36. Добыча природного песка

Природный песок добывается в песчаных и песчано-гравийных карьерах. Получение песка в последних связано с сортировкой песчано-гравийной смеси.

По условиям залегания месторождений песка, как и других полезных ископаемых, карьеры подразделяются на косогорные, равнинные и водные. Косогорными называют карьеры, располагающиеся на склонах возвышенностей. В этом случае место добычи песка выше транспортных путей и окружающей местности. Такие карьеры всегда сухие. В равнинных карьерах песок залегает ниже поверхности земли и иногда ниже уровня грунтовых вод. Такие карьеры могут быть сухими или обводненными. В зависимости от способа разработки песка карьер либо осушают посредством водоотвода, дренажа, либо, наоборот, обводняют для последующей добычи песка. В водных карьерах песок добывают из-под слоя воды в руслах рек, в озерах и других водоемах.

Таким образом, песок в карьерах добывают или открытым способом, или подводной разработкой. Открытый способ добычи песка наиболее распространен.

Залежи песка в месторождении, как правило, скрыты под слоем почвы, а также глинистых и других пород. Этот слой называют вскрышей, а отношение его объема к объему полезного ископаемого ( в данном случае песка) — коэффициентом вскрыши.

Вскрышные работы, т. е. удаление вскрыши за пределы карьера и обнажение залежей полезного ископаемого, производят заблаговременно во избежание загрязнения добываемого песка нежелательными примесями. Вскрышные работы осуществляют бульдозерами, скреперами, иногда, при большой мощности слоя вскрыши, экскаваторами с вывозкой в отвал.

После удаления вскрыши в карьере прокладывают траншеи для образования рабочих уступов ( 5.4) и транспортных путей.

Высота уступа составляет 6 ... 10 м и более. Она связана с высотой черпания применяемого экскаватора. Если песок залегает в карьере более мощным слоем, то его добычу производят послойно. Ширина забоя также зависит от типа экскаватора и составляет 1,2 ... 1,3 его радиуса черпания.

Для разработки песка в открытых карьерах используют разнообразные экскаваторы, а также скреперы и другие машины.

Наиболее распространены одноковшовые экскаваторы с прямой лопатой (вместимость ковша 0,25 ... 15 м3). Высота черпания таких экскаваторов — 6...30 м, радиус черпания — 6 ... 40 м. Экскаваторы с прямой лопатой располагают на нижней площадке уступа, как и транспортные средства.

Экскаваторы-драглайны отличаются тем, что их ковш совкового типа подвешен к стреле на канатах. Драглайн черпает ниже уровня своей стоянки, поэтому может работать на верхней площадке карьера.

Все большее применение находят многоковшовые (многочерпаковые) экскаваторы. Цепные многоковшовые экскаваторы представляют собой конвейер с непрерывно движущимися вдоль откоса черпаками. Выгрузка черпаков производится при их опрокидывании на ленточный транспортер. Вместимость черпаков невелика, но их в цепи до 40 шт., поэтому при непрерывной работе обеспечивается высокая производительность. Ковшовая (черпаковая) рама цепного экскаватора может располагаться под различным углом как выше, так и ниже уровня стоянки экскаватора с обслуживанием транспорта на нижней или верхней площадке уступа.

Если песок в месторождении неоднороден и залегает слоями, отличающимися по крупности зерен, то при добыче многоковшовым экскаватором зерновой состав песка усредняется перемешиванием в пределах высоты разрабатываемого уступа, что является положительным фактором.

Кроме цепных используются роторные многоковшовые экскаваторы, рабочим органом которых является вращающееся на конце стрелы роторное колесо с черпаками. Из черпаков добытый песок выгружается на ленточный транспортер, расположенный внутри стрелы и подающий песок в бункер, транспортные средства или отвал. Роторные экскаваторы удобны для послойной разработки песка.

Преимуществами многоковшовых экскаваторов перед одноковшовыми являются: непрерывность рабочего процесса экскавации, ровная загрузка транспортных средств, большая производительность на 1 т массы, меньший удельный расход энергии.

Разработка месторождений песка ведется строго по карте, составленной на основании детальной геологической разведки. Качество и однородность песка систематически контролируются. Участки некачественного песка обходятся или разрабатываются с вывозкой в отвал.

