Теоретические и технологические обоснования гидромеханизированной выемки и переработки золотосодержащих песков россыпных месторождений

Пуляевский, Анатолий Михайлович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Теоретические и технологические обоснования гидромеханизированной выемки и переработки золотосодержащих песков россыпных месторождений
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Теоретические и технологические обоснования гидромеханизированной выемки и переработки золотосодержащих песков россыпных месторождений"

На правах рукописи

ПУЛЯЕВСКИЙ Анатолий Михайлович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННОЙ ВЫЕМКИ И ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ПЕСКОВ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 25.00.22. Геотехнология (подземная, открытая и строительная)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Хабаровск, 2006 г.

Работа выполнена в Институте горного дела Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Научный консультант доктор технических наук

B.C. Литвинцев

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор В.Ф. Хныкин

доктор технических наук профессор A.B. Рашкин

доктор технических наук С.А. Шемякин

Ведущая организация — ОАО «Восточный научно-исследовательский институт золота и редких металлов» ( ВНИИ-1 )

Защита состоится 19 июля 2006 г. в 10 час. на заседании диссертационного совета Д 005.009.01 в Институте горного дела ДВО РАН по адресу: 680000, г. Хабаровск, ул. Тургенева, 51.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять в адрес совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института горного дела ДВО РАН

Автореферат разослан « 3 » июня 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д. г.-м. н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Общая тенденция развития структуры золотодобычи и проблемы извлечения золота из россыпей всех типов выдвигают важную научную и народнохозяйственную задачу создания новых и совершенствования существующих методов и способов разработки россыпных месторождений.

В сырьевой базе Дальнего Востока преобладают запасы рудного золота (54,4 %), и в некоторых регионах основной объем золотодобычи (более 50 %) обеспечивается эксплуатацией рудных месторождений. В то же время роль и значение россыпных месторождений сохраняются на достаточно высоком уровне. Это объясняется относительно небольшим временем ввода россыпей в эксплуатацию, более низкой, по сравнению с рудными предприятиями, капиталоемкостью, простотой разработки, включая процессы выемки и переработки продуктивной горной массы. По оценкам специалистов, такое соотношение в структуре золотодобычи сохранится в ближайшей и дальней перспективах.

При освоении природных и техногенных россыпей одна из наиболее сложных проблем состоит в извлечении мелкого и тонкого золота, потери которого в отдельных случаях достигают 70 -5- 80 %. Это обусловлено величиной и формой золотин, составом вмещающих пород и режимом работы аппаратов для переработки горной массы.

Важнейшей проблемой при освоении россыпных месторождений золота является экологическая. Ежегодно на Дальнем Востоке загрязняется около 15 тыс. га земель, две трети которых приходится на россыпные месторождения; при этом вредные вещества и примеси оказываются в поверхностном стоке и грунтовых водах на расстояниях, многократно превышающих территорию горных отводов предприятий. Поэтому создание и внедрение эффективных и экологически более безопасных гидромеханизированных процессов переработки продуктивной горной массы является актуальной научной и технологической задачей.

Цель работы состоит в научном обосновании процессов выемки и переработки горной массы природных и техногенных россыпных месторождений благородных металлов на основе процессов гидромеханизации, повышающих экономическую эффективность и экологическую безопасность освоения минеральных ресурсов.

Идея работы заключается в том, что поставленная цель достигается применением эффективной гсотехнологии подводной разработки россыпей земснарядами и драгами, оснащенными новыми устройствами извлечения и переработки горной массы; теоретическим обоснованием и созданием технологии формирования обогащенного приплотикового пласта комплексным воздействием природных и технологических процессов, с последующей эффективной переработкой продуктивной горной массы, направляемой на обогатительные аппараты.

Объект исследования: природные и техногенные россыпные месторождения цветных и благородных металлов и их структурные формирования.

Предмет исследования: генетические особенности, горнотехнические и технологические условия разработки россыпных месторождений, представляющих собой одно- и многослойные фильтрационные системы; процессы всасывания горной массы при подводной разработке россыпи и конструкции всасывающих устройств земснарядов; двухфазные потоки в коническом гидрогрохоте и сужающихся желобах; гидравлические сопротивления движению двухфазной гидросмеси, включая гидросмеси с высокой концентрацией твердой составляющей; движение твердых частиц в рыхлой аллювиальной обводненной среде под воздействием внешних возмущений, причиной которых могут быть природные и технологические процессы.

Методы исследования.

Диссертационная работа выполнена с использованием комплексных методов исследований, включающих анализ литературных и патентных источников, производственного и научного опыта по основным проблемам освоения россыпных месторождений, аналитический и экспериментальный подходы.

Аналитический подход к изучению природных и технологических про- . цессов заключался в составлении математических моделей и описании их дифференциальными уравнениями, получении решений и их анализе. Математические модели основывались на двух концептуальных позициях в отношении гидросмеси. В соответствии с первой из них гидросмесь рассматривалась в качестве дисперсоида, обладающего всеми свойствами континуума, второй — гидросмесь представлялась как совокупность частиц, движущихся в жидкой среде.

Экспериментальный подход использовался для решения самостоятельных задач (сопротивление движению гидросмеси) и для проверки аналитических решений. При планировании экспериментов применялись методы теории подобия и анализа размерностей, а при обработке результатов - методы математической статистики.

Защищаемые научные положения.

1. Подводная разработка россыпей земснарядами, оборудованными экранными всасывающими устройствами, является эффективной энерго- и ресурсосберегающей технологией с дополнительными и новыми функциональными возможностями, обеспечивающей более высокий уровень экологической безопасности при проведении горнотехнических работ.

2. Эффективный режим работы конического гидрогрохота в технологическом процессе переработки эфельных фракций на драге определяется вытекающими из дифференциальных уравнений соотношениями между конструктивными параметрами гидрогрохота и гидравлическими характеристиками двухфазной гидросмеси: начальным диаметром и высотой конической части, углом конусности, размером щелей колосников и их скважностью, диаметром разгрузочного отверстия; расходом и начальной скоростью гидросмеси, концентрацией в ней твердого материала, гранулометрическим и минералогическим составами горной массы, плотностью и размером частиц выделяемого ценного компонента, температурой гидросмеси.

3. Процесс расслоения частиц минералов по плотности, размерам и форме в сужающихся желобах определяется параметрами потока гидросмеси, ее вязкостью и режимом движения, уклоном желоба и глубиной потока. Форма свободной поверхности потока гидросмеси зависит от глубины в начальном сечении желоба, гидравлических сопротивлений, а также наличия и месторасположения промежуточных разгрузочных отверстий (щелей).

4. Установленные экспериментально зависимости и полученные расчетные формулы для определения гидравлических сопротивлений гидросмеси с высокой концентрацией твердого материала в сужающихся желобах позволяют выполнить аналитический расчет конструктивных и технологических параметров гидравлического концентратора.

Установлено, что

- наибольшее влияние на коэффициент Дарси оказывает число Фруда, причем с ростом его значения величина коэффициента Дарси уменьшается;

- влияние сил вязкости на величину гидравлических сопротивлений потока гидросмеси зависит от значения чисел Фруда и Рейнольдса;

- с ростом концентрации твердого (отношения Т:Ж) значение коэффициента Дарси в целом увеличивается.

Выводы справедливы при изменении значения уклона желоба от 0,0073 до 0,5 (угол наклона дна желоба к горизонту от 25' до 30°), угле сближения боковых стенок желоба от 2,29° до 4,56°, отношений Т:Ж от 1:4 до 1: 0,25, числе Фруда от 0,014 до 238, числе Рейнольдса гидросмеси от 1380 до 16100.

5. Интенсивность миграции ценных компонентов в отвальном комплексе техногенных россыпей зависит от уровня виешних природных или технологических продольных акустических колебаний, воздействия внутриотвального потока воды, параметры которого определяются на основе установленных зависимостей для фильтрации воды в одно- и многослойных пластах горной породы при одновременном воздействии поверхностных потоков.

Научная новизна работы.

Выполнено теоретическое и экспериментальное обоснование параметров процессов гидромеханизации в геотехнологии разработки россыпей подводным способом, заключающееся в:

- получении аналитических зависимостей параметров движения гидросмеси во всасывающих устройствах щелевого типа земснаряда, позволяющих оптимизировать их конструктивно-технологические характеристики в зависимости от генетических свойств россыпей (минералогический, гранулометрический составы, связность и т.д.) и технических возможностей имеющегося в наличии земснарядного оборудования;

- обосновании, на основе предложенных автором дифференциальных уравнений, теории движения дисперсоида и отдельных частиц полезного компонента по цилиндрической и конической сеющей поверхностям гидрогрохота, с помощью которых можно определить рациональные параметры эффективной переработки продуктивной горной массы и конструктивные характеристики элементов гидрогрохота;

- составлении дифференциальных уравнений движения двухфазной гидросмеси и отдельных частиц ценного компонента в сужающихся желобах, на основе решения которых получены инженерные методы расчета конструктивных параметров сужающихся желобов, зон эффективного улавливания ценного компонента в зависимости от их физико-механических свойств;

- выполнении анализа движения частицы ценного компонента в обводненной аллювиальной среде техногенной россыпи под воздействием внешних динамических возмущений, способных вызвать миграцию частиц ценных компонентов и формирование зон их концентрации;

^ - разработке методики расчета фильтрации воды в многослойной обводненной аллювиальной горной породе техногенных россыпей, позволяющей определять скорости и расходы фильтрации в любом сечении фильтрационного потока.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена использованием классических методов составления дифференциальных уравнений движения изучаемых объектов (воды, дисперсоида, частиц тяжелых компонентов), анализом и интегрированием этих уравнений, сравнением аналитических результатов с данными экспериментальных исследований, апробацией результатов на международных, всесоюзных, всероссийских, республиканских и региональных конференциях и совещаниях, в научных организациях, признанием приоритета работ авторскими свидетельствами СССР и патентами Российской Федерации.

Практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты способствуют повышению эффективности решения важнейшей для золотодобывающей промышленности проблемы освоения природных и техногенных россыпей на основе:

- применения эффективной энерго- и ресурсосберегающей технологии формирования и разработки обогащенного приплотикового пласта техногенной золотосодержащей россыпи;

- возможности использования для разработки подводных россыпей стандартного земснарядного оборудования с дополнительным включением в него новых разработанных всасывающих устройств - плоского и полого щелевого экранов, существенно повышающих технико-экономические показатели извлечения фракций тяжелых металлов и минералов, в том числе крупных;

- повышения эффективности переработки песков россыпей и классификации промпродукта за счет внедрения на драгах опытно-промышленного комплекса оборудования, включающего конический гидрогрохот и сужающиеся желоба, конструктивные характеристики которых определяют технологические параметры процесса;

- снижения энергетических, трудовых и материальных затрат при освоении техногенных россыпей, включая россыпи с низким содержанием ценного компонента;

- снижения техногенного пресса на природную среду, улучшению ландшафта в районах разработки россыпных месторождений.

Реализация результатов работы.

Результаты выполненных исследований использованы при внедрении в ОАО «Прииск Соловьевский» опытно-промышленного комплекса оборудования и технологии переработки эфельных хвостов промывки золотосодержащих песков драгой № 231. Расчетный экономический эффект от внедрения составил 3,9 млн. руб. Рекомендации по применению процессов гидромеханизированной выемки и переработки золотосодержащих песков приняты ОАО "Дальстройме-ханизация" и др. организациями.

Результаты работы используются в учебном процессе при преподавании дисциплины «Гидромеханика» на специальности «Открытые горные работы» и в работе студенческого научного общества Тихоокеанского государственного университета (ТОГУ).

Личный вклад автора состоит:

- в постановке задач формирования всасывающихся потоков воды, обеспечивающих эффективный размыв горной породы из подводных забоев, разработке рациональных конструкций всасывающих устройств земснарядов, составлении математических моделей процесса всасывания, разработке инженерных методов расчета всасывающих устройств;

- в разработке методик экспериментальной проверки работоспособности новых конструкций всасывающих устройств земснаряда, научном руководстве экспериментальными работами и непосредственном участии в них;

- в теоретическом исследовании двухфазных потоков в конических гид-рогрохогах, включающем составление уравнений движения дисперсоида во входной цилиндрической и конической сеющей частях аппарата, а также вывод расчетных формул для определения пропускной способности разгрузочного отверстия, в исследовании движения твердой частицы в потоке гидросмеси, в том числе и над разгрузочной щелью сеющей поверхности гидрогрохота; в получении соотношений, связывающих между собой конструктивные характеристики гидрогрохота и технологические параметры гидросмеси, позволяющие установить в каждом конкретном случае зоны концентрации ценного компонента в подрсшстном пространстве гидрогрохота;

- в постановке и решении задачи теоретического и экспериментального обоснования закономерностей гидравлических сопротивлений потоку гидросмеси в сужающихся желобах, включая и большие отношения Т:Ж; применении для исследования этой задачи методов теории подобия и анализа размерностей; разработке методик экспериментов; научном руководстве при проведении этих работ и непосредственном участии в них, в обработке результатов и формулировании выводов;

- создании методики гидравлического расчета сужающихся желобов со сплошным дном и с разгрузочными поперечными щелями (спиготами); получены соотношения, связывающие между собой условия на входе, конструктивные характеристики желоба и технологические параметры гидросмеси; аналитические зависимости качественно подтверждаются экспериментальными данными;

- в результатах аналитического исследования закономерностей относительного движения в безнапорном потоке гидросмеси частиц полезного компо-

нента в зависимости от их физико-механических характеристик и уклона желоба;

- в развитии и уточнении аналитических зависимостей процесса формирования обогащенного приплотикового пласта обводненной многослойной россыпи под действием фильтрационных процессов;

- в результатах теоретического исследования сегрегационного разделения частиц ценных компонентов большой плотности в аллювиальных россыпях под воздействием сейсмических проявлений;

- в экономическом и экологическом обосновании предлагаемых технологий добычных и обогатительных работ с применением усовершенствованной горной техники.

Апробация работы.

Основные положения и отдельные разделы диссертации докладывались и получили положительные оценки на научно-технических конференциях Хабаровского политехнического ииститута (г.Хабаровск, 1965, 1970, 1971, 1974, 1976, 1978), Московского инженерно-строительного института (МИСИ) им. В.В.Куйбышева (г. Москва,1967,1968,1969,1970), на тематическом координационном совещании по гидравлике высоконапорных водосбросных сооружений ГВВС-68 (г.Красноярск,1968), на XVII межвузовской научно-технической конференции (г. Ровно, 1968), на совещании секции физики по гидродинамике Московского общества испытателей природы (МОИП,г. Москва, 1969), на семинаре по гидродинамике при кафедре теоретической физики МОПИ им. Н.К Крупской (г.Москва 1969),на XX научно-технической конференции ДВПИ им. В.В. Куйбышева (г.Владивосток, 1971), на XXVII научно-технической конференции ХабИИЖТа (г.Хабаровск, 1971), научно-практическом семинаре "Добыча золота. Проблема и перспективы" (г. Хабаровск, 1997), IV международной конференции "Новые идеи в науках о Земле " (г. Москва, 1999), международном совещании "Научные и практические аспекты добычи цветных и благородных металлов" (г. Хабаровск, 2000), региональной конференции "Проблемы освоения и рационального использования природных ресурсов Забайкалья" (г.Чита,2000), III и V международных научных конференциях ХГТУ (2003, 2005 гг.), научно - техническом совете Тихоокеанского государственного университета (ТОГУ), научно-технических конференциях Хабаровского государственного технического университета(ХГТУ),Хабаровского высшего военного строительного института ХВССУ), Ученом совете и семинарах ИГД ДВО РАН и др.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 62 печатные работы, в том числе одна монография, 12 патентов Российской Федерации, 2 авторских свидетельства СССР, 15 работ в центральных журналах и издательствах, 9 статей в материалах международных и 2 - всесоюзных и российских научных конференций.

Структура и объемы работы.

Диссертация состоит из введения, 6 разделов, заключения, содержит 284 страниц текста, 16 таблиц, 76 рисунков, список литературы из 170 наименований и Приложений на 50 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Состояние проблемы

Сырьевая база россыпной золотодобычи Российского Дальнего Востока рассредоточена (с разной интенсивностью) практически по всей его территории, и добыча золота из россыпей за весь период освоения месторождений составляла в среднем 80 -ь 85 % от общей добычи. Только в последние годы складывается тенденция увеличения добычи золота из коренных месторождений. При этом запасы золота составляют: россыпного —20 %, рудного — 80 %, в том числе 28 % - в комплексных объектах.

Отработка россыпных месторождений привела к накоплению огромных (в несколько миллиардов кубометров) галечных, эфельных, гале-эфельных образований и отвалов пустой породы, а также перебуторов из них. Для стратегии дальнейшего развития золотодобычи важным обстоятельством является то, что содержание золота в них зачастую превышает содержание в целиковых природных современных россыпях. Так, в природных россыпях открытого способа разработки Чукотского АО содержание золота составляет 196 мг/м3, а в отвальных комплексах - 552 мг/м3. Доля ежегодной добычи золота из техногенных россыпей в общем объеме добытого металла составляет Юн- 15 %, что для Чукотского АО в абсолютном выражении равно 22,2 т золота за период с 1979 по 1993 г.г.

