Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Хныкин В.Ф. Гидровскрышные работы на карьерах горнорудной промышленности

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

6.98 Mб

Скачать

☆

1 / 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

Й. Ф. Х Н Ь І І ( Й Н ,

ю. ш. Х У З И Н ,

м. с. Т Р И А Н Д А Ф И Л О В

ГИДРОВСКРЫШНЫЕ

РАБОТЫ НА КАРЬЕРАХ

ГОРНОРУДНОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О « Н Е Д Р А »

М О С К В А 1 9 7 3

УДК 622.271.4 : 621.271.6 : 622.232.52

Хныкин В. Ф., Хузин Ю. Ш., Триандафилов М. С. Гндровскрышные' работы на карьерах горнорудной про мышленности. М., «Недра», 1973, 112 с.

В книге обобщен опыт вскрышных работ на карье рах СССР с использованием различных схем гидроме ханизации. Рассмотрено влияние гидродинамических параметров струи, технологических особенностей гидро вскрышных работ и параметров предварительного рыхления пород взрывным способом на эффективность гидравлического разрушения пород. Описано применяе мое оборудование гидромеханизации и даны рекомен дации по определению оптимального режима работы гидроустановок на карьере.

Книга предназначена для инженерно-технических работников горной промышленности, проектных и науч но-исследовательских институтов, занимающихся вопро сами гидромеханизации открытых горных работ.

Таблиц 29, иллюстраций 51, список литературы — 37 назв.

X 0373—248 387-73 043(01)-73

ВВ Е Д Е Н И Е

Открытый способ добычи полезных ископаемых является на иболее экономичным и эффективным: производительность труда на карьерах в 3—7 раз выше, чем на подземных разработках, а себе стоимость добычи 1 т руды в 2—3 раза ниже. Освоение проектных мощностей предприятий на открытых разработках происходит зна

чительно быстрее; потери полезного ископаемого, как правило, в 3—4 раза меньше, чем при подземном способе; условия труда на карьерах более безопасны и гигиеничны, чем на подземных руд никах и шахтах; на карьерах имеются неограниченные возможно

сти	для применения комплексной механизации.
	Одним из наиболее прогрессивных направлений		комплексной
механизации вскрышных работ		на открытых разработках являет
ся	гидромеханизация, которая	при соответствующих	природных

и климатических условиях обеспечивает поточность технологиче

ского	процесса,	высокую производительность	труда,	сравнитель
но небольшой объем капитальных работ. Эти преимущества					гид
равлического способа разработки предопределяют				низкую	сто
имость	выемки	и транспортирования горных	пород.	Обобщение

производственного опыта применения гидромеханизации на раз личных карьерах Советского Союза показывает, что стоимость

гидравлической разработки вскрышных пород на угольных	карье
рах почти в 2 раза, а на рудных карьерах в 1,5—3 раза	меньше,

чем при экскаваторной выемке с транспортированием породы ко лесным транспортом. П р и определенных условиях, позволяющих

применять	гидромеханизацию	на карьерах, производительность
труда при	гидромеханизации в	2—2,5 раза выше, чем при экска
ваторном	способе разработки .

В Советском Союзе гидромеханизация получила широкое рас пространение на открытых горных разработках, строительных и

земляных работах. Этим	способом	разрабатываются	россыпные
месторождения различных	полезных	ископаемых (золото, плати

на, алмазы и др . ), ведутся вскрышные работы на угольных, горно


рудных карьерах и д р а ж н ы х			полигонах, добываются торф, песок,
строительные	материалы, а		т а к ж е возводятся	дамбы,	насыпи и
плотины. З а	рубежом	гидравлический способ в		широких	масшта
бах применяется при		разработке касситеритовых		россыпей в Ма -

лайзии, бокситов в штатах Флорида и Теннесси ( С Ш А ) , а т а к ж е в Гайане и Суринаме. Гидравлическая разработка золотых рос

сыпей	ведется в некоторых странах			Африки, в С Ш А и Канаде .
Объем		вскрыши,	разрабатываемой	гидравлическим	способом
за год,	на	угольных	карьерах С С С Р	составляет более	30 млн.м3 .

Особенно широко применяется гидромеханизация горных работ в

Кузнецком бассейне. Гидровскрышиые работы в Кузбассе		ведутся
на	15 карьерах, при этом применяются различные способы	р а з м ы
ва	горных пород гидромониторными струями, в том числе	с пред

варительным механическим рыхлением и водонасыщением. Н а рудных карьерах объем гидровскрышиых работ в последние годы постоянно увеличивается. Наибольшее развитие гидромеханиза ция получила на железорудных карьерах Курской магнитной ано

малии ( К М А ) . В 1963 г. этим способом выполнено около					9 млн . м 3
гидровскрышных	работ, а	в	1970 г. только	на Лебединском и
Южно - Лебединском карьерах			КМА — более	15 млн. м3 .	Перспек
тивным планом	развития	горнорудной промышленности			преду

сматривается дальнейшее расширение применения гидромехани зации на горнорудных карьерах.

Существенным		недостатком гидромеханизации является высо
кая удельная энергоемкость процессов гидравлической				разработки
горных пород и их		гидротранспортироваиия по пульповодам. Ак
туальность	этой	проблемы постоянно	возрастает,	поскольку
дальнейшее	расширение гидромеханизации		на карьерах связано

с разработкой горных пород, обладающих повышенной сопротив ляемостью гидравлическому разрушению. В этих условиях о с о б е н но перспективны такие технологические схемы, при которых при меняются различные способы предварительного рыхления горных пород. Предварительное рыхление пород позволяет значительно уменьшить трудоемкость процесса разрушения и снизить стои мость гидровскрышных работ.

В настоящее время накоплен значительный опыт применения гидромеханизации на карьерах с предварительным рыхлением горных пород. Возникла необходимость обобщения передового опыта, изыскания оптимальных параметров предварительного рых ления горных пород и выбора оптимальных режимов работы гид

роустановок на	карьерах. Решению этих	задач	посвящена	д а н н а я
работа.
Книга написана под общей редакцией		В. Ф.	Хныкиыа.	Главы
I и I I написаны	авторами совместно; глава I I I — М. С. Трианда -
филовым; глава	I V - — В . Ф. Хныкиным.

Глава I

СОСТОЯНИЕ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ НА ОТКРЫТЫХ РАЗРАБОТКАХ

§1. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ НА ОТКРЫТЫХ РАЗРАБОТКАХ


	П о д общим понятием гидромеханизации	открытых	горных		ра
бот обычно понимается применение таких		технологических		схем,
при	которых для выполнения тех или иных	операций	использует
ся	энергия струи воды. Объем работ, выполняемых гидромехани
зацией, определяется горно-геологическими,		климатическими		и	гор

нотехническими условиями месторождения.

Возможность эффективного применения гидромеханизации на открытых разработках в значительной степени зависит от горно геологических условий месторождения. К этим условиям в первую


очередь относятся характеристика				горных		пород,	п о д л е ж а щ и х гид
равлической		разработке,	и степень		обводненности			месторождения.
Наиболее эффективна гидромеханизация при разработке										несвяз
ных или слабосвязных пород, к которым						относятся		пески,		суглин
ки и	песчано-гравийные		смеси.	Гидромеханизация				применяется
т а к ж е	и при	разработке	связных,		трудноразмываемых				и	полу
скальных пород. Необходимо отметить, что дальнейшее									расшире
ние области		применения	гидромеханизации на				карьерах			будет
происходить		за счет разработки			пород	повышенной			крепости.

Эффективность разрушения горных пород гидромониторными струями определяется совокупностью физико-механических свойств пород. Она зависит т а к ж е от минералогического и гранулометри ческого состава частиц в горной породе.

