CC BY
21УДК 622.31:622.271.9
Иванов В.А.
Иванов Валерий Андреевич - аспирант направления 21.06.01 Геология, разведка и разработка полезных ископаемых, профиль Геотехнология (подземная, открытая, строительная), выпускающая кафедра «Геотехнология и торфяное производство» Тверского государственного технического университета (ТвГТУ). Тверь, Академическая, 12.
Пухова О.В.
Пухова Ольга Владимировна к. т. н., доцент кафедры геотехнологии и торфяного производства ТвГТУ [email protected]
Ivanov V.A.
Ivanov Valeryi A., Post-graduate student of the Chair of Geotechnology and Peat Production of the Tver State Technical University (TSTU). Tver, Academicheskaya, 12.
Pukhova O.V.
Pukhova Olga V, PhD, Associate Professor of the Chair of Geotechnology and Peat Production of TSTU.
ОЦЕНКА
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ОСУШЕНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТОРФЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Аннотация. Оценены метеорологические условия сезона и состояние осушительной сети, которые оказывают влияние на процесс добычи торфа. На опытной площадке уборка высушенной фрезерной торфяной крошки осуществлялась по модернизированной технологии, предусматривающая улучшение условий сушки верхнего слоя толстого расстила и его рыхление взамен ворошения, что сокращает количество мелких пылевидных фракций, и организуется более однородный фракционный состав. Представлены результаты исследований по сбору фрезерной крошки на контрольной и опытной площадках. Дана оценка технологических показателей при добыче фрезерной торфяной крошки. Влажность торфяного сырья в расстиле перед уборкой по модернизированной технологии снижена по сравнению с типовой. Применение модернизированной технологии позволяет увеличить в 2,36 раза технологические показатели при уборке в навале при условной влажности торфяного сырья.
Ключевые слова: торф, сырье, технология, добыча, показатель, влажность.
ASSESSMENT
OF METEOROLOGICAL
CONDITIONS
AND DRAINING
IN THE DEVELOPMENT
OF PEAT DEPOSITS
Annotation. The study assesses weather conditions of a season and conditions of drainage system that influence on the process of peat extraction. At the experimental site the harvesting of dried milling peat was performed with a modernized technology, which provides improvements of drying conditions of the upper layer of the thick spreading and its hoeing instead of turning, what reduces amount of small dust-like fractions and forms more homogeneous layer of peat. The work presents results of the research on gathering milling peat at the control and experimental sites. An assessment of technological indicators at extraction of milling fragmented peat is given. The humidity of peat in the spreading before harvesting on the modernized technology is reduced in comparison with the typical one. Usage of the modernized technology allows increasing technological parameters during the peat harvesting in bulk with conventional humidity by 2.36 times.
Key words: peat, technology, extraction, parameter, humidity.
Торфяное сырье в качестве подстилки для животных в Европе использовали уже в восемнадцатом веке. В России первое упоминание об использовании торфяного сырья на подстилку в описании Архангельской губернии. При применении торфяного сырья в качестве подстилки улучшаются условия содержания животных и птиц, что способствует повышению их продуктивности и накапливается ценное органическое удобрение - торфяной навоз. В качестве сорбционного материала [1, 2] особую ценность представляет верховой моховой торф степенью разложения 5-15% и влажностью 30-35%, который имеет волокнистую структуру и большую пористость, и, как следствие, обладает высокими антисептическими свойствами и способностью к поглощению большого количества жидкости и газов.
Частицы торфа, образуемые из волокон, обрывков растительных тканей различной дисперсности, продуктов распада и минеральных включений, представляют комплексы с неупо-рядочной микроструктурой. Они пронизаны множеством пор и проницаемы для молекул воды и воздуха. Поэтому его условно рассматривают как трехфазную дисперсную систему, фазами которой являются сухое вещество, вода и воздух. Гидрофильную часть торфа составляют углеводы, лигнин, гуминовые кислоты и их соли, а гидрофобную - битумы [3].