По экспертным данным, прогнозные ресурсы золота в эфельных отвалах составляют 238 т (1,19 • 109 м3 горной массы, среднее содержание золота 200 мг/м3), в галечных отвалах - 1666 т (соответственно, 8,33 -109 м3 и 200 мг/м3), в торфах вскрыши - 1356 т (13,566 -109 м3 и 99,956 мг/м3).

Таким образом, общие прогнозные ресурсы в техногенных объектах россыпей составляют 3260 т при среднем содержании 141,2 мг/м3. Следует учесть, что потери в недрах составляют примерно 20 % (в абсолютном выражении 1762 т) от общего количества 8810 т добытого металла из россыпей всех типов за всю историю их эксплуатации. Суммарное количество золота во всех техногенных россыпных образованиях равно примерно 5022 т (57 % от 8810 т). Это еще раз подтверждает тезис о том, что техногенные россыпи следует рассматривать в качестве важного ресурса минерально-сырьевой базы россыпной золотодобычи, тем более в условиях, когда снижаются разведанные запасы россыпного золота, а темпы вовлечения в эксплуатацию коренных месторождений крайне неудовлетворительны.

Выполненные исследования с целью выработки концепции рационального комплексного освоения техногенных россыпных месторождений, по мнению проф. Г.В. Секисова, показывают, что такие месторождения экономически целесообразно разрабатывать при условии внедрения эффективных технологий сплошной выемки продуктивной горной массы, глубокой переработки ее с целью оптимального выделения мелких фракций и с возможностью улавливания самородков и комплекса ценных компонентов. Это основной принцип рационального освоения россыпей, включая и россыпи техногенного типа; однако,

для его реализации требуются дополнительные капитальные вложения, специальное, более экономичное технологическое оборудование, обеспечивающее меньший техногенный пресс на природную среду в районе горных работ.

Наибольший вклад в минерально-сырьевую базу России вносят аллювиальные россыпи. Промышленной переработке подвергаются россыпи хотя и с невысоким содержанием золота, но имеющие средние и крупные размеры. С ними успешно конкурируют техногенные россыпные образования, особенно сформированные при дражном способе отработки природной россыпи.

В последнее время растет добыча золота из техногенных месторождений в старых золотоносных районах. Однако должный учет возможных запасов и добычи золота по этому типу россыпей не ведется, а применяемые производственно-технологические мероприятия не обеспечивают рентабельности освоения месторождений.

Техногенные россыпи представляют собой сложное сочетание отвальных образований, характеризующихся менее упорядоченным распределением в их толще полезных компонентов, и целиковых структур природных россыпей, не отработанных при первичной их эксплуатации. Это затрудняет широкое использование техногенных россыпей в качестве объектов промышленной золотодобычи. Вовлечение их в отработку требует определенной подготовки как на стадии установления их запасов, так и при их освоении. Принципы освоения запасов техногенных россыпных месторождений и их общая характеристика по Дальневосточному региону диктуют необходимость выработки научно обоснованной политики крупномасштабного вовлечения этого типа минерального сырья в эксплуатацию. В первую очередь, это касается вопросов совершенствования технологий выемки продуктивных горных масс, их качественной подготовки к процессам обогащения, а также создания высокопроизводительного технологического оборудования, с помощью которого можно устранить или хотя бы снизить влияние отрицательных факторов, присущих техногенным (и природным) россыпям.

Для решения этих проблем в ИГД ДВО РАН было сформулировано направление исследований «Совершенствование эффективных способов и технологий высокопроизводительной выемки продуктивных толщ техногенных россыпных образований».

Достижения в исследованиях процессов и технологий горного производства и, в частности, способов освоения россыпных месторождений, связаны с именами выдающихся ученых-горняков и геологов, работавших и работающих в академических и отраслевых институтах, ВУЗах и других организациях Советского Союза и России. Среди них профессор М.М. Протодъяконов, академики Н.В. Мельников, М.И. Агошков, В.В. Ржевский, К.Н. Трубецкой, В.А. Чан-турия, Б.Н. Ласкорин, H.A. Шило, В.Г. Моисеенко, H.H. Мельников, члены-корреспонденты АН СССР Ю.А. Билибин, Е.И. Богданов, В.Л. Яковлев, А.П. Сорокин, A.A. Пешков. Различными вопросами горной науки занимались и внесли большой научный и практический вклад А.П. Юфин, С.М. Шорохов, B.C. Хохряков, A.B. Хохряков, А.И. Арсентьев, Б.В. Кизевальтер, В.Н. Небера, В.Г. Лешков, C.B. Потемкин, В.Ф. Хныкин, A.B. Рашкин, Ю.А. Мамаев, А.П.

Ван-Ван-Е, Г.В. Секисов, Ю.И. Бакулин, В.А. Шерстов, Г.З. Перельштейн, A.A. Егупов, В.И. Емельянов, В.П. Дробаденко, В.П. Мязин, М.В. Костромин, Г.А. Нурок, В.Г. Пятаков, A.B. Жуков, Р.Г. Савенко, B.C. Шаповалов, Ю.Г. Толпе-гин, B.C. Литвинцев, В.Ф. Бойко, Л.Т. Крупская, Е.Б. Шевкун, С.А. Шемякин, Г.П. Пономарчук, И.С. Пельцман, Е.А. Шевелева, Д.С. Костылев, Н.П. Лавров и ДР-

Необходимо отметить большой вклад в развитие горной пауки и технологий освоения россыпей отраслевых и академических институтов, среди которых ИРГИРЕДМЕТ, ИПКОН РАН, ВНИИ-1, ИГДС СО РАН, ИГД ДВО РАН и др.

Теория процессов выемки горной массы всасыванием в геотехнологии разработки россыпных месторождений

Наиболее экономичным способом разработки россыпных месторождений в настоящее время является дражный. Он обеспечивает высокую механизацию и поточность технологии, позволяет избежать расходов по доставке песков к месту обогащения и утилизации отходов, дает возможность складировать хвосты в выработанное пространство. Однако при дражной разработке теряется до 30 % ценных минералов, причем до половины из них — это эксплуатационные потери в массиве.

Земснаряды, работающие на принципе всасывания гидросмеси с предварительным разрыхлением продуктивных пород или без него, имеют более простую конструкцию, относительно небольшой вес и требуют при равной или большей в сравнении с драгой производительности несколько меньших материальных и трудовых затрат на их монтаж и эксплуатацию. Они меньше загрязняют и нарушают ложе водоема, могут работать автономно от обогатительной установки, что облегчает решение экологических проблем.

Однако известно очень мало примеров эффективного использования земснарядов непосредственно для разработки россыпных месторождений тяжелых металлов. Проблема заключается в том, что возникает вопрос о возможности извлечения земснарядом вместе с песками крупных частиц ценного компонента высокой плотности. Эксперименты, проведенные в Московском геологоразведочном институте (МГРИ) им. С. Орджоникидзе, указывают на проблематичность использования землесосных установок для добычи минералов крупных фракций и высокой плотности, поскольку лишь высокие скорости всасывания обеспечивают необходимые условия для их полного извлечения.

Анализ существующих теорий взвешивания твердых частиц показывает, что во многих из них основной характеристикой считается гидравлическая крупность частиц, т.е. скорость свободного падения частиц в спокойной воде при температуре 10°С.

Однако сравнение физических условий равномерного падения частицы в спокойной воде и взвешивания частицы водным потоком показывает, что они далеко не идентичны. Отличие состоит в том, что частица взвешивается потоком, имеющим в каждой точке определенный уровень турбулентности, который будет влиять на структуру пограничного слоя частицы, а, следовательно, и на величину взвешивающей силы. В то же время, гидравлическая крупность определяется при нулевом уровне турбулентности во внешней области, поэто-

му и пограничный слой, и соответствующая ему сила сопротивления, действующая на падающую частицу, будут иными, чем в первом случае. Исходя из этого, для оценки взвешивания частиц потоком воды более оправдано вместо гидравлической крупности использовать понятие «скорость витания)) - скорость восходящего потока, при которой твердая частица находится в неподвижном взвешенном положении. Таким образом, в качестве характерной, определяющей взвешивание частиц, скорости, следует принимать скорость витания V,,, с которой должна сравниваться вертикальная составляющая скорости воды. Например, при взаимодействии горизонтального турбулентного потока с горизонтальной постелью из рыхлого несвязного материала условие взвешивания частиц с плотностью, превышающей плотность воды, может быть выражено

неравенством л/у '2 > V „ , где V' - вертикальная пульсационная составляющая скорости турбулентного потока. В случае воздействия на постель вертикального восходящего потока, имеющего скорость условие взвешивания будет иметь вид > Ув. Использование скорости витания предпочтительнее еще и потому, что позволяет существенно расширить число факторов, которые могут быть учтены, и использовать огромный ранее накопленный экспериментальный материал по относительному движению тел в жидкости.

Из условия равновесия сил, действующих на зависшую в восходящем потоке частицу (силы тяжести, архимедовой силы и силы гидродинамического сопротивления), были получены как общие выражения для скорости витания V,. так и частного вида, учитывающие типичные формы золотин. В соответствии с этими формулами, скорость витания зависит от формы, размеров и ориентации частицы в потоке, а также от ее относительной плотности. В качестве примера на рис. 1, а, Ь приведены графики изменения скорости витания в зависимости от размеров для частиц шарообразной и плоской прямоугольной форм.

Графики зависимостей расчетных значений скоростей витания:

а - для шарообразных частиц горной массы различной плотности: Ь—для плоских прямоугольных частиц, ориентированных поперек направления потока поды.

Рис. 1

В реальных условиях при всасывании горной массы происходит не сво-бо.чное. а стесненное движение частиц. Для расчета процесса всасывания гор-

ной массы важно, что скорость стесненного падения частиц V;..,. меньше скорости свободного падения частицы . Поэтому принятие в качестве характерной скорости > а, точнее, скорости витания 1 обеспечивает запас расчета.

В результате анализа экспериментальных данных по кинематической структуре течения, описанных Б.Е. Романенко, Л.С. Животовским, А.П. Юфи-пым, Д.В. Рощупкиным и др., и рассмотрения характера взаимодействия струи всасывания, создаваемой земснарядом, с постелью подводного забоя, было установлено, что вокруг обычного всасывающего патрубка формируется течение, структура которого не является оптимальной для получения наибольшей способности размыва постели и последующей транспортировки горной массы.

Существенного повышения эффекта взвешивания частиц большой плотности можно достичь путем изменения характера воздействия воды на постель забоя, обеспечивая взвешивание твердого материала не пульсационными характеристиками потока, а вертикальными струями воды. С этой целью автором был разработан ряд конструкций всасывающих устройств земснаряда, базовой для которых является полый щелевой экран (рис. 2).

секторные лепестки; Д — щели

Рис. 2.

Принцип работы такого экрана состоит в следующем. Вакуум, развиваемый всасывающим агрегатом, распространяется по всей полости экрана, вплоть до периферийных зон. Под воздействием разности давлений во внешней области и внутри экрана в подэкранном пространстве возникает вертикальное, направленное вверх, течение, которое взвешивает твердые частицы. Затем они попадают в полость экрана и вместе с водой переносятся во всасывающий патрубок.

Конструктивно это всасывающее устройство представляет собой экран 1, соединяющийся с всасывающим патрубком 2, и состоящий из сплошного верхнего диска 3 и нижней части В, представляющей собой набор из симметрично расположенных секторных лепестков 5, между которыми образуются щели сек-

торной формы. По периферии полость экрана перекрыта вертикальным круговым буртом 4, который исключает поступление воды в полость экрана по радиальным направлениям. Из подэкранного пространства вода со взвешенным твердым материалом через щели поступает в полость экрана и растекается по смежным секторам, одновременно перемещаясь в радиальном направлении к всасывающему патрубку.

Разработан инженерный метод определения потерь напора в полом щелевом экране и на его основе - гидравлический расчет всего всасывающего устройства. Радиус экрана II назначается и принимается равным (1,5 2)г0.

Для возможности оптимизации процесса разработки забоя и всасывания горной массы созданы конструкции полого щелевого экрана с регулируемыми размерами щелей и поворотное всасывающее устройство, обеспечивающее равномерность выемки горной массы, а также модификации полого экрана для подъема частиц из западин плотика и обеспечивающие снижение гидравлических сопротивлений. Конструкции всасывающих устройств земснарядов защищены 7 патентами РФ.

Работа но экспериментальному изучению всасывающих устройств для подводной разработки россыпей земснарядами проводилась автором в лаборатории ИГД ДВО РАН в течение 2000 -г- 2002 г.г. Значительная часть этого времени была занята разработкой, монтажом и доводкой экспериментальной установки. Окончательный вариант установки представлен схемой на рис. 3.

Модель плотика готовилась из печано-гравийной смеси, составленной из просеянных фракций размером +1-15 мм, в качестве имитаторов частиц ценного минерала использовалась свинцовая дробь диаметром 2.5 - 4 мм. Проведенные эксперименты показали следующее:

1. Всасывающий патрубок без специального устройства (экрана) в начальный период всасывания обеспечивает эффективное извлечение как вмещающей горной массы, так и ценного компонента, но, по мере образования воронки размыва, эта способность быстро падает практически до нуля. Для поддержания постоянно высокой интенсивности всасывания необходимо обеспечить горизонтальное перемещение всасывающего патрубка со скоростью, согласованной с производительностью по твердой фракции всасывающего агрегата, что технически трудно осуществимо. Вследствие этого неизбежны большие потери уже па стадии разработки забоя ценного компонента.

2. При использовании плоского кольцевого экрана становится более равномерной разработка забоя в плане и в вертикальном разрезе и, как следствие, уменьшаются потери ценного компонента на стадии извлечения горной массы.

3. Полый кольцевой экран обладает наилучшей способностью поднимать с постели забоя частицы горной массы, включая и частицы большой плотности, однако некоторая их часть прекращает дальнейшее движение к всасывающему агрегату, накапливаясь внутри полости экрана.

4. Чрезмерное увеличение радиуса экрана по сравнению с радиусом всасывающего патрубка приводит к закритическому снижению скорости вертикальных струй воды и, как следствие, к уменьшению эффективности всасыва-

ния тяжелых компонентов россыпи. Для обеспечения эффективного подъема частиц с поверхности забоя отношение радиусов полого экрана и всасывающего патрубка не должно превышать 2,5 — 3,0 (при отношении диаметра экрана к высоте внутренней полости 10 — 12).

Схема лабораторной экспериментальной установки для изучения работы всасывающих устройств земснаряда

12 17 19 20 13

1 - экран щелевой; 2 - фланцы; 3 - труба всасывающая и 50; 4 - насос песковый НПБР; 5 электродвигатель; 6 -трубопровод напорный о 40; 7 - кран шаровой о 40; 8 - шарнир цилиндрический; 9 - патрубок поворотный; 10 - бак измерительный;! 1 - емкость сбросная; 12 -вакуумметр; 13-манометр; 14 - насос погружной «Гном»; 15-емкость; 16 - трубопровод чистой воды напорный 0 50; 17-эжектор; 18-емкость; 19-патрубок соединительный 0 15; 20 - кран шаровой о 15; 21 - емкость; 22 - модель плотика

Рис.3

Наряду с лабораторными, были проведены полупромышленные экспериментальные исследования всасывающих устройств для подводной разработки месторождений полезных ископаемых большой плотности. Работы выполнены в 2004 году на базе ШОУ ОАО «Прииск Соловьевский» (Амурская обл.). Экспериментальная установка (рис.4) была смонтирована с учетом имеющейся на ШОУ производственной системы водоснабжения .

Модель плотика составлялась из горной массы хвостов переработки ШОУ, в качестве имитаторов ценного компонента использовалась свинцовая дробь, окрашенная в разный цвет в зависимости от зоны размещения под экраном. Всего в начале каждого опыта на поверхности и в толще модели, на глубине 10—15 мм, помещалось 900 дробин. После окончания опыта подсчитыва-лось количество перемещенных в сборную емкость дробин каждого цвета, что давало возможность делать заключение о наиболее работоспособной зоне экрана. В другой части опытов вместо дроби закладывалось в разные зоны модели плотика 10 золотин преимущественно пластинчатой формы с размерами от 3,2 до 14,7 мм и толщиной от 0,7 до 1,9 мм.

В этих экспериментах испытывалась конструкция всасывающего устройства, обеспечивающая наиболее равномерное распределение градиентов давления во всасывающем тракте от забоя до всасывающего агрегата.

Схема экспериментальной установки на Соловьевском прииске для испытания

всасывающего устройства

1 - всасывающее устройство; 2 - емкость с моделью плотика; 3 — водоструйный насос; 4 - трубопровод от системы водоснабжения ШОУ; 5 - задвижка; 6 - трубопровод; 7 - всасывающий наконечник; 8 - соединительный шланг; 9 - всасывающая труба; 10 - камера смешения; 11 - напорный патрубок; 12 - шланг; 13, 14 — приемные емкости; 15 - вакуумметр; 16, 17 - манометры; 18 - модель плотика.

Рис.4

Проведенные опыты показали, что испытанная конструкция всасывающего устройства обеспечивает достаточную транспортирующую способность потока и предотвращает выпадение тяжелых частиц на всем протяжении всасывающего тракта. Заметного различия в полноте извлечения частиц тяжелого минерала по зонам не прослеживается, что обеспечивает равномерность проработки забоя и тем самым снижает потенциальные потери ценного компонента в процессе разработки россыпного месторождения. Эксперименты подтвердили возможность извлечения из россыпи методом всасывания крупных частиц ценных минералов большой плотности, в том числе золота. Предложенные всасывающие устройства могут применяться не только для разработки техногенных россыпей, но и для зачистки полотна разреза драг с целью уменьшения потерь золота.

