Разработка эффективных технологий освоения валунистых россыпей

Тарасенко, Евгений Андреевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка эффективных технологий освоения валунистых россыпей
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Разработка эффективных технологий освоения валунистых россыпей"

На правах рукописи

Тарасенко Евгений Андреевич

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОСВОЕНИЯ ВАЛУНИСТЫХ РОССЫПЕЙ

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

4 ДЕК 2014

005556257

Красноярск, 2014

005556257

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:

Субботин Юрий Викторович, доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный

университет», (г. Чита), профессор кафедры «Открытые горные работы»

Карепанов Артем Викторович, кандидат технических наук, ЗАО «Полюс», начальник отдела инвестиций

Ведущая организация:

ОАО «Сибирский научно-исследовательский и проектный институт цветной металлургии», (г. Красноярск)

Защита диссертации состоится «23» декабря 2014 г. в 12 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.073.07 при ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, корпус «К», конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» - http://istu.edu/.

Отзывы на автореферат отправлять оп адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.073.07, электронная почта: ds07@istu.edu.

Автореферат разослан «20» ноября 2014 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д.т.н., профессор ^ В.А. Домрачева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время, ввиду ограниченности и исчерпаемости природных ресурсов, вовлекаются в отработку россыпные месторождения с более сложными горнотехническими условиями. Это очень затрудняет эксплуатацию горного оборудования и приводит к повышению себестоимости добытого полезного ископаемого. Все чаще приходится работать в стесненных условиях, отрабатывать обводнённые россыпи, либо россыпи с высоким содержанием глины или валунов.

При разработке валунистых песков традиционными способами значительное повышение себестоимости полезного ископаемого происходит за счет необходимости разваловки валунов, использования дорогого грохотильного оборудования, а так же потерь полезного компонента, связанных с трудностью извлечения песков, расположенных в межвалунном пространстве.

Следует отметить, что разработка россыпей производится в большинстве случаев оборудованием с комплексной механизацией производственных процессов, поэтому простой любой из единиц этого оборудования допускать не выгодно, даже на небольшой период. Наличие валунов в россыпе сильно затрудняет работу выемочного оборудования, а в некоторых случаях даже приводит к выходу его из строя на неопределенный период.

На примере Красноярского края, в котором отрабатывается большое количество россыпных месторождений, в среднем 24 % — валунистые, причем 7,2 % высоко валунистые, а с одновременным содержанием валунов и глины около 4 %. Следует отметить, что содержание валунов в отдельных случаях достигает 40 %.

Таким образом, необходимость разработки эффективных технологий освоения валунистых россыпей и обоснование их параметров является актуальной научной задачей.

Степень разработанности темы. Значительный вклад в научное обоснование технологических решений в области разработки россыпных месторождений, в том числе и валунистых, отражен в работах таких отечественных ученых, как С.М. Шорохов, В.Г. Пешков, Г.А. Нурок, Б.М. Шкундин, И.М. Ялтанец, C.B. Потемкин, С.О. Славутский, В.И. Емельянов, Е.В. Кудряшов и др. В их трудах предложены различные технические и технологические решения в области разработки россыпных месторождений, при этом не выявлено использования процесса сегрегации песков на откосе добычного уступа, а также недостаточно изучено влияние валунистости на размыв песков. В связи с этим разработка принципиально новых технологических решений при освоении валунистых россыпей является весьма актуальной.

Цель работы. Разработать технологические решения, обосновать возможность и эффективность открытого способа разработки валунистых россыпей.

Идея работы. Эффективная разработка валунистых россыпей достигается направленной сегрегацией песков с окатанными валунами на откосе добычного уступа или первичной классификацией их непосредственно в призабойном пространстве.

Основные задачи исследования.

1. Обзор и анализ известных технических и технологических решений при открытой разработке валунистых россыпных месторождений.

2. Исследование процесса сегрегации песков валунистых россыпей на откосе добычного уступа и разработка технологических решений при бульдозерно-скреперном способе разработки россыпей.

3. Исследование процесса размыва валунисто-глинистых песков напорной струей воды в забое и разработка технологических решений при гидравлическом способе разработки россыпей.

4. Исследование процесса размыва валунистых песков в ковше экскаватора и разработка технологических решений при экскаваторном способе разработки россыпей.

5. Технико-экономическая оценка предлагаемого технологического решения на примере месторождения «Хилкотой» (Читинская область).

