Обоснование технологии разработки месторождений нерудных строительных материалов земснарядами в зимний период

Корзун, Ольга Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование технологии разработки месторождений нерудных строительных материалов земснарядами в зимний период
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Обоснование технологии разработки месторождений нерудных строительных материалов земснарядами в зимний период"

На правах рукописи

005004093

Корзун Ольга Александровна

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕРУДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ЗЕМСНАРЯДАМИ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

Специальность 25.00.22 - «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 ш 2011

Красноярск-2011

005004093

Работа выполнена в Институте горного дела, геологии и геотехнологий Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Кисляков Виктор Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Тальгамер Борис Леонидович

кандидат технических наук Карепанов Артем Викторович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Забайкальский

государственный университет

Защита диссертации состоится « 23» декабря в 14 00 ч 2011 г. на заседании диссертационного совета Д 212.099.09 в ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», 660025, г. Красноярск, Красноярский рабочий, 95 ауд. 200

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»

Автореферат разослан «14» ноября 2011 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. геол.-минерал. наук

М.В. Вульф

Актуальность работы обусловлена необходимостью интенсификации освоения обводненных россыпных месторождений золота, серебра, касситерита, платины, алмазов и других металлов и минералов, а также месторождений нерудных строительных материалов в северных регионах нашей страны за счет новых технологий.

Известно, что большая часть месторождений нерудных строительных материалов Крайнего Севера и Арктической зоны относятся к обводненным, а их разработка осуществляется в основном землесосными снарядами, не предназначенными для работы в условиях длительных отрицательных температур воздуха, поэтому работы носят сезонный характер.

Сезонность оказывает неблагоприятное влияние на работу горных предприятий, разрабатывающих обводненные месторождения. Это влияние заключается в снижении рентабельности этих предприятий за счет продолжительного периода зимнего отстоя земснарядов и, как следствие, их низкой годовой производительности.

Для обеспечения возможности технологических перемещений земснарядов в зимний период в забое поддерживают участок незамерзающей водной поверхности (майну).

Существуют различные способы майнообразования, имеющие свои достоинства и недостатки. К основным недостаткам известных способов образования майны можно отнести высокие энергетические затраты, небезопасность и большую трудоемкость работ, что ограничивает их применение для продления добычного сезона земснарядов. В связи с этим, создание эффективных способов майнообразования при разработке месторождений нерудных материалов является актуальной научно-практической задачей в современных условиях развития горнодобывающей отрасли.

Цель работы. Обеспечить доступ к полезному ископаемому при разработке земснарядами обводненных месторождений нерудных строительных материалов (НСМ) в зимний период.

Идея работы. Эффективное поддержание майны на обводненных месторождениях НСМ, осуществляется путем покрытия водоемов теплоизолирующим материалом в виде конструктивных элементов определенной формы, что предотвращает льдообразование на поверхности водоемов и позволяет земснарядам свободно маневрировать.

Основные задачи исследования.

1. Обзор и анализ известных способов продления добычного сезона при разработке рыхлых обводненных месторождений полезных ископаемых.

2. Математическое моделирование температурного баланса воды в майне при применении теплоизолирующих материалов, расположенных на водной поверхности разреза в зависимости от их геометрических параметров, коэффициента теплопроводности и температуры воздуха.

3. Разработка принципиально новых способов майнообразования при разработке обводненных месторождений полезных ископаемых.

4. Экспериментальное и теоретическое обоснование предлагаемых способов поддержания майны.

5. Экономическая оценка эффективности разработанных способов май-нообразования.

Методы исследований. Изучение и обобщение научно-исследовательских работ, литературных источников, патентных, фондовых материалов и практического опыта. Проведение натурных наблюдений, математическое моделирование физических явлений и показателей технологических процессов, статистическая обработка экспериментальных результатов и наблюдений.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Повышение эффективности разработки обводненных месторождений нерудных строительных материалов и россыпей при устойчивых отрицательных температурах воздуха обеспечивается за счет поддержания майны с применением плавающего теплоизолирующего материала шарообразной и цилиндрической формы, а также в форме плит для участков, подготовленных к разработке.

2. При распределении теплоизолирующего материала по различным зонам майны при маневрировании земснарядов и подготовленным к выемке участкам необходимо учитывать коэффициент теплопроводности, его форму и параметры.

3. Эффективность маневрирования земснарядов в майне при устойчивых отрицательных температурах воздуха обеспечивается путем создания скосов на подводной части боковых бортов понтона с наклоном по отношению к продольной оси земснаряда 40-60 градусов.

Обоснованность и достоверность подтверждена значительным объемом статистических данных; сходимостью результатов теоретических исследований с практическими данными, а также с критериями доверительной вероятности; патентной защитой полученных решений.

Научная новизна.

Разработана математическая модель процесса майнообразования с учетом управляемого распределения теплоизолирующего материала для эффективного маневрирования земснарядов.

Получена модель зависимости удельного теплового потока в майне от коэффициента теплопроводности и толщины теплоизолирующих материалов, а также температуры воздуха;

Определены математические зависимости изменения критической толщины льда от угла наклона бортов земснарядов.

Практическую ценность имеют:

- систематизация способов разработки обводненных, прибрежных и экваториальных месторождений Арктической зоны;

- принципиально новые способы образования майны в зимний период и устройства для защиты майны земснарядов от замерзания;

- методика обоснования формы и расчета параметров укладки теплоизолирующего материала, используемого при майнообразовании;

- конструктивные решения для повышения ледопроходимости земснарядов при их маневрировании в условиях устойчивых отрицательных температур воздуха.

Личный вклад автора.

Математическое моделирование показателей теплопроводности ТИМ в зависимости от его толщины, температуры воздуха и коэффициента теплопроводности.

Разработка принципиально новых способов майнообразования при разработке обводненных месторождений полезных ископаемых и конструктивных решений для эффективного маневрирования земснарядов в условиях устойчивых отрицательных температур.

Расчет теплового баланса водоема при покрытии его теплоизолирующими материалами.

Экспериментальное и теоретическое обоснование предлагаемых способов майноподдержания.

Экономическая оценка эффективности предлагаемых способов майнообразования.

Реализация работы. Результаты исследований приняты к внедрению при проведении горных работ на Терентьевском песчано-гравийном месторождении (Красноярский край), а также при чтении лекций по дисциплине «Гидромеханизация открытых горных работ» в ИГДГиГ СФУ.

Апробация работы. Содержание работы и ее отдельные положения докладывались на следующих конференциях и семинарах: Межрегиональная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование методов поиска и разведки, технологий добычи и переработки полезных ископаемых» (Красноярск, 2008 г.); Региональная научно-практическая конференция «Молодежь и научно-технический прогресс» (Владивосток, 2008 г.); Всероссийская научная конференция по вопросам Арктических территорий в рамках VI Красноярского экономического форума (Красноярск, 2009 г.); Международная научно-техническая конференция «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (Красноярск, 2009-2011 гг.); XIII Международная экологическая конференция студентов и молодых ученых (Москва, 2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ (из них 5 в изданиях, аннотированных ВАК РФ), в том числе 5 патентов РФ на изобретение и 3 патента РФ на полезную модель.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложена на 148 страницах машинописного текста, включая 104 рисунка, 39 таблиц и список используемой литературы из 61 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены и систематизированы способы майнообра-зования при разработке месторождений нерудных строительных материалов и россыпей.

Во второй главе приведено теоретическое и экспериментальное обоснование предлагаемой технологии разработки обводненных месторождений, разработано математическое моделирование показателей теплопроводности теплоизолирующих материалов в зависимости от их параметров, температуры воздуха и коэффициента теплопроводности; показан расчет теплового баланса водоема при покрытии его теплоизолирующими материалами.

В третьей главе исследованы форма и размещение теплоизолирующего материала в технологических водоемах, обоснованы параметры майнооб-разования.