Процессы переработки песков россыпей и концентрации полезных компонентов в конических гидрогрохотах на драгах

При разработке россыпных месторождений "узкими" в теоретическом и технологическом планах являются не только процессы гидромеханизированной выемки горной массы, но и процессы переработки извлеченных песков с целью снижения потерь металла в гале-эфельных хвостах. Наиболее перспективной является технология разработки россыпных месторождений, в том числе и техногенного типа, подводным способом с использованием земснарядов и новых

нетрадиционных аппаратов для переработки продуктивной горной массы. Технологическая схема приведена на рис. 5. Не менее эффективным направлением является и совершенствование технологической цепи аппаратов драги с целью переработки хвостов обогащения и снижения уровня потерь ценных компонентов.

Схема цепи аппаратов комплекса "Земснаряд-береговая перерабатывающая установка"

1-земснаряд 350-50 л; 2 - плавучий пульповод; 3- отсадочная машина МОД-1; 4-шлюзы мелкого наполнения; 5 - дражная бочка; 6 - бункер- сгуститель; 7 - конический гидрогрохот; 8 - сужающиеся желоба СЖ-4; 9 - шлюз мелкого наполнения; 10 - спирально-пластинчатый концентратор: 11-стакер; 12 - береговой пульповод.

Рис. 5

Степень извлечения полезных компонентов определяется не только ситовым составом золота, но и эффективностью процессов дезинтеграции и грохочения продуктивной горной массы. В работе исследованы теоретические и технологические проблемы применения конических гидрогрохотов и сужающихся желобов для выявления "узких" классов крупности ценного компонента. Однако целенаправленная работа по достижению оптимальных режимов грохочения золотосодержащих песков очень затруднена отсутствием общих уравнений движения гидросмеси и отдельных частиц металла, в которых были бы уста-

новлены основные влияющие факторы конструктивного и технологического характера этих аппаратов. В связи с этим, определение эффективных параметров конструктивных, технологических и гидравлических показателей применяемого оборудования (конических гидрогрохотов, сужающихся желобов и др.) возможно лишь на основе анализа рациональных математических моделей, описывающих движение отдельной частицы и гидросмеси из подающего патрубка в верхней цилиндрической и в нижней конической частях гидрогрохота. Схема конического гидрогрохота приведена на рис. 6.

Схема конического гидрогрохота

1 - входная цилиндрическая часть гидрогрохота; 2 - коническая часть; 3 - разгрузочное отверстие; 4 - начальное положение частицы относительно поверхности входной цилиндрической части гидрогрохота; 5 - положение частицы при ее касании поверхности цилиндрической части гидрогрохота; б - положение частицы в раздельном сечении на границе цилиндрической и конической частей гидрогрохота; 7 - промежуточное положение частицы на конической поверхности гидрогрохота. Рис. 6.

При впуске гидросмеси в верхнюю цилиндрическую часть в наиболее невыгодном положении оказываются частицы, находящиеся на наибольшем удалении от внутренней поверхности цилиндра, т.е. на свободной поверхности потока. Обладая определенной кинетической энергией на выходе из насадка, частица пересекает толщу струи и только тогда достигает поверхности стенок гидрогрохота. Для такой частицы были составлены уравнения движения, которые, при соответствующих начальных условиях, приводят к решению следующего вида:

х = (га-Ь)со8Г~-У0 о

, Ь л

1 - ехр--?

1-ехр| —?

соэ^з эт^;

соБр соб^;

(1)

с а

■ехр|--?

Здесь начальная относительная скорость частицы; а, Ь и с — коэффициенты, учитывающие, соответственно, присоединенную массу частицы, гидродинамическое сопротивление и относительную плотность частицы; <р и у - углы, составленные вектором скорости частицы, соответственно, с горизонтом и с начальным радиусом; g - ускорение свободного падения; I — время; х, у, т. — текущие координаты частицы.

В результате анализа этих уравнений определено время, за которое частица выпадает на поверхность цилиндрической части и расстояние, на которое она при этом опустится. Данные для частиц золота и вмещающей породы разного размера при начальной скорости 3 и 5 м/с представлены в табличной и графической формах. Анализ данных показал, что:

1. Мелкие частицы (с1 < 1 мм) выпадают на стенку цилиндрической части гидрогрохота гораздо медленнее, чем более крупные. При этом с увеличением начальной скорости частицы время выпадения уменьшается.

2. Наиболее мелкие частицы золота (с! < 0,2 мм) при начальной скорости 3 и 5 м/с, а также частицы пустой породы при с! < 0,1 мм Уг) = 3 м/с вообще не выпадают на стенку грохота. Выпадение может быть обеспечено за счет повышения начальной скорости частицы, по большей части, до неразумно больших значений (16 350 м/с).

3. Частицы с диаметром с! > 3 мм, независимо от их плотности, выпадают на стенку практически одновременно, но тем быстрее, чем выше начальная скорость гидропотока.

4. Для принятого диаметра цилиндрической части гидрогрохота (у\ = 3000 мм) осаждение частиц золота при начальных скоростях 3 и 5 м/с возможно на высоте 562 и 86,4 мм, соответственно; при этом диаметры частиц должны быть не менее 0,5 мм; частицы пустой породы при с1 > 1 мм осядут на меньшей высоте.

5. Для осаждения более мелких частиц следует либо повышать начальные их скорости (если это технически возможно), либо применять гидрогрохот с меньшим диаметром входной части.

Исследовано движение твердой частицы по цилиндрической поверхности гидрогрохота на основе уравнений движения несвободной материальной точки в форме Лагранжа. В результате текущие координаты частицы задаются выражениями:

х — г0 СОЭ

>> = г031П

Хо+Т^о о

Уо+^о

Ь -1

1-е а

ь \

—I

1-е а

(2)

г0 +-

ас

-V

> а

1 +

ь ^

—I а

По этим уравнениям определены угловая скорость со вращения частицы вокруг вертикальной оси гидрогрохота, сила давления частицы на поверхность цилиндрической части, полное снижение частицы в пределах этой части и время, за которое частица достигнет раздельного сечения, в котором цилиндрическая часть сопрягается с конической.

Далее на основе уравнений Лагранжа II рода выведены уравнения движе-

ния частицы по коническои поверхности гидрогрохота, которые имеют вид:

Г 9

Г - г(3" БШ- СС + § БШ сх соб а = 0,

(3)

цз + ьр = о.

Здесь г - радиус — вектор частицы; /? - угол поворота радиус - вектора в горизонтальной плоскости; а - половина угла конусности конической части гидрогрохота; точка сверху означает дифференцирование по времени; остальные обозначения тс же, что и выше.

Решение линеаризованной системы (3) с учетом соответствующих начальных условий получено в виде:

г/г0 = I эт2 а/2й|{[1 -схр(-26/)]/26-*} /2r0j

этасоза

(4)

где Го - радиус раздельного сечения гидрогрохота или его цилиндрической части; со о - угловая скорость частицы в начале движения по конической части (или в конце движения в цилиндрической).

По уравнению (4) построены графики изменения относительного радиуса траектории частицы в зависимости от времени при начальной скорости частицы 3 и 5 м/с (рис. 7 и 8).

Зависимость относительного радиуса траектории частицы от времени при начальной скорости и« = 3 м/с

г/го

0.1 0.2 03 04 0,б 0,6 0.7 0 3 0,9 1,0

1 —0---кривая для чястицс!3 0.1 мм, г/см и р * - 55 г/см,

2 -------кривая для частицс] = 1.0 мм г/см .

3 —О" - ■ кривая для частиц й а 1 0 мм р я :,65 г/см^

4-----кривая для частиц й = 5 0 мм. р я 2,65

5 - -О- --кривая для частицй * 10 мм. р »165 г/см ,

Зависимость г / го от времени при начальной скорости ио = 5 м/с

-V. х

\ N. ..

Ч ^

N V -,___ ^ -

1- кривая для частиц d =0,1 мм, р = 2,65 г/см3

2- кривая для частиц б =1.0 мм, р = 18 г/см3

3- кривая для частиц с! = 1,0 мм, р = 2,65 г/см3

4- кривая для частиц 6 =5,0 мм, р = 2,65 г/см3

5- кривая для частиц <3 =10,0 мм, р = 2,65г/см3

Рис. 7 Рис. 8

Из приведенных графиков следует, что на движение самых мелких частиц (с! = 0,1 мм) величина начальной скорости и плотность влияния почти не оказывают. Частицы более крупные (с1 = 1,0 мм и плотностью р = 2,65 г/см3) опускаются менее интенсивно. Тяжелые частицы (р = 18 г/см3), начиная с ё = 1,0 мм, вначале даже поднимаются, а опускаются только через 0,7 сек. после начала движения. Частицы плотностью 2,65 г/см3 и диаметром 5 и 10 мм внача-

ле заметно поднимаются, а начинают опускаться только через несколько секунд. Подъем частиц происходит вследствие действия реакции стенки, составляющая которой направлена вверх. При больших скоростях кинетическая энергия частицы частично переходит в потенциальную, что и выражается в подъеме частицы вдоль образующей конуса.

Из изложенного следует, что вступление частиц в коническую часть гидрогрохота с чересчур большими скоростями нецелесообразно.

Далее рассмотрено движение твердой частицы над разгрузочной щелью гидрогрохота, для чего составлены дифференциальные уравнения ее траектории и определены условия (неравенство (5)), при которых частица уходит в подрешетное пространство (верхний знак) или продолжает перемещаться внутри гидрогрохота, достигая разгрузочного отверстия (нижний знак):

"о>"о* = £ И/(®0. (5)

Здесь 11о — начальная продольная скорость частицы диаметром с! при сходе ее с передней кромки щели шириной 3; V - поперечная (нормальная к образующей конуса) составляющая скорости жидкости; а, Ь и с - коэффициенты, смысл которых изложен выше.

Из проведенного анализа следует несколько практических выводов:

1. Движение твердых частиц на решете гидрогрохота определяется сложным сочетанием физико-механических свойств самих частиц (размерами, плотностью, формой зерен), физическими свойствами несущей жидкости (вязкостью, т.е. температурой и консистенцией гидросмеси), размерами (шириной) щелей, а также соотношением скоростей потока внутри гидрогрохота и потока, вытекающего из щелей.

2. Для каждого класса частиц, различающихся размерами, плотностью и формой зерен, при одной и той же выходной скорости гидросмеси из подающего патрубка для гидрогрохота, имеющего определенные конструктивные параметры, существуют обособленные зоны концентрации в подрешетном продукте. Эти зоны концентрации могут быть рассчитаны на основе выведенных соотношений .

3. Для каждого класса частиц существуют оптимальные технологические параметры работы гидрогрохота.

Затем исследовано движение гидросмеси как континуума в обеих частях гидрогрохота. Для цилиндрической части составлены уравнения движения, решения которых имеют вид:

По уравнениям (6) можно построить траекторию движения гидросмеси, рассчитать компоненты скорости потока и найти время 1ц, за которое поток гидросмеси снизится до сечения, разделяющего цилиндрическую и коническую

части, а также определить скорость, с которой поток вступает в коническую часть.

Закономерности гидродинамических процессов в открытых желобах при переработке песков россыпных месторождений

Ключевой вопрос в теории расчета технических устройств, предназначенных для разработки и переработки песков россыпных месторождений гидравлическим способом — это вопрос о гидравлических сопротивлениях. Без надежных формул для вычисления сил сопротивления невозможен расчет как рассмотренных выше всасывающих устройств земснаряда, трубопроводов гидротранспорта и конических гидрогрохотов, так и других аппаратов, действие которых основано на использовании гидравлических явлений.

Несмотря на то, что изучению гидравлических сопротивлений при движении гидросмесей посвящено достаточно большое количество работ (С.В. Яковлев, А.П. Юфин, В.К. Тарасов, Н.Т. Белова, П.И. Белянин, Н.В. Даниль-ченко и др.), содержащаяся в них информация не может быть использована для расчета сопротивления движению гидросмесей, в которых твердая составляющая представлена аллювиальной горной массой россыпных месторождений.

В связи с этим в лаборатории проблем освоения россыпных месторождений ИГД ДВО РАН в течение четырех лет, с 1995 по 1999 г.г., были проведены систематические экспериментальные исследования гидравлических сопротивлений безнапорных потоков гидросмеси в сужающихся желобах (всего более 250 опытов). Опыты проводились на экспериментальной установке, схема которой представлена на рис.9 и которая ранее была использована в работе B.C. Литвинцева.

Схема экспериментальной установки

1- резервуар воды; 2 - насос; 3 - шланг; 4 - емкость для твердых фракций; 5 — смеситель; 6 — устройство для перемешивания гидросмеси; 7 - распределительная воронка; 8 - желоб; 9 — плоский затвор; 10 - устройство для регулирования уклона желоба; 11-шпитценмасшта-бы; 12 - емкость для сбора гидросмеси. Рис. 9

Гидросмесь составлялась из горной массы, подаваемой из емкости 4, и воды, закачиваемой насосом 2 из резервуара 1 и подаваемой по шлангу 3 в смеситель 5. Однородность гидросмеси обеспечивалась перемешивающим устройством 6. Затем гидросмесь через распределительную воронку 7 направлялась в желоб 8. Глубина в желобе регулировалась плоским затвором 9 и измерялась с помощью двух шпитценмасштабов 11. Уклон желоба устанавливался с помощью устройства 10. В конце желоба устанавливалась емкость 12 для приема гидросмеси.

Желоб представлял собой металлический лоток прямоугольного поперечного сечения, сужающийся в плане, с плоским прямолинейным дном, с пря-

мым продольным уклоном, изменяющимся от нуля до 0,5 (угол наклона от 0 до 30°). Длина рабочего участка лотка составляла 105 см, ширина в верхней части желоба была 140 мм, ширина разгрузочного сечения изменялась от 15 до 100 мм и устанавливалась в 15, 38, 45, 60, 90 и 100 мм. В методических опытах на «чистой» воде ширина этого сечения была равна 38 мм. В опытах 1995 + 1996 г.г. верхний шпитценмасштаб устанавливался на расстоянии 390 мм от затвора, в опытах 1997 + 1999 г.г., соответственно, на расстояниях 320 мм и 390 мм. В расчет вводилась ширина желоба, соответствующая середине рабочего участка между контрольными сечениями. В качестве твердого материала использовалась аллювиальная горная масса плотностью от 1,58 до 1,70 т/м3 и классами крупности — 2,5 мм, — 5 мм и — 16 мм.

В каждом опыте измерялись объемы прошедшей через лоток твердой составляющей (горной массы) WrM и воды WB, время пропуска по желобу гидросмеси t, глубины потока h¡ и h2, температура воды. В некоторых опытах 1995 1996 г.г. измерялась поверхностная скорость поверхностными поплавками из дерева.

Всего за 1998 1999 г.г. было выполнено 30 опытов на «чистой» воде и 127 опытов на гидросмеси и около 100 опытов за 1995 + 1996 г.г.

В экспериментах использовался продукт, полученный из хвостов обогащения шлихообогатительной фабрики Соловьевского прииска, типичный для многих россыпных месторождений Дальневосточного региона. Гранулометрический состав пробы исследуемой горной массы приведен в табл. 1.

Таблица 1

Гранулометрический состав пробы __

Фракция, мм Вес, г Вес, % Объем, мл Объем магннтных фракций, мл Вес магнитных фракций, г Объем магнитных фракций, % Сумма фракций по весу, %

-0,14 1,86 0.46 1,1 0,1 0,37 19,89 0,46

(+0,14-0,2) 4,53 1,12 2,3 0,5 1,57 34,66 1,58

(+0,2-0,315) 118,02 29,19 53 18 48,92 41,45 30.77

(+0,315-0,4) 73,92 18,28 38,5 8,5 21,52 29,11 49,05

(+0,4-1,0) 185,87 45,97 107 14 32,87 17,68 95,02

(+1,0-1,6) 14,02 3,47 8,6 1,2 2,44 17,4 98,49

(+1,6-2,5) 4,24 1,05 3 0,5 0,75 17,69 99,54

(+2,5) 1,86 0,46 1.2 0,2 0,54 29,03 100

Итого 404,32 214,7 108,98

Первичные экспериментальные данные и параметры потоков изменялись в следующих пределах." угол а наклона дна жёлоба к горизонту (продольный уклон ¡) - от 25' (0,0073) до 30° (0,5); угол сближения боковых стенок жёлоба (3 - от 2,29° (0,04 рад.) до 4,56° (0,0796 рад.); глубины Ь - от 1,8 мм до 18,9 мм; время прохождения жидкости через жёлоб в одном опыте - от 8 с до 207 с; температура гидросмеси — от 7,5°С до 15 °С; отношение Т/Ж гидросмеси - от 0,013 до 4,06; концентрация горной массы С - от 0,013 до 0,773; средняя скорость потока V — 0,046 м/с до 2,44 м/с; числа Рейнольдса 11е — от 1690 до 17380;

числа Рейнольдса Яе^, - от 1380 до 16080; числа Фруда потока гидросмеси Рг -от 0,014 до 238,1; комплекс РгЛ — 0,058 до 1133; коэффициент гидравлического сопротивления движению гидросмеси X — от 0,015 до 96,4.