Научная новизна.

1. Установлена зависимость угла откоса добычного уступа от окатанности валунов, при котором они перемещаются под откос скольжением или качением при бульдозерно-скреперном способе разработки россыпей.

2. Определено влияние размеров и окатанности валуна на объем призмы волочения, образующейся при его перемещении по откосу скольжением.

3. Выявлена зависимость выхода размытых валунисто-глинистых песков россыпи от содержания и размера валунов, на основании которой разработана математическая модель выхода размытых валунисто-глинистых песков, содержащих до 20 % мелких и средних валунов.

4. Разработана математическая модель на основе установленной зависимости продолжительности размыва песков в ковше экскаватора от содержания в них валунов и напора у струеформирующего насадка.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Предложена систематизация способов разработки валунистых россыпей в зависимости от применяемого оборудования.

Разработаны комбинированная технологическая схема при бульдозерно-скреперном способе разработки россыпей с направленной сегрегацией песков на откосе (Патент РФ № 2374446), технологическая схема разработки валунистых россыпей с неокатанными и слабоокатанными валунами (Патент РФ № 2434136), технологическая схема разработки россыпей с применением устройства для извлечения валунов (Патент РФ № 98224), технологические схемы разработки россыпей при гидравлическом способе разработки и экскаваторном - с размывом песков в ковше.

Технологические схемы бульдозерной разработки валунистых россыпей в комплексе с землесосным снарядом и в комплексе с гидромонитором приняты к внедрению для разработки проектной документации в ООО «Артель старателей Хакасия», реализация которых позволит снизить трудозатраты без модернизации работающего на предприятии оборудования.

Результаты исследований рекомендуется использовать при планировании горных работ на разрабатываемых и проектируемых валунистых россыпных месторождениях полезных ископаемых и в учебном процессе на кафедре «Открытые горные работы» ИГДГГ.

Методология и методы исследования. В работе осуществлено аналитическое обобщение сведений, содержащихся в научно-технической и специальной литературе. Проведены натурные наблюдения, экспериментальные лабораторные исследования, математическое и физическое моделирование, статистическая обработка экспериментальных данных с применением программных пакетов Microsoft Office Excel.

Положения, выносимые на защиту.

1. Бульдозерно-скрепеный способ разработки слабообводненных легкопромывистых валунистых россыпей со степенью окатанности валунов III-IV эффективен при направленной сегрегации песков на откосе с углами от 15 до 30 градусов с последующей их вторичной выемкой, а для россыпей со степенью окатанности валунов 0-II направленная сегрегация целесообразна при укрепленном откосе добычного уступа.

2. Эффективность процесса размыва валунисто-глинистых песков гидромонитором повышается на 5-15 % при увеличении содержания валунов в них от 5 до 20 %, при этом объем песков, размываемых с одного места стояния гидромонитора, помимо параметров забоя будет зависеть от содержания валунов в песках россыпного месторождения.

3. Повышение эффективности освоения валунистых россыпей при экскаваторном способе разработки обеспечивается совмещением процессов выемки, размыва песков и транспортирования валунов в отвал в ковше экскаватора, при этом продолжительность размыва песков в ковше снижается по степенной функции в зависимости от увеличения напора воды у струеформирующего насадка.

Степень достоверности работы. Подтверждена сходимостью результатов теоретических исследований с натурными наблюдениями и экспериментальными данными, а также критериями подобия и доверительной вероятности; значительным объемом статистических данных; патентной защитой новых технических решений.

Апробация результатов работы. Материалы диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и семинарах: V международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые — наукам о земле», сборник материалов конференции, Москва (2010 г.); VIII международная научно-техническая конференция «Современный технологии освоения минеральных ресурсов», Красноярск

(2010 г.); IX международная научно-техническая конференция «Современный технологии освоения минеральных ресурсов», Красноярск (2011 г.); IX международный семинар в рамках III международного конгресса и выставки «Цветные Металлы 2011», Тель-Авив, Израиль.

Личный вклад автора. Заключается в выполнении основного объема теоретических и экспериментальных исследований изложенных в диссертационной работе, включая постановку целей и задач исследования, в анализе и обобщении экспериментальных результатов, в разработке новых технологических решений при отработке валунистых россыпей, формулировании обоснованных выводов при составлении материалов публикаций и докладов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе две статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, одна монография, два патента РФ на изобретение и один патент РФ на полезную модель.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, заключения. Содержит 73 библиографических источника, 33 таблицы, 40 рисунков и одного приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены и систематизированы технические устройства и технологические решения, позволяющие вести разработку валунистых россыпей.