Четвертая глава содержит обоснование продолжительности сезона горных работ на обводненных месторождениях нерудных строительных материалов и россыпей, а также принципиально новые технические и технологические решения разработки обводненных месторождений и экономическую оценку эффективности предлагаемой технологии майнообразования.

В результате обобщения известного опыта ученых, таких как Е.А.Бессонов, В.ГЛешков, Г.А. Нурок, Ю.А.Попов, В.В. Ржевский, Б.М. Шкундин, С.М. Шорохов, и др. была разработана систематизация способов образования и поддержания майны. В систематизации представлены три способа майнообразования: смешанные, механические и тепловые.

Однако все вышеперечисленные способы майнообразования не получили своего широкого распространения из-за высоких энергетических и экономических затрат, трудоемкости работ и экологического ущерба окружающей среде. Поэтому необходимы такие технические решения, которые могли бы способствовать устранению вышеперечисленных недостатков, либо свести их к минимуму.

1. Повышение эффективности разработки обводненных месторождений нерудных строительных материалов и россыпей при устойчивых отрицательных температурах воздуха обеспечивается за счет поддержания майны с применением теплоизолирующего материала шарообразной и цилиндрической формы с плотностью ниже плотности воды, а также в форме плит для участков, подготовленных к разработке.

При покрытии технологического водоема теплоизолирующим материалом происходит искусственное затухание конвекции в верхних слоях. За счет покрытия теплоизолирующим материалом поверхности участков подготовленных запасов полезного ископаемого в зимний период, предотвращается образование льда, что ведет к снижению энергетических затрат, связанных с уборкой льда в весенний период.

Нанесение теплоизолирующих конструктивных элементов в форме шаров и цилиндров, выполненных из материала (пенопласт, пластик, пенополиуретан и др.) темного цвета, на поверхности водоема существенно сохраняют теплоемкость водоема (патенты РФ № 2421571, № 2424399) . Соединение ТИМ цилиндрической формы между собой тягами и утяжеление осей чередованием через один придает маневрирование земснарядам без препятствий, а также восстановление прежнего состояния покрытия водоема после

Рисунок 1 - Устройство майнообразования с использованием теплоизолирующего материала в форме цилиндров и шаров: 1,2- цилиндры одинаковой длины большего диаметра верхнего ряда и меньшего диаметра нижнего ряда соответственно; 3 - ось цилиндров; 4 -тяги, шарнирно закрепленные к осям; 5 - понтон; 6 - ледяной покров; 7 - шары.

На рисунке 2 изображена схема технологических процессов зимней гидромеханизации.

Рисунок 2 - Схема технологических процессов зимней гидромеханизации: 1 - слой не разрыхленной мерзлоты; 2 - утепление карьера пленкой; 3 - слой разрыхленной мерзлоты; 4 - земснаряд; 5 - пластиковые (пенополиуретановые) шары для поддержания майны; 6 - плавучий пульпопровод; 7 - ледяной покров; 8 - береговой пульпопровод

Технологический водоем должен отрабатываться этапами. На схеме распределения технологического водоема на этапы (рис. 3) цифрами обозначены месяцы, а буквами этапы отработки технологического водоема:

А - разработка полезного ископаемого в летний период;

В - разработка полезного ископаемого с теплоизолирующим материалом (в форме шаров и цилиндров) в период с устойчивой отрицательной температурой (ноябрь и начало декабря);

С - подготовка участка с запасами для выемки в весенний период (ТИМ в форме плит);

С - разработка подготовленного на этапе С участка с запасами в весенний период;

Рисунок 3 - Пример распределения технологического водоема на этапы отработки (цифрами показаны месяцы года)

Предлагаемая технология рекомендуется для папильонирования на тросах или на тросах и сваях по веерной схеме (рис. 4-6)

Рисунок 4 - Веерная схема, канатный способ папильонирования (ТИМ в форме шаров и цилиндров): 1 - кормовые канаты; 2 -боковые канаты; 3 - становой канат.

Рисунок 5 - Веерное перемещение, свайно-канатный способ папильонирования (ТИМ в форме шаров и цилиндров): 1-5 - папиль-онажные ленты; А1-АЗ, Б1-БЗ - последовательные положения свай.

Положение напорной сваи в прорези корпуса

. I

о-а-"

оН1

О—IV

Рисунок 6 - Веерное перемещение с напорным свайным ходом (ТИМ в виде шаров): 1-7 - полосы; IV-V - положение свай.

2. Распределение теплоизолирующего материала по различным зонам мийны при маневрировании земснарядов и подготовленных к выемке участков должно учитывать коэффициент теплопроводности, его форму, параметры и удельное количество.

На основании основного закона теплопроводности (закона Фурье) разработана математическая модель зависимости удельного теплового потока от коэффициента теплопроводности, толщины теплоизолирующих материалов и температуры воздуха:

ц = Ь тим"' (3,828 X - 1,010 X1„ - 0,024 ^ - 0,224), (1)

где Ьтим - толщина ТИМ покрывающего технологический водоем в месте производства горных работ, м; X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м- С); 1В - температура воздуха, °С.

Для выбора ТИМ при определенной температуре воздуха предлагается использовать параметр произведения удельной теплоемкости на толщину ТИМ Рт= ЧхЬтим.

Рт= 3,828 Х - 1,010 Пв-0,0241,,-0,224. (2)

По критерию коэффициента Р, предложено теплоизолирующие материалы разделить на три категории: высоко, средне и низкоэффективные. После предварительных теплофизических расчетов выбор материалов проводится по минимальным затратам.

Для выбора необходимой толщины теплоизолирующего материала, покрывающего водоем для защиты от его промерзания должно соблюдаться условие:

Чтим < Чл при температуре -30 °С (3)

где чтнм - удельный тепловой поток при покрытии водоема теплоизолирующим материалом, Вт/м2; я., - удельный тепловой поток при покрытии водоема ледяным покровом, = 26-32 Вт/м2.

Таким образом, учитывая теплофизические параметры ТИМ, оболочка шара должна быть из пенополиуретана (рис. 7), а внутри шара воздух(рис. 8).

Диаметр шара 0,25 м, толщина оболочки шара примерно равна 0,005 м, масса одного шара - 71 г.

е; с 5 13 -н Уг

н CQ

« «

я Р ö ♦

с- с : р.

4) Ef

> з -

0 град -5 град -10 град -15 град -20 град -25 град -30 град

150

£100

ч >

0 град -5 град -10 град -15 град -20 град -25 град -30 град

- 0...................................1...................................2...................................3

Толщина пенополиуретана, м

Рисунок 7 - Зависимость удельного теплового потока от толщины пенополиуретана

0 12 3

Толщина слоя(воздух), м

Рисунок 8 - Зависимость удельного теплового потока от толщины слоя воздуха

Майна делится на четыре зоны: левая бортовая зона (равна длине корпуса земснаряда Ьдз=Ьк), правая бортовая зона (равна длине корпуса земснаряда Ьб 3= Ьк), кормовая зона (длина равна Ьк 3= Ь - Ьк - Ьгр уст) и призабойная зона (равна расстоянию от начала грунтозаборного устройства земснаряда до забоя, ЬП1) (рис. 9).

////// h -г + + + l± 1 + + + + + + + -t

+ + + +

/у/у/. ls.3 + + + 4- + + 4

//ууу/ — 1-п.1 1 + + + % + + + + % + 4

W/У/, 1 4 + + +++++■

/уууу^ ikj. *Г + +■ + + + + + 4 + + 4 + 44 + 4

Ш/у 3 ш + +

4 4 4 4 4

Рисунок 9 - Зоны майны: 1 - призабойная; 2 - правая бортовая; 3 - левая бортовая; 4 - кормовая; 5 - земснаряд; 6 - лед

В таблице 1 представлены параметры майнообразования для земснарядов разной производительности.