Максимальные расчетные погрешности определения основных параметров составили: для числа Рейнольдса - 7 %, числа Фруда — 12 %, отношения Т:Ж - 8 %, коэффициента гидравлического сопротивления 25 %.

Применение к данной задаче методов анализа размерностей (Пи-теоремы) и подобия приводит к следующей зависимости для коэффициента гидравлического трения:

А. - ф3 (Яесм, ПгЛ, (рт -р)/р, Т/Ж, р, к/II, Я/Ь),

а, с учетом условий экспериментов,

^ = ф5 (11есм,Рг,Т/Ж,0, (7)

где к - линейная шероховатость стенок желоба; Я — гидравлический радиус потока.

Основные результаты обработки опытных данных представлены графически и сводятся к следующему.

Наиболее тесная связь обнаруживается между коэффициентом А* и числом Фруда (рис. 10).

Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от числа Фруда

Рис. 10

Аппроксимационная кривая может быть описана уравнением

X = 2,04 Рг-0'94 (8)

Гораздо хуже коррелируется коэффициент Дарси с числом Рейнольдса, подсчитанным как для чистой воды, так и для гидросмеси. Более четко прослеживается зависимость коэффициента X от комплекса Рг/11 см с аппроксимирующей формулой

А, = 1,08-10-4(Рг/Кесм)-1'17 . (9)

Зависимость коэффициента ^ от отношения Т/Ж может быть описана формулой:

Я- = 0,78(Т/Ж)1'21

(10)

Таким образом, для открытых призматических каналов и сужающихся желобов можно рекомендовать зависимость (8), обеспечивающей погрешность определения коэффициента Дарси не более 15 %.

Для учета влияния вязкости гидросмеси можно использовать формулу (9) с погрешностью не более 27 %.

В случаях, когда на движение гидросмеси из массовых сил, кроме силы тяжести, действуют еще силы инерции (конические гидрогрохоты, концентрационные столы и т.п.) в предварительных расчетах можно использовать зависимость (10).

Установленные зависимости для коэффициента гидродинамического сопротивления использовались в гидравлическом расчете сужающихся желобов, также входящих в комплекс береговой перерабатывающей установки (рис. 5). Движение пульпы в сужающихся желобах изучали экспериментально и аналитически Б.В. Кизевальтер, A.M. Базилевский, Е.М. Гольдин, А.Д. Богатов, IO.JI. Зубынин и др. Однако в работах этих исследователей задача решалась без построения кривой свободной поверхности потока. Задание кривой свободной поверхности потока позволяет определить его глубину в любом сечении. Исключение составляет работа Ю.А. Мамаева, в которой изложен один из методов построения свободной поверхности. Однако его практическая реализация оказалась затруднительной из-за отсутствия расчетных зависимостей для коэффициента гидродинамического сопротивления или коэффициента Шези.

Вся длина желоба разбивается на несколько расчетных участков (на схеме рис. 11 их показано четыре). Гидравлический расчет сужающегося желоба с поперечными щелями (спиготами) отличается от схемы на рис. 11 тем, что теперь в дне желоба имеется одна или несколько поперечных щелей (сгшгот), через которые происходит частичная или полная разгрузка желоба (рис. 12). Для возможности обогащения промпродукта разгрузка через спигогу должна быть частичной.

Считая поток плавно изменяющимся, свяжем уравнением Д. Бернулли начальное и конечное сечения на I расчетном участке. Тогда, вводя в уравнение

Д. Бернулли удельную энергию сечения Э = h + aV / 2g, получим:

АЭ = (i - j) AI. (11)

где J - средний гидравлический уклон потока на участке длиной Д1;

i - продольный уклон желоба.

Расчет ведется в следующей последовательности. Задается длина расчетного участка Д1[ и глубина в его конце hj. Рассчитывается ширина сечения

bj = В - 2AIj tg(ß/2)

средние скорости в начале и конце первого расчетного участка VH=Qn/(BhH), V1=Qn/(b1h1),

число Фруда в начале и конце участка

FrH = VH2/(ghH), Frj = V2 / (ghj),

коэффициент гидравлического сопротивления в этих же сечениях по формуле (8)

= 2,04 Fr"0'94, = 2,04 Frf °'94

Схема движения гидросмеси в сужающемся желобе со сплошным дном

Схема движения гидросмеси в сужающемся желобе с поперечными щелями

Рис. 11

Рис. 12

гидравлическии уклон

JH =

l + 2h /В

3)92Fr-0,06 '

3,92Frj~ ' V H U

hH+V2/2g, 3j = h, + V[2 /2g и

(12)

удельная энергия сечения

Э„

АЭггЭ^Э^. (13)

Вычисляется длина первого расчетного участка Al'j первого приближения. В общем случае, она не будет равна принятой ранее Д^ , поэтому весь расчет следует повторить, подставляя вместо принятой Д1[ полученную длину

Д1[. Расчет следует повторять до тех пор, пока длина расчетного участка Д1 j не перестанет изменяться (с заранее принятой погрешностью).

После этого начинается расчет второго расчетного участка по этой же схеме; при этом в качестве первого сечения принимается второе сечение предыдущего участка. Расчет заканчивается, когда сумма длин всех участков станет равной длине желоба.

В пределах каждой части желоба между щелями расчет координат свободной поверхности потока гидросмеси принципиально не отличается от того, что было изложено выше. При этом каждая часть может рассчитываться целиком, без разбиения ее на отдельные фрагменты. Особенность состоит в том, что после каждой щели расход в желобе становится меньше на величину расхода, ушедшего через щель, для которого была получена формула:

Рассмотрено движение твердой частицы с заданными физико-механическими характеристиками через толщу потока в сужающемся желобе. Составлены и проанализированы дифференциальные уравнения движения, на основании чего сформулированы следующие выводы.

1) Частицы большой плотности выпадают на дно желоба быстрее частиц вмещающей породы того же диаметра, причем с увеличением последнего это различие снижается.

2) С увеличением диаметра частицы проекция траектории её движения на дно желоба хд вначале уменьшается, а затем (для золота — начиная с диаметра 0,5 мм) увеличивается. Это объясняется влиянием большего запаса начальной кинетической энергии частицы и относительно меньшим для крупных частиц тормозящим действие среды.

3) Расстояние Хд существенно зависит от начальной скорости частицы, увеличиваясь с ростом ее, а также глубины потока гидросмеси.

4) Вычисленные значения хд подтверждаются данными экспериментов, проведенных в ИГД ДВО РАН в 1996 г.

5) В зону концентрации желоба выделяются частицы золота диаметром с1 = 0,1^- 0,3 мм. Одновременно в зону концентрации золотин диаметром больше 0,3 мм будут поступать и частицы пустой породы с с!> 0,5 мм.

Определены параметры движения как однородных, так и неоднородных (агрегатированных) частиц в условиях сухого и жидкостного трения по наклонной плоскости. Показано, что частицы, в зависимости от определенных соотношений между коэффициентом сопротивления и уклоном плоскости, могут отставать от жидкости или опережать ее, а также двигаться с одинаковой с ней скоростью. Эти аналитические результаты качественно согласуются с данными ранее проведенных рядом авторов экспериментов. Полученные выводы могут быть использованы при оптимизации режимов работы сужающихся желобов.

Закономерности формирования обогащенного приплотикового пласта техногенных россыпей на основе гидромехаиизированной технологии

Россыпи представляют собой продукт длительного разрушения горной породы под воздействием природных факторов: воды, солнечной радиации, ветра, температуры и т.д. Преобладание в конкретных природных условиях одних факторов над другими даже при одинаковом исходном материале может приводить к качественным различиям в составе и структуре россыпей, а для россыпных месторождений — также к особенностям характеристик ценных

(14)

компонентов и зон их концентрации в горной породе. Среди природных факторов, способных оказывать определенное влияние на структуру песков, выступают, например, фильтрационные потоки, которые в естественных условиях формируются под воздействием грунтовых и поверхностных вод, при изменении водно-термического режима в зоне сезонного промерзания горной породы и в зоне мерзлоты. При соответствующем гранулометрическом составе горной породы, развивающиеся фильтрационные течения способны сдвигать находящиеся в толще песков мелкие частицы вмещающих пород и выносить их в другие области, вследствие чего в областях выноса мелких частиц размеры пор увеличиваются. Сводообразующие частицы (составляющие скелет породы) при этом своего положения не изменяют и, в целом, горная масса до поры — до времени сохраняет устойчивую структуру. Процесс подвижки мелких частиц горной породы и выноса их фильтрационным потоком составляет суть механической суффозии. Образующиеся в результате дополнительные объемы порового пространства могут служить потенциальными приемниками частиц большой плотности при их перемещении вниз под действием собственного веса. Таким образом, если в горной породе содержатся в рассеянном состоянии частицы минерала большой плотности и в ней протекает процесс механической суффозии, через определенное время можно ожидать естественной концентрации минерала в нижних слоях песков. Процесс завершится, очевидно, при выпадении частиц в самые нижние горизонты, образуя обогащенный нриплотиковый пласт россыпи. Эти соображения были реализованы в двух патентах РФ , в соответствии с которыми суффозионный процесс в золотосодержащих песках россыпи создается за счет образования искусственным путем фильтрационных потоков, а напорные и безнапорные наземные потоки используются для перемещения горной породы.

Для получения необходимого эффекта концентрации полезного компонента и формирования продуктивного пласта россыпи за счет развития суффо-зионности горной породы следует иметь надежные методики расчета этого процесса. В настоящее время существуют оценки устойчивости грунтов по отношению к механической суффозии, необходимой для нормальной работы гидротехнических и водохозяйственных сооружений. Однако в этих методиках учитывается, главным образом, геометрическая структура пористой среды, но не учитываются напряжения, развиваемые на частицах фильтрационным потоком. Для определения гидродинамических сил, действующих на частицы горной породы, необходимо знать величину скорости фильтрационного потока, а это, в свою очередь, требует знания расходов фильтрации.

Если россыпь сложена из более или менее одинаковых по размеру и форме частиц, то есть является однородной, то и фильтрационные свойства оказываются постоянными во всем объеме россыпи. Фильтрационные расчеты в этом случае могут быть проведены в гидравлической постановке на основе уравнения Дюпюи. В случае многослойных систем вопрос существенно осложняется. Поэтому рассмотрен ряд задач фильтрации в многослойных россыпях с различным расположением подстилающего слоя (водоупора), которые могут оказаться полезными при оценке суффозионности горной породы. В каждом случае

рассчитывался полный фильтрационный расход, расход в слое, скорости фильтрации и, при безнапорной фильтрации, кривая депрессии (рис. 13).

Схема для расчета фильтрации в двухслойной россыпи

тттзшмшяшшшхшшшя

D ГтЛ7777\П7у777ГГГГТГТТ7ТТПугр11^

к,

D _

7ТТ,

— —

777777777; i=0

ТТЛ

ТГПТГГГПТП D'

Рис. 13.

Общий расход фильтрации через такую многослойную систему будет ра-

£ hl(, h2 q = qi +24i = ~г И

ч у

k,h,

1 + ^-2-1 h, h

1 /

+ ZMi

(15)

где n - общее количество слоев россыпи.

На формирование природных россыпей оказывают влияние также сейсмические колебания земной коры, на что указывали чл.-корр. РАН А.П. Сорокин, д.т.н. A.B. Жуков и др. Экспериментально этот эффект был подтвержден в опытах ИГД ДВО РАН, выполненных под руководством B.C. Литвинцева. Выполненные на этом этапе исследования затрагивали только, в основном, качественную оценку влияющих факторов на процесс формирования обогащенного пласта и подходы к решению всего комплекса задач, решение которых требует усилий многих исследователей.

В диссертационной работе выявлены некоторые аналитические зависимости, характеризующие механизм движения частиц ценных компонентов большой плотности в аллювиальных россыпях, в том числе и обводненных, под действием внешнего импульса, придающего частице начальную скорость определенной величины. Форма подложки, на которой первоначально находится частица, была принята трех типов: плоская, циклоидальная с выпуклостью вниз и перевернутая, с выпуклостью вверх. Полученные уравнения устанавливают связь между начальной скоростью частицы, ее плотностью и размерами, геометрическими характеристиками подложки и сопротивлением и позволяют прогнозировать процесс вертикальной миграции частиц ценного компонента,

способный привести к образованию обогащенного приплотикового пласта россыпи.

Технико- экономические и социальные оценки процессов выемки и переработки песков россыпей.

Преимущества земснарядной технологии разработки техногенной россыпи рассмотрены на примере техногенного участка глубокозалегающей россыпи р. Нагима, расположенной на территории Соловьевского прииска (Амурская область, Тындинский район). Техногенная россыпь мощностью в среднем 11,5 м представлена разномерной галькой с песком и гравием. Ситовой анализ золота в Нагиминской россыпи представлен в табл. 2.

Установлено, что, наряду с мелким золотом класса 0,15 0,5 мм, в россыпи содержится тонкое золото (- 0,15 мм), фиксируемое пробирным анализом. Соотношение шлихового и тонкого (пробирного) золота колеблется от 1 : 2 до 1 : 10 в зависимости от глинистости рыхлых отложений. Основная доля золота содержится в классе — 1,0 мм.

Таблица 2

Ситовой анализ золота Нагиминской россыпи, %__

Тип россыпи Фракции, мм Всего

-4,0+2,0 -2,0+1,0 -1,0+0,25 -0,25+0,1 -0,1

Мелкозалегающая россыпь (отработана) 0,9 1,8 70,9 18,6 7,8 100

Глубокозалегающая россыпь - 0,4 58,2 39,8 1,6 100

Извлекаемое золото(по кассе) - 1,0 84.0 8,2 6,8 100

Извлекаемое из мелкозале-гающей россыпи - - 77 21 2 100

Первоначально участок этой россыпи (от 37 р.л. до 47 р.л.) отрабаты-

вался дражным способом драгой 250 л двумя горизонтами по 10 + 11 м. Гале-эфельные дражные отвалы, образованные после этой разработки, представляют собой техногенное месторождение с промышленным содержанием золота.

В качестве базовой технологической схемы принята экскаваторно-гидравлическая, применявшаяся при отработке техногенной россыпи р. Нагима. Технологическая схема с использованием земснаряда приведена на рис. 5. Общая характеристика двух способов разработки техногенного участка Нагиминской россыпи дана в табл. 3.

Основными природоохранными сооружениями являются отстойники, в которых локализуются сточные технологические воды и производится их очистка до санитарных норм, а также размещается тонкодисперсная часть эфелей. Важнейшим параметром отстойника является его объем, необходимый для обеспечения суточного расхода промывочного устройства в течение конечного периода времени.

Эколого-экономический эффект земснарядной технологии обеспечивается благодаря снижению затрат на сооружение отстойников, поскольку вода перед сбросом отстойник в значительной степени осветляется в спирально-пластинчатом концентраторе.

Расчетный годовой эколого-экономический эффект земснарядной технологии по Нагиминской россыпи составляет 3,9 млн. руб., что подтверждается данными табл. 3.

Таблица 3

Технико-экономические показатели добычи при разработке _техногенного участка Нагиминской россыпи_

Показатели Технологические варианты

Экскаваторный способ Земснарядный способ

1 Годовой объем горных работ, тыс. м3 1049,1 1386,0

2 Добыча металла, кг 198,3 291

3 Эксплуатационные расходы всего, тыс. руб. на 1 м\ руб. 16227,18 15,48 10123,18 7,3

4 Себестоимость 1 г добычи золота, руб. 132.67 40,23

5 Капитальные вложения всего, тыс. руб. на 1 м3. руб. 10081,58 9.61 158,44 1,14

6 Приведенные затраты всего, тыс. руб. на 1 м3. руб. 26308,76 25,09 11707.62 8,44

7 Приведенная прибыль всего, тыс. руб. на 1 м\ руб. 19089,1 18,2 47253,8 34,09

8 Эколого-экономический эффект, млн. руб. в год 3,9

Базовой технологией открытого способа разработки техногенных россыпей является технология, в основе которой лежит бульдозерная выемка песков и промывка их на промывочных устройствах ПГШ-50, ПГБШ-100 и др. Бульдозер, отделяя пески от основной массы послойно, перемещает их к гидровашгерду промприбора. Напорной струей воды, создаваемой гидромонитором, в гидровашгерде осуществляется дезинтеграция песков и удаление в отвал гали + 80 мм. Пески фракций - 80 мм и вода поступают в загрузочный бункер гидроэлеватора и по пульпопроводу направляются в бочку (на приборе ПГШБ-100), а затем на шлюз или сразу на шлюзовой агрегат (прибор ПГШ-50), где происходит обогащение полезных компонентов. Снятый со шлюзов концентрат поступает на доводку в шлихообогатительную фабрику (ШОФ). Гале-эфельные хвосты шлюзового комплекса частично уходят самотеком, а основная масса удаляется на некоторое расстояние от прибора в отвал бульдозером.

Особенность новой технологии открытого способа разработки техногенных россыпей золота на основе формирования обогащенного приплотикового пласта состоит в необходимости проведения подготовительных работ в течение 1 - 2 лет до начала добычи, поэтому для анализа экономической эффективности технологии и сопоставления ее с существующими принят период в 5 лет. Предлагаемые варианты технологий рассматриваются при следующих общих условиях:

- инфляция и ее возможные изменения в России не учитываются;

- стоимость 1 г золота принята 350 рублей;

- цены ресурсов, определяющие прямые издержки на добычу золота, приняты: на электроэнергию - 1 руб. 20 коп. за 1 кВт-ч; на дизтопливо — 11 руб. за 1 кг; на смазочные материалы - 11 руб. за кг ( в ценах 2002 г.).

