- Основы гидромеханизированной разработки карьера
- Гидромеханизированная разработка карьера. Землесосный снаряд и стальной пульпопровод как применяемая техника. Особенности применения плавучего потокообразователя. Предназначение бустерных станций. Роль малоотходной технологии как направления производства.
- СПОСОБЫ ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Основы гидромеханизированной разработки карьера
Гидромеханизированная разработка карьера. Землесосный снаряд и стальной пульпопровод как применяемая техника. Особенности применения плавучего потокообразователя. Предназначение бустерных станций. Роль малоотходной технологии как направления производства.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.03.2014 |
Основы гидромеханизированной разработки карьера
гидромеханизированный карьер малоотходный
В период с 01.07.13 по 02.08.13 я проходил производственную практику на песчаном карьере “Таменгонт”, который расположен на территории Ленинградской области, Ломоносовского района, за несколько км от поселка бол. Ижора. Я ознакомился и изучил механизацию, технологический режим и организацию работ на карьере, систему разработки, технические характеристики и принцип работы применяемой техники. На карьере применяется гидромеханизированная разработка с применением землесосных снарядов. На карьере используется мощная база технических средств: экскаваторы, погрузчики, бульдозеры, автокраны, земснаряды, дизельные электростанции.
1. Гидромеханизированная разработка карьера
Гидромеханизированный способ разработки заводненных карьеров — это применение специальной землесосной техники — земснарядов. Земснаряд, в зависимости от типа исполнения, способен вести разработку на глубины до 30 метров ниже уровня воды. При этом качество намытого песка намного выше, нежели песка, добытого с помощью землечерпания. Серьезными положительными отличиями работы земснарядов на карьерах являются низкая стоимость производства работ, возможность круглосуточной работы без остановок в дожди и туман.
Гидромеханизированная разработка карьеров — самый рациональный метод добычи нерудных материалов для нужд гражданского и промышленного строительства. Применение земснарядов серии ЗГНА3/1600 обеспечивает добычу ПГС из обводненных карьеров в объеме до 100000,0 кубических метров грунта в месяц.
Песок или ПГС, всасываемые грунтовым насосом, подаются по трубопроводам к месту складирования — картам намыва.
Картой намыва называют территорию, предназначенную складирования и хранения грунта добытого методом гидронамыва, и предотвращающую растекание воды за ее пределы (обвалование).
Карта намыва представляет собой зону огражденную обвалованием из местного грунта. Вал возводится с помощью строительной техники — бульдозеров и экскаваторов. Высота и ширина насыпи зависят от особенностей территории, а так же качества и количества намываемого грунта.
К примеру, при гидронамыве песка, или углублении земснарядом водоемов с песчаным руслом, для создании карты намыва песка большая высота вала не требуется. Для начала работ необходимо только первичное обвалование, высотой 1-2 метра. В дальнейшем, вторичное обвалование, создается из песка, поступающего на карту во время гидронамыва. Вместе с намытым штабелем песка растет и высота обвалования.
При очистки водоемов земснарядом высота обваловки карты намыва ила может достигать десятка метров и более. Это связано с тем, что ил в отличие от песка очень медленно отпускает воду. И перед тем, как выпадет иловый осадок из поставляемой смеси, на карту для гидронамыва может поступить большое количество воды, которую необходимо удерживать от растекания. При удалении иловых отложений важно уделять большое внимание к качеству создания карт намыва.
Отвод осветленной (отстоянной) воды с карты происходит путем откачивания насосами, либо с помощью отводного (шандорного) колодца. Он изготовлен из стальной трубы,. Цель шандорного колодца — обеспечить отведение воды со скоростью не менее той, с которой вода поступает на карту намыва грунта по трубам пульпопровода.
При гидронамыве важно постоянно контролировать состояние обвалования карты намыва. Потоки воды могут подмыть основание грунтовой обваловки, и содержимое карты может растечься на тысячи квадратных метров. Последствия такого события могут обратиться большими финансовыми затратами. Поэтому, на карте круглосуточно дежурят специальные сотрудники, сигнализирующие о возможной опасности, или технической паузе. В таком случае землесосный земснаряд останавливает работу, и обвалование поправляется с помощью строительной техники. Благодаря такому способу добычи песок более чистый, он с помощью воды отделяется от камней, корней растений и других нежелательных примесей.
