Современные средства гидромеханизации при открытой разработке месторождений полезных ископаемых Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© А.М. Лев, О.А. Луконина, 2003

УЛК 622.271:532

A.M. Лев, O.A. Луконина

СОВРЕМЕННЫЕ СРЕЛСТВА ГИЛРОМЕХАНИЗАЦИИ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖЛЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Отличительной особенно-

стью гидромеханизированной разработки месторождений полезных ископаемых является использование кинетической энергии напорных струй (потоков) в различных производственных процессах: при гидравлическом

разрушении горных пород в процессе выемки полезного ископаемого, при напорном и безнапорном транспортировании образующихся гидросмесей, при дезинтеграции и гидравлическом гравитационном обогащении, а также при гидравлическом отвалообразовании хвостов обогащения полезных ископаемых.

Комплексное решение научных проблем по эффективному применению новых гидротехнологий и по интенсификации гидравлических процессов разработки месторождений является важнейшей задачей горной науки в XXI столетия. Все научные вопросы совершенствования традиционных гидротехнологий в основном связаны с решением конкретных задач повышения эффективности различных технологических процессов.

Снижение энергоемкости процесса гидравлического разрушения и размыва горных пород является определяющим фактором, т.к. доля эксплуатационных затрат, связанных с расходом электроэнергии на формирование напорных струй воды, обрушение и размыв горных пород, образование гидросмеси и подачу ее на обогатительные установки, при разработке месторождений достигает в различных горногеологических условиях от 40 до 60 % всех текущих затрат.

Решение указанной проблемы возможно за счет:

- эффективного использования кинетической энергии напорных гидромониторных струй, достигаемого путем оптимизации усло-

вий формирования потока воды в струеобразующих устройствах;

- повышения динамического воздействия струи на горный массив благодаря постоянному поддержанию оптимального режима работы гидромониторных установок в автоматическом режиме.

Решении данной проблемы заключается и в разработке новой технологии разрушения пород, основанной на широком использовании различных методов ослабления массива и импульсного воздействия на него напорных струй воды. Так, для повышения качества гидромониторной струи т.е. улучшения гидродинамических условий струеформирования, Московской государственной геологоразведочной академии усовершенствован ствол серийно выпускаемых гидромониторов.

Это достигается созданием демпфирующей воздушной полости в области начального участка струи при эжектировании воздуха в ствол гидромонитора специальным устройством. За счет снижения турбулентности завихрений напорной струи увеличивается длина начального участка компактной струи и повышается на 25-30 % эффективность гидравлического разрушения массива связных пород, сложенных преимущественно глинистыми частицами. Таким образом, была повышена производительность гидромониторного комплекса при размыве вскрышных суглинисто -

гравийных пород на одном из карьеров Калининградского янтарного комбината.

Неотъемлемым элементом общей технологии любого способа разработки месторождений является процесс дезинтеграции пород. На современном этапе развития гидротехнологии прежде всего это относится к обеспечению высокой степени дезинтеграции

труднопромывистых пород, поскольку от ее решения зависят показатели извлечения металлов и минералов и возможность освоения многочисленных высокоглинистых месторождений.

Успешное решение данной научной проблемы может быть достигнуто благодаря установлению научно обоснованных параметров и методов гидродинамического воздействия транспортирующего потока гидросмеси на труднопро-мывистые частицы горных пород тонкодисперсных классов. Интенсификации процесса гидравлической дезинтеграции высокоглинистых пород должны также способствовать методы химического воздействия различного рода реагентов, облегчающих процесс разу-прочения этих пород.

Проблема снижения энергоемкости процесса напорного гидротранспортирования и гидроподъема полезных ископаемых при разработке месторождений также чрезвычайно актуальна. Наиболее реальным путем решения данной проблемы является стремление к созданию устойчивого режима движения высоконасыщенных гидросмесей. Данное направление в создании новой гидротехнологии транспортирования гидросмесей в настоящее время активно разрабатывается в Московской государственной геологоразведочной академии. За основу взят принцип образования высоконасыщенной гидросмеси в загрузочных аппаратах камерного типа.

Однако, в отличие от известных способов и конструкций, процесс пульпоприготовления и транспортирования высоконасыщенной гидросмеси основан на использовании кинетической

энергии кольцевых закрученных струй жидкости.

Новизна способа и конструкций подтверждена патентами, выданными в России, США, Германии, Финляндии, Франции и в других странах.

Опытно-промышленные испытания аппарата прошли при гидротранспортировании редкометальных песков и чернового концентрата на расстояние до 5,0 км (на двух карьерах Украины), при подаче хвостов обогащения на карьерах производственного объедине-

ния («Северовостокзолото»), при гидроподъеме твердого материала из глубины 100 м в акватории Черного моря (г. Новороссийск), в Шотландии и в ЮАР.

Испытания показали, что новая технология гидротранспортирова-ния и подъема позволяет:

- подавать по горизонтальным и вертикальным трубопроводам высококонцентрированную гидросмесь (более 30% по объему), то есть сократить удельный расход воды на транспортирование твердого материала более чем в 2,5 раза, поэтому значительно уменьшить и энергоемкость процесса транспортирования;

- увеличить в 2,5-3 раза дальность транспортирования концентрированной гидросмеси (6 -10 км на агрегат), что резко снижает многоступенчатость грунтонасосных агрегатов и, поэтому, повышает надежность работы всей гидротранспортной системы, соответственно, снижает эксплуатационные расходы;

- исключить абразивный износ движущихся частей транспортного оборудования, так как движителем является не грунтовый насос, а водяной насос, что позволяет снизить металлоемкость процесса транспортирования;

- значительно уменьшить переизмельчение транспортируемых минеральных частиц, что характерно для грунтовых центробежных насосов при прохождении твердого материала через проточные каналы;

- транспортировать куски твердого материала увеличенных размеров, которые в отличие от грунтонасосов, определяются не проходным сечением проточных каналов, а диаметром транспортного трубопровода;

- повысить стабильность подачи гидросмеси на обогатительные аппараты, что способствует повышению извлечения ценных компонентов при переработке их на обогатительной фабрике.

Кроме перечисленных выше

факторов новый загрузочнотранспортный аппарат может параллельно с гидротранспортированием удалять тонкодисперсные фракции в слив, т.е. осуществлять классификацию исходного материала.

Данная технология транспорта и подъема может быть использована:

- при различных технологиях открытой разработки месторождений в качестве транспортных коммуникаций;

- при транспорте хвостов обогащения с попутным доизвле-чением ценных компонентов;

- при транспорте вскрыш-

ных пород в отвалы;

- при рекультивации на-

рушенных земель и намыве дамб и плотин;

- как внутризаводской,

внутрикарьерный и дальний гидротранспорт твердых материалов.

Как показывает опыт открытой разработки месторождений отдельные участки локальных залежей не вводят в эксплуатацию ввиду нерентабельности традиционных технологий. Для таких забалансовых месторождений эффективной является скважинная гидротехнология (СГТ). Эксплуатация месторождений при скважинной гидродобыче осуществляется без вскрышных работ через скважины (диаметром до 400 мм), которые являются одновременно разведочными, вскрывающими, добычными и наблюдательными.

Технически скважинная гидротехнология реализуется следующим образом: в пробуренную и обсаженную скважину опускается гидродобычной агрегат со специальным гидромонитором и гидроподъемным разгрузочным устройством (гидроэлеватором либо эрлифтом). К числу преимуществ, выгодно отличающихся скважинную гидротехнологию от традиционных способов разработки относятся следующие:

- сокращение капитальных затрат за счет исключения

горно-подготовительных выработок, т.к. доступ к полезному ископаемому осуществляется

скважинами, пробуренными с поверхности. Это позволяет производить добычу забалансовых залежей и выборочную выемку отдельных продуктивных залежей. Кроме того, снижаются сроки ввода месторождения в эксплуатацию и время достижения проектной мощности предприятия;

- простота и безопасность ведения работ (работа человека под землей исключена. В технологической схеме СГТ применяют простое серийное оборудование - насосы, тубы, запорную арматуру);

- возможность создания поточной технологии, включающей звенья единого непрерывного процесса - гидроотбойку, гидродоставку в очистном пространстве (самотечный транспорт), всасывание, пульпоприготовление, гидроподъем и гидротранспорт к потребителю;

- возможность автоматизации не только отдельных процессов, но и всего комплекса добычных работ;

- возможность ведения работ при слабых, сравнительно неустойчивых вмещающих породах (отсутствие в очистном пространстве людей и технических средств позволяет вести работы до полного обрушения кровли и снижать коэффициент запаса прочности при расчете целиков, а в ряде случаев применять сплошную бесце-ликовую выемку).

До настоящего времени скважинная гидродобыча эффективно испытывалась на трех карьерах редкометальной отрасли (на глубинах соответственно 25 м, 90 м и 45 м), при добыче янтаресодержащих глин на глубине 22 м, при добыче богатых железных мартитовых руд Курской магнитной аномалии с глубины более 800 м и на других карьерах.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------------------------------------------

Лев А.М, Луконина О.А. — Московский государственный геологоразведочный университет им. Серго Орджоникидзе.

Файл: ЛЕВ

Каталог: G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB8_03

Шаблон: C:YUsers\Таня\AppData\Roammg\Micшsoft\ШаблоныYNoImaLdotm

Заголовок: Перспектива применения средств гидромеханизации при разработке ме-

сторождений полезных ископаемых Содержание:

Автор: Дробаденко

Ключевые слова:

Заметки:

Дата создания:

Число сохранений:

Дата сохранения:

Сохранил:

Полное время правки:

Дата печати:

При последней печати страниц: слов:

знаков:

02.07.2003 12:58:00 5

02.07.2003 13:02:00 Гитис Л.Х.

8 мин.

09.11.2008 0:43:00 2

1 446 (прибл.)

8 246 (прибл.)