- неучтенные прямые издержки - 10 % от общих затрат;

В сопоставительном расчете базовой и предлагаемой технологии шаг вычислений принят равным одному году, а диапазон расчета составляет 5 лет инвестиций и 5 лет производства. Чистый дисконтированный доход (ЫРУ) при расчетной ставке дисконтирования 18 % составил за пятилетний период для базовой технологии с промывкой песков на промприборе ПГШ-50 — 14 146 тыс. руб., а для технологии разработки техногенной россыпи на основе формирования приплотикового пласта - 18 163 тыс. руб.

Анализ данных показывает, что крупномасштабная отработка техногенного россыпного месторождения технологией с формированием продуктивного пласта по основным технологическим и экономическим показателям эффективнее показателей базовых технологий. Добыто металла больше на 35 %. Выработка горной массы на одного рабочего увеличилась на 78 %, удельный расход электроэнергии на переработку 1 м3 горной массы уменьшился на 33 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований в диссертации решена научно-техническая проблема теоретического и технологического обоснования гидромеханизированной выемки и переработки золотосодержащих песков россыпных месторождений, имеющая важное народнохозяйственное значение.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований состоят в следующем.

1. Представлено теоретическое обоснование возможности разработки золотосодержащих песков из подводных забоев методом всасывания с использованием стандартного земснарядного оборудования, но дополненного специальными всасывающими устройствами. Разработан ряд конструкций всасывающих устройств (экранов), с помощью которых можно регулировать подэкранные потоки с целью достижения параметров, обеспечивающих наилучшие условия для подъема и перемещения частиц горной массы, включая и частицы большой плотности. При этом разработанные конструкции всасывающих устройств земснаряда обладают более высокими, чем простой всасывающий наконечник, техническими характеристиками в отношении способности всасывания частиц большой плотности, прорабатываемой площади забоя и равномерности ее переработки, производительности по тяжелым компонентам россыпи, а также обеспечивает более высокий уровень экологической безопасности при производстве горнотехнических работ. Разработанные конструкции всасывающих устройств защищены 7 патентами РФ. Для этих конструкций составлены инженерные методы расчета, в которых установлены количественные соотношения между конструктивными, гидравлическими и технологическими характеристи-

ками всасывающих устройств всасывающего агрегата, а также фракционного и минерального состава россыпи, в том числе и ценного компонента.

Проведены лабораторные и полупромышленные экспериментальные исследования всасывания горной массы, содержащей частицы большой плотности, в том числе и золота, в результате которых установлена работоспособность разработанных всасывающих устройств.

2. Теоретически исследован процесс переработки золотосодержащих песков в коническом гидрогрохоте. Задача решена с двух концептуальных позиций в отношении гидросмеси: по одной из них гидросмесь рассматривается как совокупность твердых частиц, движущихся в жидкости, по другой - гидросмесь изучается как сплошная среда (континуум), физико-механические свойства которой зависят от концентрации твердой фазы (или отношения Т/Ж). Составлены и исследованы дифференциальные уравнения движения твердой частицы во входной цилиндрической части гидрогрохота (отдельно в толще потока и по внутренней поверхности цилиндра) и в конической части, а также над щелью колосника.

Установлены соотношения между размерами и плотностью частиц, а также их начальной скоростью при выходе из подающего патрубка, с одной стороны, и геометрическими размерами гидрогрохота и щелей колосниковой части, с другой, позволяющие определять параметры частиц, уходящих в под-решётное пространство и остающихся внутри гидрогрохота. Аналитические результаты качественно согласуются с данными ранее выполненных сотрудниками ИГД ДВО РАН экспериментальных исследований работы конического гидрогрохота, смонтированного на драге Соловьевского прииска.

Составлены замкнутые системы дифференциальных уравнений движения дисперсоида для входной и основной частей гидрогрохота. Для входной части гидрогрохота эти уравнения проинтегрированы и исследованы. Приведен гидравлический расчет разгрузочного отверстия гидрогрохота. В результате представленных аналитических построений появляется возможность определить зоны концентрации ценного компонента с заданными свойствами в подрешетном пространстве гидрогрохота.

3. Исследованы закономерности гидравлических сопротивлений при движении гидросмеси в наклонных желобах прямоугольного поперечного сечения. Исследования проводились экспериментальным путем с предварительным анализом методом теории подобия и анализа размерностей (пи-теоремы).

Эксперименты были проведены в широком диапазоне изменения определяющих параметров:

- угол а наклона дна желоба к горизонту — от 25' до 30° (продольный уклон i = sin а от 0,0073 до 0,5);

- угол сближения боковых стенок желоба — от 2,29° до 4,56°;

- глубины потока — от 1,8 мм до 18,9 мм;

- отношение Т:Ж гидросмеси — от 0,013 до 0,773;

- средняя скорость потока — от 0,046 м/с до 2,44 м/с;

- числа Рейнольдса по «чистой воде» - от 1690 до 17380;

- числа Рейнольдса по гидросмеси — от 1380 до 16080;

- числа Фруда Рг-от 0,014 до 238;

- комплекс Рг/1 - от 0,058 до 1130;

- коэффициент гидравлического сопротивления — от 0,015 до 96,4.

Всего за период 1995-1999 г.г. было выполнено 30 методических опытов

на «чистой воде» и 230 опытов на гидросмеси.

В качестве твердого материала использовалась аллювиальная горная масса объемной плотностью от 1,58 до 1,70 г/см3 и классами крупности - 2,5 мм; -5 мм и — 16 мм.

В результате установлено следующее.

1). Определяющими параметрами для оценки величины коэффициента Дарси являются числа Фруда и Рейнольдса, продольный уклон желоба, концентрация твердого, относительная шероховатость дна, угол схождения боковых стенок желоба, а также некоторые комбинации этих параметров.

2). Величина коэффициента Дарси в значительной степени зависит от числа Фруда, убывая с ростом последнего.

3). В исследованном диапазоне величина коэффициента Дарси слабо зависит от числа Рейнольдса.

4). Влияние сил тяжести и вязкости на параметры гидропотока может быть учтено сочетанием значений чисел Фруда и Рейнольдса.

5). С ростом концентрации твердого (или отношения Т:Ж) коэффициент Дарси в целом увеличивается.

6). Для зависимостей X = Х = ^ (Рг/Яе), А, = ^ (Т/Ж) получены аппроксимационные зависимости.

4. С использованием установленных новых данных о закономерностях гидравлических сопротивлений разработана теория работы сужающихся желобов, входящих в состав технологической линии по переработке золотосодержащих песков россыпных месторождений, включающая:

- методику расчета свободной поверхности потока гидросмеси в сужающемся желобе со сплошным дном;

- методику построения свободной поверхности потока гидросмеси в сужающемся желобе с поперечными разгрузочными щелями (спиготами);

- уравнения движения частицы в потоке, движущемся по наклонной плоскости, построены траектории ее движения со свободной поверхности при ламинарном режиме, что позволяет определять зоны концентрации ценного компонента с заданными свойствами и оптимального размещения разгрузочных щелей;

- уравнения движения однородных и неоднородных (агрегатированных) частиц в условиях сухого и жидкостного трения по наклонной плоскости. Показано, что частицы, в зависимости от соотношений между коэффициентом сопротивления и уклоном плоскости, могут отставать от жидкости или опережать ее, а также двигаться с одинаковой с ней скоростью. Эти результаты качественно согласуются с экспериментальными данными ранее проведенных рядом авторов опытов и могут быть также использованы для оптимизации режимов работы сужающихся желобов;

- конструкцию обогатительного желоба, допускающую регулировку размеров разгрузочных щелей для обеспечения оптимальных режимов сегрегационного обогащения горной массы. Конструкция защищена патентом РФ.

5. Выполнен теоретический анализ влияния колебаний горных пород на формирование зон концентрации минералов большой плотности. Рассмотрено движение частиц ценного компонента по подложкам плоской и циклоидальных форм в условиях сухого и жидкостного трения. Составлены дифференциальные уравнения движения частиц горной породы и ценного компонента под воздействием сейсмических колебаний в сухой и обводненной аллювиальной россыпи и установлены начальные скорости, при которых частицы способны покинуть подложку и совершать миграционные перемещения вниз, формируя обогащенный ириплотиковый пласт.

Установлено, что движение частиц по твердому основанию под воздействием горизонтальных колебаний аллювиальной горной породы представляет собой быстротекущий механический процесс, длительность которого измеряется милли- и сантисекундами. Характер движения частицы по вогнутой циклоидальной подложке зависит от соотношения между плотностью и размерами частицы, радиусом образующей окружности циклоиды, а также вязкостью жидкости (для воды - ее температурой). При движении частиц по выпуклой циклоиде наиболее мелкие из них сползают по поверхности безотрывно и способны накапливаться в западинах, образованных смежными ветвями циклоиды. Крупные частицы при достаточной начальной скорости отрываются от подложки и перемещаются в водной среде, имея возможность концентрироваться в более низких горизонтах.

Разработанная методика создает предпосылки не только качественного, но и количественного анализа влияния микросейсмов на концентрацию ценного компонента в золотосодержащих песках. Способ формирования обогащенного приплотикового пласта техногенной россыпи защищен патентом РФ .

6. Рассмотрены и получены расчетные зависимости для некоторых типов схем, которые могут встречаться в практике формирования продуктивного пласта россыпи путем создания в ней искусственного фильтрационного течения, а также комбинированного воздействия на нее безнапорного наземного и фильтрационных потоков. Изложенные методы расчета фильтрационных характеристик применимы как для однородных, так и многослойных россыпей, структура которых характерна для техногенных россыпей. Способ разработки россыпных месторождений полезных ископаемых комплексным воздействием напорных и безнапорных потоков воды защищен патентом РФ.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Корнеева С.И., Пуляевский A.M., Литвинцев B.C. Размывающая способность струи при подводной разработке забоя земснарядом. // Известия Вузов, Горный журнал. Екатеринбург, 1999, № 1. — 2, С. 51 - 54.

2. Пуляевский A.M., Корнеева С.И., Литвинцев B.C., Пономарчук Г.П. Экспериментальные исследования процесса подводной разработки россыпного месторождения тяжелых минералов методом всасывания // Горный информа-

ционно-аналитический бюллетень / Региональное приложение: Дальний Восток. 2005. С. 483-494.

3. Пуляевский A.M. Движение твердой частицы над щелью гидрогрохота // Горный информационно-аналитический бюллетень / Региональное приложение: Дальний Восток. 2005. С.478 - 482.

4. Мамаев Ю.А., Пуляевский A.M., Литвинцев B.C. Уравнения движения гидросмеси в коническом гидрогрохоте. // Изв. Вузов. Горный журнал, 2000. № 6. С. 95-99.

5. Альтшуль А.Д., Пуляевский A.M. О гидравлических сопротивлениях в руслах с усиленной шероховатостью. // Гидротехническое строительство. 1974. № 7. С. 27 - 28.

6. Пуляевский A.M. Об устойчивости установившегося равномерного течения в открытом призматическом русле. //Труды координационных совещаний по гидротехнике. Л.: Энергия., вып. 52. 1969.

7. Пуляевский A.M. Об экспериментальной проверке критериев устойчивости равномерного установившегося движения жидкости в открытом канале. // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1984. № 6.

8. Пуляевский A.M., Мамаев Ю.А., Литвинцев B.C.. Исследование гидравлических сопротивлений двухфазных гидросмесей в сужающихся желобах // Горный инф.- аналитич. бюллетень, № 3. 2004. - С.58+64.

9. Пуляевский A.M. Гидравлический расчет сужающихся желобов // Горный информационно- аналитический бюллетень / Региональное приложение: Дальний Восток. 2005. С. 468 - 477.

10. Пуляевский A.M. Сегрегационное разделение частиц ценных компонентов большой плотности в аллювиальных россыпях под воздействием сейс-моакустических процессов. Хабаровск: ХГТУ, 2003. 27 с. (ВИНИТИ, № 1920- В 2003).

11. Пуляевский A.M., Литвинцев B.C. О перемещении частиц ценного компонента россыпи под воздействием продольных колебаний. Хабаровск: ХГТУ, 2003. 15 с. (ВИНИТИ, № 1921- В 2003).

12. Пуляевский A.M., Литвинцев B.C., Мамаев Ю.А.. Фильтрация воды в многослойных пластах техногенных россыпей // Горный инф.- аналитич. бюллетень, № 2. 2004—С. 98.

13. Проблемы рационального освоения золотороссыпных месторождений Дальнего Востока (геология, добыча, переработка) // Мамаев Ю.А., Ван-Ван Е А.П., Сорокин А.П., Литвинцев B.C., Пуляевский A.M./ Владивосток: Дальнау-ка, 2002. 200 с.

14. Пуляевский A.M. Об устойчивости установившегося равномерного течения в открытом призматическом русле. //Труды координационных совещаний по гидротехнике. Л.: Энергия., вып. 52. 1969.

15. Пуляевский A.M. Экспериментальные исследования гидравлического сопротивления в технически гладком открытом канале. / Сб. трудов МИ-СИ им. В.В. Куйбышева № 67. М.: Энергия. 1969.

16. Майрановский Ф.Г., Пуляевский A.M. О модели нестационарного пограничного слоя при движении жидкости в открытых руслах. // Исследования

сооружений и оборудования гидроузлов. Сб. трудов МИСИ № 67. М.: Энергия, 1969. С. 207-210.

17. Мамаев Ю.А., Корнеева С.И., Пуляевский A.M., Литвинцев B.C. Всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2165499. Приоритет от 06.12.1999. Опубл. 20.04.2001. Бюл. 11.

18. Мамаев Ю.А., Корнеева С.И., Пуляевский A.M., Литвинцев B.C. Всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2148692. Приоритет от 18.01.1999. Опубл. 10.05.2000. Бюл. 13.

19. Корнеева С.И., Пуляевский A.M. Всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2162124. Приоритет от 20.08.1999. Опубл. 20.01.2001. Бюл. № 2.

20. Пуляевский A.M., Корнеева С.И., Литвинцев B.C. Регулируемое всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2182949. Приоритет от 05.02.2001. Опубл. 27.05.2002. Бюл. № 15.

21. Пуляевский A.M., Косов В.В., Литвинцев B.C. Поворотное всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2208096. Опубл. 10.07.2003. Бюл. № 19.

22. Пуляевский A.M., Пономарчук Г.П., Литвинцев B.C., Мамаев Ю.А., Корнеева С.И. Зачистное всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2221114. Приоритет от 29.07.2002. Опубл. 10.01.2004. Бюл. № 1.

23. Пуляевский A.M., Литвинцев B.C., Корнеева С.И. Всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2246593. Опубл. 20.02.2005. Бюл. № 5.

24. Пуляевский A.M. Канал. А/с СССР № 918387. Приоритет от 16.04.1980. Опубл. 07.04.82. Бюл. № 13.

25. Пуляевский A.M. Канал. А/с СССР №1021693. Приоритет от 02.02.1982. Опубл. 07.06.83. Бюл. № 21.

26. Пуляевский A.M., Александрова Л.Н. и др. Безволновая конструкция канала. Патент РФ № 2199624. Опубл. 27.02.2003. Бюл. № 6.

27. Пуляевский A.M. и др. Безволновая конструкция канала. Патент РФ №2265694. Опубл. 10.12.2005. Бюл.№34.

28. Пуляевский A.M., Литвинцев B.C., Мамаев Ю.А., Пономарчук Г.П. Обогатительный желоб. Патент РФ № 2166995. Опубл. 20.05. 2001. Бюл.№14.

29. Литвинцев B.C., Мамаев Ю.А., Пуляевский A.M., Пономарчук Г.П. Способ разработки россыпных месторождений полезных ископаемых комплексным воздействием напорных и безнапорных потоков воды. Патент РФ № 2132952. Опубл. 10.07.99. Бюл. № 19.

30. Литвинцев B.C., Мамаев Ю.А. Пуляевский A.M. и др. Способ формирования обогащенного приплотикового пласта техногенной россыпи. Патент РФ № 2147684, приоритет от 21.09.1998.

Пуляевский Анатолий Михайлович

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подписано в печать 02.03.06. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Гарнитура «Тайме». Усл. печ. л. 2,15. Тираж 130 экз. Заказ 117.

Отдел оперативной полиграфии издательства Тихоокеанского государственного университета. 680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136

Содержание диссертации, доктора технических наук, Пуляевский, Анатолий Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

1.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ РОССЫПНОЙ ЗОЛОТОДОБЫЧИ.

1.1. Анализ современного состояния и проблем разработки россыпных месторождений различных генетических типов.

1.2. Обобщение и анализ исследований в области гидромеханизированной выемки и переработки песков россыпных месторождений.

1.3. Цели, задачи и методы исследования.

2. ТЕОРИЯ ПРОЦЕССОВ ВЫЕМКИ ГОРНОЙ МАССЫ ВСАСЫВАНИЕМ В ГЕОТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

2.1. Общие положения.

2.2. О механизме взаимодействия потока воды с твердой частицей. Стесненное движение частиц.