Во второй главе приведены теоретические и экспериментальные исследования сегрегации валунистых песков на добычном уступе при различной степени окатанности валунов, их содержании и размере. Предложена технологическая схема разработки валунистых россыпей при бульдозерно-скреперном способе разработки с применением сегрегации песков на откосе добычного уступа.

В третьей главе представлены экспериментальные исследования размыва валунисто-глинистых песков в забое и непосредственно в ковше экскаватора. Предложены технологические схемы разработки валунистых песков с размывом напорной струей воды.

В четвертой главе приведено технико-экономическое сравнение технологической схемы разработки валунистых россыпей с размывом песков в ковше экскаватора и технологической схемы с промывочным прибором, используемой в условиях месторождения «Хилкотой» (Читинская область).

На основании трудов ряда именитых ученых, таких как С.М. Шорохов, В.Г. Пешков, Г.А. Нурок, Б.М. Шкундин, И.М. Ялтанец, C.B. Потемкин и др. выполнена систематизация способов разработки валунистых россыпей в зависимости от применяемого оборудования. В независимости от

применяемого оборудования способы делятся на четыре группы: без извлечения валунов из песков (применение гидромеханизации), с извлечением валунов их песков (различными техническими устройствами или рабочими органами применяемого оборудования), с разрушением валунов и перемещением валунов в забое.

1. Булъдозерно-скрепеный способ разработки слабообводиепных легкопромывистых валунистых россыпей со степенью окатанности валунов Ш-1У эффективен при направленной сегрегации песков на откосе с углами от 15 до 30 градусов с последующей их вторичной выемкой, а для россыпей со степенью, окатанности валунов 0-11 направленная сегрегация целесообразна при укрепленном откосе добычного уступа.

Экспериментально установлено и подтверждено натурными наблюдениями, что валуны со степенью окатанности 0-П перемещаются по откосу скольжением, а со степенью окатанности Ш-1У - качением.

На основании проведенных теоретических исследований, выполненных по методике определения призмы волочения бульдозера, разработана математическая модель объема призмы волочения, образующаяся при перемещении валуна по откосу скольжением, в зависимости от фронтальной площади валуна и его окатанности, м3:

У„= (- 3,53-Кок2 - 3,69-^+71,44) -10"2 (1)

где Кок - степень окатанности валуна; Бф - фронтальная площадь валуна, м".

Полученная зависимость представлена на рисунке 1.

степень окатанности 0 — • -степень окатанности I — - степень окатанности II Рисунок 1 - График зависимости объема призмы волочения от фронтальной площади

валуна

Из рисунка 1 видно, что при увеличении окатанности валунов призма волочения снижается, что способствует более легкому скольжению валуна по откосу. Коэффициент корреляции составил 0,95.

При неокатанных валунах перемещение их по откосу будет происходить под действием сдвигающей силы, равной силе тяжести, направленной под углом откоса уступа. При этом противодействовать ей будет сила трения, т. е. происходит скольжение валуна по откосу.

Исходные данные для расчета угла, под которым происходит перемещения валуна по откосу скольжением: угол внутреннего трения пород 40 градусов; сцепление в породах 0,02 кг/см2; плотность пород валунов 2,7 т/м3; плотность песков 2 т/м3.

Результаты расчета разности между сдвигающей силой и силой трения от объема валуна при степени его окатанности 0 представлены графической зависимостью (рисунок 2). При степени окатанности валунов I и II характер зависимости не меняется.

0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5

1 * "

Я Я

и я -я я а о

2.0 2.5

-3.0 -3.5 -4.0

-4.5 -5.0

№

3 4

Объем валуна, м3

•• угол откоса 36 град •угол откоса 39 град

- угол откоса 37 град -угол откоса 40 град

угол откоса 35 град

- - угол откоса 38 град

— • угол откоса 41 град

Рисунок 2 - График зависимости разности между сдвигающей силой и силой трения от объема валуна при степени окатанности валунов 0

Из рисунка 2 видно, что положительное значение разности между сдвигающей силой и силой трения при перемещении валуна по откосу скольжением выявлены только при углах откоса превышающих угол внутреннего трения, в независимости от окатанности валуна. В естественных условиях добиться этого без предварительного укрепления уступа не возможно. Поэтому процесс сегрегации при валунах со степенью окатанности 0-П не неэффективен в виду трудоемкости и регулярности работ по укреплению откоса добычного уступа.

