Вопросы организации разработки месторождений с погружными грунтовыми насосами Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

----------------------------------------- © И.М. Ялтанец, С. А. Иванов,

2005

УДК 621.879.45

И.М. Ялтанец, С.А. Иванов

ВОПРОСЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ПОГРУЖНЫМИ ГРУНТОВЫМИ НАСОСАМИ

Семинар № 12

¥""¥'редельная глубина разработки при

Ц. использовании обычных плавучих землесосных снарядов составляет не более 17-18 м, что заставляет применять двухуступную (двухъярусную) схему разработки толщи полезного ископаемого с искусственно пониженного горизонта (с понижением уровня горизонта воды).

Земснаряды с погружными грунтовыми насосами позволяют не только вести разработку месторождений на глубине 40 м и более, но и существенно интенсифицировать добычу и уменьшить не менее чем 2 раза изъятие других (дополнительных) земель (в случае 40 м против 17-18 м).

В соответствии с числом рабочих плавучих земснарядов, месторождение разбивается на земснарядные блоки. Каждый блок разбивается на карты, размер которых зависит от расстояния между пунктами подключения (длины плавучего пульпопровода) плавучего пульпопровода к магистральному. Карты в свою очередь разбиваются на прорези (участки) с указанием очередности их разработки и размеров их в плане. Размеры участков зависят от типа применяемого земснаряда. Ширина участка по ширине за-ходки земснаряда, а длине - двукратной или трехкратной ширине участка (рис. 1, 2).

Одним из основных элементов системы разработки является высота разрабатываемого уступа. Применение земснаряда с погружным грунтовым насосом позволяет отрабатывать месторождение по двухуступной и одноуступной схеме. Двухуступная схема была разработана в институте ВНИПИИст-

ромсьгрье и приведена в книге Е.П. Жар-ницкого.

При свободном всасывании, с использованием схемы с обрушением, при большой высоте разрабатываемого уступа, возможная опасность завала грунтозаборного устройства обрушившимся грунтов (возможны нарушения устойчивого режима всасывания и механических поломок рамы грунтозаборного устройства). При очень малой высоте разрабатываемого уступа возможно снижение производительности земснаряда из-за его малого объема обрушающегося грунта. В связи с этим существуют вытекающие из практических наблюдений рекомендации по оптимальной высоте обрушающегося забоя (табл. 1) [1].

На рис. 3 и 4 приведены схемы отработки полезной толщи месторождения земснарядом с погружным грунтовым насосом без разбивки и с разбивкой ее на два яруса (уступа).

Разработка высоких забоев связана с опасностью их обрушения и поломкой грунтозаборного устройства.

Общая высота уступа, а также предельно допустимая величина надводной части уступа устанавливается проектом с учетом характеристики разрабатываемых пород, типа земснаряда, характера обрушения уступа и принятой схемы разработки.

При необходимости понижения высоты разрабатываемого уступа, за счет подводной НП ее части, можно использовать следующие способы понижения: гидромониторный размыв; бульдозерное рыхление; взрывное рыхление. Гидромониторы могут быть ус-

Таблица 1

Рекомендации по оптимальной высоте обрушающегося забоя.

Производительность земснаряда по воде, Qв, м3/ч Оптимальная высота обрушающегося забоя, м

подводного надводного, менее

<500 4-6 4

500-1000 6-8 6

1000-200 8-12 8

2000-4000 12-15 12

>4000 12-18 12

тановлены на берегу или носовой части корпуса плавучего землесосного снаряда. На рисунке 3 нами приведена схема понижения высоты разрабатываемого уступа гидромониторным размывом, с расположением гидромонитора в носовой части корпуса земснаряда. Обрушенный гидромонитором грунт надводной части уступа НН поступает в подводный забой в зону всасывания грунта с водой (гидросмеси). Гидросмесь засасывается грунтовым насосом 3 и по напорному пульпопроводу (плавучему и магистральному) подается на карту намыва технического сооружения.

Необходимо иметь в виду, что при отработке месторождения в один уступ, перемещение земснаряда в забое может производиться со свайным ходом или тросововеерным - в зависимости от высоты подводной части забоя. При глубине отработки месторождения более 4, 5, 6, 10 и 15 м, в зависимости от типа применяемого земснаряда, необходимо применение тросово-веерного способа перемещения. Разработку карьерного поля следует производить участками, ориентировочные размеры которых приведены в табл. 2

Очередность разработки участков приведена на рис. 1 и 2.

Расстояние между пунктами берегового подключения обычно принимается равным длине плавучего пульпопровода.

Как известно, вспомогательные операции по эксплуатации месторождения, как-то: укладка и переукладка якорей, удлинение и укорачивание плавучего пульпопровода к месту нового подключения и пере-

мещения земснаряда в пределах выработанного пространства карьера (одного забоя) осуществляется с помощью буксирного катера. Переукладку папильонажных тросов желательно производить без прекращения работы земснаряда или при вынужденной остановке.

В зависимости от группы разрабатываемого грунта и глубины разработки месторождения, машинист должен обеспечить непрерывность процесса разработки грунта, регулировать консистенцию гидросмеси, не допуская срыва вакуума и работы грунтового насоса в кавитационном режиме. Контроль за оптимальным режимом работы земснаряда, необходимо вести по показаниям приборов, расположенным на земснаряде (вакууммет-ра, манометра, консистометра, амперметра).

При разработке грунта в забое земснаряда предусматривается выполнение комплекса работ:

1) разработка грунта в забое и транспортирование его по пульпопроводам к месту укладки;

2) перемещение земснаряда в забое и перевод из одного забоя в другой с переук-ладкой якорей и папильонажных канатов;

3) наращивание и укорачивание плавучего пульпопровода, присоединение его к береговому магистральному пульпопроводу и отсоединение при переключении на другое место;

4) надзор за всасывающей и напорными линиями земснаряда с регулированием задвижками, чистка задвижек;

Таблица 2 Размеры участков

Марка плавучего земснаряда с возможной максимальной глубиной разработки Ширина участка забоя, м Длина участка забоя, м Расстояние (возможное) между береговыми подключениями, м

25Э. 50Г.(63).5 (12Э. 40М.63.3) с глубиной разработки 25 м 50 100;150 50-100;300-400

350-50Л с глубиной разработки 15;20;30 м 50 100;150 50-100;300-400

400-100П с глубиной разработки 30 м 50 100;150 50-100;300-400

С55-0000-СБ с глубиной разработки 25 м 40 100;150 50-100;300-400

18Э. 100Г(42) 3 с глубиной разработки 18 м 40 100;150 50-100;300-400

Примечание: 50-100 - при предельных расстояниях транспортирования; 300-400 - при небольшом расстоянии транспортирования.

Таблица 3

Выполнение рабочих операций

Разработка и транспортирование грунта

Переукладка папильонажных

тросов на берегу Переукладка якорей на воду

Наращивание (сокраще-

ние )плавучего пульпопровода Переход земснаряда на новый участок

Профилактический ремонт

Намыв грунта на карту

Переключение выпуска гидросмеси с карты на карту Переключение плавучего пульпопровода к магистральному

Земснарядом 350-50ЛП для условий Западной Сибири, при количестве рабочих дней - 200 и количестве рабочих часов в сутки 16: 800- 1200 тыс. м3

Одна переукладка с использованием бульдозера и команды земснаряда - 1 час

Одна переукладка с использованием катера и команды земснаряда - 0,7 час.

В период эксплуатации месторождения операции отсутствуют. В начальный период - до 5 часов.

При длине участка (прорези) 150 м - до 6 часов при использовании катера и команды земснаряда.

Один ремонт в месяц командой земснаряда в течении 48 часов.

В зависимости от размеров карты в плане и по высоте (30,0 + 200,0 тыс.м3)в течении 85-750 час.

Одно переключение с использованием рабочих на картах -1,4 час.

Одно переключение с использованием команды земснаряда, катера и бульдозера - 8 час.

5) промывка пульпопровода водой при засорении;

6) раскладка электрического кабеля по плавучему пульпопроводу;

7) присоединение и отсоединение берегового кабеля с переноской его в пределах карьера и раскладкой на козлах;

8) проведение профилактического ремонта оборудования земснаряда, плавучего пульпопровода и шаровых соединений, содержание в чистоте механизмов;

9) поддержание связи с картой намыва и перекачивающей установкой (при ее наличии);

10) надзор за исправным состоянием

электрического кабеля, осветительной

проводки и линии связи от земснаряда до места подключения на берегу;

11) ведение вахтерного журнала;

12) прием и сдача смены.

13) Примерная продолжительность основных рабочих операций, выпол няе-

III-1-1

II-1-4

I X | X-

11-1-1

1 1 > 1 оч 1 2 1 • > 1 3 1 ? 1 н 1 1=1, 1 1 ' 1 1 -г > -г ' Я , 1=1 , Г 1 1 ч 1 1

1 1 1 1

1 1 , чо , 1 1 оо а .

^ 1

I НН 1 Ь-1 1—Н | Н-Ч I

1 1 I—1 нн 1 1

Ш-2-4

Ш-2-3

1_ _1. Ш-2-1

Н-2-4

Н-2-3

1-1-3 , 1-1-2

1-1-4

I X г

И-2-1

Н-2-2

ОС Оч

СЧ СЧ гч

1-^ 1—1

И—1 1 1

1-2-4

1-2-3

1-2-2

Рис. 1. Односторонняя схема разработки месторождения двумя земснарядами: 1 - земснаряд №1; 2 - земснаряд №2; 3 - плавучий пульпопровод; 4 -магистральный пульпопровод; I, II, III - пункты подключения плавучего пульпопровода к магистральному; 1-1-1^1-1-10; 11-1-1^-11-1-10; Ш-1-1 ч-Ш-1-10 - участки отрабатываемые земснарядом №1 от пунктов подключения I, II, III; 1-2-1-^1-2-10; П-2-1-^11-2-10; Ш-2-1 -^П-2-10 -участки отрабатываемые земснарядом №2 от пунктов подключения I, II, III; —х—х— - граница карт отрабатываемых земснарядами ^«1 и №2 от пунктов подключения I, II и III; К - граница блоков земснарядов №1 и №2; а - ширина отрабатываемого участка равная ширине заходки земснаряда; Ь - длина отрабатываемого участье ка; с - расстояние между пунктами подключения плавучих пульпопроводов к магистральному

мых членами комплексной бригады зем- снаряда приведена в табл. 3.

Рис. 2. Двухсторонняя схема разработки месторождения двумя земснарядами: 1- земснаряд №1; 2 - земснаряд №2; 3 - плавучий пульпопровод; 4 - магистральный пульпопровод; I, II- пункты подключения плавучего пульпопровода к магистральному; 1-1-1-5-1-1-12; II-1-1 -кП-1 -12; Ш-1-1 -кШ-1-10 участки отрабатываемые земснарядом №1 от пунктов подключения I, II; 1-2-1 -г-1-2- 10; П-2-1 ^-П-2-10; Ш-2-1 ^-Ш-2-10 - участки отрабатываемые земснарядом №2 от пунктов подключения I, II; -X—X- - граница карт отрабатываемых земснарядами №1 и №2 от пункта подключения I; К - граница блоков земснарядов №1 и №2; а - ширина отрабатываемого участка равная ширине заходки земснаряда; Ь - длина отрабатываемого участка; с - расстояние между пунктами подключения плавучих пульпопроводов к магистральному

Рис, 3. Схема отработки уступа плавучим земснарядом с погружным грунтовым насосом без разбивки его на ярусы: Ну - высота разрабатываемого уступа; Нн - высота надвойной части уступа (менее 4-12 м. в зависимости от типа земснаряда); Нп - высота подводной части уступа (до 30 м. в зависимости от типа земснаряда); 7п - глубина погружения грунтового насоса; 1 - рама земснаряда; 2 - всасывающий трубопровод земснаряда; 3 - погружной грунтовым насос; 4 - корпус земснаряда; 5 - надстройка; 6 - напорный трубопровод; 1 - звено плавучего пульпопровода; 8 - гидромонитор

Рис. 4. Схема отработки месторождения двумя уступами: Нн.1.у. - высота надводной части левого уступа; Нп.1.у.. - высота подводной части первого уступа; Ну1 - высота первого разрабатываемого уступа; НУ2 - высота второго разрабатываемого уступа; Нпик. - мощность полезного ископаемого карьера; 7п -глубина погружения грунтового насоса; 1 - рама земснаряда; 2 - всасывающий трубопровод зеснаряда; 3 - погружной грунтовый насос; 4 - корпус земснаряда; 5 - надстройка; 6 - напорный трубопровод; 7 -звено плавучего пульпопровода; 35-45 - угол откоса нерабочего уступа; 55-65 - угол откоса рабочего уступа

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Огородников С.П. Гидромеханиза- 2. Жарницкий Е.П. Землесосные снаря-

ция разработки грунтов. - М.: Стройиздат, ды с погружными грунтовыми насосами. - М.:

1986. Недра, 1988.

Коротко об авторах

Ялтанец И.М. - профессор, Московский государственный горный университет,

Иванов С.А. - генеральный директор НПО «Гольфстрим».

© ..„„„„..„.и , .

А. Т. Миро„е„ко, 2005

УДК 622.014.3:502.76

Е.А. Кононенко, С.И. Протасов, А. Т. Мироненко

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРЕДЕЛ ВМЕСТИМОСТИ ДОЛИННЫХ ГИДРООТВАЛОВ КУЗБАССА

Семинар № 12

Т^идромеханизированная разработка

А. вскрышных пород на карьерах является одной из самых эффективных технологий ведения горных работ при отработке наносов. Основным негативным фактором, сдерживающим широкое распространение этой технологии является гидроотвалообразование. Этот процесс характеризуется значительной землеемко-стью, и в результате применения традиционной тех-нологии намыва гидросмеси в гидроотвал, сложностью их рекультивации.

Г идроотвалы разрезов угольной компании (УК) «Кузбассразрезуголь» занимают

площадь 2770 гектаров (таблица). Многие из них заполнены более чем напо-ловину от проектной емкости, но до сих пор не рекультивированы. Некоторые из них, например «Сагарлыкский» (разреза «Бачат-ский») засыпаны отвалами полускальных вскрышных пород, а намыв в гидроотвал разреза «Краснобродский» возобновляется.

Размещение гидроотвала осуществляется чаще всего в долине небольшой реки в непосредственной близости от карьера.

Типичный долинный гидроотвал представляет собой

Рис. 1. Долинный гидроотвал и его части: 1 - дамба; 2 - тело гидроотвала; 3 - выпуск гидросмеси; 4 -прудок

крупное ступенеобразное сооружение закрытого контура, полностью перегораживающее речную долину и перехватывающее весь ее сток. В соответствии с проектными рекомендациями заполнение отвала производится от дамбы (рис. 1). При этом выпуски гидросмеси располагаются на дамбе. Гидронамыв от дамбы призван укрепить ее путем создания упорной призмы из наиболее крупных фракций гидросмеси, принимающей на себя часть давления пород сооружения. При намыве поток гидросмеси пересекает поверхность гидроотвала и на всем протяжении его пути происходит фракционирование. Наиболее крупные частицы выпадают в зоне пляжа, а самые тонкие фракции транспортируются вплоть до прудка водозабора. Большая часть породы осаждается вблизи дамбы, мощность намываемого слоя убывает от дамбы к центру, что обуславливает создание слабонаклонной поверхности с падением от места выпуска. Такой наклон намываемой поверхности противоположен естественному наклону тальвега речной долины и образует так называемый «кон-