2.3. Конструкции всасывающих устройств земснарядов.

2.4. Математические модели движения гидросмеси во всасывающих устройствах земснаряда.

2.5. Гидравлический расчет полого щелевого экрана.

2.6. Экспериментальные исследования всасывающих устройств земснаряда.

2.6.1. Лабораторные исследования полого щелевого экрана.

2.6.2. Полупромышленные испытания всасывающего устройства с щелевым экраном земснаряда.

Выводы.

3. ПРОЦЕССЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПЕСКОВ РОССЫПЕЙ И КОНЦЕНТРАЦИИ ПОЛЕЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ В КОНИЧЕСКИХ ГИДРОГРОХОГАХ НА ДРАГАХ.

3.1. Общие сведения.

3.2. Движение твердой частицы от поверхности потока гидросмеси к цилиндрической поверхности гидрогрохота.

3.3. Движение твердой частицы по цилиндрической поверхности гидрогрохота.

3.4. Движение твердой частицы по конической поверхности гидрогрохота.

3.5. Движение твердой частицы над разгрузочной щелью гидрогрохота.

3.6. Уравнения движения гидросмеси в коническом гидрогрохоте.

3.7. Расчет разгрузочного отверстия гидрогрохота.

Выводы.

4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В ОТКРЫТЫХ ЖЕЛОБАХ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ПЕСКОВ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.;.

4.1. Современное состояние теории гидродинамических процессов в открытых желобах.

4.2. Исследование сопротивлений потоку гидросмеси в наклонных желобах при переработке песков россыпей.

4.3. Гидравлический расчет сужающихся желобов.

4.4. Движение твердых частиц в сужающемся желобе.

4.5 Движение твердой частицы по плоскому дну желоба.

Выводы.

5. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ОБОГАЩЕННОГО ПРИПЛОТИКОВОГО ПЛАСТА ТЕХНОГЕННЫХ РОССЫПЕЙ НА ОСНОВЕ ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

5.1. Природные и технологические факторы формирования продуктивного пласта техногенной россыпи.

5.2. Сегрегационное разделение частиц ценных компонентов большой плотности в обводненных аллювиальных россыпях под воздействием сейсмоакустических процессов.

5.3. Фильтрация воды в многослойных россыпях как механизм формирования продуктивного пласта техногенной россыпи.

Выводы.

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ ОЦЕНКИ ПРОЦЕССОВ ВЫЕМКИ И ПЕРЕРАБОТКИ ПЕСКОВ РОССЫПЕЙ.

6.1. Общие положения.

6.2. Оценка эффективности земснарядной технологии разработки техногенной россыпи.

6.3. Оценка эффективности технологии разработки россыпей на основе формирования обогащенного приплотикового пласта.

6.4. Оценка социальных и экологических последствий внедрения процессов выемки и переработки песков россыпей.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Теоретические и технологические обоснования гидромеханизированной выемки и переработки золотосодержащих песков россыпных месторождений"

Одной из ведущих отраслей народного хозяйства российского Дальнего Востока является добыча полезных ископаемых, наиболее дефицитные и конкурентоспособные из которых - золото, платина, серебро и др.[1]

Кризисная ситуация в экономике Дальневосточного региона в начале 90-годов прошлого столетия в значительной степени была связана с недостаточной эффективностью горного производства. Проведенные в 1991 году структурные преобразования золотодобывающей промышленности пе способствовали росту объемов добываемого металла. Причины этого кроются как в общероссийских, так и региональных проблемах организационно-правового, финансово-экономического, технического и технологического характера. Однако, начиная с 1999 года, добыча драгоценных металлов только в Хабаровском крае увеличилась в 2,5 раза, причем доля рудного золота составляет 70 %. В Магаданской области продолжает оставаться преобладающей добыча россыпного золота.

За последние пять лет прослеживается тенденция увеличения годовой добычи золота в Российской Федерации в пределах от 3,5 до 13 % (2003 год). В то же время возрастает острота проблемы восполнения минерально-сырьевой базы золотодобывающей отрасли. С 1995 года прирост запасов не восполняет их погашение при добыче, и в 2002 году балансовые запасы золота составляли всего 97,6 % от уровня 1991 года (данные Министерства природных ресурсов РФ). Обеспеченность балансовыми запасами коренных месторождений (при сохранении сегодняшнего уровня добычи) составляет 20-30 лет, а россыпных месторождений - 8 лет. Прогнозные ресурсы золота категорий PI, Р2 и РЗ составляют соответственно (% от общероссийских): по Дальневосточному федеральному округу 61,4; 49,1 и 50,0; по Сибирскому -31,5; 34,3 и 28,2, причем доля коренных месторождений в прогнозных ресурсах колеблется от 76% до 82%, а в балансовых запасах - около 54% общероссийских [2].

В сырьевой базе Дальнего Востока преобладают запасы рудного золота (54,4 %), и в некоторых регионах основной объем золотодобычи (более 50 %) обеспечивается эксплуатацией рудных месторождений. В то же время роль и значение россыпных месторождений сохраняются на достаточно высоком уровне [1]. Это объясняется относительно небольшим временем ввода россыпей в работу, более низкой, по сравнению с рудными предприятиями, капиталоемкостью, простотой разработки, включая процессы выемки и переработки продуктивной горной массы. По оценкам специалистов, такое соотношение в структуре золотодобычи сохранится в ближайшей и дальней перспективах [3].

Анализ сырьевой базы Дальневосточного региона показывает, что за многолетний (более 100 лет) период эксплуатации большинство легко осваиваемых россыпных месторождений (неглубокие, легкопромывистые, территориально расположенные вблизи от освоенных районов) уже отработаны. В связи с этим прирост запасов может быть достигнут за счет вовлечения в ра/ боту преимущественно сложных россыпей следующих типов:

- глубокозалегающих погребенных месторождений, как правило, с мелким и тонким золотом и с высокоглинистыми песками;

- прибрежно-морских россыпей;

- техногенных образований, являющихся продуктом первичной разработки природных россыпных месторождений.

Глубокозалегающие погребенные россыпи отрабатываются в ограниченном объеме из-за недостаточной их разведанности и изученности, а также из-за сложных горнотехнических условий их залегания. По предварительным оценкам, количество золота в россыпях этого типа оценивается в 10 - 15 % от общего количества на территории Дальнего Востока. Разведаны также месторождения в Магаданской и на севере Амурской областях, в Республике Саха, в Чукотском автономном округе.

Прибрежно-морские россыпи обнаружены на побережье Охотского, Японского морей и Северного Ледовитого океана. В настоящее время еделать оценку их доли в сырьевой базе россыпной золотодобычи Дальнего Востока затруднительно.

За более чем вековой период эксплуатации в отводах горных предприятий накоплены значительные запасы техногенных образований (вскрышные отвалы пород, хвосты переработки песков и их обогащения, целики различного назначения, не зачищенные площади и др.). Общий объем техногенных россыпей с содержанием золота от 100 мг/м3 и выше составляет несколько десятков миллиардов кубометров, в том числе в россыпях Нижнего Приамурья объем горной массы 743,2 млн. м3 с запасом золота 114,5 т, в Верхнем Приамурье, соответственно, 1,13 млрд. м3 и 269 т, что при сегодняшнем уровне добычи обеспечит эксплуатацию месторождений в течение более 25 лет. [3]. По оценкам специалистов ИГД ДВО РАН и ВНИИ-1, ресурсы техногенных и природно-техногенных россыпей Магаданской области и Чукотки составляют более 135 т золота и 1,2 млрд. м3 горной массы.

Техногенные россыпи, уступающие природным (геогенным) по некоторым позициям (в 2-4 раза ниже содержание золота, как правило, мелких и средних классов крупности, отсутствие пространственной концентрации металла), имеют перед последними ряд преимуществ:

- продуктивная золотосодержащая горная масса сложена первично разработанными породами с нарушенными цементационными связями, что делает возможным применение поточной технологии разработки с невысокими энергетическими и трудовыми затратами;

- техногенные образования территориально приближены к освоенным районам (в горных отводах золотодобывающих предприятий с достаточно развитой инфраструктурой), что позволяет, с одной стороны, включать их в производственный процесс с минимальными затратами, а с другой - решить вопрос о существенном пополнении сырьевой базы действующих предприятий, продлении срока их работы и обеспеченности занятости квалифицированных трудовых ресурсов.

Таким образом, техногенные россыпные образования можно рассматривать в качестве важного источника сырьевой базы добычи золота.

Вместе с тем, техногенные россыпные образования, кроме уже отмеченных, имеют и ряд других недостатков, затрудняющих извлечение золота. К ним можно отнести:

- наличие в техногенных россыпях значительного количества золота фракций - 0,25 мм, которое наиболее трудно извлекается при первичной разработке россыпи существующим технологическим оборудованием;

- присутствие в россыпях золота в сростках и связанного, доля которого, во многих случаях, даже превышает долю свободного золота;

- значительная глинистость песков и присутствие минералов тяжелых фракций шлихов, снижающих извлекаемость золота даже средних и крупных размеров.

При освоении природных и техногенных россыпей одна из наиболее сложных проблем состоит в извлечении мелкого и тонкого золота, потери которого в отдельных случаях достигают 70 . 80 % . [1]. Это обусловлено величиной и формой золотип, составом вмещающих пород и режимом работы обогатительного аппарата.

Важнейшей проблемой при освоении россыпных месторождений золота является экологическая. Ежегодно на Дальнем Востоке загрязняется около 15 тыс. га земель [4], две трети которых приходится на россыпные месторождения; при этом вредные вещества и примеси оказываются в поверхностном стоке и грунтовых водах на расстояниях, многократно превышающих территорию горных отводов предприятий. В итоге неизбежны изменения почвен-но-растительного покрова и животного мира.

Учитывая изложенную общую тенденцию развития структуры золотодобычи на ближайшие годы и проблемы извлечения золота из россыпей всех типов, возникает важная научная и народнохозяйственная задача создания новых и совершенствования существующих геотехнологий разработки россыпных месторождений золота и других тяжелых минералов на основе развития теоретических и технологических аспектов гидромеханизированных процессов выемки и переработки продуктивной горной массы россыпных месторождений.

Идея работы заключается в том, что поставленная цель достигается применением эффективной геотехнологии подводной разработки россыпей земснарядами и драгами, оснащенными новыми устройствами извлечения и переработки горной массы; теоретическим обоснованием и созданием технологии формирования обогащенного нриплотикового пласта комплексным i воздействием природных и технологических процессов, с последующей эффективной переработкой продуктивной горной массы, направляемой на обо-гатительпые аппараты.

Объект исследования: природные и техногенные россыпные место- > рождения цветных и благородных металлов и их структурные формирования.

Методы исследования.

Аналитический подход к изучению природных и технологических процессов заключался в составлении математических моделей и описании их дифференциальными уравнениями, получении решений и их анализе. Математические модели основывались на двух концептуальных позициях в отношении гидросмеси. В соответствии с первой из них гидросмесь рассматривалась в качестве дисперсоида, обладающего всеми свойствами континуума, второй - гидросмесь представлялась как совокупность частиц, движущихся в жидкой среде.

Экспериментальный подход использовался для решения самостоятельных задач (сопротивление движению гидросмеси) и для проверки аналитических решений.

При планировании экспериментов применялись методы теории подобия и анализа размерностей, а при обработке результатов - методы математической статистики.

Защищаемые научные положения.

4. Установленные экспериментально зависимости и полученные рас- , четные формулы для определения гидравлических сопротивлений гидросмеси с высокой концентрацией твердого материала в сужающихся желобах по- п зволяют выполнить аналитический расчет конструктивных и технологических параметров гидравлического концентратора.

Установлено, что

- с ростом концентрации твердого (отношения Т:Ж) значение коэффициента Дарси в целом увеличивается.

Выводы справедливы при изменении значения уклона желоба от 0,0073 до 0,5 (угол наклона дна желоба к горизонту от 25' до 30°), угле сближения боковых стенок желоба от 2,29° до 4,56°, отношений Т/Ж от 1/4 до 1/0,25, числе Фруда от 0,014 до 238, числе Рейнольдса гидросмеси от 1380 до 16100.

5. Интенсивность миграции ценных компонентов в отвальном комплексе техногенных россыпей зависит от уровня внешних природных или технологических продольных акустических колебаний, воздействия внутри-отвального потока воды, параметры которого определяются на основе установленных зависимостей для фильтрации воды в одно- и многослойных пластах горной породы при одновременном воздействии поверхностных потоков.

Научная новизна работы.

- получении аналитических зависимостей параметров движения гидросмеси во всасывающих устройствах щелевого типа земснаряда, позволяющих оптимизировать их конструктивно-технологические характеристики в зави- j симости от генетических свойств россыпей (минералогический, гранулометрический составы, связность и т.д.) и технических возможностей имеющегося в наличии земснарядного оборудования;

- разработке методики расчета фильтрации воды в многослойной обводненной аллювиальной горной породе техногенных россыпей, позволяющей определять скорости и расходы фильтрации в любом сечении фильтрационного потока.

Реализация результатов работы.

Результаты выполненных исследований использованы при внедрении в ОЛО «Прииск Соловьевский» опытно-промышленного комплекса оборудо- i вания и технологии переработки эфельных хвостов промывки золотосодержащих песков драгой № 231. Расчетный экономический эффект от внедрения-j составил 3,9 млн. руб. Рекомендации по применению процессов гидромеханизированной выемки и переработки золотосодержащих песков приняты ОАО "Дальстроймеханизация" и др. организациями.

Личный вклад автора состоит:

- в теоретическом исследовании двухфазных потоков в конических гидрогрохотах, включающем составление уравнений движения дисперсоида во входной цилиндрической и конической сеющей частях аппарата, а также вывод расчетных формул для определения пропускной способности разгрузочного отверстия, в исследовании движения твердой частицы в потоке гидросмеси, в том числе и над разгрузочной щелью сеющей поверхности гидрогрохота; в получении соотношений, связывающих между собой конструктивные характеристики гидрогрохота и технологические параметры гидросмеси, позволяющие установить в каждом конкретном случае зоны концентрации ценного компонента в подрешетном пространстве гидрогрохота;

- в результатах аналитического исследования закономерностей относительного движения в безнапорном потоке гидросмеси частиц полезного компонента в зависимости от их физико-механических характеристик и уклона желоба;

Апробация работы.

Основные положения и отдельные разделы диссертации докладывались и получили положительные оценки на научно-технических конференциях Хабаровского политехнического института (г.Хабаровск, 1965, 1970, 1971, 1974, 1976, 1978), Московского инженерно-строительного института (МИСИ) им. В.В.Куйбышева (г. Москва, 1967,1968,1969,1970), на тематическом координационном совещании по гидравлике высоконапорных водосбросных сооружений ГВВС-68 (г.Красноярск, 1968), на XVII межвузовской научно-технической конференции (г. Ровно, 1968), на совещании секции физики по гидродинамике Московского общества испытателей природы (МО-ИП,г. Москва, 1969), на семинаре по гидродинамике при кафедре теоретической физики МОПИ им. Н.К Крупской (г.Москва 1969),на XX научно-технической конференции ДВПИ им. В.В. Куйбышева (г.Владивосток, 1971), на XXVII научно-технической конференции ХабИИЖТа (г.Хабаровск, 1971), научно-практическом семинаре "Добыча золота. Проблема и перспективы" (г. Хабаровск, 1997), IV международной конференции "Новые идеи в науках о Земле " (г. Москва, 1999), международном совещании "Научные и практические аспекты добычи цветных и благородных металлов" (г. Хабаровск, 2000), региональной конференции "Проблемы освоения и рационального использования природных ресурсов Забайкалья" (г.Чита,2000), III и V международных научных конференциях ХГТУ (2003, 2005 гг.), научно - техническом совете Тихоокеанского государственного университета (ТОГУ), научно-технических конференциях Хабаровского государственного технического университета(ХГТУ),Хабаровского высшего военного строительного института ХВССУ), Ученом совете и семинарах ИГД ДВО РАН и др.

Публикации.

Структура и объемы работы.

Диссертация состоит из введения, 6 разделов, заключения, содержит 284 страниц текста, 16 таблиц, 76 рисунков, список литературы из 170 па-именований и Приложений на 50 страницах.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Пуляевский, Анатолий Михайлович

Выводы.

1. В результате сравнения вариантов разработки техногенных россыпей золота на примере техногенного участка глубокозалегающей россыпи р. На-гима (Амурская обл.) установлено, что

- земснарядная добыча обеспечивает снижение себестоимости 1 г металла более чем в 3 раза (40,23 руб/г. против 132,67 руб/г)

- снижение себестоимости продукции достигается за счет увеличения продолжительности промывочного сезона (в среднем на 30.40 суток), существенного снижения эксплуатационных расходов, (в 2,1 раза на 1 м3 горной массы), некоторого снижения капитальных затрат;

- земснарядная технология позволяет снизить вредное воздействие на природную среду за счет более рационального использования воды и прилегающей территории;

- отмеченные преимущества земснарядной технологии будут усиливаться при переходе к освоению глубокозалегающих россыпей.

2. Крупномасштабная отработка техногенного месторождения с формированием продуктивного пласта по основным технологическим и экономическим показателям эффективнее показателей базовых технологий. Добыто металла больше на 35 %, в бюджет перечислено налогов больше тоже на 35 %. Выработка горной массы на одного рабочего увеличилась на 78 %, удельный расход электроэнергии на переработку 1 м горной массы уменьшилась на 33 %.