Для определения угла откоса уступа, при котором возможно перемещение валунов по откосу качением необходимо знать коэффициент трения-качения, который определяется экспериментальным путем для каждых конкретных условий. Из-за сложности и трудоемкости исследования данного процесса в практических условиях было принято решение выполнить эксперимент, описывающий процесс сегрегации песков с валунами, имеющими Ш-1У степень окатанности, на откосе уступа. Масштаб экспериментальной установки 1:10.

Цель эксперимента заключается в определении оптимального угла откоса уступа, обеспечивающего устойчивое расположение на нем песков и неустойчивое - валунов.

Результаты эксперимента представлены на рисунке 3.

10 15 20 25 30 35 40 45

Угол откоса уступа, град

—— нижняя граннца (песок) — —нижняя граница (галя) .........нижняя граница (валуны)

— . . верхняя граннца (песок) - • - верхняя граница (галя) ..... верхняя граница (валуны)

Рисунок 3 - График распределения материала на откосе в зависимости от угла откоса уступа: штриховка красного цвета соответствует песку, синего - гале, зеленого - валунам

Из рисунка 3 видно, что оптимальный угол откоса находится в интервале от 15 до 30 градусов, так как в данном случае мелкая галя и песок остаются на откосе, а крупная галя и валуны скатываются к нижней бровке. Относительная влажность материала не должна превышать 5-7 %.

В ходе проведения исследований была разработана комбинированная технологическая схема при бульдозерно-скреперном способе разработки с направленной сегрегацией песков на откосе (рисунок 4).

По окончанию вскрышных и горно-подготовительных работ, по добычному блоку проводят разрезную траншею, минимальная ширина которой по дну будет зависеть от содержания валунов в россыпи, м:

в = -

100-я -т.

где Кбл - объем разрабатываемого блока, м3; Свал - содержание валунов в россыпи, %; Крв - коэффициент разрыхления валунов, зависящий от объема пор в межвалунном пространстве в отвале, Нр - ширина россыпи или добычного участка, м; тр - мощность песков в россыпи, м.

Рисунок 4 - Комбинированная технологическая схема при бульдозерно-скреперном

способе разработки россыпей с направленной сегрегацией песков на откосе: 1 - бульдозер, для транспортирования песков к откосу уступа; 2 - канатно-скреперная установка с приемным бункером; 3 - отвал валунов; 4 - отвал вскрышных пород

После проходки траншеи проводят комплекс добычных работ, состоящий из сталкивания песков под откос бульдозером, сегрегации и последующего сбора мелкой фракции канатно-скреперной установкой. При этом валуны остаются в выработанном пространстве. Следует отметить, что добычной блок разрабатывается послойно с постепенным образованием пандуса.

При разработке россыпей, содержащих в своем составе глину, чаще всего применяют энергию струи воды (гидромониторы, гидровашгерды, дерокеры и т.п.), но при этом в источниках информации не обнаружено оценки влияния валунистости на процесс размыва глинистых песков водой.

Автором проведен эксперимент размыва валунисто-глинистых песков напорной струей воды. На рисунке 5 показана экспериментальная установка.

Масштаб экспериментальной установки 1:100.

В ходе выполнения эксперимента был применен метод физического моделирования. Для максимального приближения

используемой модели к натуральным условиям

произведено сравнение критериев подобия Фруда:

(3).

Рисунок 5 - Экспериментальная установка ё' ^

где V - скорость вылета струи из насадки, м/с; g — ускорение свободного падения, м2/с; Ь - дальность полета струи, м.

Значения критериев подобия в натуре и на модели равны и составили 5,76. Следовательно, результаты эксперимента, полученные на модели можно применять на практике. Образцы объемом 1 ООО см состоящие из глинистых песков, с различным содержанием валунов. Диаметр валунов в масштабе составил от 2 до 5 мм в разных образцах.

Размыв каждого образца осуществлялся в течение 20 минут. При этом через две минуты образец и подрешетный продукт (пески) взвешивали и определяли количество валунов оставшихся на сите.

Результаты исследований представлены на рисунке 6. Размер моделируемых валунов составил 0,2-0,5 м с шагом 0,1 м. Вид графиков для валунов размерами 0,3-0,5 м имеет аналогичный характер.

оез валунов

5 % валунов • 20 % валунов

Продолжительность размыва, мин А 10% валунов

■ 15 % валунов

Рисунок 6 - Кумулятивный график зависимости выхода размытых песков от продолжительности размыва образца при размере валунов 0,2 м

На основании анализа результатов эксперимента можно сделать вывод, что выход размытых валунисто-глинистых песков зависит от содержания и размера в них валунов и определяется по формуле, %:

где а - эмпирический коэффициент, зависящий от содержания валунов в россыпи; Т- продолжительность размыва, мин.

Следует отметить, что пески в образцах можно отнести к IV категории крепости. Напор воды у насадки гидромонитора при проведении эксперимента составил 1,1 м, что в переводе на реальные условия составит 110 м. Удельный расход воды при размыве составил 13-15 г/см3, что соответствует данным, представленным в работах профессора С.М. Шорохова для пород этого типа.

В результате обработки экспериментальных данных получена математическая модель выхода размытых валунисто-глинистых песков с содержанием валунов до 20 %:

^=((0,28-^-0,44)-10"3- Свш2+(2-1,6•*/.)• 10'2' £„,+0,097'¿//-0,052ч4+1,004)Т. (4)

где с/„ - средний диаметр валунов, м; Свап- содержание валунов в песках россыпи, %.

1р=а-Т,

(3)

На основании исследований создана технологическая схема разработки валунисто-глинистых россыпей гидромонитором (рисунок 7).

Рисунок 7 - Технологическая схема разработки валунисто-глинистых россыпей гидромонитором: 1 - котлован; 2 - нарезная траншея; 3 - зумпф; 4 - насосная станция; 5 - размывающий гидромонитор; 6 - выгоняющий гидромонитор; 7 - вспомогательный гидравлический экскаватор; 8 - предохранительный щит; 9 - отвал валунов; 10 - зачистка

плотика

В процессе размыва пески и галя направляются напорной струей в нарезную канаву, по которой транспортируются в зумпф, а валуны остаются в забое. При подвалке забоя валунами гидромонитор останавливают и переносят во второй забой. Максимальную величину подваловки забоя валунами можно определить из выражения:

Я3=(0,6-0,8)-Яи (5)

где Ну - высота разрабатываемого уступа, м.

В первом забое производят работы по уборке валунов гидравлическим экскаватором. По окончанию размыва песков во втором забое, гидромонитор вновь переносят в первый, где производятся роботы по зачистке плотика и размыв следующей заходки.

Исходя из формулы (5), был построен график объема размытых песков с одного места установки гидромонитора (рисунок 8). Ширина забоя в расчетах принята 20 м.

5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10

Высота уступа, м

♦ содержание валунов 10 % ■ содержание валунов 12 % А содержание валунов 14 % X содержание валунов 16 % Ж содержание валунов 18 % • содержание валунов 20 % Рисунок 8 - Объем песков, размытых с одного места стояния гидромонитора при различном содержании валунов.

Так как при высоте размываемого уступа 5-7 м объем песков, размываемых с одного места стояния гидромонитора небольшой, рекомендуется увеличить ширину гидромониторного забоя на 15-20 %, но в пределах дальности полета струи.

Перспективной технологической идеей является совмещение процессов выемки, транспортирования и промывки песков непосредственно в ковше экскаватора. В связи с этим был произведен эксперимент, выявляющий возможность размыва породы в ковше экскаватора.

Модель ковша экскаватора изготавливалась в масштабе 1:100 и содержала перфорацию с размером ячейки 0,7 мм. Так как в ходе выполнения

эксперимента был применен метод физического моделирования, для максимального приближения используемой модели к натуральным условиям произведено сравнение критериев подобия Фруда. Значения критериев подобия в натуре и на модели равны во всех точках замера и составили 5,76. Следовательно, результаты эксперимента, полученные на модели можно применять на практике. Живое сечение (по аналогии с грохотами) изменялось от 0,4 до 0,6. Для размыва песков применялась насадка с диаметром выходного отверстия 1 мм. Промывался заранее просеянный песок, крупностью - 0,35 мм, с различным процентным содержанием валунов размером 5 мм. Объем песка в модели ковша составляет 16,5 см3. Согласно условиям эксперимента, струя должна равномерно распределяться по площади песков, находящихся в ковше. Промывка осуществляется до полного прекращения выхода мелкой фракции из ковша. Изменяемыми параметрами были содержание валунов и напор у насадки гидромонитора, а измеряемым параметром была продолжительность размыва. Результаты эксперимента представлены на рисунке 9.

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Напор воды у насадки, м

---4 ........ 5

Рисунок 9 - Продолжительность размыва 1 м3 песка от напора воды у насадок, при различном содержании валунов: 1 - 0 %; 2 - 10 %; 3 - 20 %; 4 - 30 %; 5 - 40 %

Из рисунка 9 следует, что зависимость продолжительности размыва песков в ковше экскаватора от напора у насадок имеет следующий вид, с/м :

Тр = а ■ Н~ь, (6)

где а и Ь- эмпирические коэффициенты, зависящие от содержания валунов в песках; Н- напор у насадки, м.

В результате обработки экспериментальных данных получена математическая модель удельной продолжительности размыва валунистых песков в ковше:

Тр = к • [(0,014 ■ Свал2 + 0,072 ■ Свад + 7,945) ■ Н~00"' с/м3.(7)

где к — эмпирический коэффициент, зависящий от размеров и количества отверстий в ковше (к = -0,7184 с1 + 1,449)-, d - коэффициент живого сечения перфорированного ковша.

Следует отметить, что представленная выше математическая модель применима для легкопромывистых песков I категории крепости. Удельный расход воды при размыве изменялся от 3 до 5 г/см3, что соответствует данным представленным в работах профессора С.М. Шорохова для этого типа пород.

На основании исследований выполнена технологическая схема разработки валунистых россыпей экскаватором с размывом песков в ковше (рисунок 10).

Предлагаемая технологическая схема применима для разработки россыпей с высоким содержанием мелких и средних валунов. Экскаватор выбирают из условия минимизации количества негабаритных для него валунов в песках разрабатываемой россыпи. Отличительной особенностью данной схемы является непосредственный размыв породы в ковше экскаватора. С учетом этого в качестве рабочего органа экскаватора был использован перфорированный ковш.

размывом песков в ковше

В процессе работы экскаватора, струя воды подается в область черпания, смачивая забой и вымывая пески и мелкую галю. После заполнения ковша, струя воды направляется в него и производится размыв песков. Продолжительность размыва определяется по формуле (7). При размыве пески и мелкая галя поступают в зумпф землесосной установки, а валуны и крупная галя, оставшиеся в ковше, складируются в отвал валунов, расположенный в выработанном пространстве.

Разработка месторождения ведется параллельными заходками с холостым перегоном экскаватора, что обусловливается необходимостью расположения зумпфа в нижней точке добычной заходки. При врезке экскаватора в следующую заходку размыв осуществляется в зумпф предыдущей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой решена актуальная задача по повышению эффективности разработки валунистых россыпей путем направленной сегрегации песков с окатанными валунами и первичной классификацией их в призабойном пространстве, имеющая важное значение для развития горнодобывающей отрасли России.

1. Определено, что при перемещении валунов по откосу скольжением (степень окатанности 0-П) перед валуном образуется призма волочения, препятствующая его движению. Для реализации процесса сегрегации песков с такими валунами требуется укрепление откоса добычного уступа при условии, что его угол будет превышать угол внутреннего трения в породах.

2. Выявлены оптимальные угол откоса и высота добычного уступа для реализации сегрегации песков, при которых происходит перемещение под откос валунов (степень окатанности Ш-1У) скатыванием. Разработана комбинированная технологическая схема при бульдозерно-скреперном способе разработки россыпей с направленной сегрегацией валунистых песков на откосе, обеспечивающая разделение песков по крупности под углами от 15 до 30 градусов.

3. Установлено, что размыв валунисто-глинистых песков напорной струей гидромонитора в забое происходит на 5—15 % эффективнее глинистых песков без валунов.

4. Получена математическая модель выхода размытых валунисто-глинистых песков с содержанием валунов до 20 %. Доказано, что выход размытых валунисто-глинистых песков повышается на 2-4 % при увеличении содержания валунов на 10 %.

5. Установлено, что при увеличении напора воды у насадки на 10 м продолжительность размыва 1 м3 песков в ковше экскаватора снижается на 3-15 %, зависимость имеет степенной характер, а при увеличении содержания валунов в песках россыпи на 10 % продолжительность размыва

легкопромывистых песков в ковше экскаватора снижается на 7-12 %. Зависимость имеет линейный характер.

6. Построена математическая модель продолжительности размыва валунистых песков в ковше экскаватора в зависимости от напора воды и содержания валунов в песках разрабатываемой россыпи.

7. Разработаны технологические схемы освоения валунистых россыпей при гидромониторном и экскаваторном способах разработки.

8. Сравнение технико-экономических показателей по предприятию и с применением предложенной технологической схемы с размывом песков в ковше экскаватора в условиях месторождения «Хилкотой» (Читинская область) выявило, что внедрение предлагаемого решения позволит снизить себестоимость добычи на 20,77 руб./м3, а также увеличивается производительность труда одного рабочего на 785,45 м3/год. Ожидается увеличение прибыли 1,8 млн. руб., а ЧДД - 7,88 млн. руб. Индекс доходности составил 2,34.

9. Результаты исследований рекомендуется использовать при планировании горных работ на разрабатываемых и проектируемых валунистых россыпных месторождениях полезных ископаемых и в учебном процессе на кафедре «Открытые горные работы» ИГДГГ.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Тарасенко Е.А. Проблемы разработки валунистых россыпных месторождений [Текст] / Е.А. Тарасенко, В.Е. Кисляков // ГИАБ (научно-технический журнал), Том 2. - № 12. - 2010. - С. 119 - 122.

2. Тарасенко Е.А. Технологические решения при разработке валунистых россыпных месторождений [Текст] / Е.А. Тарасенко, В.Е. Кисляков, A.A. Конник // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. - №3. - 2011. -С. 43-45.

Патенты:

3. Пат. 2374446 Российская Федерация, МПК Е 21 С 41/30 (2006.01). Способ разработки валунистых россыпных месторождений полезных ископаемых [Текст] / В.Е. Кисляков, Е.А. Тарасенко,

A.Д. Браузман, A.A. Конник. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Сибирский федеральный университет. - № 2008140352/03 ; заявл. 10.10.2008 ; опубл. 27.11.2009, Бюл. № 33. - 5 с.

4. Пат. 98224 Российская Федерация, МПК Е 21 С 41/00 (2006.01). Устройство для извлечения валунов на россыпных месторождениях [Текст] /

B.Е. Кисляков, Е.А. Тарасенко, А.А Конник. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Сибирский федеральный университет. - № 2010116433/03 ; заявл. 26.04.2010 ; опубл. 10.10.2010. - 6 с.

5. Пат. 2434136 Российская Федерация, МПК Е 21 С 41/30 (2006.01). Способ разработки валунистых россыпных месторождений полезных ископаемых [Текст] / В.Е. Кисляков, Е.А. Тарасенко,

A.A. Конник. ; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВПО Сибирский федеральный университет. - № 2010116441/03 ; заявл. 26.04.2010 ; опубл. 20.11.2011.-6 с.

Монография и статьи в других изданиях:

6. Тарасенко Е.А. Разработка и обоснование эффективных технологий освоения валунистых россыпей [Текст] : монография / Е.А. Тарасенко, В.Е. Кисляков. - Красноярск : Сиб. федер.ун-т, 2014.-102 с.

7. Тарасенко Е.А. Разработка валунистых россыпных месторождений бульдозерным оборудованием [Текст] / Е.А. Тарасенко // Молодежь и наука: начало XXI века: Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. -2009.-С. 115-117.

8. Тарасенко Е.А. Эффективные технологии разработки валунистых россыпных месторождений [Текст] / Е.А. Тарасенко, В.Е. Кисляков, A.A. Конник // Современные технологии освоения минеральных ресурсов : сб. материалов 8-й Международной науч.-техн. конф. - Красноярск, 2010. -С. 130- 132.

9. Тарасенко Е.А. Исследование возможности размыва валунисто-глинистых пород гидромонитором [Текст] / Е.А. Тарасенко, В.Е. Кисляков, И.К. Гавришевский // Современный технологии освоения минеральных ресурсов : сб. материалов 9-й Международной науч.-техн. конф. -Красноярск, 2011. - С. 205 - 208.

Подписано в печать 23.10.2014. Печать плоская. Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ 2863

Отпечатано полиграфическим центром Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а

Тел./факс: (391) 206-26-49; тел. (391) 206-26-67 E-mail: print_sfu@mail.ru; http://lib.sfu-kras.ru

Информация о работе

Тарасенко, Евгений Андреевич
кандидата технических наук
Красноярск, 2014
ВАК 25.00.22

Автореферат

Похожие работы