2. Применяемая техника
Неотъемлемой частью гидромеханизированной разработки является землесосный снаряд.
Земснаряд — судно технического флота, предназначенное для производства дноуглубительных работ и добычи нерудных строительных материалов. На карьерах в п.Таменгонт используются земснаряды ЗГНА3/1600.
Количество понтонов, шт
Длина по среле, м
Длина корпуса, м
Высота наибольшая, м
Глубина разработки, м
Дальность транспортировки пульпы, м.
O напорного пульпопровода, мм.
песчано-гравийная- илистая смесь
р-р твердых включений, мм.
Расход топлива л/ч.
V топливного бака, л.
Земснаряд данной модификации применяется для дноуглубительных работ, добычи песка, очистки от донных отложений. Изъятие грунта обеспечивается всасыванием через сопло ГЗУ без рыхления грунта. Оснащен дизельным приводами ЯМЗ 240 НМ2 грунтовым насосом 1ГрТ 1600/50, якорно-швартовным устройством: 4 якоря, 4 электрических (11 кВт) папильонажных лебедки, грунтозаборным устройством (ГЗУ) в виде стрелы длиной 13м.
Землесосный Снаряд, или Земснаряд, Драга, Землесос — это судно, предназначенное для подводной разработки грунтов методом гидромеханизации. Данный метод основан на перекачивании специальным насосом жидкостей с высоким содержанием частиц грунта (пульпы) по специальному пульпопроводу на большие расстояния. Основным рабочим органом земснарядов является грунтосос — насосный агрегат с высокой абразивной устойчивостью проточной части. Грунтососы, как правило, располагаются в трюме судна, чтобы была возможность опустить ось насоса ниже уровня воды. Это позволяет избежать возникновения процесса кавитации, значительно сокращающего срок службы насоса. Итак, именно этот грунтовый насос всасывает со дна частицы грунта вместе с водой, и перекачивает их по трубам на берег.
Чтобы облегчить насосу процесс всасывания, на земснарядах имеются насосы технического водоснабжения. Самые основные среди них — это насосы гидрорыхления и эжекции. Гидравлическое рыхление применяется при разработке несвязных грунтов — как правило, песка и песчано-гравийных смесей. Струя воды под высоким напором врезается в дно водоема, образуя взвесь из воды и частиц грунта (пульпу). Подобная пульпа значительно легче всасывается заборной трубой земснаряда, нежели слежавшийся грунт. Эжекционный насос подает воду во всасывающую трубу грунтового насоса, что значительно сокращает усилие, необходимое на всасывание смеси с большой глубины. Соответственно, чем глубже ведется разработка дна, тем мощнее необходим насос эжекции. Иными словами, насосы технического водоснабжения значительно повышают КПД грунтового насоса, что очень важно, когда работы ограничены сроками (нерестом, температурой, условиями договора).
По поверхности воды земснаряд передвигается с помощью лебедок перемещения. Перемещение с помощью лебедок и тросов, как правило, применяются на карьерах по добыче инертных материалов, закрытых водоемах, и акваториях со слабым течением. Использовать тросовый способ на реках с сильным течением опасно возможностью обрыва тросов. Свайный же ход в условиях интенсивного течения намного эффективнее и безопаснее. Однако, применение на карьерах и водоемах с большой глубиной невозможно.
Еще одной очень важной деталью устройства землесосов является трубопровод, по которому транспортируется пульпа. Диаметр труб, общая длина трубопровода, особенности его монтажа и использования просчитываются задолго до начала работ. Создаваемый в трубах при работе гидростатический напор может оказаться слишком высоким для грунтового насоса (особенно это касается случаев с выбросом пульпы на расстояния более километра). Поэтому, необходим гидротехнический расчет всех рабочих узлов земснаряда. Если в поставленных условиях насос земснаряда будет работать с слишком низкими показателями КПД, то возможно либо повышение мощности приводов грунтового и технических насосов, либо между земснарядом и точкой выброса устанавливается промежуточная насосная станция.
Стальной пульпопровод применяется для комплектации земснарядов с постоянным или долгосрочным местом базирования (добыча песка, перекачка шламовых отложений и др.). Они обладают высокой надежностью конструкции, длительным сроком эксплуатации, высокой устойчивостью к абразивному износу, повышенной ремонтопригодностью. Пульпопровод состоит из секций в состав которых входит понтон, стальная труба, настил — площадка, леерное ограждение, кронштейны для крепления питающего кабеля. Между собой секции соединяются шаровыми соединениями и гибкими леерами и ограничителями. Выпускаются секции пульпопровода с условным диаметром проходного сечения. В состав плавучего пульпопровода могут входить секции с вертикальным шарниром, секция берегового присоединения, секция якорная.