Основным видом карьерного транспорта являются автосамосвалы и автотягачи с прицепами и полуприцепами (полуприцеп в отличие от прицепа имеет только одну ось, а передней частью опирается на сцепное устройство тягача). Используются также самосвалы-троллейвозы с электродвигателями, питаемыми электроэнергией по троллейным проводам на переносных опорах; тракторы с саморазгружающимися прицепами; железнодорожный транспорт (мотовозы, электровозы, саморазгружающиеся вагоны и платформы); подвесные канатные дороги и т. д.

В ряде случаев очень эффективен конвейерный транспорт в виде непрерывной поточной линии ленточных транспортеров, особенно в сочетании с роторными или цепными многоковшовыми экскаваторами. Применение конвейерного транспорта обеспечивает непрерывность работы экскаваторов, повышая их производительность на 35 ... 50%, упрощает автоматизацию управления и производства, снижает капитальные затраты и себестоимость добычи песка. Имеется опыт эксплуатации как внутрикарьерного, так и дальнего, многокилометрового конвейерного транспорта от карьера к потребителю продукции.

Подводная добыча песка со дна водоемов в обводненных карьерах может производиться с помощью экскаваторов-драглайнов, канатных скреперов, землечерпалок, но наиболее эффективен гидромеханизированный способ добычи.

Для разработки подводных месторождений используют плавучие установки, называемые землесосными снарядами или земснарядами. Они представляют собой понтон, перемещаемый и фиксируемый в определенной позиции с помощью тросов, якорей и свайных устройств. На понтоне располагается землесос — мощный насое центробежного типа. На дно опускается всасывающее устройство землесоса и при необходимости механический рыхлитель. Землесос и рыхлитель работают совместно, причем разрыхленный песок вместе с водой засасывается в трубу и в виде пульпы (гидросмеси) транспортируется по плавучему пульпопроводу, собираемому из звеньев труб на поплавках.

Кроме центробежных землесосов для добычи и перекачки пульпы используют гидроэлеваторы, работающие по принципу эжектора.

Пульпа транспортируется в гидроотвалы — специальные складские площадки на берегу, откуда вода стекает в водоем. При этом одновременно производится отмывка песка от пылевидных и глинистых примесей, его обогащение и фракционирование.

Гидромеханизированная добыча песка применяется не только для добычи песка со дна рек или других водоемов, но и в обводняемых равнинных карьерах.

Месторождения песка, расположенные выше уровня воды, можно разрабатывать с помощью гидромониторов. Гидромонитор представляет собой управляемый трубчатый ствол конического профиля с узкой насадкой на конце. Вода, подаваемая насосной станцией из ближайшего водоема, выбрасывается через гидромонитор плотной струей с большой скоростью. Гидромониторы, используемые в горнорудной промышленности, способны разрушать высоконапорной струей воды даже прочные скальные породы. Для добычи же песка достаточно давления воды 0,3 ... 0,5 МПа.

Гидромониторы в забое размывают залежь песка, и образующаяся пульпа стекает в гидроотвалы самотеком, если обеспечен требуемый уклон, или транспортируется по трубам землесосом.

37. Отсевы дробления - это попутный продукт дробления на щебень горных пород различного генезиса, включая валуны и гравий, в составе которого преобладают зерна мельче 5 мм.

Отсевы дробления по содержанию глинистых минералов подразделяют на две группы:

первая - отсевы дробления, получаемые при переработке на щебень изверженных горных пород и валунов;

вторая - отсевы дробления, получаемые при переработке на щебень массивных осадочных горных пород (песчаников, известняков, доломитов) и гравия.

Отсевы дробления в случае их соответствия требованиям действующих стандартов можно рассматривать как материалы из отсевов дробления (ГОСТ 26193-84) или песок из отсевов дробления (ГОСТ 8736-85).

Песок из отсевов дробления получают, как правило, непосредственно при производстве щебня; песок из отсевов дробления обогащенный - тот же песок, но прошедший обогащение с помощью специального обогатительного оборудования и соответствующих технологических приемов в целях улучшения его зернового состава.

Разнопрочные каменные материалы - это щебень из массивных горных пород, щебень из гравия, гравий, содержащие зерна различной прочности и зерна слабых пород.

К слабым относят исходные горные породы с пределом прочности при сжатии в насыщенном водой состоянии менее 20 МПа.

Обогащенные каменные материалы - это те же разнопрочные каменные материалы, но прошедшие обогащение с помощью специального оборудования и технологических приемов, характеризующиеся более высокой маркой по прочности (дробимости) или же меньшим содержанием зерен слабых пород по сравнению с исходным материалом (в пределах норм, установленных соответствующими нормативными документами).