10.5. Применение землесосных снарядов. Разработка месторождений драгами
Плавучий землесосный снаряд — это землесосная установка, смонтированная на понтонах и предназначенная для подводной разработки пород (рис. 10.9).
Эффективная выемка средних и тяжелых суглинков, пластичных и вязких глин, плотных мелов и галечных грунтов возможна только при предварительном их рыхлении специальными рыхлителями. В качестве рыхлителей могут быть использованы механические (например, фреза) или гидравлические (струя гидромонитора) устройства. Выемка песков, супесей и легких суглинков осуществляется путем непосредственного всасывания породы вместе с водой за счет вакуума, создаваемого землесосом во всасывающей трубе. На интенсивность всасывания влияют гранулометрический состав и объемная масса породы. Форма и размер наконечника всасывающего устройства, расход воды, величина вакуума и расстояние от наконечника всасывающей трубы до поверхности забоя.
Производительность землесосных снарядов по пульпе достигает 1000 – 1200 м3/ч при глубине разработки до 15 – 20 м.
Свайное устройство, являющееся одним из основных частей землесосного снаряда, служит как для его фиксации в период непосредственной разработки пород, так и для передвижения (папильонирования) земснаряда в процессе работы. Для передвижения применяются также лебедки и канаты или специальные движители.
Транспортирование пульпы от земснаряда до наземного пульповода осуществляется по трубам, секции которых шарнирно скрепляются между собой и укладываются на понтоны.
Одним из существенных недостатков разработки пород с помощью землесосных снарядов является большой удельный расход электроэнергии, достигающий 20 и более кВт-ч/м3.
10.6. Разработка месторождений полезных ископаемых морского дна
Известно, что в морской воде и на дне морей и океанов содержится колоссальное количество различных видов минерального сырья.
В настоящее время из толщи воды Мирового океана и из его дна в промышленных масштабах добывают магний, галогены, нефть, газ, железо, медь, никель, кобальт, редкие металлы, соли, и многое другое.
Из морских россыпей добывают рутил, циркон, ильменит, касситерит, магнетит, титаномагнетит, золото, платину, танталониобаты, монацит, а также большое количество строительных материалов.
Первоочередными объектами изучения и эксплуатации являются пляжи и примыкающая к ним зона мелководий шельфа морей и океанов, где глубина не превышает 20 – 40 м.
В некоторых странах (Австралии, Греции, Ирландии, США, Великобритании и др.) подводные месторождения твердых полезных ископаемых эксплуатируются с помощью шахт (рис. 10.10). В шахтах, расположенных под морским дном используются обычные для подземного способа добычи методы производства горных работ.
Подводные месторождения твердых полезных ископаемых могут предварительно обуриваться и взрываться, после чего взорванная масса извлекается на поверхность с помощью драги (рис. 10.11).
Подводные месторождения россыпного типа разрабатываются либо с помощью драг, либо с помощью гидравлических технических средств — эрлифтов, эжекторных устройств и землесосов.
Драги механически отделяют породу и транспортируют ее на поверхность ковшами различного типа (открытыми и закрывающимися — грейферами). Ковши могут быть одиночными или замкнутыми по цепи.
Достоинствами эрлифтов, эжекторов и землесосов являются непрерывность и автоматизация процесса выемки, а также возможность разработки месторождений, располагающихся на больших глубинах.
Сущность эрлифтного способа добычи заключается в следующем (рис. 10.12). На дно моря опускается колонна из двух труб, из которых одна (меньшего диаметра), находится внутри трубы с большим диаметром. По внутренней трубе на дно подается сжатый воздух. В результате перемешивания донных осадков с водой и воздухом образуется пульпа, которая затем по межтрубному пространству вытесняется на поверхность и поступает в обогатительный цикл. Для улучшения извлечения россыпи их рыхлят специальными гидравлическими рыхлителями. В качестве гидравлического рыхлителя применяется шланг с насадкой, по которому в забой нагнетается вода под давлением до 1,5∙106 Па. Грейферные и многоковшовые драги на глубинах соответственно до 70 и 50 м могут использоваться для выемки со дна моря пород средней плотности, а также взорванной горной массы и россыпей; на глубинах до 300 м могут использоваться драги типа драглайна.
Перспективными для добычи полезных ископаемых на больших глубинах могут быть подводные лодки и подводные добычные самоходные устройства.