Чистый дисконтированный доход (NPV) при расчетной ставке дисконтирования 18 % составил за пятилетний период для базовой технологии с промывкой песков на промприборе ПГШ-50- 14 146 тыс. руб., а для технологии разработки техногенной россыпи на основе формирования приплотико-вого пласта - 18 163 тыс. руб., т.е. больше на 28,4 %.

Технология разработки техногенных россыпей с формированием обогащенного пласта способствует решению проблемы сокращения нарушаемых горными работами земель за счет уменьшения площадей под галечными отвалами пород (за счет объединения галечных и эфельных отвалов и выкладки их в обезвоженном состоянии при промывке песков), улучшению экологической обстановки за счет сброса в отстойники более осветленной и в меньшем объеме технологической воды. Это создает техногенный рельеф, позволяющий выполнить рекультивацию земель с минимальнными затратами.

Внедрение новой технологии способствует:

- повышению производительности горно-транспортного и обогатительного оборудования за счет предварительной подготовки и мультипереработ-ки горной массы; увеличению извлечения ценного компонента за счет доли мелкого и тонкого золота;

- приросту запасов россыпных месторождений золота и других ценных компонентов при снижении затрат на подготовительные работы в сравнении с затратами на подготовку к эксплуатации бедных природных россыпей; существенное снижение затрат на добычные работы и обогащение продуктивного пласта; снижение расхода технологической воды, уменьшение расхода электроэнергии и ГСМ на переработку 1 м горной массы;

- снижению негативного влияния на природную среду сокращением на 20.30 % площадей под отвалами хвостов переработки горных пород;

- созданию новых рабочих мест, увеличению поступления средств в местные бюджеты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований состоят в следующем.

1. Представлено теоретическое обоснование возможности разработки золотосодержащих песков из подводных забоев методом всасывания с использованием стандартного земснарядного оборудования, но дополненного специальными всасывающими устройствами. Разработан ряд конструкций всасывающих устройств (экранов), с помощью которых можно регулировать подэкранные потоки с целью достижения параметров, обеспечивающих наилучшие условия для подъема и перемещения частиц горной массы, включая и частицы большой плотности. При этом разработанные конструкции всасывающих устройств земснаряда обладают более высокими, чем простой всасывающий наконечник, техническими характеристиками в отношении способности всасывания частиц большой плотности, прорабатываемой площади забоя и равномерности ее переработки, производительности по тяжелым компонентам россыпи, а также обеспечивает более высокий уровень экологической безопасности при производстве горнотехнических работ. Разработанные конструкции всасывающих устройств защищены 8 патентами РФ. Для этих конструкций составлены инженерные методы расчета, в которых установлены количественные соотношения между конструктивными, гидравлическими и технологическими характеристиками всасывающих устройств всасывающего агрегата, а также фракционного и минерального состава россыпи, в том числе и ценного компонента.

2. Теоретически исследован процесс переработки золотосодержащих песков в коническом гидрогрохоте. Задача решена с двух концептуальных позиций в отношении гидросмеси: по одной из них гидросмесь рассматривается как совокупность твердых частиц, движущихся в жидкости, по другой -гидросмесь изучается как сплошная среда (континуум), физико-механические свойства которой зависят от концентрации твердой фазы (или отношения Т/Ж). Составлены и исследованы дифференциальные уравнения движения твердой частицы во входной цилиндрической части гидрогрохота (отдельно в толще потока и по внутренней поверхности цилиндра) и в конической части, а также над щелью колосника.

Установлены соотношения между размерами и плотностью частиц, а также их начальной скоростью при выходе из подающего патрубка, с одной стороны, и геометрическими размерами гидрогрохота и щелей колосниковой части, с другой, позволяющие определять параметры частиц, уходящих в подрешётное пространство и остающихся внутри гидрогрохота. Аналитические результаты качественно согласуются с данными ранее выполненных сотрудниками ИГД ДВО РАН экспериментальных исследований работы конического гидрогрохота, смонтированного на драге Соловьевского прииска.

В результате представленных аналитических построений появляется возможность определить зоны концентрации ценного компонента с заданными свойствами в подрешетном пространстве гидрогрохота.

Эксперименты были проведены в широком диапазоне изменения определяющих параметров:

- угол а наклона дна желоба к горизонту - от 25; до 30° (продольный уклон i = sin а от 0,0073 до 0,5);

- угол сближения боковых стенок желоба - от 2,29° до 4,56°;

- глубины потока - от 1,8 мм до 18,9 мм;

- отношение Т/Ж гидросмеси - от 0,013 до 0,773;

- средняя скорость потока - от 0,046 м/с до 2,44 м/с;

- числа Рейнольдса по «чистой воде» - от 1690 до 17380;

- числа Рейнольдса по гидросмеси - от 1380 до 16080;

- числа Фруда Fr- от 0,014 до 238;

- комплекс Fr/i - от 0,058 до 1130;

- коэффициент гидравлического сопротивления - от 0,015 до 96,4.

Всего за период 1995-1999 г.г. было выполнено 30 методических опытов на «чистой воде» и 230 опытов на гидросмеси.

В качестве твердого материала использовалась аллювиальная горная масса объемной плотностью от 1,58 до 1,70 г/см и классами крупности - 2,5 мм; - 5 мм и - 16 мм.

В результате установлено следующее.

2). Величина коэффициента Дарси в значительной степени зависит от числа Фруда, убывая с ростом последнего.

3). В исследованном диапазоне величина коэффициента Дарси слабо зависит от числа Рейнольдса.

5). С ростом концентрации твердого (или отношения Т/Ж) коэффициент Дарси в целом увеличивается.

6). Для зависимостей X = f(Fr), X = ft (Fr/Re), X = f2 (Т/Ж) получены аппроксимационные зависимости.

- методику расчета свободной поверхности потока гидросмеси в сужающемся желобе со сплошным дном;

- уравнения движения однородных и неоднородных (агрегатирован-ных) частиц в условиях сухого и жидкостного трения по наклонной плоскости. Показано, что частицы, в зависимости от соотношений между коэффициентом сопротивления и уклоном плоскости, могут отставать от жидкости или опережать ее, а также двигаться с одинаковой с ней скоростью. Эти результаты качественно согласуются с экспериментальными данными ранее проведенных рядом авторов опытов и могут быть также использованы для оптимизации режимов работы сужающихся желобов;

- конструкцию обогатительного желоба, допускающая регулировку размеров разгрузочных щелей для обеспечения оптимальных режимов сегрегационного обогащения горной массы. Конструкция защищена патентом РФ.

Разработанная методика создает предпосылки не только качественного, но и количественного анализа влияния микросейсмов на концентрацию ценного компонента в золотосодержащих песках. Способ формирования обога щенного приплотикового пласта техногенной россыпи защищен патентом РФ [149].

Способ разработки россыпных месторождений полезных ископаемых комплексным воздействием напорных и безнапорных потоков воды защищен патентом РФ [148].

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Пуляевский, Анатолий Михайлович, Хабаровск

1. Мамаев Ю.А. Проблемы добычи золота из россыпных месторождений Дальнего Востока на современном этапе. // Сб.: Научно-технические проблемы освоения минеральных ресурсов на Дальнем Востоке. Владивосток: Дальнаука, 2000. С. 7 12.

2. Белов С.В., Ротфельд И.С. Прогнозный потенциал российского золота и перспективы освоения новых месторождений // Золотодобывающая промышленность, № 3,2003, С.6.

3. Проблемы добычи золота из россыпей Дальнего Востока на современном этапе./Мамаев Ю.А., Ван-Ван-Е А.П., Литвинцев B.C. и др. // Добыча золота. Проблемы и перспективы: Сб. научн. тр.,: ИГД ДВО РАН. Хабаровск, 1997. С. 13-23.

4. Крупская Л.Т., Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П., Литвинцев B.C., Пономарчук Г.П. Экологические основы рационального землепользования при освоении россыпных месторождений Дальнего Востока. Хабаровск-Владивосток: Дальнаука, 1997. С. 76.

5. Беневольский Б.И., Шевцов Т.П. О потенциале техногенных россыпей золота Российской Федерации. // Минеральные ресурсы. 2000. № 1. С. 14-18.

6. Беневольский Б.И. Золото России: проблемы использования и воспроизводства минерально-сырьевой базы. М: АОЗТ «Геоинформмарк», 1995. С. 88.

7. Секисов Г.В. Рациональное освоение месторождений полезных ископаемых многогранная научно-производственная категория.

8. Рациональное освоение месторождений полезных ископаемых Дальнего Востока. / Сб. научн. тр. ИГД ДВО РАН. Владивосток: Дальнаука, 1997. С. 50-55.

9. Шевелева Е.А., Литвинцев B.C. Классификация природных аллювиальных россыпей золота. // Рациональное освоение месторождений полезных ископаемых Дальнего Востока. Сб. научн. тр. ИГД ДВО РАН. Владивосток: Дальнаука, 1997. С. 70-83.

10. Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. М.: Недра, 1973. 560 с.

11. Шорохов С.М., Кочергин A.M. Методика сопоставления дражной разработки с глубокой вскрышей и с валовой выемкой. Колыма. 1980, №12. С.4-6.

12. Шорохов С.М. О методике расчета уровня песков к выемке и промывке на бульдозерных разработках мерзлых россыпей. Колыма. 1981, №2. С. 5-10.

13. Шорохов С.М. Методика учета влияния вариантов технологии разработки россыпи при проектировании. Колыма. 1978, №2. С. 4-6.

14. Богданов Е.И. Вопросы технического прогресса на промывке песков россыпных месторождений Северо-Востока СССР. Магадан: Магаданское книжное издательство, 1967. 207 с.

15. Богданов Е.И. Оборудование для транспорта и промывки песков россыпей. М.: Недра, 1978. 240 с.

16. Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений. М.: Недра. 1977. 461 с.

17. Самышин В.К., Лавров Н.П., Перлынтейн Г.З. Из опыта гидроразработки россыпных месторождений //Колыма. 1991, №3. С.13-16.

18. Самышин В.К. Теплообмен водного потока с оттаивающими горными породами и атмосферой // Совершенствование техники и технологии разработки многолетнемерзлых россыпей / Сб. науч. тр. ВНИИ-1. Магадан. 1982. С. 59-62.

19. Лавров Н.П., Самышин В.К., Чуркин А.Е., Перлынтейн Г.З. Особенности разработки мерзлых пород гидросмывом // Совершенствование техники и технологии разработки многолетнемерзлых россыпей /Сб. науч. тр. ВНИИ-1. Магадан, 1982. С.3-14.

20. Самышин В.К., Лавров Н.П., Перлынтейн Г.З. Изыскание рациональных параметров гидроразмыва льдистых мелкодисперсных отложений // Вопросы инженерного мерзлотоведения россыпных месторождений / Сб. науч. тр. ВНИИ-1. Магадан, 1982. С.59-64.

21. Хныкин В.Ф. Разрушение горных пород гидромониторными струями на открытых разработках. М.: Наука, 1969. С. 5-130.

22. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. М.: Недра, 1979. 549 с.

23. Методические рекомендации по применению опытной технологии гидравлической разработки высокоглинистых мерзлых песков россыпных месторождений / Саввин Е.О., Слепцов А.Е., Полхов Г.Л., Петров Е.Е. Якутск: Изд. ЯФ СО АН СССР, 1988. 28 с.

24. Дробаденко В.П. Интенсификация гидромеханизированной разработки россыпных месторождений на основе пульпоприготовления закрученными струями // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук / Л.: Горный институт. 1990.

25. Шкундин Б.М. Оборудование гидромеханизации земляных работ. М.: Энергия, 1970. 165 с.

26. Галимов М.Д., Шеин А.А. Опыт попутной добычи песчано-гравийной смеси драгой. // Колыма. 1963. № 4.

27. Зырянов А.Г. Применение роторных драг за рубежом. // Цветная металлургия. 1986. № 10. С. 85 86.

28. Лобанов Д.П., Фонберштейн Е.Г., Лешков В.Г. О целесообразности промышленного применения гидравлических драг при разработке россыпей тяжелых металлов // Цветная металлургия. 1969. № 16. С. 6 10.

29. Овчарук С.В., Каменецкий В.Л., Корсаков А.Ю. Новая технология намыва сооружений с помощью самоходных сгустителей-грунтоукладчиков. Горный журнал. 2001, №8. С. 41-45.

30. Пеняскин Т.И. Разработка глубоких обводненных карьеров земснарядом новой конструкции. Известия ВУЗов. Горный журнал. 2001, № 6. С. 13-16.

31. Плавучий землесос «Nautilus». Schwimmbagger «Nautilus» abgeliefert // Schiff und Hafen: Seewirt., Kommandobrucke Schiff und Hafen Seewirt.. 1996. 48, №6. C. 7. Нем.

32. Разработка методов ведения добычи в Красном море. Amann Ji. Development to ocean mining in the Red sea // Marine Mining. 1985. V. 5, № 2. P.103-104.

33. Технические изыскания подходящего всасывающего насоса для глубоководной добычи / Wan Buyan, Liu Shuying // Kuangye yanju yucca Mining Res. And Dev. 1996.- 16, № 1. C. 26 28. Кит.

34. Состояние золотодобывающей промышленности в зарубежных странах: Обзор / Сост. А.Г. Зырянов, Э.С. Ивановский. М.: ЦНИИцветмет экономики и информ. 1988. 55 с. ( Обзор. Информ. Сер. Экономика цв. металлургии зарубежных стран. Вып. 4 ).

35. Юфин А.П. Гидромеханизация. М.: Изд-во литературы по строительству, 1965. 377 с.

36. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970.904 с.

37. Словарь по геологии россыпей. М.: Недра, 1985. 197 с.

38. Гришанин К.В. Динамика русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 286 с.

39. Рощупкин Д.В. Исследование процесса грунтозабора плавучими землесосными снарядами. М.: 1958. 54 с.

40. Справочник по обогащению руд. В 3-х томах. Гл. ред. О.С. Богданов. Т. 1. Подготовительные процессы. М.: Недра, 1972. 448 с.

41. Шило Н.А. Основы учения о россыпях. М.: Наука, 1981. 384 с.

42. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика (основы механики жидкости). М.: Стройиздат, 1975. 327 с.

43. Корнеева С.И., Пуляевский A.M., Литвинцев B.C. Размывающая способность струи при подводной разработке забоя земснарядом. // Известия Вузов, Горный журнал. Екатеринбург, 1999, № 1. 2, С. 51 - 54.

44. Пуляевский A.M., Мамаев Ю.А. и др. Повышение эффективности процессов всасывания горной массы земснарядов при разработке россыпей //Проблемы формирования и освоения минерально-сырьевых ресурсов Дальнего Востока. Хабаровск, ИГД ДВО РАН, 2004. С. 230 234.

45. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1969. 742 с.

46. Альтшуль А.д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1982.224 с.

47. Кизевальтер Б.В. Теоретические основы гравитационных процессов обогащения. М.: Недра, 1979. 295 с.

48. Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. М.: Изд-во литературы по строительству, 1964. 156 с.

49. А.с. СССР № 227196, МПК Е02 F3 / 92. Грунтозаборное устройство земснаряда. Опубл. 28.01.69.

50. А.с. СССР № 899782, МПК Е02 F3 / 92. Наконечник всасывающей трубы земснаряда. Опубл. 23.01.82. Бюл. № 3.

51. А.с. СССР № 8273455, МПК Е02 F3 / 92. Грунтозаборное устройство землесосного снаряда. Опубл. 30.11.86. Бюл. № 44.

52. А.с. СССР № 985203, МПК Е02 F3 / 92. Всасывающее устройство землесосного снаряда. Опубл. 30.12.82. Бюл. № 48.

53. Мамаев Ю.А., Корнеева С.И., Пуляевский A.M., Литвинцев B.C. Всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2165499. Приоритет от 06.12.1999. Опубл. 20.04.2001. Бюл. 11.

54. Мамаев Ю.А., Корнеева С.И., Пуляевский A.M., Литвинцев B.C. Всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2148692. Приоритет от 18.01.1999. Опубл. 10.05.2000. Бюл. 13.

55. Корнеева С.И., Пуляевский A.M. Всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2162124. Приоритет от 20.08.1999. Опубл. 20.01.2001. Бюл. №2.

56. Пуляевский A.M., Корнеева С.И., Литвинцев B.C. Регулируемое всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2182949. Приоритет от 05.02.2001. Опубл. 27.05.2002. Бюл. № 15.

57. Чугаев P.P. Гидравлика. Техническая механика жидкости. Л.: Энергия, 1971. 552 с.

58. Пуляевский A.M., Косов В.В., Литвинцев B.C. Поворотное всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2208096. Опубл. 10.07.2003. Бюл. № 19.

59. Пуляевский A.M., Пономарчук Г.П., Литвинцев B.C., Мамаев Ю.А., Корнеева С.И. Зачистное всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2221114. Приоритет от 29.07.2002. Опубл. 10.01.2004. Бюл. № 1.

60. Пуляевский A.M., Литвинцев B.C., Корнеева С.И. Всасывающее устройство земснаряда. Патент РФ № 2246593. Опубл. 20.02.2005. Бюл. № 5.

