,6 6441,9 6370,8 6172,5 - - - 6442,5 4,4

2300 6354,0 6436,6 6323,1 6061,5 - - - 6438,4 6,2

2500 6379,0 6424,8 6265,4 - - - - 6433,6 2,7

Таким образом, по результатам вы- песков, подготовленных к драгирова-

числений установлено, что при управле- нию, можно увеличить производитель-

нии поперечными параметрами навала ность драги до 6,6%.

Библиографический список

1. Лешков В.Г. Теория и многочерпаковыми драгами. М.: Недра,

практика разработки россыпей 1980. 352 с.

References

1. Leshkov V.G. Teoriya i praktika razrabotki rossypei mnogocherpakovymi dragami [Theory and practice of

placer development by chain-bucket dredges]. Moscow, Nedra Publ., 1980. 352 p.

Статья поступила 17.10.2016 г. Article received 17.10.2016.