Торфяное сырье на протяжении многих лет добывается фрезерным способом, при котором торфяное сырье получается в виде фрезерной крошки. Однако готовая продукция обладает рядом недостатков [4], так как содержит большое количество мелких пылевидных фракций, имеет неоднородный фракционный состав и малую насыпную массу и др.
Метеорологические условия и состояние осушительной сети оказывают влияние на про-
цесс добычи торфа, в особенности на залежи верхового малоразложившегося торфа. По метеорологическим условиям сезон относился к числу неблагоприятных для сушки торфа, так как осадков выпало выше нормы (рис. 1), хотя в конце августа выпало всего 10,4 кг/м3 при относительно высокой среднесуточной температуре воздуха. Состояние осушительной сети неудовлетворительно.
Однако, несмотря на неблагоприятные условия и плохое осушение на опытных площадках провести полевые испытания по добыче торфяного сырья с использованием типовой и модернизированной технологий. Для приготовления на опытной площадке расстила фрезерной крошки фрезерование производилось на глубину до 120 мм. Для обеспечения максимальной глубины использовалась наименьшая скорость движения трактора около 3 км/м. Всего проведено два цикла по добыче торфяного сырья (в каждом цикле по одному фрезерованию, по два рыхления и две уборки высушенного торфяного сырья). Модернизированная технология предусматривает улучшение условий сушки верхнего слоя толстого расстила и его рыхление взамен ворошения, что сокращает количество мелких пылевидных фракций и организуется более однородный фракционный состав.
Исследования проводились на площадках, сложенных верховым магелланикум-торфом степенью разложения 10-15%, зольностью 2%, пнистостью до 2%. Подготовка контрольной и опытной площадок заключалась в подкор-чевке и вывозке пней [5], однако засоренность древесными остатками была высокой, иногда встречались торчащие пни. Перед уборкой определялась влажность торфяного сырья в расстиле контрольной и опытной площадок (табл. 1). В соответствии с данными табл. 1
1
1 'ОС'
кг/м3
10
15
июнь 1
30 1 июль 31 1
п
август 31
Г
Рис. 1. Количество осадков на производственном участке
Fig. 1. Precipitation at the production site
Таблица 1. Показатели влажности торфяного сырья
Table 1. Humidity of peat raw materials
Дата уборки Влажность торфяного сырья в расстиле перед уборкой, %
модернизированная технология типовая технология
28.08 65,5 67,2
28.08 64,7 67,2
30.08 40,6 62,9
05.09 39,0 40,6
05.09 42,1 44,7
5
влажность фрезерной крошки по модернизированной технологии меньше из-за эффективности сушки после рыхления.
В соответствии с рис. 2 эффективность работы рыхлителя определялась по величине смещения меток - опилок; с увеличением скорости движения рыхлителя длина меток уменьшается в 5,9 раза при влажности расстила 72,3% и в 2,3 раза при влажности расстила 52,9%.
Таким образом, эффективность работы рыхлителя находится в обратной зависимости от величины горизонтального перемещения сфрезерованного торфа и повышается с увеличением скорости его движения. Рыхлитель-ные элементы, шарнирно закрепленные на раме, свободно обходили пни любых размеров. Однако на пластинах рыхлительных элементов оседало больше волокон растений. Рыхлитель был модернизирован пластинами, приваренными под углом 45 градусов к движению рыхлителя, обеспечивающими соскальзывание мелких пней, волокон растений, щепы и древесных включений. Наличие грузов на рыхлительных элементах позволяло им лучше заглубляться в расстил фрезерной крошки и тем самым повышать эффективность рыхления.