Сопротивляемость пород гидравлическому разрушению нахо дится в определенной функциональной зависимости от внутренне го трения между отдельными частицами породы и от взаимного сцепления этих частиц. В песчаных несвязных породах взаимное сцепление между отдельными частицами очень мало. С увеличе нием влажности породы трение между отдельными частицами сни жается, поэтому сопротивляемость песчаных несвязных пород гид


равлическому разрушению			при увеличении	влажности		умень
шается. В плотных глинистых породах внутреннее треиие						между
отдельными	частицами	и	взаимное их сцепление проявляются в
большей степени, чем в песчаных. При малой				влажности		сцепле
ние между отдельными частицами глинистых				пород	достигает
больших значений, с увеличением влажности сцепление					умеьшает -
ся. Наличие	глинистых	и	илистых фракций в	песчаных		породах

увеличивает силы сцепления между отдельными частицами. П о д воздействием различных растворов такие породы могут сцементироваться, что может привести к повышению коэффициента кре пости их и увеличению трудоемкости размыва .

При гидравлической разработке рыхлых несвязных горных по

род требуются, как правило,	сравнительно	небольшие	давления
и расходуется относительно мало напорной		воды. Р а з р а б о т к а ж е
связных, трудноразмываемых	горных пород	струей воды	без пред

варительного рыхления часто оказывается малоэффективной. Д л я эффективной разработки таких пород требуются высокие напоры воды, а следовательно, большие энергетические затраты . В этих условиях следует применять технологические схемы гидромеха низации с предварительным рыхлением пород.

При строительстве и эксплуатации горнорудных карьеров спо собом гидромеханизации наибольшее распространение получила


классификация горных пород,						приведенная в			Строительных нор
мах	и	правилах, утвержденных Государственным комитетом по
д е л а м		строительства		С С С Р	[1]. В		соответствии		с	этой	классифи
кацией		(табл. 1, 2) все горные породы, разрабатываемые									гидравли
ческим		способом, разделяются				по	гранулометрическому составу
на	шесть		групп. Д л я	к а ж д о й	группы на			основании		практического
опыта		и	результатов	экспериментальных				исследований			установле
ны	нормы удельного			расхода	воды.

Втабл. 1 приведена классификация пород при разработке их гидромониторами.

Втабл . 2 приведена классификация пород по группам при раз работке их плавучими земснарядами .

Важной проблемой при проектировании гидровскрышных ра бот является размещение гидроотвалов. Основное требование, ко торое предъявляется к гидроотвалу и от которого в значительной степени зависит возможность применения на данном месторожде нии гидравлического способа ведения вскрышных работ, заклю чается в возможности размещения проектного объема вскрышных пород. Гидроотвалы могут образовываться в замкнутых котлова- 'нах, оврагах, долинах рек, логах, низменных участках путем пере гораживания их д а м б а м и . Под гидроотвалы могут быть использо

ваны существующие естественные или искусственные емкости			(вы
работанное пространство к а р ь е р а ) .	П р и укладке песчаных и су
песчаных пород в гидроотвал его	упорные	призмы возводятся
намывным способом. В некоторых	случаях	для создания	д а м б

гидроотвала используются полускальные и скальные породы, раз рабатываемые в карьере экскаваторами .

На эффективность применения гидромеханизации влияют кли матические условия: при отрицательных температурах производи тельность оборудования снижается из-за промерзания грунта, об разования льда в акватории, где работают плавучие земснаряды, покрытия ледяным панцирем забоя при гидромониторных работах. Серьезные затруднения возникает при укладке пород в гидроот-

ГЕ

ь:

ё «

Группатрудности породраз]

I I

I I I

I V

V I

УдельныПи'/ы'воды, рас

По р о д ы

Пр е д в а р и т е л ь н о

ра з р ы х л е н н ы е , н е -

сл е ж а в ш и е с я

Пески мелкозерни стые

П е с к и п ы л е в а т ы е

Супеси легкие

Л ё с с рыхлый

Торф р а з л о ж и в ш и й с я

Пески среднезерни - стые

П е с к и разнозернн - стые

Супеси средние

Суглинки легкие

Л ё с с плотный

Пески к р у п н о з е р н и стые

Супеси	т я ж е л ы е
Суглинки	средние и

т я ж е л ы е

Глины т о щ и е

П е с ч а н о - г р а в и й н ы е породы

Глины п о л у ж и р н ы е

Песчаногравийные породы

Глнны п о л у ж и р н ы е

Т а б л и ц а 1

	Г р а н у л о м е т р и ч е с к и й					состав	пород	( % п о весу)
о						песчаных
о			£			песчаных
глинистых (ме 0,005 мм)			£		мелких (0,05— 0,25 мм)	средних (0,25—0,5 мм)
глинистых (ме 0,005 мм)		пылеватых	(0,005—0,05		мелких (0,05— 0,25 мм)	средних (0,25—0,5 мм)	крупных (0,5—2 мм)	гравийных (2—40 мм)	галечных (40—60 мм)
Д о 4 0 Не р е г л а м е н т и р у е т с я							Д о 5 0	- -
		Д о	1 5 Б о л е е
					5 0
Д о	3
		Н е р е г л а м е н
			т и р у е т с я
3 - 6						Д о 5 0		Д о 1	—
Д о 8 Д о 7 0 Н е р е г л а м е н т и р у е т с я									-
								-	-
		Не р е г л а м е н т и р у е т с я						-	-
		Не р е г л а м е н т и р у е т с я
		Н е		регламен		Б о л е е
Д о	3		т и р у е т с я			5 0
Д о	3
		1 5 — 5 0 Д о 5 0 Д о 5 0
6 — 1 0		Не р е г л а м е н т и р у е т с я					Д о 5 0	Д о 5	Д о	1
6 — 1 0		Не р е г л а м е н т и р у е т с я
Д о	1 5
		Д о	7 0		Н е регламен
		Д о	7 0		т и р у е т с я
					т и р у е т с я
Д о	3	Н е		регламентируется			Более	5 — 1 5
							5 0
6 — 1 0
1 5 - 3 0				Не р е г л а м е н т и р у е т с я				Д о 10	Д о	I
1 5 - 3 0				Не р е г л а м е н т и р у е т с я				Д о 10
Д о	4 0
Д о	5							Д о	2 5
4 0 - 5 0								Д о	15
Д о				Не регламс и і п р у с і ^ л				Д о	4 0
Д о	5							Д о	4 0
\| 5 0 — 6 0								Д о	1 5

породГруппаности трудпоразработки

I I

I I I

I V

V I

Удельный расход воды,

Породы

Пе с к и мелкозернистые

Пе с к и с р е д н е з е р н н с т ы е

Пе с к и разноэернистые

Пески	п ы л е в а т ы е
Илы	т е к у ч и е

П е с к и р а з н о з е р и и с т ы е , к р у п н о з е р н и с т ы е и г р а в е - листые

Пески	п ы л е в а т ы е
Супеси	легкие

глинистых (менее 0,005 мм по Стоксу)

До 3

3—6

Т а б л и ц а 2

Гранулометрический состав пород ( % п о весу)

—	песчаны

(0,005пылеватых	мм)0,05	—(0,05мелких мм)0,25	1		—(0,5крупных	мм)2
			Ю
			СЧ
			о"
			У я
			=	2
			Ч „
			а.	-
		Б о л е е Д о		50
Д о	15	50	Боле е 50
			Боле е 50
			Д о	50 Д о		15
Д о	20			1
	Не	реглам гнтируется
	Н е	регламентируется

rpaDnflno-галечных			фракций в зависимости о т п р о и з в о д и
		тельности з е м с н а р я д о в			п о	п у л ь п е
д о	1000 м 3 / ч		до	2000 м«/ ч		б о л е е	2000 м>/ ч
1	мм	мм	мм	мм	мм	X	мм	мм
мм
						S
2—20	2—40	2—60	2—20	2—60	2—80	о	2—60	2—120
						1
						СЛ
3	2	1	4	2	1	5	3	1

Д о	15 Д о	50 Д о 50 Более
		15
20—50		6	5	3	8	6	3	10	7	5
	Н е	регламентируется
Д о	50

11	П е с к и р а з н о з е р и и с т ы е
11
	Супеси т я ж е л ы е
14	П е с ч а н о - г р а в и й н ы е		породы
	Суглинки	легкие
18	П е с ч а н о - г р а в и й н ы е п о р о д ы
18
	Суглинки	средние
2 2	П е с ч а н о - г р а в и й н ы е		породы
2 2	Суглинки	т я ж е л ы е

Глины т о щ и е

Д о 3	Н е р е г л а м е н т и р у е т с я		12	10	8	12	1 1	10	15	12	10
\| 6—10	Д о 50 \|	Н е р е г л а м е н т и р у е т с я	8	6	5	10	8	6	12	10	8
Д о 3	Не	р е г л а м е н т и р у е т с я	25	22	20	30	25	20	30	27	25
10—15			12	8	6	14	10	8	15	12	10
Д о 5	Н е р е г л а м е н т и р у е т с я		35	30	25	35	30	25	40	35	30
15—20	Н е р е г л а м е н т и р у е т с я		15	12	10	15	12	10	20	15	12
15—20			15	12	10	15	12	10	20	15	12
Д о 5	Н е р е г л а м е н т и р у е т с я		45	40	35	45	40	35	50	45	40
20—30	Н е р е г л а м е н т и р у е т с я
Д о 40			15	12	10	15	12	10	20	15	10

в а лы из-за образования наледей, возможно закупоривание тру

бопроводов льдом.
В соответствии со С Н и П о м [1, 2]	территория С С С Р разделена
на 10 температурных зон, имеющих различную		продолжитель
ность расчетного зимнего периода. В	зависимости	от температур

ной зоны устанавливаются поправочные коэффициенты, которые вводятся в расчеты затрат, связанных с гидравлической разработ кой пород в летнее время.

В связи с усложнением гидромеханизационных работ в зимнее

время стоимость		их увеличивается,			причем расходы	на	эти работы
в зимних условиях оказываются больше расходов						на	экскаватор
ные работы.
Д л я	снижения		стоимости	разработки способом		гидромеханиза
ции при	работе	в	зимнее время		проводятся предупредительные
мероприятия по			повышению	производительности		оборудования:

утепляются помещения, в которых находятся насосы и землесосы, задвижки, краны и другое оборудование; создаются условия для работы земснаряда и его плавучего пульповода в незамерзающем котловане, обеспечивается непрерывность работы всего техноло гического цикла гидромеханизации. Н е м а л о в а ж н ы м фактором яв ляется обучение обслуживающего персонала специфике работы в зимних условиях.

В течение нескольких лет в тресте Гидромеханизация	Мини
стерства энергетики и электрификации С С С Р при работе	в зим

них условиях применяется метод ограниченного водоема. Сущ


ность его состоит в использовании естественного тепла,							аккумули
рованного в породах		карьера	и	грунтовых водах. При этом ме
тоде из котлована	откачивается			вода	с некоторым		постоянным
расходом. При понижении воды				в котловане приток			грунтовой
воды температурой	+ 4 - ь + 6°		С	увеличивается, что позволяет ра
ботать в практически		незамерзающем			котловане	(Зыряновский,

Южно - Лебединский к а р ь е р ы ) . При понижении температуры воз

духа до —18-=—20° С,	когда в	акватории		начинает		образовы
ваться ледяной покров, в работу		вводятся		два-три	потокообразо-
вателя .
При работе в зимних условиях необходимо учитывать, что при
длительных остановках	земснаряда		происходит замерзание воды
в пульповоде [3]. В этом случае		д л я	опорожнения		трубопроводов
устанавливаются з а д в и ж к и .
При работе в зимних	условиях	могут быть приняты				следующие

допустимые значения продолжительности остановок неутепленного трубопровода диаметром 300—600 мм.

Температура воздуха, °С	—3	—5 —10 —15 —20 —25
Продолжительность остановки, ч . . .	8	3,5 2,5 1,5 1,0 0,5

Гидромеханизация является энергоемким процессом, поэтому стоимость электроэнергии в общей стоимости разработки пород имеет большой удельный в е с Обобщение опыта работы различных

1 / 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