4. Плавучий потокообразователь
Плавучий потокообразователь служит для создания потока воды на поверхности водоема и образования майны в забое и месте работы земснаряда в зимнее время. Потокообразователь предназначен для работы с земснарядами серии ЗГН43/1600.
Характеристика основных узлов:
Потокообразователь состоит из плавучего стального понтона, на котороом шарнирно закреплен собственно потокообразователь, проедставляющий собой металлический корпус с установленной внутри электросиловой установкой.
Источник
СПОСОБЫ ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Способы гидромеханизированной разработки месторождений определяются горно- и гидрогеологическими условиями. Поверхностные необводненные месторождения рыхлых горных пород и угля в благоприятных условиях подлежат гидромониторной разработке. Обводненные и подводные месторождения отрабатываются с применением земснарядов и грейферных установок.
Гидромеханизация является одним из видов комплексной механизации горных работ, в котором все или часть рабочих процессов выполняется за счет энергии потока воды.
Технология разработки пород с помощью гидромониторных установок (рис.15) включает подрезку забоя струей воды и смыв обрушенной породы в зумпф землесосной станции или в пульповодную канаву. Для обеспечения сосредоточенного потока пульпы от забоя и избежания замыва рабочей площадки на ней устраивается пульповодная канава с уклономв сторону зумпфа. Насосная станция первого подъема из зумпфа направляет пульпу по пульповоду на расстояние, соответствующее ее техническим возможностям, там станция второго, третьего и т.д. подъема, которые доводят пульпу до гидроотвала при отработке вскрышного уступа или до перерабатывающего завода или обогатительной фабрики.
     Рис.15. Схема гидромониторной разработки вскрышных пород 1 – землесосная станция; 2 – зумпф; 3 – водовод; 4 – гидромонитор; 5 – пульповод; 6 – пульповодная канава; h – высота уступа; Δh – превышение забоя над уровнем стоянки гидромонитора; а – расстояние от гидромонитора до зумпфа; lmin – минимально допустимое расстояние от гидромонитора до забоя; А – ширина заходки гидромонитора |
Высота уступа 
при гидромониторной (гидравлической) разработке принимается, в первую очередь, с учетом безопасности ведения горных работ. Минимально допустимое расстояние от гидромонитора до забоя
,
где 
– коэффициент приближения, для глинистых и лессовидных пород = 1,2, для песчаных, супесчаных и песчано-гравийных при дистанционном управлении гидромониторами = 0,5.
Максимально допустимое расстояние от гидромонитора до забоя
,
где 
– напор на насадке гидромонитора, м.
Ширина заходки гидромонитора
,
где 
– шаг передвижки гидромонитора, м.
Если используется поворотная труба с шарнирным коленом, то ширина заходки 
, где 
– длина поворотной трубы, м.
Обычно шаг передвижки гидромонитора принимается кратным длине трубы (от 6 до 12 м). Оптимальный шаг передвижки гидромонитора
.
объем породы, разрабатываемый гидромонитором с одной стоянки,
.
Одна гидромониторная установка может иметь несколько гидромониторов. Тогда ширина заходки на одну гидромониторную установку 
, где 
– число гидромониторов в работе.
Время между двумя передвижками гидромонитора
,
где 
– часовая эксплуатационная производительность гидромонитора по породе, м 3 ; 
и 
— время демонтажа и монтажа соответственно, ч; 
– время передвижки, ч.
Во время работы передвигается не только гидромонитор, но и землесосная установка (станция). Необходимый шаг передвижки землесосной станции первого подъема
,
где 
– высота недомыва, = 0,5¸1,5 м; 
– необходимый уклон подошвы забоя.
Необходимая вместимость зумпфа, обеспечивающая нормальную работу землесоса,
,
где 
– часовая производительность гидромониторно-землесосной установки по пульпе, м 3 /ч; 
–число землесосов, работающих из одного зумпфа; 
– коэффициент запаса, = 1,5¸2.
Гидромониторная разработка может осуществляться либо непосредственным размывом уступа струей гидромонитора, либо с предварительным нарушением целостности массива пород. Непосредственный размыв уступа характерен для разработки неплотных мелкозернистых и пылеватых песков, легких супесей и лессов и является однооперационным (порода одновременно размывается и насыщается водой с образованием пульпы).
При отработке связных пород (слежавшиеся песчано-гравийные смеси, суглинки различной плотности, тощие и полужирные глины, аргиллиты, алевролиты) необходимо предварительное нарушение целостности массива. Процесс разработки состоит из двух последовательных операций: подрезки уступа (образования вруба) и смыва породы после образования вруба и обрушения породы. Первая операция весьма энергоемка и по тяжелым суглинкам и глинам, например, требует до 50-70 % рабочего времени с удельным расходом воды в 20-25 раз большим, чем при смыве обрушенной породы. Поскольку подрезка уступа требует значительного напора гидромонитора, необходимо включение в гидравлическую сеть специального подрезного насоса, который отключается после образования вруба.
При отработке плотных пород, требующих предварительного рыхления перед гидромониторным размывом, иногда целесообразно использование в комбинации с гидромонитором экскаваторов (рис.16), бульдозеров и других механизмов.
 Рис.16. Схема гидромониторного размыва породы, предварительно 1 – землесосная станция; 2 – гидромонитор;
Рис.17. Схема плавучего землесосного 1 – добычной забой; 2 – рама со всасывающей трубой и фрезерным рыхлителем; 3 – судовые надстройки; 4 – свайный ход Гидромонитор может быть также составным механизмом в передвижной землесосной установке, работающей совместно с механической лопатой, осуществляющей погрузку породы в бункер машины. Число гидромониторов, работающих в карьере, где Техническая производительность гидромонитора (рис.17) Разработка горных пород земснарядами применяется для добычи нерудных строительных материалов из русел судоходных рек, озер, водохранилищ. В зависимости от способа отделения породы в подводном забое различают земснаряды механического и гидравлического действия, земснаряды со свободным всасыванием пульпы, а также черпаковые снаряды. Землесосные снаряды могут иметь различные грунтозаборные установки: с центробежным грунтовым насосом, эжекторные, эрлифтные, комбинированные. Черпаковые снаряды подразделяют на многочерпаковые (драги) и одночерпаковые, последние в свою очередь – на штанговые и грейферные. Применение земснарядов зависит от трудности разработки извлекаемой породы, гранулометрического состава, засоренности и др. По трудности разработки породы разделяют на семь категорий (классов): 1 – булыжник и галька, 2 – гравий, 3 – песок, 4 – супесь, 5 – суглинок, 6 – глина, 7 – скала. На легких для разработки песчаных породах (категории 3 и 4) используются преимущественно землесосные снаряды. Для повышения производительности и вовлечения в разработку плотных пород земснаряды оснащаются устройствами с гидравлическими и механическими (фрезы) рыхлителями. Дезинтеграция (разрыхление) пород в массиве (в подводном забое) может быть послойной и объемной. В первом случае разрыхление осуществляется с поверхности забоя, во втором рабочие органы рыхлителей погружаются в разрыхляемый массив. Распространены также вибрационные рыхлители. Технология отработки месторождений земснарядами включает следующие этапы: · подготовительные работы (монтаж магистрального пульповода подготовка берегового подключения и организация электроснабжения, освещения и др.); · подготовка первоначального фронта работ; · разработка участков в соответствии с проектной очередностью.
|
,
— годовой объем работ на рабочем горизонте, м 3 ; 
– удельный расход воды, м 3 /м 3 ; 
– годовой фонд рабочего времени, ч; 
— водопроизводительность гидромонитора, м 3 /ч; 
– коэффициент использования гидромонитора во времени 
.
, как правило, равны длине плавучего пульповода.
,
— производительность земснаряда по пульпе, м 3 /ч; 
– плотность воды, т/м 3 ; 
– коэффициент, учитывающий уменьшение производительности земснаряда при большой высоте уступа, 
— расход воды на разработку и транспортирование 1 м 3 породы, м 3 ; 
— пористость породы.
,
– годовой фонд рабочего времени земснаряда, ч; 
— коэффициент, учитывающий наличие перекачных станций, 
– число перекачных станций.
,
— производительность земснаряда по воде, м 3 /ч; 
— плотность пульпы, т/м 3 ,
,
— плотность породы, т/м 3 .