Уборке на опытной площадке предшествовали несколько бездождных дней, благодаря чему влажность торфа в расстиле после фрезерования уменьшилась с 80 до 65,5%. В контрольном навале определены влажность и плотность торфа (табл. 2), рассчитан цикловой сбор, который при условной влажности
10 8 6
0
1,5
2,0
2,5
v, м
Рис. 2. Зависимость размера метки от скорости движения рыхлителя по расстилу при влажности: 1 - 72,3%; 2 - 52,9%
Fig. 2. Dependence of the size of the label on the speed of the ripper on the spread with humidity: 1 - 72.3%; 2 - 52.9%
40% составил 9,93 т/га. На контрольной площадке уборку торфа провести не удалось из-за поломки уборочной машины. При следующей контрольной уборке на опытной площадке сделаны два контрольных навала после выполненных четырех ворошений расстила торфа (в одном последнее ворошение было заменено рыхлением). Сбор торфа на опытной площадке из расстила влажностью 64,7-65,5% составил 3,68 и 4,28 т/га, а на контрольной - 1,78 т/га или почти в 2,4 раза меньше. Влажность на опытной площадке ниже, чем на контрольной из-за использования рыхления. Проведенные
Таблица 2. Технологические показатели при уборке торфяного сырья
Table 2. Technological indicators in the harvesting of peat raw materials
2
4
2
Дата уборки Вид технологии Влажность торфяного сырья в навале, % Плотность торфяного сырья в навале, т/м3 Сбор торфяного сырья в навале при условной влажности, т/га Отношение сборов торфяного сырья в навале при условной влажности
28.08 Модернизированная 29,5 0,191 3,68 2,07
Типовая 35,0 0,166 1,78
28.08 Модернизированная 24,0 0,203 4,28 2,4
Типовая 35,0 0,166 1,78
30.08 Модернизированная 28,6 0,193 5,96 4,48
Типовая 49,2 0,193 1,33
05.09 Модернизированная 21,1 0,183 5,37 1,62
Типовая 24,6 0,182 3,31
05.09 Модернизированная 18,2 0,112 4,83 1,51
Типовая 29,1 0,135 3,20
Среднее значение Модернизированная 24,3 0,176 4,82 2,36
Типовая 34,6 0,168 2,28
эксперименты позволили установить, что средний сбор торфяного сырья на контрольной площадке превосходит этот показатель на контрольной площадке, где уборка осуществлялась по существующей технологии, более чем в 2,3 раза. Так, в среднем на опытной площадке на одну уборку составил 4,82 т/га при влажности 24,3%, а на контрольной - 2,28 т/га при влажности 34,6%. Разница в показателях объясняется повышением эффективности операции полевой сушки при добыче торфяного сырья по модернизированной технологии с применением рыхления вместо ворошения, предусматривающей улучшение условий сушки верхнего слоя толстого расстила и сокращение количества мелких пылевидных фракций, а также организацию более однородного фракционного состава. Оно обеспечивает хорошую аэрацию расстила сфрезерованной торфяной крошки и уменьшает уплотнение при проходе машин и при выпадении осадков. Таким образом, модернизированная технология позволяет увеличить сбор торфяного сырья с 1 га не менее чем в 1,5 раза при повышении его качества.
Таким образом, проведенная оценка технологических показателей добычи торфяного сырья сорбционного назначения при разработке торфяного месторождения показала, что
применение рыхления взамен ворошения позволяет увеличить сезонные сборы в 1,5 раза
при улучшении качества продукции.
Библиографический список
1. Панов В.В., Мисников О.С. Современные тенденции развития торфяной отрасли России // Труды Инсторфа. - 2015. -№ 11 (64). - С. 3-12.
2. Яблонев А.Л., Пухова О.В. Современные направления использования торфа // Вестник ТГТУ - 2010. - № 17. - С. 104.
3. Мисников О.С., Тимофеев А.Е., Михайлов А.А. Анализ технологий разработки торфяных месторождений в странах дальнего и ближнего зарубежья // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М: МГГУ 2011. - № 9. - С. 84-92.
4. Afanas'ev A.E., Gamayunov S.N., Misnikov O.S. Structurization processes during of sapropels with varying ash content // Colloid Journal. -1999. - Т. 61. - № 3. - С. 274-279.
5. Мисников О.С., Тимофеев А.Е. О рациональном использовании энергетических и минеральных ресурсов торфяных месторождений // Горный журнал. - 2008. -№ 11. - С. 59-63.
6. Справочник по торфу: под ред. А.В. Лазарева и С.С. Корчунова. - М.: Недра, 1982. - 760 с.