Производительность земснаряда, м3/ч Ширина за-ходки земснаряда (Ь), м Длина майны, L м Длина бортовых зон, м L6.3= Lk Длина при-забойной зоны, м Ln.3 Длина кормовой зоны, м Lk.3= L - Lk -Ьгр.уст

до 1200 20 30-40 22,02 3 5-15

1200-2200 26 39-46 31 5,5-10 2,5-5

2200-4000 35 40-52 33,6 3-12,4 3,5-6

более 4000 40-45 62,5-89 36 15 11,5-38

На рисунке 10 приведен график зависимости площади майны от ширины заходки земснаряда.

4000 -------------

20 40

Ширина заходки земснаряда, м

Рисунок 10 - Зависимость площади майны от ширины заходки земснаряда

Модель зависимости площади майны от ширины заходки земснаряда: в« = 7,597-Ь2 - 340 Ь + 4561, (4)

или

Ь = 7,597-Ь+ ^- 340, (5)

где - площадь майны, м2; Ь - длина майны, м; Ь - ширина заходки земснаряда, м.

В таблице 2 приведена расчетная скорость подвигания земснарядов. Таблица 2 - Скорость подвигания земснарядов__

Производительность земснаряда, м3/ч Ширина заходки земснаряда, м Площадь майны, м2 Скорость подвигания земснаряда, м/ч Скорость подвигания земснаряда с погружным грунтовым насосом, м/ч

до 1200 20 600-800 3,3-30 1,5

1200-2200 26 1000-1200 3,3-42,3 1,5-2,1

2200-4000 35 1400-2000 4,7-57,1 2,1-2,9

более 4000 40 2500-4000 6,3-75 2,9-3,75

Были определены зависимости минимальной площади майны земснаряда от производительности по грунту и по пульпе. Зависимости представлены в виде графиков на рис. 11-12.

Зависимости на графиках носят линейный характер. Таким образом, известна минимальная площадь покрытия зоны водоема ТИМ в виде шаров и цилиндров.

5000 4000 3000 2000 1000 0

8м = 4,4598гр + 292,6 Я2 = 0,986

500

Э м - 0,4728п + 51,79 Я2 = 0,970

Производительность земснарядов по грунту, мЗ/ч

Рисунок 11 - Зависимость минимальной площади майны от производительности земснарядов по грунту

2 О 5000 10000

Производительность земснарядов по пульпе, мЗ/ч

Рисунок 12 - Зависимость минимальной площади майны от производительности земснарядов по пульпе

Шаровидная форма придает свободное маневрирование земснарядам (патент РФ № 2414561). Необходимое количество ТИМ шарообразной формы на 1 м2 водной поверхности определяется по формуле

п = (6)

к5 = 1 + —, (7)

где кх - коэффициент, учитывающий увеличение свободной водной поверхности при маневрировании земснарядов в зоне, заполненной ТИМ; к4 - температурный коэффициент, учитывающий зависимость от диаметра ТИМ шарообразной формы; Л8 - приращение площади, м2; (1 - диаметр шара, м.

При устойчивых отрицательных температурах воздуха водоем заполняют ТИМ шарообразной формы, которые в результате маневрирования земснаряда могут образовать два вида укладки: неустойчивую (рис. 13) или устойчивую (рис. 14).

Рисунок 13 - Неустойчивая укладка

Рисунок 14 - Устойчивая укладка

Количество ТИМ шарообразной формы в 1 м площади майны обратно пропорционально квадрату их диаметра. Причем при устойчивой укладке их разница на 15,5 % больше (рис. 15, 16).

Площадь свободной водной поверхности (не занимаемой ТИМ шарообразной формы) в ограниченной зоне при неустойчивой укладке

в,, =0,8585- Я- г2, м2. (8)

где N - количество ТИМ шарообразной формы в ограниченной зоне, ед.; г —

радиус шара, м. 400

8 « о. пз

300 200 100 О

V п,„= с!-2

500 "г ч 400

I О)

Ш 300

Я 2 8« 200

I з 100

,= 1,155 ±2

0 0,1 0,2 0,3 0,4 Диаметр шаров, м

Рисунок 15 - Зависимость количества ТИМ

шарообразной формы от их диаметра на 1

м2 майны при неустойчивой укладке

0 0,2 0,4 0,6

Диаметр шаров, м

Рисунок 16 - Зависимость количества ТИМ шарообразной формы от их диаметра на 1 м2 майны при устойчивой укладке

Таким образом, величина не занимаемой ТИМ водной поверхности является постоянной величиной и составляет при неустойчивой укладке 21,46 % , а при устойчивой укладке - 9,3 % от общей площади майны. Способ рас-

положения пластиковых шаров в акватории производится по схеме неустойчивой укладки, которая в процессе маневрирования земснарядов может периодически преобразовываться в схему устойчивой укладки.

Для исследования теплоизолирующих материалов на практике, были проведены эксперименты по испытанию льда на сжатие и изгиб на машине LFM 20 kN, а также определена удельная нагрузка, необходимая для разрушения льда. Из проведенных опытов видно, что способ поддержания майны с использованием теплоизолирующих (пластиковых) шаров позволяет снизить прочность льда от 4 до 8 раз, и, следовательно, продлить срок добычного сезона земснаряда (рис. 17-19)

3,5 3 2,5 2 1,5 1

0,5 0

0 0,6 1,2 1,8 2,4 3 3,6 4,2 4,8 5,4 6 6,6 7,2 Деформации, % Рисунок 17 - График зависимости деформации льда от нагрузки

0,45

"я"

а- 0,35

0,25

S 0,15

с. 0,05

В -0,05

Деформация, %

Рисунок 18 - График зависимости деформации льда с неустойчивой укладкой шаров от нагрузки

1 2 з

Деформация, %

Рисунок 19 - График зависимости деформации льда с устойчивой укладкой шаров от напряжения

3 Эффективность маневрирования земснарядов в майне при устойчивых отрицательных температурах воздуха обеспечивается путем создания скосов на подводной части боковых бортов понтона с наклоном по отношению к продольной оси земснаряда 40-60 градусов.

При применении вертикального борта понтона земснарядов основным разрушающим параметром (рис. 20), действующим на лёд, является сила тяги, которая будет играть роль ограничивающего фактора при разрушении льда. При взаимодействии вертикального борта земснаряда со льдом, на лёд действует одноосная нагрузка на сжатие.

---У-ъ

-----^^^^

Рисунок 20 - Взаимодействие вертикального Рисунок 21 - Взаимодействие наклонного борта земснаряда со льдом в процессе ма- борта земснаряда со льдом в процессе маневрирования неврирования

Предлагается изменить конструкцию борта земснаряда и выполнить борт под углом относительно горизонтали, что позволит изменить направление действующей на лёд нагрузки. Вследствие чего лёд будет подвергаться деформации не по одноосному сжатию, а на изгиб. При исполнении борта земснаряда под углом, взаимодействие со льдом выглядит следующим образом (рис. 21,22).

Рисунок 22 - Земснаряд с наклонным бортом под углом 40-60 град-. 1- земснаряд; 2 - лед.

При определении максимальной толщины льда, которую может преодолеть земснаряд с вертикальным бортом, учитывается сила тяги и ширина борта земснаряда, так как в данной ситуации масса земснаряда не влияет при воздействии на лёд одноосной силы сжатия.

На основе приведенного графика на рис. 23 была получена модель зависимости изменения критической толщины льда от изменения силы тяги для вертикального борта

IV,,, = 1-10"6-Р2ТЯГ + 0,0004- Бтяг + 0,0352 , (9)

где Ртяг - сила тяги земснаряда, Н.

200 400 600 Сила тяги, кН

Рисунок 23 - График зависимости изменения критической толщины льда от величины силы тяги земснаряда

Для наклонного борта земснаряда получена модель зависимости изменения критической толщины льда для разных типов земснарядов:

С-аг+0-а+Е ..

К.тЛ.= -д---(Ю)

где а - угол наклона борта земснаряда к вертикали, град.; С, Э, Е, В - коэффициенты, зависящие от типа земснаряда:

С = 2- 10~9 -т2 + 3 ■ 10~5 -т , (11)

О =-4-10"8-ггг2 + 0,005-т-0,001, (12)

Е = 2- Ю-5 ■ т2 - 0,006 ■ т + 0,963, (13)

В = 51,399 -Ь„ + 0,0109, (14)

где т - масса земснаряда, т; Ьл - ширина борта понтона земснаряда, м.

На рис. 24 представлена зависимость величины силы трения, возникающей при взаимодействии борта понтона со льдом, от его угла наклона.

150

ГС

'X.

1100

О.

§ 50

о 20 40 60 80 100 Угол наклона борга земснаряда, град

—♦—12А-5Д —12А-5М -*~12А-4М

—«--180-60 —№-300-40 -#-300-40УП

——3(К)-40М -Й-350-50Т -350-50Л

Рисунок 24 - Зависимость изменения величины силы трения от угла наклона борта земснаряда

Сравнив все данные критической толщины льда для вертикального борта и силы трения, возникающей при взаимодействии наклонного борта земснаряда со льдом, желаемый эффект по увеличению значения критической толщины льда будет получаться при угле наклона борта от 40 и до 85 градусов, так как после дальнейшего увеличения угла наклона более 85 градусов увеличение критической толщины льда не происходит. Также учитывая необходимые технические параметры, которые влияют на величину максимальной толщины льда, которую может преодолеть земснаряд, максимально эффективный угол наклона борта и угол обеспечивающий плавучесть равен 60°. Таким образом, продолжительность сезона в среднем увеличивается на месяц за счет создания скосов на подводной части боковых бортов понтона с наклоном по отношению к продольной оси земснаряда 40-60 градусов (Патент РФ №107193).

На примере «Терентьевского карьера» была рассчитана экономическая эффективность применения предлагаемой технологии майнообразования. В связи с продлением добычного сезона на карьере годовая производитель-

ность песчано-гравийной смеси увеличивается на 31,6 % (с 660 до 965,7 тыс. м3).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано решение актуальной задачи по обоснованию технологии разработки месторождений нерудных строительных материалов земснарядами в зимний период, обеспечивающей безопасность работ и увеличение продолжительности добычного сезона при устойчивых отрицательных температурах воздуха на обводненных месторождениях нерудных строительных материалов.

Наиболее важные научные и практические результаты выполненных исследований заключаются в следующем.

1. При покрытии водоема теплоизолирующим материалом, в зимний период происходит искусственное затухание конвекции в верхних слоях водоема, и, следовательно, отодвигаются сроки льдообразования.

2. Анализ климатических зон Красноярского края позволил выявить интенсивность роста толщины льда на акваториях и возможную продолжительность сезона добычных работ земснарядами.

3. Для создания эффективного маневрирования предложен раскрой майны относительно земснаряда на четыре зоны: левая бортовая, правая бортовая, кормовая и призабойная.

4. Получена модель зависимости параметров майны (ширина, длина и площадь майны) от ширины заходки земснарядов.

5. Определены зависимости минимальной площади майны от различных типов земснарядов. Зависимости носят линейный характер.

6. При покрытии технологического водоема теплоизолирующим материалом, его форма должна быть цилиндрической и (или) шарообразной, что обеспечивает свободное маневрирование земснаряда в нем.

7. Доказано, что наиболее эффективное распределение теплоизолирующего материала в форме цилиндров - это бортовые зоны майны, а шарообразной формы - остальные зоны майны.

8. При заполнении поверхности водоема теплоизолирующим материалом в виде шаров возможны следующие виды укладки: неустойчивая и устойчивая. Форму укладки определяет месторасположение шаров относительно друг друга.

9. Определены математические зависимости количества необходимого теплоизолирующего материала шарообразной формы от их диаметра при устойчивой и неустойчивой укладке. Доказано, что количество теплоизолирующего материала шарообразной формы в 1 м2 майны обратно пропорционально квадрату их диаметра. Причем при устойчивой укладке их разница на 15,5 % больше.

10. Предложена методика обоснования формы и расчета параметров укладки теплоизолирующего материала, используемого при майнообразова-нии. При расчете параметров укладки теплоизолирующего материала в форме шаров установлено, что величина не покрытой шарами водной поверхности при неустойчивой укладке является постоянной величиной и составляет 21,46 %, а при устойчивой укладке - 9,3 % от общей площади майны.

11. Установлено, что при изменении конструкции борта земснаряда путем создания скосов на подводной части его понтона с наклоном к продольной оси земснаряда 40-60 градусов, лёд в майне будет подвергаться деформации не на одноосное сжатие, а на изгиб, что обеспечивает эффективное маневрирование земснаряда в майне при устойчивых отрицательных температурах воздуха.

12. Полученные математические зависимости толщины льда, которую могут преодолеть земснаряды с вертикальным и наклонным бортом, показывают, что применение последнего обеспечивает увеличение предельной толщины льда в 1,4 - 1,63 раза.

13. Разработана математическая модель зависимости изменения силы трения, возникающей при взаимодействии борта земснаряда со льдом, от изменения угла борта земснаряда для разных типов земснарядов.

14. На примере Терентьевского песчано-гравийного месторождения (Красноярский край) рекомендовано технологический водоем отрабатывать в четыре этапа: А (май - октябрь) - разработка полезного ископаемого в летний период, В (ноябрь - начало декабря) - разработка полезного ископаемого с теплоизолирующим материалом (в форме шаров и цилиндров) в период с устойчивой отрицательной температурой, С (декабрь-февраль) - подготовка участка с запасами для выемки в весенний период (теплоизолирующий материал в форме плит), С/ (март - апрель) - разработка подготовленного на этапе С участка с запасами в весенний период.

15. Доказано повышение эффективности разработки обводненных месторождений нерудных строительных материалов при устойчивых отрицательных температурах воздуха за счет принципиально новых способов образования майны с применением плавающего теплоизолирующего материала, представленного в форме шаров и цилиндров, а также плит для участков, подготовленных к разработке. Способы защищены патентами РФ.

16. На основании основного закона теплопроводности разработана математическая модель зависимости удельного теплового потока от коэффициента теплопроводности, толщины теплоизолирующих материалов и температуры воздуха, что позволяет определить эффективный теплоизолирующий материал, его рациональные размеры и количество.

17. В связи с продлением добычного сезона на примере Терентьевского песчано-гравийного месторождения (Красноярский край) годовая производительность песчано-гравийной смеси увеличивается на 31,6 % (с 660 до 965,7 тыс. м3).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

в изданиях, аннотированных ВАК РФ:

1.Кнсляков В.Е., Корзун O.A. Систематизация способов разработки обводненных, прибрежных и экваториальных месторождений Арктической зоны // Маркшейдерия и недропользование. - 2009. - № 1. - С.24-26.

2. Kislyakov V.E., Korzun O.A., Lakin D.A. Shelf placer deposits: a new technology for winter mining // Russian Geology and Geophysics, special Issue Problems of geology and development of hydrocarbon and mineral resources in the Russian arctic. - 2010. - № 51. - C. 143-145.

3. Корзун O.A., Лакин Д.А. Перспективы развития горных работ на Те-рентьевском песчано-гравийном месторождении (Красноярский край) // Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня: Труды студентов и молодых ученых. Отдельный выпуск № 2, 2010. - С.118-119.

4. Корзун O.A., Лакин Д.А. Современное состояние продления добычного сезона И Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня: Труды студентов и молодых ученых. Отдельный выпуск № 2, 2010. - С.120-121.

5. Кисляков В.Е., Корзун O.A. Расчет параметров укладки теплоизолирующего материала, используемого при майнообразовании // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. - 2011. - № 4. - C. 275-282.

в прочих изданиях:

6. Корзун O.A. Пути интенсификации горных работ на Терентьевском песчано-гравийном месторождении (Красноярский край) // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: сб. материалов 6-й Междунар. науч.-техн. конф,- Красноярск: ИПК Сиб.федер.ун-та. - 2008. - С. 146-152.