61. Пуляевский A.M. Применение экранных устройств для подводной разработки россыпей земснарядами. Материалы пятой международной научной конференции ИАС ХГТУ. Хабаровск: ХГТУ, 2005. С. 92 94.

62. Проблемы рационального освоения золотороссыпных месторождений Дальнего Востока (геология, добыча, переработка) // Мамаев Ю.А., Ван-Ван-Е А.П., Сорокин АЛХ, Литвинцев B.C., Пуляевский A.M./ Владивосток: Дальнаука, 2002. 200 с.

63. Карань А.В., Пуляевский A.M. Уравнение движения жидкости в полом щелевом экране земснаряда // Новые идеи нового века. Материалы третьей международной научной конференции ИАС ХГТУ. Хабаровск: ХГТУ, 2003. С. 90-92.

64. Салий О.Н., Николаев В.Ю., Пуляевский A.M. Гидравлический расчет всасывающих устройств земснаряда: Тезисы докладов 41-й научно-техн. конференции студентов и аспирантов ХГТУ. Хабаровск: ХГТУ, 2002. С. 93.

65. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим расчетам. М.: Машиностроение. 1992. 672 с.

66. Пономарчук Г.П. Совершенствование технологии дражной разработки глубокозалегающих россыпей Приамурья // Канд. дисс. / Хабаровск: ИГД ДВО РАН, 2000. 138 с.

67. Хрусталев М.И. Фракционирование песков и удаление из них глинистых частиц при помощи гидравлических классификаторов. М.: Госстройиздат, 1960.

68. Аидрианов И.С., Цветков В.К. К вопросу о движении твердой частицы по внутренней поверхности гидроциклона //Сб. науч.трудов посанитарной технике / Волгоградский институт инженеров городского хозяйства. Вып.1. 1967. С. 339 346.

69. Яблонский А.А. Курс теоретической механики. М.: Высшая школа, 1984.423 с.

70. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1967. 608 с.

71. Пуляевский A.M. Движение твердой частицы над щелью гидрогрохота // Горный информационно-аналитический бюллетень / Региональное приложение: Дальний Восток. 2005. С.478 -482.

72. Пуляевский A.M. Уравнения движения потока гидросмеси во входной части гидрогрохота. // Научные и практические аспекты добычи цветных и благородных металлов. Доклады международного совещания. Том II. Хабаровск, 2000. 266 с.

73. Литвинцев B.C., Мамаев Ю.А., Пуляевский A.M. О движении потока гидросмеси в конической части гидрогрохота. // Добыча золота. Проблемы и перспективы.: Докл. научн.-практ. семин. 25 27 сентября 1997 г. т. III. Хабаровск: ИГД ДВО РАН, 1997. С. 442 - 451.

74. Мамаев Ю.А., Пуляевский A.M., Литвинцев B.C. Уравнения движения гидросмеси в коническом гидрогрохоте. // Изв. Вузов. Горный журнал, 2000. № 6. С. 95 99.

75. Зегжда А.П. Теория подобия и методика расчета гидротехнических моделей. М.: Госстройиздат, 1938.

76. Зегжда А.П. Гидравлические потери на трение в каналах и трубопроводах. М. Л.: Госстройиздат, 1957.

77. Егоров С.А. Сборник (юбилейный) 1929 1939 г.г. работ Архангельского лесотехнического институ!а им. В.В. Куйбышева. 1940.

78. Powell R.W. Proceedings ASCE, vol. 70. 1944. № 10.

79. Keulegan G.H., Patterson G.W. Mathematical theory of irrotational translation waves. Research National Bureau of Standards. Vol. 24. 1940.

80. Пуляевский A.M. Об устойчивости установившегося движения жидкости и волновых явлениях в открытых призматических руслах. // Гидродинамика. Материалы совещания секции физики по гидродинамике 14. 15 апреля 1970г. М.: МОИП. 1970.

81. Пуляевский A.M. Экспериментальные исследования гидравлического сопротивления в технически гладком открытом канале.Сб.трудов МИСИ им. В.В. Куйбышева № 67. М.: Энергия. 1969.

82. Пуляевский A.M. Экспериментально-теоретические исследования устойчивости движения и гидравлических сопротивлений в открытых потоках. // Материалы Всесоюзной научно-технической конференции молодых специалистов гидротехников и мелиораторов. М.: 1970.

83. Пуляевский A.M. О влиянии волн неустойчивости на гидравлические сопротивления в открытых каналах. // Материалы 27-й научно-технической конференции ХабИИЖТа. Вып. VI. Хабаровск. 1971.

84. Пуляевский A.M. Исследование гидравлических сопротивлений и устойчивости движения в открытых призматических руслах. // Канд. дисс. М.: 1971.

85. Альтшуль А.Д., Пуляевский A.M. О гидравлических сопротивлениях в руслах с усиленной искусственной шероховатостью. Сб. трудов МИСИ им. В.В. Куйбышева. М. 1972.

86. Альтшуль А.Д., Пуляевский A.M. О гидравлических сопротивлениях в руслах с усиленной шероховатостью. // Гидротехническое строительство. 1974. № 7. С. 27 28.

87. Г1уляевский A.M. О критерии устойчивости равномерного установившегося движения в открытом призматическом русле. Сб. трудов МИСИ им. В.В. Куйбышева. № 62, вып.П. М. 1969.

88. Пуляевский A.M. Об устойчивости установившегося равномерного течения в открытом призматическом русле. //Труды координационных совещаний по гидротехнике. JI.: Энергия., вып. 52. 1969.

89. Пуляевский A.M. Критерий неустойчивости свободной поверхности потока в открытом русле // Сборник трудов МИСИ им. В.В. Куйбышева, № 55, вып. II. М.: МИСИ, 1968.

90. Пуляевский A.M. Некоторые особенности гидродинамики открытых потоков. // Материалы 11 конференции молодых ученых Хабаровского края. Хабаровск. 1972.

91. Ю2.Пуляевский A.M. Об экспериментальной проверке критериев устойчивости равномерного установившегося движения жидкости в открытом канале. // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1984. № 6.

92. Пуляевский A.M. Особенности гидродинамики при спопгаппом волнообразовании в открытом канале // Новые идеи нового века. Материалы пятой международной научной конференции ИАС ХГТУ. Хабаровск: ХГТУ, 2005. С. 85-91.

93. Пуляевский A.M. Об устойчивых режимах работы канализационных и дорожных груб. // Межвузовский сб. «Гидравлика и водоснабжение», Хабаровск. 1974.

94. Ю5.Белов В.А. Сб. статей по судостроению, судоремонту и эксплуатации судов промыслового флота. Вып. 1. Калининград, 1966.

95. Пуляевский A.M. Канал. А/с СССР № 918387. Приоритет от 16.04.1980. Опубл. 07.04.82. Бюл. № 13.

96. Пуляевский A.M. Капал. А/с СССР №1021693. Приоритет от 02.02.1982. Опубл. 07.06.83. Бюл. № 21.

97. Пуляевский A.M., Александрова Л.Н. и др. Безволновая конструкция канала. Патент РФ № 2199624. Опубл. от 27.02.2003. Бюл. № 6.

98. Пуляевский A.M. и др. Безволновая конструкция канала. Патент РФ №2265694. Опубл. 10.12.2005. Бюл.№34.

99. Пуляевский A.M. О коэффициентах неравномерности распределения скоростей по живому сечению равномерного открытого потока. // Сб. трудов МИСИ им. В.В. Куйбышева. М. № 62. Вып. 2, 1969.

100. Майрановский Ф.Г., Пуляевский A.M. О модели нестационарного пограничного слоя при движеиии жидкости в открытых руслах. // Исследования сооружений и оборудования гидроузлов. Сб. трудов МИСИ № 67. М.: Энергия, 1969. С. 207-210.

101. Стокер Дж. Дж. Волны на воде. М.: ИЛ, 1959. 618 с.

102. Христианович С.А. Неустановившееся движение в каналах и реках. Некоторые новые вопросы механики сплошной среды. М.: АН СССР, 1938.

103. М.Ведерников В.В., Мастицкий Н.В., Потапов М.В. Неустановившееся движение водного потока в открытом русле. М. Л.: АН СССР, 1947.

104. Картвелишвили II.A. Неустановившиеся открытые потоки. Л.: Гидромеоиздат, 1968. 116 с.

105. Картвелишвили II.A. Потоки в недеформируемых руслах: Л.: Гидрометеоиздат, 1973.279 с.

106. Картвелишвили И.А. Нетрадиционные задачи гидравлики. М.: Энергоатомиздат, 1985. 169 с.

107. Войиич-Сяножеицкий 'Г.Г. Некоторые вопросы устойчивости потоков и их свободной поверхности при течении с большими скоростями. Труды координационных совещаний по гидротехнике. Вып. 7. М. Л.: Госэнергоиздат, 1963.

108. Dressier R.F. Mathematical Solution of the Problem of Roll-Waves in Inclined Open Channels. Communications on Pure and Applied Math. Vol. 2, № 3. 1949. P. 149-194.

109. Jeffreys H. The Flow of water in an inclined channel of rectangular section. London, Edinburg and Dublin. Philosophical Magazine. Ser. 6. Vol. 49, № 293, 1925. P.793-803.

110. Jwagaki Y. Proceedings of the Japan Nat. Congress for Appl. Mech.,1952.

111. Зацепина Г.Н. Свойства и структура воды. М.: МГУ, 1974. 167 с.

112. Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды. JL: Гидрометеоиздат. 1975.280с.

113. Связанная вода в дисперсных системах. Вып. I. М.: МГУ. 1970. 167 с.

114. Связанная вода в дисперсных системах. Вып. 3. М.: МГУ, 1974. 127 с.

115. Пуляевский A.M. Некоторые вопросы гидродинамики пластически вязких тел. //Труды ХПИ. Вып. 7. Хабаровск: Хабаровское книжное издательство. 1967.

116. Литвинцев B.C. Обоснование параметров геотехнологии комплексного освоения техногенных россыпных месторождений Дальнего Востока. // Докт. дисс. Хабаровск: ИГД ДВО РАН, 2000.

117. Михайлова Н.А. Перенос твердых частиц турбулентными потоками воды. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 234 с.

118. Левин Л.Р. Об определении глубины потока при равномерном течении жидкости в открытых руслах. // Вопросы гидравлики. Сб. трудов МИСИ № 124.М, 1974.

119. Маастик А.А. Сопротивление движению воды в открытых призматических руслах. // Канд. дисс. М, 1960.

120. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука. 1965,386 с.

121. Клайн С.Дж. Подобие и приближенные методы. М.: Мир, 1968.

122. Литвинцев B.C., Мамаев Ю.А., Пуляевский A.M. О гидравлических сопротивлениях при безнапорном движении двухфазной гидросмеси с высокой концентрацией твердой составляющей. //Колыма. 1998. № 1.С. 45-51.

123. Пуляевский A.M., Мамаев Ю.А., Литвинцев B.C. Исследование гидравлических сопротивлений двухфазных гидросмесей в сужающихся желобах // Горный инф аналитич. бюллетень, № 3. 2004. - С.58+64.

124. Белогай П.Д., Задорожный В.Г. Конусные сепараторы для обогащения россыпей и руд. М.: Недра. 1968.

125. Базилевский A.M., Кизевальтер Б.В. О механизме разделения частиц на суживающихся желобах. // Труды научно-технич. сессии ин-та Механобр. 1969. С. 215-233.

126. Богатов А. Д., Зубынин Ю.Л. Разделение минералов во взвесенесущих потоках малой толщины. М.: Недра, 1973.

127. Гольдин Е.М. Кизевальтер Б.В. Основы теории разделения минеральных частиц на суживающихся желобах. //Обогащение руд. 1969. № 6. С. 38-42.

128. Мамаев Ю.А. Научно-методические и технологические основы рационального освоения техногенных россыпей золота. // Докт. дисс. Хабаровск: ИГД ДВО РАН, 1996.

129. Пуляевский A.M. Гидравлический расчет сужающихся желобов // Горный информационно- аналитический бюллетень / Региональное приложение: Дальний Восток. 2005. С. 468 -477.

130. Мамаев Ю.А. Пуляевский A.M. и др. О концентрации золота на сужающихся желобах // Колыма. 1996, № 2. С. 32-35.

131. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. Ч. II. Л-М.-.ГОНТИ, 1938.486 с.

132. Пуляевский A.M. О движении твердых частиц в потоке гидросмеси // Научно- технические проблемы освоения минеральных ресурсов на Дальнем Востоке / Владивосток: Дальнаука. 2000. С. 97 104.

133. Волкова Т.А., Жарова Е.С., Пуляевский A.M. О движении твердой частицы в открытом потоке на наклонной плоскости / Новые идеи нового века. Материалы третьей международной научной конференции ПАС ХГТУ. Хабаровск: ХГТУ, 2003. С. 43 45.

134. Пуляевский A.M. Движение твердых частиц в безнапорном потоке гидросмеси.// Новые идеи нового века. Материалы пятой международной научной конференции НАС ХГТУ. Хабаровск: ХГТУ, 2005. С. 80 84.

135. Силин Н.А., Витошкин Ю.К., Карасик В.М. Гидротранспорт. Киев.: Наукова думка, 1971.

136. Пуляевский A.M., Литвинцев B.C., Мамаев Ю.А., Пономарчук Г.П. Обогатительный желоб. Патент РФ № 2166995. Опубл. от 20.05. 2001. Бюл. № 14.

137. Литвинцев B.C., Мамаев Ю.А., Пуляевский A.M., Пономарчук Г.П. Способ разработки россыпных месторождений полезных ископаемых комплексным воздействием напорных и безнапорных потоков воды. Патент РФ № 2132952. Опубл. 10.07.99. Бюл. № 19.

138. Литвинцев B.C., Мамаев Ю.А. Пуляевский А.М.,Саксин Б.Г., Пономарчук Г.П., Крупская Л.Т., Бойко В.Ф. Способ формирования обогащенного приплотикового пласта техногенной россыпи. Патент РФ № 2147684, приоритет от 21.09.1998.

139. Гидротехнические сооружения (Справочник проектировщика). /Железняков Г.В., Ибад-Заде Ю.А., Иванов П.Л. и др. Под общей ред. В.П. Недриги. М.: Стройиздат, 1983. 543 с.

140. Пособие по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02 84). М.: Стройиздат, 1989. 271 с.

141. Пуляевский A.M. Сегрегационное разделение частиц ценных компонентов большой плотности в аллювиальных россыпях под воздействием сейсмоакустических процессов. Хабаровск: ХГТУ, 2003. 27 с. (ВИНИТИ, № 1920- В 2003).

142. Пуляевский A.M., Литвинцев B.C. О перемещении частиц ценного компонента россыпи под воздействием продольных колебаний. Хабаровск: ХГТУ, 2003. 15 с. (ВИНИТИ, № 1921- В 2003).

143. Пуляевский A.M., Литвинцев B.C., Мамаев Ю.А. Фильтрация воды в многослойных пластах техногенных россыпей // Горный инф-аналитич. бюллетень, № 2. 2004-С. 98+104.

144. Пуляевский A.M., Александрова Л.Н. Фильтрация воды в многослойных россыпях // Новые идеи нового века. Материалы 4й международной конференции ИАС ХГТУ. Хабаровск: ХГТУ, 2004. С. 52+54.

145. Шестаков В.М. Динамика подземных вод. М.: МГУ, 1979. 368 с.

146. Чертоусов М.Д. Гидравлика. Специальный курс. М. Л.: Госэнергоиздат, 1962. 630 с.

147. Сорокин А.П. Морфоструктуры и россыпи золота Приамурья. Благовещенск, 1989.

148. Единые нормы выработки и времени на разработку россыпных месторождений открытым способом. Магадан, 1991. 250 с.

149. Андреева Г.С., Горюшкина С.Я., Небера В.П. Переработка и обогащение полезных ископаемых россыпных месторождений. М: Недра, 1992. 410 с.

150. Методические рекомендации по составлению технико-экономических соображений (ТЭС) о возможном промышленном значении месторождений твердых полезных ископаемых. М.: ВИЭМС, 1988.

151. Сборник норм расхода материальных ресурсов. Магадан, 1983.488 с.

152. Методические и нормативно-аналитические основы экологического аудирования в Российской Федерации. М.: Тройка, 1999. С. 360-368.

153. Зубченко Г.В., Сулин Г.А. Рациональное использование водно-земельных ресурсов. М: Недра, 1980. 238 с.

154. Экологические аспекты освоения комплексного минерального сырья //Крупская J1.T., Саксин Б.Г., Бубнова М.Б., Литвинцев B.C. «Плаксинские чтения». М.:ИПКОН РАН, 1998.

155. Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1988. 335 с.

156. Пуляевский A.M. О миграции ртути в грунте // Добыча и переработка минерального сырья Дальнего Востока. Владивосток: Дальнаука, 2002. С. 206 209.

157. Фильтрация ртути в грунте / Хамидулина Л.Ш., Чебакова Е.О, Черных М.И., Пуляевский A.M. // Новые идеи нового века. / Материалы третьей международной научной конференции ИАС ХГТУ. Хабаровск: ХГТУ, 2003. С. 214-216.

Информация о работе

Пуляевский, Анатолий Михайлович
доктора технических наук
Хабаровск, 2006
ВАК 25.00.22

Диссертация

Теоретические и технологические обоснования гидромеханизированной выемки и переработки золотосодержащих песков россыпных месторождений - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы