CC BY
83
2010
О.А. Корзун, Д.А. Лакин
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОДЛЕНИЯ ДОБЫЧНОГО СЕЗОНА
ш проблема продления сезона добычных работ на карьерах нерудных строительных
И материалов (НСМ) в последние годы носит актуальный характер. Это связано с быстрыми темпами развития строительства и интенсивного освоения северных территорий. Строительные компании очень быстро наращивают свои объёмы и уменьшают сроки сдачи объектов за счет новых технологий. Следовательно, из этого вытекает потребность предприятий в больших объёмах НСМ. Соответственно, вслед за строительством вынуждены повышать свои объёмы предприятия, занимающиеся добычей и разработкой НСМ в суровых климатических условиях. В связи с этим и возникает проблема продления добычного сезона на карьерах. Так как климат в северных районах весьма суровый: уже в октябре среднесуточная температура воздуха ниже минус 6 градусов, а лед оттаивает только к середине марта, появляется острая необходимость решения возникших проблем по выбору новой технологии разработки либо совершенствованию старой.
В нашей стране накоплен большой опыт применения зимней гидромеханизации, который позволяет продлить сезон гидромеханизированых работ и увеличить объемы производства. Применение тех или иных технических средств и способов определяется главным образом временем года и погодно-климатическими условиями данного региона [1].
Существующие способы разработки ледяного покрова: ручные ледокольные работы ещё широко применяются в практике зимней гидромеханизации земляных работ и носят обычно вспомогательный характер. К ним приходится прибегать после длительных простоев земснарядов, когда в майне образовался лёд толщиной 12-20 см, при обмерзании рамы, вала рыхлителя, понтонов или других узлов.
Буровзрывной способ разработки ледяного покрова применяется при толщине льда свыше 1000 мм. Он может рекомендоваться только для вскрытия прорезей при проводке земснаряда на место весеннего отстоя или его перестановке в забое. На реках вследствие угрозы раннего ледохода, когда предварительно не была организована майна достаточных размеров для безопасной работы земснаряда, применять этот способ для создания рабочей майны -малоэффективно.
Гидромониторный способ разработки льда можно рекомендовать как вспомогательный - для вскрытия майн после продолжительной остановки земснаряда и поддержания майны. К его недостаткам относятся: ограниченная толщина разрабатываемого льда, скопление в майне мелкого дроблёного льда, отрицательное влияние гидромониторной струи на тепловой режим воды в водоёме.
Разработка льда вспомогательным судном эффективна только в первые относительно тёплые дни осеннее-зимнего сезона. Разработка льда корпусом землесосного снаряда обычно применяется для вскрытия майн после непродолжительной его остановки, когда майна покрылась слоем льда толщиной 40-60 мм.
Применение ледорезных машин в северных регионах и Западной Сибири целесообразно тогда, когда ранний запуск земснарядов экономически оправдан. При этом способе для травления льда на берег используют бульдозеры или БТК, а для строповки применяют канаты, оснащённые специальными захватами, резка производится при толщине льда не более 80 мм.
Один из наиболее эффективных способов резки льда - нихромовой проволокой или каротажным канатом, подключёнными к сварочному аппарату и имеющими требуемое сопротивление по электропроводимости или паровыми резаками.
В ряде случаев таяние льда возможно путём использования тепла глубинных вод водоёмов: при помощи потокообразователей производительностью 1200-3200 м3/ч. В этом случае 2-4 потокообразователя обеспечивают майну величиной 1-3 тыс. м2. Потокообразователи устанавливают в бортах земснарядов, а лед, взломанный потокообразователями, подтапливают под коренной лёд. Периодически потокообразователи переориентируют на участки, ранее не охваченные размывом, также перебрасывают тёплые воды из бассейна в бассейн.
В ряде случаев таяние льда возможно путём использования тепла глубинных вод. Эффективно также ослабление прочности ледяного покрова химическим методом или при зачернении его поверхности для ускорения вскрытия водной акватории в ранний весенний период. Применение этого способа без механической разработки льда позволяет начать весенние работы в местах, защищенных от паводка на 10-15 дней раньше обычных сроков, а с механическим удалением льда - на 20-25 дней.
Разработка льда струёй воды допустима только в исключительных случаях, при отсутствии других средств вскрытия майны и наличии строгого экономического обоснования.
Некоторые способы разработки ледяного покрова при вскрытии майны требуют дальнейшего удаления льда за её пределы. Из опыта различных строительных организаций можно выделить наиболее распространённые методы удаления льда. Ручные способы - немеханизированное извлечение льда и его удаление за пределы рабочей зоны земснаряда; подтопление разработанного льда под ледяной покров водоёма. Механизированные способы: раздробленный лёд - извлечение экскаватором; разрезанный лёд - извлечение автокраном с транспортировкой автосамосвалами; извлечение и транспортировка льда тракторами.
Одним из наиболее энергоёмких процессов зимней гидромеханизации является поддержание незамерзающей майны [1]. Способы поддержания майн основаны на механическом воздействии струи воды, корпуса ледокольного судна или земснаряда являются малоэффективными и обычно применяются при ведении работ в русле рек.
В условиях карьерного хозяйства, транспортного и энергетического строительства часто применяется способ поддержания майны, основанный на использовании тепла грунтовых вод (способ замкнутого котлована). Применение этого способа не связано с дополнительными затратами, а достигаемый эффект довольно значителен - условия работы земснарядов мало отличаются от летних.
Также помимо всех вышеперечисленных способов продления добычного сезона в зимний период существует ещё довольно-таки известная классификация Ялтанца-Бессонова, которая делит все существующие способы и средства гидромеханизации по трём временам года: осень, весна и зима [2]. Осенью и весной нашли наибольшее применение смешанные, механические и тепловые, а зимой - подлёдная разработка горных пород, которые не были представлена в ранее перечисленных способах.
Осень:
- ледокольные работы;
- размыв льда бойлерными установками;
- плавающие пены;
- размыв льда струями от грунтовых насосов земснарядов.
Весна:
- ледорезные работы;
- взрывные работы;
- размыв льда потокообразователями;
- при помощи компрессоров;
- тепловыми резаками;
- зачернение покрова льда;
- разрушение льда струями гидромонитора.
Все перечисленные способы основаны на разрушении ледяного покрова, способы зимней разработки отличаются от весенних и осенних.
Зима:
- подледная разработка подводными земснарядами;
- скреперно-землесосными комплексами;
- полуавтономными погружными землесосами.
Подлёдная разработка горных пород может осуществляться специальным выемочным оборудованием: скреперно-земснарядными комплексами; полуавтономными погружными
землесосами и подводными земснарядами, которые не нуждаются в организации обширных майн в зимнее время.
При наступлении зимнего сезона метод подледной разработки является наиболее эффективным по сравнению с остальными вышеперечисленными. Для него не требуется поддержание обширных майн в зимнее время, что в свою очередь уменьшает затраты
энергии, сил и времени на подготовительные работы, а следовательно, и экономические затраты.
Освоение природных богатств Севера сопровождается возрастающим объёмом капитального строительства. Это обусловливает развитие мощной базы по добыче НСМ, в том числе гидромеханизированным способом.
Таким образом, предполагается, что последующее освоение северных территорий полностью за подлёдным методом.
Из вышесказанного следует, что существует много различных способов продления добычного сезона на обводнённых месторождениях в суровых климатических условиях. Но перспектива развития и обеспечения Севера НСМ за более дешевым и менее энергоёмким способом, не требующим больших затрат и усилий.
В связи с этим большое значение приобретает правильная организация работ, выбор способа вскрытия, а также обоснованный выбор механизмов и инструментов. Поэтому целесообразность применения того или иного способа должна устанавливаться технико-экономическими расчетами.
--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сучков Л.И. Бикунов В.С. Труды V совещания семинара по обмену опытом строительства в суровых климатических условиях. - Тюмень, 1968. - 120 с.
2. Ялтанец ИМ. Гидромеханизация открытых горных работ. - М.: МГГУ, 1996. - 739 с. 1*^=1
— Коротко об авторах -----------------------------------
Корзун О.А., Лакин Д.А.
Научный руководитель: Кисляков В.Е., д.т.н., проф. Сибирский федеральный университет, г. Красноярск office@sfu-kras.ru
А