7. Корзун O.A. Развитие горных работ на Терентьевском песчано-гравийном месторождении // Молодежь и наука: начало XXI века Сб. мат. всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и мол. уч. -Красноярск: МИОЦ ФГОУ ВПО «СФУ». - 2008. - ч. 4. - С. 71-73.

8. Кисляков В.Е., Корзун O.A., Лакин Д.А. Технологии разработки месторождений шельфа Арктической зоны в зимний период // Молодежь и научно-технический прогресс: Материалы региональной научно-практической конференции. - Владивосток: Издательство ДВГТУ. - 2009. - ч.З. - С. 197199.

9. Патент РФ на полезную модель № 85947. Устройство для разработки полезных ископаемых со дна водоемов // Кисляков В.Е., Кацук A.B., Корзун O.A., Лакин Д.А. Заявка № 2009116219 от 28.04.2009 г.

10. Патент РФ на изобретение № 2396432. Способ подводной разработки горных пород // Кисляков В.Е., Корзун O.A., Лакин Д.А. Заявка № 2009119981 от 26.05.2009 г.

11. Патент РФ на изобретение № 2400630. Устройство для подводной

разработки горных пород // Кисляков В.Е., Корзун O.A., Кацук A.B. Заявка № 2009120012 от 26.05.2009 г.

12. Патент РФ на полезную модель № 88368. Устройство для повышения ледопроходимости земснаряда //Кисляков В.Е., Корзун O.A., Лакин Д.А. Заявка № 2009118893 от 19.05.2009 г.

13. Кисляков В.Е., Корзун O.A., Гузеев A.A. Майнообразование при работе драг и земснарядов // Инновационное развитие горнометаллургической отрасли [электронный ресурс]. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ,

2009.

14. Кисляков В.Е., Корзун O.A., Гузеев A.A. Майнообразование на обводненных месторождениях россыпного золота и нерудных строительных материалов // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: сб. материалов 8-й Международной науч.-техн. конф. - Красноярск: ИПК СФУ. -

2010. - С.163-166.

15. Патент РФ на изобретение № 2414561. Способ образования майны в зимний период // Кисляков В.Е., Корзун O.A., Шершнев A.A., Гузеев A.A. Заявка № 2009141748 от 11.11.2009 г.

16. Патент РФ на изобретение № 2421571. Устройство для защиты майны драг и земснарядов от замерзания // Кисляков В.Е., Корзун O.A., Гузеев A.A. Заявка № 2009149498 от 29.12.2009 г.

17. Патент РФ на изобретение № 2424399. Устройство для защиты майны драг и земснарядов от замерзания // Кисляков В.Е., Корзун O.A. Заявка № 2010110184 от 17.03.20010 г.

18. Патент РФ на полезную модель №107193. Земснаряд // Кисляков В.Е., Корзун O.A., Гузеев A.A. Заявка № 2011109805/03 от 15.03.2011

Подписано в печать 8 ноября 2011 г. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1 Тираж 100 экз. Заказ 5370

Отпечатано полиграфическим центром Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041 Красноярск, пр. Свободный, 82а Тел/факс (391)249-74-81, 249-73-55 E-mail:print_sfu@mail.ru; http ://lib.sfu-kras.ru

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Корзун, Ольга Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ ПРОДЛЕНИЯ ДОБЫЧНОГО СЕЗОНА ПРИ РАЗРАБОТКЕ ОБВОДНЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

1.1 Минерально-сырьевая база месторождений нерудных строительных материалов.

1.2 Технические и технологические решения для продления добычного сезона при разработке обводненных месторождений.

1.3 Цель и задачи исследований.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ОБВОДНЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

2.1 Температурный режим воздуха и толщина льда в регионах разработки месторождений.

2.2 Температурный режим водоемов в течение года.

2.3 Температурный баланс воды в технологических водоемах с применением теплоизолирующего материала.

2.4 Оценка теплоизолирующих материалов для применения на технологических водоемах.

2.5 Выводы.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМЫ И РАЗМЕЩЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОДОЕМАХ.

3.1 Обоснование параметров майнообразования.

3.1.1 Зоны майнообразования.

3.1.2 Оценка площади майнообразования.

3.2 Эффективные формы теплоизолирующего материала для предохранения технологических водоемов от замерзания и обеспечения свободного маневрирования земснарядов.

3.2.1 Теплоизолирующий материал в форме шаров.

3.2.2 Теплоизолирующий материал в форме цилиндров.

3.3 Исследование основных параметров теплоизолирующего материала.

3.3.1 Результаты исследования неустойчивой укладки.

3.3.2 Результаты исследования устойчивой укладки.

3.4 Изучение и исследование физико-механических свойств льда с вмороженным теплоизолирующим материалом.

3.5 Выводы.

4 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОСТУПА ЗЕМСНАРЯДОВ К ПОЛЕЗНОМУ ИСКОПАЕМОМУ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД.

4.1 Эффективность маневрирования земснарядов с вертикальным бортом при устойчивой отрицательной температуре воздуха.

4.2 Эффективность маневрирования земснарядов с наклонным бортом при устойчивой отрицательной температуре воздуха.

4.3 Обоснование предлагаемой технологии разработки обводненных месторождений нерудных строительных материалов.

4.3.1 Способы перемещения земснарядов в зимний период.

4.3.2 Разработанная технология и организация работ на примере «Карьера Т».

4.3.2.1 Сезонное промерзание грунта на примере «Терентьевского карьера».

4.3.2.2 Технологическая схема.

4.3.2.3 Распределение технологического водоема на этапы.

4.4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ТЕХНОЛОГИИ НА ПРИМЕРЕ КАРЬЕРА «Т».

4.5 Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование технологии разработки месторождений нерудных строительных материалов земснарядами в зимний период"

Актуальность работы. Актуальность работы обусловлена необходимостью интенсификации освоения обводненных россыпных месторождений золота, серебра, касситерита, платины, алмазов и других металлов и минералов, а также месторождений нерудных строительных материалов в северных регионах нашей страны за счет новых технологий.

Известно, что значительная часть месторождений нерудных материалов Крайнего Севера и Арктической зоны относятся к обводненным, а их разработка осуществляется в основном землесосными снарядами, не предназначенными для- работы в условиях длительных отрицательных температур воздуха, поэтому работы носят сезонный характер1.

Существуют различные способы майнообразования, имеющие свои достоинства и недостатки. К основным недостаткам известных способов образования майны можно * отнести высокие энергетические затраты, небезопасность и большую трудоемкость работ, что ограничивает их применение для продления добычного сезона земснарядов. В связи с этим, создание эффективных способов майнообразования при разработке месторождений нерудных материалов является актуальной научно-практической задачей в современных условиях развития горнодобывающей отрасли.

Цель работы: Обеспечить доступ к полезному ископаемому при разработке земснарядами обводненных месторождений нерудных строительных материалов (НСМ) в зимний период.

Идея работы: Эффективное поддержание майны на обводненных месторождениях НСМ, осуществляется путем покрытия водоемов теплоизолирующим материалом в виде конструктивных элементов определенной формы, что предотвращает льдообразование на поверхности водоемов и позволяет земснарядам свободно маневрировать.

Основные задачи исследования.

2. Математическое моделирование температурного баланса воды в майне при применении теплоизолирующих материалов, расположенных на» водной поверхности разреза в зависимости от их геометрических параметров, коэффициента теплопроводности и температуры воздуха.

4. Экспериментальное и теоретическое обоснование предлагаемых способов поддержания майны.

5. Экономическая оценка эффективности разработанных способов майнообразования.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Повышение эффективности разработки обводненных месторождений нерудных строительных материалов при устойчивых отрицательных температурах воздуха обеспечивается за счет поддержания майны с применением плавающего теплоизолирующего материала шарообразной и цилиндрической формы, а также в форме плит для участков, подготовленных к разработке.

2. При распределении теплоизолирующего материала; по, различным: зонам майны при, маневрировании земснарядов: и- подготовленным к выемке участкам,. необходимо учитывать, . коэффициент теплопроводности теплоизолирующего материала и его параметры.

3. Эффективность маневрирования-; земснарядов в; майне при устойчивых отрицательных; температурах воздуха обеспечивается путем создания скосов<на<-подводной части боковых бортов понтона с наклоном по. отношению к продольной оси земснаряда 40-60 градусов.

Обоснованность и достоверность подтверждена значительным объемом статистических-данных;; сходимостью результатов-теоретических исследований -с практическими данными, а; также с критериями доверительной^ вероятности; патентной защитой полученных решений; Научная новизна.

Разработана математическаяшодельпроцессамайнообразования-с. учетом-управляемого распределения теплоизолирующего материала для эффективного маневрирования земснарядов.

Получена модель зависимости; удельного теплового потока в майне от коэффициента теплопроводности и толщины теплоизолирующих материалов, а также температуры воздуха;

Практическую ценность имеют:

- методика обоснования формы и расчета параметров укладки теплоизолирующего материала, используемого при майнообразовании; конструктивные решения для повышения ледопроходимости земснарядов при их маневрировании в условиях устойчивых отрицательных температур воздуха.

Личный вклад автора:

Математическое, моделирование показателей теплопроводности ТИМ? в зависимости от его толщины; температуры воздуха и коэффициента теплопроводности.

Разработка принципиально новых способов майнообразования при разработке обводненных месторождений; полезных ископаемых, и конструктивных; решений для эффективного маневрирования - земснарядов в условиях устойчивых отрицательных температур.

Расчет теплового баланса водоема при покрытии его теплоизолирующими, материалами.'

Экспериментальное и теоретическое обоснование предлагаемых способов,майноподдержания. ,

Экономическая "оценка эффективности предлагаемых способов майнообразования.

Реализация работы. Результаты исследований приняты к внедрению при проведении горных работ на Терентьевском песчано-гравийном месторождении (Красноярский край), а также прш чтении лекций по дисциплинеГидромеханизация открытых горных работ» в ИГДГиЕСФУ.

Апробация работы. Содержание работы и ее отдельные положения докладывались на следящих конференциях и семинарах: Межрегиональная 7 научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование методов поиска и разведки, технологий добычи и переработки полезных ископаемых» (Красноярск, 2008 г.); Региональная научно-практическая конференция «Молодежь и научно-технический прогресс» (Владивосток, 2008 г.); Всероссийская научная конференция по вопросам Арктических территорий в рамках VI Красноярского экономического форума (Красноярск, 2009 г.); Международная научно-техническая конференция «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (Красноярск, 2009-2011 гг.); XIII Международная экологическая конференция студентов и молодых ученых (Москва, 2010 г.).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложена на 148 страницах машинописного текста, включая 109 рисунков, 39 таблиц и список используемой литературы из 101 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Корзун, Ольга Александровна

3.5 Выводы

1. Для создания эффективного маневрирования предложен раскрой майны относительно земснаряда на четыре зоны: левая бортовая, правая бортовая, кормовая и призабойная.

2. Получена модель зависимости параметров майны (ширина, длина и площадь майны) от ширины заходки земснарядов.

3. Определены зависимости минимальной площади майны от различных типов земснарядов. Зависимости носят линейный характер.

4. При покрытии технологического водоема теплоизолирующим материалом, его форма должна быть цилиндрической и (или) шарообразной, что обеспечивает свободное маневрирование земснаряда в нем.

5. Доказано, что наиболее эффективное распределение теплоизолирующего материала в форме цилиндров - это бортовые зоны майны, а шарообразной формы — остальные зоны майны.

6. При заполнении поверхности водоема теплоизолирующим материалом в виде шаров возможны следующие виды укладки: неустойчивая и устойчивая. Форму укладки определяет месторасположение шаров относительно друг друга.

7. Определены математические зависимости количества необходимого теплоизолирующего материала шарообразной формы от их диаметра при устойчивой и неустойчивой укладке. Доказано, что количество теплоизолирующего материала шарообразной формы в 1 м майны обратно пропорционально квадрату их диаметра. Причем при устойчивой укладке их разница на 15,5 % больше.

8. В результате расчетов выявлено, что площадь свободной водной поверхности при покрытии водоема теплоизолирующим материалом шарообразной формы, является постоянной величиной и для устойчивой укладки составляет 9,3 %, а для неустойчивой укладки - 21,46 % от площади майны.

9. При проведении экспериментов по испытанию льда на сжатие и изгиб, установлено, что неустойчивая и устойчивая укладка теплоизолирующего материала шарообразной формы ведет к разупрочнению льда от 4 до 8 раз.

4 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОСТУПА ЗЕМСНАРЯДОВ К ПОЛЕЗНОМУ ИСКОПАЕМОМУ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

4.1 Эффективность маневрирования земснарядов с вертикальным бортом при устойчивой отрицательной температуре воздуха

При вертикальном борте земснаряда основным разрушающим параметром (рис. 4.1), действующим на лёд, является сила тяги, которая будет играть роль ограничивающего фактором при разрушении льда. При взаимодействии вертикального борта земснаряда со льдом, на лёд действует одноосная нагрузка на сжатие. Поэтому далее производится испытание льда на сжатие и определение удельного сопротивления, достаточного для его разрушения, чтобы определить максимальную толщину льда, которую сможет сломать земснаряд при его ограниченной силе тяги [3, 12, 16, 77].

Рисунок 4.1 - Взаимодействие вертикального борта земснаряда со льдом в процессе маневрирования

Далее, для наиболее распространенных типов земснарядов определяется критическая толщина льда, которую они смогут преодолеть.

Для определения критической толщины льда, преодолеваемой земснарядом, необходима сила тяги приведённая ниже в таблице 4.1.

Тип земснаряда Сила тяги земснаряда, кН

12А-5Д, 12А-5М, 12А-4М, 180-60 50

300-40 85

350-50Л 100

300-40М, 300-40УП 140

350-50Т 180

500-60 150

500-50Гл 350

1000-80 250

Сначала определена графически критическая толщина льда, которую сможет преодолеть земснаряд с вертикальным бортом (рис. 4.2-4.9), а потом рассчитана и подтверждена аналитически.

Толщина льда, м — Сила тяги земснаряда

Рисунок 4.2 - Определение максимальной толщины льда, которую смогут преодолеть земснаряды типа 12А-4М, 12А-5М, 12А-5Д, 180-60

Проецируя силу тяги земснаряда на линию графика нагрузки, необходимой для разрушения льда, до точки пересечения, которая проецируется на ось, где указана толщина льда, получаем максимальную толщину льда, которую сможет разрушить земснаряд при передвижении. Далее на подобных графиках выполняются аналогичные действия.

250

0,05

Сила тяги земснаряда

ОД 0,15 0,2 0,25

Толщина льда, м Нагрузка, необходимая для разрушения льда

Рисунок 4.3 - Определение максимальной толщины льда, которую сможет преодолеть земснаряд типа 300-40

250 гоо га Ч л

5150 х х ф

§100 о о. о и

- —<

I \

1 і

0,05 ОД 0,15

Толщина льда, м

0,2

0,25

Рисунок 4.4 - Определение максимальной толщины льда, которую сможет преодолеть земснаряд типа 300-40УП, 300-40М

О ОД 0,2 0,3 0,4 0,5

Толщина льда, м Нагрузка, необходимая для разрушения льда — — Сила тяги земснаряда

Рисунок 4.5 - Определение максимальной толщины льда, которую сможет преодолеть земснаряд типа 350-50Т

0,1 0,2 0,3 0,4

Толщина льда, м Нагрузка, необходимая для разрушения льда

0,5

Рисунок 4.6 - Определение максимальной толщины льда, которую сможет преодолеть земснаряд типа 350-50Л

500

400 со сс л ч ш

5 300 ч со о а. с о и

200

100

---- и

1 1

ОД

0,4

0,5

0,2 0,3

Толщина льда, м Нагрузка, необходимая для разрушения льда — — Сила тяги земснаряда

Рисунок 4.7 - Определение максимальной толщины льда, которую сможет преодолеть земснаряд типа 500-60

1200 1000 х х га

Я 800 Л с: 01

I 600 щ ш X о 400 о. о и

200 0

1 1

1 1 ■

ОД 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Толщина льда, м

• Нагрузка, необходимая для разрушения льда — — Сила тяги земснаряда

Рисунок 4.8 - Определение максимальной толщины льда, которую сможет преодолеть земснаряд типа 500-50Гл

1200 -1000 800 600 л с; ш ш ^ со

5 400 о. с о 200 тт ^т ^

1 •

0,2

0,8

0,4 0,6

Толщина льда, м

Нагрузка, необходимая для разрушения льда--Сила тяги земснаряда

Рисунок 4.9 - Определение максимальной толщины льда, которую сможет преодолеть земснаряд типа 1000-80

При образовании льда толщиной больше максимальной толщины для указанных типов земснарядов, которую они могут разрушить, их перемещение по акваторию не сможет выполняться, что приведет к простоям оборудования и снижению годовой производительности предприятия.

Для вертикального борта земснаряда были получены зависимости для каждого типа земснаряда (табл. 4.2).

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Корзун, Ольга Александровна, Красноярск

1. Аверченков, А.П. Справочник по добыче и переработке нерудных. строительных материалов текст. / Аверченков, А.П., Ковальчук Н.В., и др. -M.-JI.: Стройиздат, 1965.-390с.

2. Автономные необитаемые подводные аппараты электронный ресурс. / Режим доступа: http://www.imtp.febras.ru/anpa/anpa.html.

3. Аршеневский; Ю: А. Ледоколы* текст. / Юі 'А\ ' Аршеневский. -М.: Знание, 1970. . :

4. Ассовский, И.В. Новое в добыче: и переработке нерудных строительных материалов на карьерах текст.? / И.В. Ассовский: Л.: Стройиздат, 1967.- 285 с.

5. Бессонов, Е.А. Особенности производства гидромеханизирован ных работ в условиях Крайнего Сёвера<текст.!/ Е.А. Бессонов // М.: Горный информационно-аналитический бюллетень. МГГУ,.2004.гВып. № 2. 41-44 с.,

6. Бессонов Е.А. Опыт механизации вспомогательных работ при добыче строительного песка земснарядами в условиях Крайнего Севера текст. / Е.А. Бессонов. М. Горный журнал, 2007. - № 4. - 65-67 с.

7. Бессонов, Е.А. Энциклопедия гидромеханизированных работ текст. / Е.А. Бессонов // словарь-справочник. М.: 1989.ру., 2005. - 520 с.

8. Бутенин, Н.В. Курс теоретической механики текст. / Н.В. Бутенин, Я. Л. Лунц, Д.Р. Меркин // Учеб. пособие для студ-ов вузов по техн.спец. // СПб.: Лань.-5-e изд., испр. 1998. - 729 с.

9. Буткевич, Г.Р. Промышленность нерудных строительных материалов на современном этапе текст./ Г.Р. Буткевич. М. Горный журнал, 2009.- №10. - 64-66 с .

10. Буянов, Ю.Д. Песчано-гравийные, щебеночные и глиняные карьеры текст. / Ю.Д. Буянов, А.П. Аверченков, К.С. Бессмертный. М.: Недра, 1964.-430 с.

11. Буянов, Ю.Д. Разработка месторождений нерудных полезных ископаемых текст. / Ю.Д. Буянов, A.A. Краснопольский. М.: Недра, 1973. -388 с.

12. Вожаков, А. А. К вопросу взаимодействия гребного винта со льдом текст. / А. А. Вожаков, Б. Н. Рассказов // Труды ЦНИИМФ, вып. 87.Л.: Транспорт, 1967.

13. Волнин, Б.А. Технология гидромеханизации в гидротехническом строительстве текст. / Б.А. Волнин. М.: Энергия, 1965. - 200 с.

14. Гольдин, Э.Р. Забела, К. А. Механизация строительства подводных сооружений текст. / Э.Р. Гольдин, К.А. Забела. М: Недра, 1979. - 129 с.

15. Годес, Э.Г. Строительные подводно-технические работы текст. / Э.Г. Годес. Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1974. - 159 с.

16. Дмитриев, А.П. Физические свойства горных пород при высоких температурах текст. / Дмитриев А.П.,Князев Л.С., Протасов Ю.И. и др. М.: Недра, 1969. - 160 с.

17. Дмитриев, А.ГТ. Термодинамические процессы в горных породах текст. / А.П. Дмитриев, С.А. Гончаров // Учебник для- вузов. М.: Недра, 1983.-312 с.

18. Егоров, В.К. Научные и практические достижения в> области гидромеханизации текст. / В.К. Егоров, B.JI. Каменецкий, C.JI. Харченко, С.М. Штин. М:: МГГУ, 2001. - 499 с/

19. ЕНиР. Сб. Е 2.3емляные работы. Вып.2 Гидромеханизированные земляные работы текст. / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1987. - 96 с.

20. Жарницкий, Е.П. Землесосные снаряды с погружными грунтовыми насосами текст. / Е.П. Жарницкий. М.: Недра, 1988. - 144 с.

21. Залепукин, Н.П. Справочник гидромеханизатора текст. / Н.П. Залепукин // Будівельник. Киев, 1969. - 225 с.

22. Зуев, В.А. Разрушение ледяного покрова текст. / В.А. Зуев, Е.М. Грамузов, Ю.А Двойченко. М.: Недра, 1990. - 86 с.

23. Информационно-аналитический центр * «Минерал». Все оминерально-сырьевом комплексе России и мира электронный ресурс.

24. Режим доступа: http ://www.mineral.m/Facts/russia/1*3 l/282/index.html

25. Кисляков, В.Е. Систематизация' способов разработки обводненных, прибрежных и акваториальных месторождений Арктической« зоны текст. / В.Е. Кисляков, O.A. Корзун // Маркшейдерия и недропользование, 2009. №1 (39) - 24-26 с.

26. Кисляков, В.Е. Расчет параметров укладки теплоизолирующего материала, используемого при майнообразовании текст. / В.Е. Кисляков, О.А. Корзун // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies 3, 2011 (4). 275-282 c.

27. Кисляков; В.Е. Гидротехнические сооружения текст. / В.Е. Кисляков. Красноярск: КИЦМ, 1987. - 87 с.36.^ Козлов, Д.В. Основы гидрофизики текст. / Д.В. Козлов // Учебное пособие М:: МГУП, 2004. 246 с.

28. Лешков, В. Г. Современная техника и технология дражных работ текст. / В. Г. Лешков // М.: Издательство «Мир горной книги», 1971. 288 с.

29. Лешков, В.Г. Справочник дражника текст. / В.Г: Лешков. М.: Недра, 1967.-495 с.

30. Лобанов, Д.П. Гидромеханизация геологоразведочных и горных работ текст. / Д.П. Лобанов, А.Е. Смолдырев. М.: Недра, 1982. - 495 с.

31. Малышева, Н.1 А. Технология разработки месторождений нерудных строительных материалов текст. / Н. А. Малышева, В. Н. Сиренко // Уч. для вузов. М: Недра, 1977. - 392 с.

32. Мелентьев, В.А Намывные гидротехнические сооружения текст. /В.А. Мелентьев, Н.П. Колашников, Б.А. Волнин. М.: Энергия, 1973.-248 с.

33. Мельников, Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам текст. / Н.В. Мельников. М.: Недра, 1982. - 414 с.

34. Мельников, Н.В. предисловие. В. кн.: Совершенствование гидромеханизации открытых горных работ текст. / Н.В. Мельников. - М.: Недра, 1966. - 3-6 с.

35. Мельников, Н.В. Задачи развития теории и технологии гидромеханизации открытых горных разработок текст./ Н.В. Мельников, Г.А. Нурок // В кн.: Совершенствование гидромеханизации открытых горных работ: М., Недра, 1966. 7-13 с.

36. Натоцинский, В.И. Основное, и вспомогательное оборудование для разработки россыпей. гидравлическим способом текст. / В.И. Натоцинский, A.B. Кочергина // Обзор. М: ЦНИИ информации и ТЭИ цветной металлургии, 1972. - 116 с.

37. Новожилов, М.Г. Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых текст. / М.Г. Новожилов. М:: Недра, 1971.-552 с.

38. Нормы технологического проектирования предприятий промышленности нерудных строительных материалов текст. / Л.: Стройиздат, 1977.

39. Нурок, Г.А. Технология и проектирование- гидромеханизации горных работ текст./ Г.А. Нурок. М.: Недра, 1965. - 236 с.

40. Нурок, Г.А. Гидромеханизация открытых разработок текст. / Г.А. Нурок // Учебник для вузов. М: Недра, 1970. - 584 с.

41. Патент № 2421571 Российская Федерация. Устройство для защиты майны драг и земснарядов от замерзания текст. / Кисляков В.Е., Корзун O.A., Гузеев A.A. // 20.06.2011 Бюл. № 17

42. Патент № 2424399 Российская Федерация. Устройство для защиты майны драг и земснарядов от замерзания текст. / В.Е. Кисляков, O.A. Корзун // опубл. 20.07.2011 Бюл. № 20

43. Патент № 107193 Российская Федерация. Земснаряд текст. / В.Е. Кисляков, О.А.Корзун, A.A. Гузеев // опубл. 10.08.2011 Бюл. № 22

44. Пехович, А.И. Расчеты теплового режима твердых тел текст. / А.И. Пехович, В.М. Жидких. Л.: Энергия, 1976. - 352 с.

45. Погода и климат электронный ресурс. Режим доступа: htth://www.pogoda.ru.net /climate/29570. htm.

46. Попов, Ю.А. Гидромеханизация земляных работ в зимнее время текст. / Ю.А. Попов, Д.В. Рощупкин. Д.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1979.- 186 с.

47. Попов, Ю.А. Тепловой расчет трубопроводов, работающих в зимнее время текст. / Ю.А. Попов // В кн.: Труды ЦНИИСа. Вып. 46. М.: ЦНИИС, 1969.- 19 -23 с.

48. Попов, Ю.А. Гидромеханизация в Северной строительно-климатической зоне текст. / Ю.А. Попов, Д.В. Рощупкин, Т.П. Пеняскин // Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1982. 224 с.

49. Популярная механика журнал. 2007 - № 9 (59), 122 с.

50. Популярная механика журнал. 2008 - № 5 (67), 122 с.

51. Потемкин, C.B. Оттайка мерзлых пород текст. / C.B. Потемкин. -М.: Недра, 1991.-160 с.

52. Природные ресурсы, электронный ресурс. Режим доступа: http://arctictoday.ru/region/resources/200000052.

53. Правила техники безопасности и производственной санитарии при производстве земляных работ способом гидромеханизации текст. М.: Минтрансстрой СССР, 1973.t

54. Ржевский, B.B. Открытые горные работы. 4.1. Производственные процессы текст. / В.В. Ржевский // Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Недра, 1985. - 509 с.

55. Ржевский, В.В. Открытые горные работы текст. / В.В. Ржевский //учебн. пособие. М.: Недра, 1985.- Ч.2.-549 с.

56. Ржевский, В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ текст. / В.В. Ржевский // М.: Недра, 1985. — 549 с.

57. Рощупкин, Д.В. Разработка грунтов земснарядами текст. / Д.В. Рощупкин. М.: Транспорт, 1969. - 136 с.

58. Савельев, И.В. Курс физики текст. / И.В. Савельев // т.т. 1-5 М.: Наука, 2004. 352 с.

59. Скуба, В.А. Условия эксплуатации месторождений полезных ископаемых Крайнего Севера текст. / В.А. Скуба, И.В. Авксентьев, М.А. Викулов. Новосибирск: Наука, 1982. - 146 с.

60. Славутский, С.О. Открытые горные работы гидравлическим способом текст. / С.О. Славутский, В.А. Антонов, П.П. Цвирко. М.: Недра, 1965.-227 с.

61. Справочник по добыче и переработке нерудных строительных материалов текст. /М.: Стройиздат, 1975. 116 с.

62. Стариков, A.C. Технологические процессы земснарядов текст. / A.C. Стариков // М.: Транспорт, 1989. 223 с.

63. Стройматериалы электронный ресурс.- режим доступа: http://www.stroyizol.com/ppu/price-plity.

64. Сырьевая база промышленности нерудных строительных материалов электронный ресурс. Режим доступа: http://www.tdus.ru/kontrol-kachestva/indexOOl .php

65. Теплоизолирующие материалы электронный ресурс. Режим доступа: http://www.penol.ru/about-ppu.htm.

66. Топ менеджер журнал. 2007 - №5. -79 с.

67. Токмаков, П.И.Экология и охрана природы при открытых горных работах текст. / П.И. Токмаков, B.C. Коваленко, A.M. Михайлов,

68. A.Т. Калашников. М.: Изд-во МГГУ, 1994. - 418 с.

69. Труды V совещания-семинара по обмену опытом строительства в суровых климатических условиях Текст. Тюмень, 1968. - 90 с.

70. Упоров, В.Г. Гидромеханизация земляных работ текст. /

71. B.Г. Упоров, С.Б. Экарев. М.: Госстройиздат, 1979. - 200 с.

72. Харин, А.И. Гидромеханизация земляных работ в строительстве текст. / А.И. Харин, М!Ф. Новиков. М.: Стройиздат, 1989. — 102 с.

73. Холин, Н.Д. Гидромеханизация нерудных строительных материалов текст. /Н.Д.Холин. -М.: Госстройиздат, 1962. -146 с.

74. Шкундин, Б.М. Машины для гидромеханизации земляных работ текст. / Б.М. Шкундин // Под общ. ред. М.Д. Полосина. В.И. Полякова. 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1995. - 224 с.

75. Шкундин, Б. М. Землесосные снаряды. 2 изд. текст. / Б. М. Шкундин. М.: Издательство «Мир горной книги», 1973. - 376 с.

76. Шкундин, Б.М. Землесосные снаряды в гидротехническом строительстве текст. / Б.М. Шкундин. М.: Высшая школа, 1977. - 239 с.

77. Шорохов, С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений текст. / С.М. Шорохов. М.: Недра, 1973.-766 с.

78. Шорохов, С.М. Разработка россыпных месторождений и основы проектирования текст. /С. М. Шорохов // учебник. -М.: [Б. и.], 1963. 764 с.

79. Эделыдтейн, К.К. Термический режим водоемов. Процессы формирования термического режима глубоких пресноводных водоемов текст. / К.К. Эделынтейн. Л.: Наука, 1991. - 185 с.

80. Юфин, А.П. Гидромеханизация текст. / А.П. Юфин. М.: Стройиздат, 1974.-223 с.

81. Ялтанец, И.М. Гидромеханизация открытых горных работ текст. / И.М. Ялтанец, В.И. Кулигин. М.: МГГУ, 1996. - 739 с.

82. Ялтанец, И.М. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. Часть 3. Гидромеханизированные и подводные работы: Учебник для вузов текст. / И.М. Ялтанец. М.: Издательство «Мир горной книги», 2006. - 546 с.

83. Ялтанец, И.М. Выбор параметров гидромеханизации на карьерах текст. / И.М. Ялтанец. М.: Недра, 1980. - 391 с.

84. Ялтанец, И.М. Гидромеханизация текст. / И.М. Ялтанец, В.К. Егоров // Справочный материал. -М.: МГГУ, 1999. 335 с.

Информация о работе

Корзун, Ольга Александровна
кандидата технических наук
Красноярск, 2011
ВАК 25.00.22

Диссертация

Обоснование технологии разработки месторождений нерудных строительных материалов земснарядами в зимний период - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы