автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Изыскание эффективной технологии дражной разработки валунистых россыпей

РГЗ од

о 3 т

На правах рукописи

Кудряшов Евгений Викторович

ИЗЫСКАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДРАЖНОЙ РАЗРАБОТКИ ВАЛУНИСТЫХ РОССЬШЕЙ

Специальность 05.15.03 - Открытая разработка месторождений полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск -1996

Работа выполнена в Иркутском государственном техническом университете

Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Тальгамер Б.Л.

Официальные аппоненты : доктор технических наук, профессор Рашкин А.В. кандидат технических наук, профессор Костромитинов К.Н.

Ведущее предприятие : Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов

Защита диссертации состоится " " уД -¿X 1997г.

в )Р часов на заседании диссертационного совета К. 063.71.02 по присуждению ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.03 "Открытая разработка месторождений полезных ископаемых" при Иркутском государственном техническом университете по адресу: 664074, Иркутск 74, ул. Лермонтова, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " ^ "_^ ^-'•у0"^ 1997года

Ученый секретарь диссертационного совета

д-р техн. наук, Страбыкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. По мерс погашения легкодоступных россыпей горнодобывающие предприятия вынуждены переходить на освоение месторождений, эксплуатация которых связана с трудными горнотехническими условиями разработки. Большая часть таких месторождений приходится на сложкоструктурные сильновалунисше отложения. Многолетняя практика их эксплуатации показала, что совокупность таких негативных факторов как большая глубина залегания, высокое содержание крупных валунов, сцементированность рыхлых отложений резко снижает эффективность их разработки. Освоение труднодоступных запасов ведется с низкими технико-экономнчсскими показателями и нередко является убыточным практически при всех приметаемых на россыпях способах разработки, включая дражный, который как наиболее механизированный, производительный и экономичный рассматривается в качестве одного из основных для добычи ценных компонентов из валунистых россыпей.

Очевидно, что возможности дражного способа в условиях высокой валунистости пород без существенного совершенствования техники и технологии подготовительных и добьтчных работ по известным причинам ограничены. В связи с этим изыскание рациональных технологий дражной разработки валунистых месторождений является одной из назревших и актуальных задач, решение которой позволит выявить дополнительные резервы золотодобычи из россыпей.

Вопрос изыскания эффективной технологии эксплуатации сильновалунисгых россыпей Ленского района дражным способом был включен в планы научных исследований кафедры открытых горных работ, выполняемых с 1987 по 1991 год. Работы проводились в соответствии с комплексной программой "Создание эффективных способов эксплуатации разведанных месторождений золота со сложными горнотехническими условиями в Ленском золотоносном районе", составленной согласно приказу министра цветной металлургии от 17.02.1978 г.

Целыо работы является обоснование целесообразности использования дражного способа при разработке сильновалунистых россыпных месторождений, создание эффективной технологии подготовки и драгирования валунистых песков.

Идея работы заключается в том, что повышение эффективности дражных работ достигается за счет изменения физгасо- механических свойств песков и их гранулометрического состава путем предварительного разупрочнения массива механическим рыхлением с попутным удалением негабаритной части валунов в объеме, определяемом характеристикой и параметрами рабочего оборудования драг.

Основными задачами, решаемыми в работе, являются:

- установление понятий и критериев оценки валунистости дражных полигонов и качественно-количественный анализ запасов на этой основе;

- исследование процесса черпания песков и разработка методики расчета производительности драг в условиях эксплуатации валунистых месторождений;

- изыскание рациональной технологии и обоснование типовых схем подготовки валунистых пород к драгированию;

- технико-экономическое обоснование целесообразности использования новой технологии.

Методы исследований. Промышленный эксперимент при проведении исследований в реальных условиях разработки запасов Бодайбияской россыпи драгой ОМ-431 с

последующей обработкой и анализом материалов наблюдений. Обзор литературных источников, фондовых материалов, обобщение ■ практического опыта и научно-исследовательских работ. Аналитический и графический методы при определении оптимальных параметров процесса черпания и производительности драги, технико-экономическая оценка целесообразности применения новой технологии разработки валунистых россыпей.

Научные положения, защищаемые в диссертации:

- оценка валунисгосги дражных запасов россыпей должна производиться по двум показателям относительных объемов: всей валунистой фракции отложений, влияющей на техническую производительность драг, и негабаритной части песков, определяющей величину технологических простоев;.

- негабаритами при дражной разработке следует считать валуны с максимальными поперечными размерами, превышающими 60% ширины приемной части дражного черпака, которые в большинстве своем являются причиной частых поломок отдельных элементов технологической цепи аппаратов транспортно-обогатительного комплекса драги;

- при определении эксплуатационной производительности драш необходимо учитывать структуру технологических потерь времени из-за валунисгосги песков путем расчета времени простоев, связанных с удалением негабаритов, или поломками рабочего оборудования валунами, попавшими в процесс обогащения;

- наличие в.рыхлых отложениях более 0.5 % негабаритной фракции валунов обусловливает нецелесообразность дражной разработки россыпей без предварительной подготовки песков.

Научная новизна рабош заключается в следующем :

- предложен метод определения степени валунисгосги песков в зависимости от типоразмеров драг;

- разработана математическая модель процесса черпания и производительности свайных драг, отличающаяся тем, что в ней учтено комплексное влияние горнотехнических факторов на эффективность драгирования в условиях эксплуатации сложноструюурных валунисгых россыпей;

- обоснована область применения предложенных типовых технологических схем подготовки валунисгых песков при дражном способе разработки.

Практическую ценность имеют:

- технологические схемы подготовки валунисгых песков к драгированию;

- способ разработки труднодрагируемых валунистых россыпей A.C. N1302774 СССР, МКИ Е 21 С 45/00;

- методика расчета часовой производительности свайных драг в условиях разработки валунистых месторождений.

Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные ее положения докладывались на ежегодных научно-технических конференциях горного факультета Иркутского государственного технического университета (Иркутск, 1982-1991); на научно-технической конференции на тему "Техника и технология разработки сложнострукгурных россыпных месторождений золота"(Бодайбо, 1982); по отдельным этапам исследований и в полном объеме диссертация обсуждалась на заседаниях кафедры ОГР ИрГТУ (1994,1995, 1996 гг).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 15 работ, получен патент на способ разработки валунистых россыпей.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, шпочения, приложений, изложена на 1&3 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок 10 таблиц и список использованной литературы из 71 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Состояние и изученность вопроса, задача и методы исследований

Значительные качественно-количественные изменения сырьевой базы россыпных (есторождений за счет первоочередного освоения более доступной ее части привели к онцентрации на балансе золотодобывающих предприятий трудноразрабатываемых апасов. Наиболее характерны в этом отношении россыпи Ленского золотоносного яйона, в котором нашли применение практически все способы разработки россыпей: ггкрытый, гидравлический, подземный, дражный. Последний по объемам переработки орной массы и добыче полезного ископаемого является ведущим на основных [редприятиях АО "Лензолото". В настоящее время в этом регионе на долю дражных фиходится более 50% запасов.

Особо тяжелыми условиями разработки отличаются сложноструюурные валунистые гагожения с повышенной сцементированноетью и крепостью пород. По промышленной щенке сырьевой базы Бодайбинских россыпных месторождений, выполненной в 1981 'оду институтом Иргиредмег, к сильновалунистым отложениям (с содержанием более 10% фракций + 200 мм) отнесены около 70% всех запасов россыпей. Накопленный опыт »азработки таких месторождений убедительно показал, что эффективность их освоения во «югом зависит от правильного выбора не только техники и технологии, но и в целом ;пособа разработки.

В области дражных работ в нашей стране успешно решены многие сложные проблемы, большой вклад в развитие дражной разработки россыпных месторождений в свое время шесли ученые А.П. Свиридов, С.М. Шорохов, Л.Е. Зубрилов, В .А. Кудряшев, В.Г. Тешков. В работах указанных авторов отражены результаты фундаментальных ^следований вопросов освоения запасов континентальных россыпей, обобщены теория и практика глубокого драгирования. Решению вопросов автоматизации и повышения )ффективности дражных работ, подготовки и освоения мерзлых россыпей, глубокой зскрыши, обогащения песков, снижения влияния горных работ на окружающую среду посвящены труды Г.А. Багаутинова, Е.И. Богданова, ВТ. Ворончихина, Е.Т. Жученко, МВ. Костромина, К.Н. Костромитинова, А.А. Матвеева, В.М. Мореходова, В.П. Мязйна, Т.С. Потаповой, В.Г. Пятакова, А.В . Рашкина, МЛ. Суздальского, Б .Л. Гальгамера, В.В. Чемезова и др.

Вопросами освоения дражных запасов аллювиальных отложений занимались научные коллективы Московской государственной геологоразведочной академии, АО "Иргиредмет", АО "Лензолото", ЦНИГРИ, ВНИИ-1, Иркутского государственного технического университета, Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета), Уральской государственной горно-геологической академии, Красноярской академии цветных металлов и золота, Читинского государственного технического университета. Большая работа в направлении создания и совершенствования отечественных драг выполнена Иркутским заводом тяжелого машиностроения (ИЗТМ).

Значительный вклад ученых и специалистов в совершенствование техники и технологии драгирования россыпей способствовал внедрению в практику принципиальнс новых технологических схем разработки, позволил в значительной степени расширить область применения современных драг, использовать их в регионах с более суровым климатом, а также на месторождениях со сложными горнотехническими условиями залегания.

Несмотря на это, многие вопросы, связанные с освоением драгами сильновалунистых россыпных отложений, до конца не решены. Высокая крепость и связанность валунистых пород значительно усложняют процесс черпания, снижая степень наполнепия черпаков Кн и в целом часовую производительность драг. При этом наличие негабаритов отрицательно влияет на использование драг во времени, увеличивая технологические и аварийные простои. Кроме того, из-за интенсивного износа отдельных деталей растут затраты на ремонт или замену оборудования.

Перечисленные факторы, как показала практика, нередко снижают эксплуатационную производительность канатно-свайных драг относительно проектной до 50% и более.

Из вышесказанного следует, что повышение эффективности применения драг на валунистых россыпях возможно только в случае решения комплекса вопросов, связанных с соответствующей реконструкцией самого способа разработки, направленной на создание условий, обеспечивающих возможность и экономическую целесообразность эксплуатации труднодрагируемых запасов.

2. Качественно-количественная оценка валунистости дражных запасов

В практике как геологоразведочных работ так и эксплуатации россыпных месторождений валунистосгь отложений чаще всего оценивают без учета конкретных условий, способа, механизации и технологии разработки. Общепринято валунистость пород россыпей определять исходя го наличия и относительного содержания в отложениях фракций + 200 мм и характеризовать ее коэффициентом валунистости.

Основным недостатком метода оценки валунистости россыпей на основе установления однозначного размера фракции валунов является отсутствие необходимой обоснованности самого критерия крупности валунистой части пород, увязанного с принятой механизацией, типоразмерами и мощностью основного горного оборудования (конкретной драги, экскаватора, землесоса и т.д.). Значение коэффициента валунистости в этом случае не дает полной количественно-качественной характеристики крупной фракции песков относительно конкретных условий их разработки. В то же время разные типы горнотранспортного оборудования по разному соотносятся со степенью валунистости отложений, максимально допустимой крупностью валунов.

: Исследования, проводимые на сильновалунистой россыпи . "Апрельская", разрабатываемой 380 л драгой, показали, что такие понятия, как "валунистосгь россыпи", "величина негабаритов" должны быть относительными и, в первую очередь, учитывать мощность драги и вместимость или размеры ее черпаков.

Для оценки валунистости продуктивных отложений россыпи по аналогии с рядом исследований кусковатости горных пород угольных и рудных месторождений, использовались следующие понятия: гранулометрический состав пород, диаметр среднего куска, относительная валунистость песков, выход негабаритов. В процессе исследований проводился анализ и сопоставление данных понятий с точки зрения приемлемости их

для определения характеристики пород на дражных полигонах. Оценивались также сами методы исследования с позиции их простоты и результативности.

При попытке определения степени валунистости пород россыпи посредством изучения гранулометрического состава всей горной массы было выявлено, что этот способ характеризуется большим количеством и трудоемкостью измерений, в связи с чем он был признан нецелесообразным. К тому же наблюдениями за процессом черпания песков драгой ОМ-431 было установлено, что увеличение крупности (диаметра куска) разрабатываемых пород до определенных размеров

(в условиях работы 380 л драга не превышающих по максимальному линейному размеру 0,5 м) не оказывает существенного влияния на ее производительность (см. ниже).

В дальнейшем за нижний предел размера валупистой фракции песков по максимальной длине куска принималась величина 0.5 м, что но отношению к ширине приемной части дражного черпака Ь, составляло около 0.43ЬЧ. Экспериментальные наблюдения проводились в два этапа:

1) Определение диаметра среднего куска валунисгой части рыхлых отложений, где использовались планометрический и объемный методы измерений линейных параметров валунов с поверхности опытно-промышленных участков;

2) Определение средней валунистости песков класса +0.5 м (по максимальному размеру куска) и объема негабаритов методом визуальных наблюдений за валунами в процессе выемки их из забоя с осуществлением инструментальных замеров линейных размеров валунов непосредственно в черпаках драги или на транспортерной лепте галечного отвалообразователя.

В результате анализа влияния негабаритов на простои и производительность 380л драги было установлено, что максимально допустимые размеры последних не должны превышать 0.7 м или 0.6Ь,, (см. ниже).

В процессе исследований валунисгой части отложений Апрельского полигона с целью уменьшения количества измерений, определялась взаимосвязь между линейным размером валуна 1С, его средним диаметром и объемом V*. По результатам корреляционного анализа измерений валунов на четырех опытно-промышленных участках получены следующие соотношения : 1к=1.4с11(; Ук-0.55с),.

Установленная связь между 1к, <!к и Ук позволяет выразить средний диаметр и объем каждого валуна через его длину. Окончательно оценка степени валунистости проводилась дифференцировано по двум показателям - коэффициенту относительной валунистости пород а и доли негабаритов, приходящихся па единицу объема драгируемых песков (коэффициенту негабаритности - а„), которые определялись из условий:

а =

I

; = 1

V

В г

а „ =

IV

( = !

т

где Ущ - объем 1-го валуна с наибольшим линейным размером

1. > 0.5м (при среднем диаметре с1к > 0.35м); V - объем переработанных песков, м'; т - количество валунов, приходящихся на драгируемый объем песков, шт; - объем ¡-го валуна-негабариТа с 1к > 0.7м (с)к > 0.5 м).

При наблюдении за влиянием относительной валунистости песков на производительность драги исследовались факторы, определяющие эффективность процесса черпания (коэффициент наполнения черпаков Ки, степень разрыхления в них пород р, скорость черпания п). В процессе оценки негабаритной части валунов а„, определялась величина простоев Тв, приходящаяся на один час работы драги и связанная с удалением негабаритов из черпаковой цепи, ч :

_ 60УпКиа„ Л

где V, - вместимость дражного черпака, м3 ; Ун - средний обьем валуна-негабарита, м3; I н - среднее время, необходимое для удаления с драги одного валуна, ч.

3. Исследование влияния валунистости пород на параметры процесса черпания и производительность драг

Отрицательное влияние валунистости песков на процесс черпания проявляется в резком уменьшении степени наполнения дражных черпаков, увеличении коэффициента разрыхления пород, заметном падении скорости черпания и передвижения черпаковой рамы вдоль забоя из. Значительную роль в снижении производительности драг на валунистых россыпях играют всевозможные простои, связанные с аварийными остановками из-за валунов или удалением с драги негабаритов.

Анализ влияния степени валунистости пород на процесс черпания и производительность драг осуществлялся на примере эксплуатации 380-литровой драги ОМ-431N 118 в условиях разработки Апрельского полигона Бодайбинской россыпи.

Целью экспериментальных исследований являлось изучение условий драгирования валунистых песков в естественном массиве и после подготовки продуктивного пласта механическим рыхлением экскаватором ЭКГ-4,6.

В ходе эксперимента проводился анализ влияния валунистости пород на коэффициент наполнения черпаков, коэффициент разрыхления в них песков, эффективность использования драги во времени, ее техническую и эксплуатационную производительность. Для проведения наблюдений за процессом черпания валунистых песков забой драги разбивался на отдельные секторы в плане и драгируемые горизонты пласта по вертикали с фиксацией мощности отработки каждого слоя.

Степень наполнения черпаков определялась визуально. Одновременно фиксировалось количество черпаков и время пслойной отработки забоя. В результате обработки хрономегражных наблюдений получены средние значения коэффициентов наполнения и разрыхления породы в черпаках 380 л драги от степени валунистости отложений на каждом из драгируемых горизонтов забоя (рис.1).

Исследованиями установлено, что с увеличением относительной валунистости песков а с 0.05 до 0.14 при драгировании не подготовленных рыхлением пород коэффициенг наполнения черпаков снижается с 0.63 до 0.35 (47%), а коэффициент разрыхления породы в черпаках возрастает с 1.25 до 1.37 (9.5%). При драгировании разрыхленных карьерным экскаватором песков в однозначных условиях валунистости пород значение тех же показателей изменялись: коэффициент наполнения с 0.75 до 0.61 (на 18.7%), коэффициент разрыхления с 1.26 до 1.4 (на 11.1%). В целом коэффициент экскавации, характеризующийся отношением Кэ=Ки/р, увеличивается при разработке разрыхленных

0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 Коэффициент относителъаой валунистости. с*. Рис.1. Зависимость коэффициента наполнения черпаков и, 2)и разрыхления в них порол 13, 4)для 380 л драги от общей валунистости песков:

-- при разработке пазрыхленных песков;

---- при разработке целика

р- 0,8 а>

° 0,6

О

О

р. 0,4 и

ч

з 0,2 ®

р.

я 0

0,002 0,004 0,006 0,008 0,01

Коэффициент ггегабаритности пород, &л

Рис.2. Зависимость времени простоев, приходящихся на один час работы драги, от содержания в россыпи негабаритов йп

1, 2 - соответственно при драгировании песков в целике и после предварительного их рыхления

песков по сравнению с драгированием последних в естественном массиве при коэффициенте относительной валунистости пород а=0.05 с 0.5 до 0.6 (на 20%), при а= 0.15 с 0.26 до 0.43 (на 65%).

Исследования влияния валунистости россыпи на простои драги при драгировании песков из естественного массива проводились в условиях частичного удаления из черпаков негабаритов с пропуском отдельных крупных валунов через траяспортно-обогатительный комплекс драги.

По результатам анализа состава и причин простоев их удельный вес от общего времени, включая время технологических простоев, распределился следующим образом: удаление негабаритов с черпаковой цепи - 21%; сталкивание больших валунов с транспортерной ленты в поддон стакера - 12%; извлечение валунов, попавших под ленту галечного транспортера, - 18%; ремонт (клёпка) транспортерной ленты, порванной валунами - 40%; восстановление или крепление отдельных элементов набора дражной бочки - 9%.

Размеры негабаритов определялись с учетом технической возможности драгирования крупных отдельностей и простоев драги из-за валунов.

В результате анализа простоев, включая суммарное время, затрачиваемое на удаление негабаритов из черпаковой цепи и ликвидацию поломок или замену изношенных узлов технологической цепи аппаратов драги, установлено, что основная доля простоев по указанным причинам (85%) приходится иа валуны с максимальной длиной куска !к > 0.7 м(0.6Ь„).

Драгирование предварительно разрыхленных песков осуществлялось при условии полного удаления негабаритов (фракции с 1к+0.7 м ) из черпаков. Сопоставление зависимостей удельных простоев, приходящихся на один час работы драги, от процентного содержания в россыпи негабаритов а„ (см. рис. 2) при разработке естественного массива и предварительно разрыхленных песков карьерными экскаваторами показало, что удаление с драги всех вычерпываемых из забоя негабаритов с диаметром куска более 0.5 м (1^=0.7 м) при среднем времени удаления одного валуна равном 6 мин., позволяет значительно снизить время простоев драги из-за валунов и практически ликвидировать аварийные ситуации.

Техническая производительность драги (¿ч определялась на основе данных хронометражных наблюдений, анализ которых позволил установить, что при разработке неподготовленных рыхлением песков с увеличением валунистости отложений россыпи с 0.05 до 0.14 техническая производительность драги ОМ-431 снижается с 255 до 110 м3/ч (на 56%), а при выемке из забоя разрыхленных карьерным экскаватором песков при той же валунистости с 306 до 215 м3/ч ( на 29.7%). При послойном драгировании разрыхленных песков на отдельных участках россыпи, где выход из забоя фракций с максимальными линейными размерами куска +0.5м практически не наблюдается, коэффициент наполнения черпаков в большинстве своем стабилизировался и в среднем составлял 0.75 - 0.80 при часовой производительности драги 289 - 308 м3/ч. Таким образом, предварительное рыхление валунистых пород позволяет повысить техническую производительность драги в указанном диапазоне валунистости на 20-95% (рис.3).

На основании выполненных исследований (с учетом практического опыта разработки валунистых россыпей, правил технической эксплуатации драг) сделана оценка крупности валунистой фракции и степени валунистости драгируемых пород в соответствии с основными типоразмерами отечественных канатно-свайных драг (табл.1, 2).

Ю

а

250

л

н о о к

ё

ф

Ен «

§ со

СО О й-

200

150

100

ч 1

\ N.

2>| \ Ч 1 I \

ч N \

1

0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16

Коэффициент относительной валунистости , л

Рис.3. Зависимость технической производительности драги от общай валунистости песков:

1,2- соответственно при. драгировании песков в разрыхлением состоянии и целике.

Г'

__

, -=——--^--ь-^г + ^гг-гг———

'4

___/-¿у ! Н'.+ЛЬ+.-'-РдЬ |

га* «

--- 4- —- +■

Би 51.,

5Р

-4--

Б,5

згА

I

Рис.4. Структурная формула расчета производительности свайных драг:

1П, 1 р - соответственно время на одно опускание рамы, зашивание драги на забой, перенос канатов, перенос электрокабеля, перевод драги в смежный забой, разворот на противоположный ход, ч;

1-к, 1-3,5, Р - соответственно интервалы переноса канатов и кабеля; количество смежных забоев, величина опережения смежного забоя, м;

В,,Я, (1, У, X - соответственно ширина россыпи, средний по забою радиус действия драги, средний диаметр негабарита, м; угол маневрирования драги по забою, рад.; количество проходов лраги по подошве забоя при зачистке плотика.

и

Исследования, проведенные сцелыо разработки методики определения производительности свайных драг, работающих в условиях высокой валунистости пород, позволили получить математическую зависимость эксплуатационной производительности драги от основных параметров драгирования, которая представлена в развернутом виде, (см. рис.4).

Анализ теоретических исследований дифференцированного и группового влияния на производительность входящих в уравнение параметров позволил условно по характеру и степени влияния разделить их на четыре группы:

1) параметры драги н дражного забоя;

2) параметры, зависящие от свойств пород (К„, р);

3) технологические простои драг (Тт);

4) прочие непроизводительные затраты времени, определяемые коэффициентом использования драг в течение смены и связанные с обслуживанием машин и механизмов, организацией текущих ремонтов драг и т.д. (г]).

Очевидно, что факторы первой группы остаются практически равнозначными в любых условиях драгирования и по этой причине в нашем случае ие исследовались. Показатели второй группы, определяемые физико-механическими свойствами пород и мощностью драги, приобретают особую значимость и в немалой степени оказывают влияние на эффективность черпания пород в условиях повышенной валунистости, резко снижая техническую производительность драг.

При анализе технологических простоев драги было выявлено, что степень валунистости дражных полигонов в заметной мере определяет численное значение суммарного времени технологических простоев, где особо можно выделить простои, связанные с удалением валунов в процессе драгирования. Влияние этого фактора на производительность драг с увеличением валунистости россыпей заметно доминирует.

Таблица 1.

Оценка валунистон части драгируемых пород исходя из типоразмеров драг

Показатели Модель драги

80 Д 150Д 210Д 250Д ОМ-431 600Д

Ширина приемной части зева

черпака Ь,, мм 610 900 980 1030 1160 1332

Нижний предел крупности валу-

нов, условие 1к =0.43ЬЧ, мм 260 390 420 440 500 570

Верхний предел крупности

валунов и размеры негабаритов,

условие 1к > 0.6ЬЧ, мм 360 540 580 620 700 800

Показатели четвертой группы факторов в большинстве случаев являются регламентируемыми для драг и учитываются общим коэффициентом снижения производительности т|, устанавливаемым по нормативным предписаниям.

... Таблица 2.

Оценка влияния валунистости песков на процесс драгирования

Характеристика валунистости песков Степень влияния на производительность Мероприятия по подготовке песков

Невалунистые отложения ■ фракция валунов 1„ >0.43Ь„ отсутствует Заметного снижения производительности драг не наблюдается Проведения специальных мероприятий по удалению валунов не требуется

Средневалунистые отложения, содержание валунов 1к > 0.43ЬЧ не превышает 7-8 %, негабаритов 1к > 0.6ЬЧ - менее 0.5 % Снижение производительности драг достигает 20-25% Целесообразно предварительное рыхление и удаление негабаритов

Сильновалунистые отложения, содержание валунов 1„ > 0.43ЬЧ более 8%, негабаритов более 0.5% Происходит резкое (до 40% и более) снижение производительности драги Необходима предварительная подготовка пород с удалением или дроблением негабаритов

В сравнении с ранее известными формулами представленная на рис.4 зависимость наиболее полно учитывает влияние факторов, определяющих производительность драг, работающих в сложных условиях, и использовалась в работе как для решения практических задач, так и в качестве алгоритма для теоретических исследований процесса драгирования с использованием вычислительной техники.

4. Изыскание рациональной технологии подготовки и драгирования валунистых россыпей

Анализ практики эксплуатации драгами валунистых месторождений и результаты экспериментальных исследований позволили сделать вывод о том, что эффективное освоение таких запасов возможно лишь на основе внедрения более совершенных технологий с предварительной подготовкой валунистых песков к драгированию. С целью снижения дополнительных затрат на подготовку песков такая задача может успешно решаться преимущественно за счет широкого применения высокопроизводительной и эффективной технологии с внедрением сравнительно дешевых бестранспортных схем производства горноподготовительных работ. На этом принципе и основываются настоящие изыскания по разработке технологических схем подготовки труднодрагируемых валунистых россыпей. Наиболее целесообразными способами механизации производства указанных видов работ признаны бульдозерный и экскаваторный.

В основу общей структурной схемы подготовки валунисгых россыпей заложены такие виды и процессы последовательно выполняемых работ, как вскрыша торфов, полное осушение подготавливаемого пласта песков, вскрытие, механическое рыхление и перевалка продуктивной части месторождения, извлечение из разрыхленной массы и удаление за пределы промышленных запасов (или дробление на месте) валунов -негабаритов.

На рис.5 представлен вариант принципиально новой технологии освоения дражных запасов, апробированной при разработке Апрельского валунистого месторождения.

Подготовка валунисгых пород к драгированию после осушения продуктивного пласта начинается со вскрытия его широкой разрезной траншеей, которая проводится поперек россыпи и образует первоначальное выработанное пространство для перевалки разрыхляемых песков. Подготовка песков в данной схеме производится карьерным экскаватором, который поперечными заходками осуществляет разработку пласта в целике с последующей перевалкой пород в образованное предыдущими ходами выработанное пространство. В процессе рыхления песков экскаватор выполняет попутное извлечение негабаритной части валунистой фракции с укладкой ее в отдельные временные отвалы с последующим удалением их за контуры промышленных запасов в специальные бортовые нищи колесным погрузчиком.

При драгировании подготовленных песков необходимый уровень воды в дражном котловане поддерживается каскадом водоподпорных дамб и перемычек, устраеваемых вслед за драгой. По мере подвигания добычных работ по восстанию россыпи производится поочередное затопление и обработка ранее подготовленных к драгированию участков.

Предложенная на первом этапе освоения запасов Апрельской россыпи новая технология подготовки и драгирования песков, а также последующие совместные разработки ИрГТУ, Иргиредмета и АО "Лензолото" явились предметом дальнейших изысканий технической возможности и оптимальных условий применения различных технологических схем, предлагаемых для дражной разработки валунисгых месторождений.

Целью исследований данного вопроса являлось создание новых эффективных технологических схем предварительной подготовки дражных запасов, увязанных с условиями залегания и параметрами месторождений. На рис.6 представлены технологические схемы трех основных способов подготовки дражных запасов с применением для рыхления крепких валунисгых талых или мерзлых песков: бульдозерной техники ( включая использование бульдозерно-рыхлительных агрегатов ) карьерного экскаватора и драглайна.

По способу и месту удаления валунов предлагается четыре основных варианта подготовки валунисгых песков : с вывозкой валунов автосамосвалами за пределы промышленной части россыпи; с механическим дроблением негабаритов; с уборкой валунов в специальные прибортовые выработки; с удалением валунов в нижний, подстилающий подготовленные к драгированию пески, непродуктивный (отвалы вскрыши) горизонт разрыхленного навала.

Основными факторами, определяющими структуру технологии подготовки запасов валунисгых россыпей к драгированию, являются: способ механизации вскрыши торфов и подготовки песков к драгированию; место размещения отвалов вскрышных пород; способ удаления и место складирования негабаритных валунов.

Рис. 5. Технологическая сгема подготовки и драгирования сложноструктурных валунистых россыпей:

3-аскрншнэй уступ; ?.-отвалн всктмгоных пород; 3-пески в целиче; 4-акскаватор ЭКГ; 5-раз-рыхланные 'пески; б-волосйорная канава; 7-пески,вынутке при проходка канавы; 8-драга; ■;§-зф9.ля; 10-отвалн гали; И-погрузчик: 12-<1ортовая ниша для склалтоованин нвга<Заритов

Рис.6. Технологийскке схемы полготовки валунистых . россыпеГт к драгированию

а - бульдозерный способ подготовки песков; б, в - экскаваторное способы подготовки с применением на рыхлении песков соответственно экскаватора ЭКГ и драглайна.

5. Технико-экономическая оценка новой технологии дражной разработки валунистых россыпей

Для оценки эффективности подготовки дражных запасов сложноструктурных валунистых россыпей, отличающихся высокой крепостью разрабатываемых песков, путем предварительного их разупрочнения механическим рыхлением с попутным удалением из массива валунов-негабаритов, предложена методика расчета экономического эффекта, в которой учтено:

- повышение производственной мощности дражного разреза;

- сокращение затрат на добычу песков за счет увеличения производительности драги;

- повышение качества освоения запасов месторождения с учетом полноты извлечения ш недр полезного компонента.

С целью сопоставления эффективности освоения валунистых россыпей в АО "Лензолото" дражным и открытым способами разработки в диссертации выполнено технико-экономическое сравнение показателей работы двух карьеров в 1992 году -"Апрельского" дражного полигона и "Серговской" россыпи с экскаваторной добычей песков , являющихся наиболее близкими по горнотехническим условиям эксплуатации. Сравнительные технико-экономические показатели приведены в табл.3, из которой видны значительные преимущества новой технологии дражного способа разработки.

Применение новой технологии дражной разработан с предварительным рыхлением песков и удалением из них негабаритов на Апрельском полигоне АО "Лензолото" в первый же год в недрения позволило повысить общую производительность карьера на 247 тыс.м3.

При этом рост намыва золота по сравнению с предыдущими годами разработки по старой технологии увеличился на 34 % . Полученный годовой экономический эффект определен в размере 514,2 тыс.р. в ценах до 1993 г.

Таблица 3

Результаты технико-экономического сравнения показателей новой дражной технологии при эксплуатации Апрельского полигона и экскаваторного способа разработки россыпи кл. "Серго"

Показатели Серговский карьер Апрельский дражньш полигон

Глубина залегания россы-

пи, м 17 26

Мощность песков, м 4 8

Средняя ширина, м 173 160

Валунистость отложений

(+200 мм), % 30 30

в тл. валунов +0.7 (1к) 5 6.5

Основное оборудование: Экскаваторы ЭШ-20/90, Драга ОМ-431; экскава-

ЭКГ-4,6; автосамосвалы торы ЭШ-15/90; ЭКГ-12,5;

БелАЗ-540-З шт; пром- ЭКГ-4,6; автосамосвал

прибор БелАЗ-540

Годовая производитель-

ность, тыс. м3 872 1260

в т.ч. по вскрыше 676 628

по добыче 196 632

Удельные приведенные

затраты, р/м3 2.95 1.98

Извлечение запасов, % 93 135

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования комплекса вопросов, связанных с оценкой валунистости дражных запасов и обоснованием целесообразности вовлечения в эксплуатацию труднодрагируемых россыпей, позволили решить актуальную задачу создания эффективной технологии подготовки валунистых песков к добыче и получить следующие основные результаты:

1. Предлагаемый в работе дифференцированный подход к оценке валунистоети драгируемых пород позволяет проводить комплексное исследование влияния валунов на техническую и эксплуатационную производительности драг, а использование в качестве критерия крупности валунов размеров дражного черпака делает методику универсальной независимо от мощности и типоразмера драг.

2. Валуны с максимальным поперечным размером, превышающим величину 0,6ЬЧ (Ь, -ширина приемной части черпака), на которые приходится основная доля аварийных простоев драг из-за валунов, следует относить к негабаритам, поэтому они в первую очередь подлежат удалению из продуктивного пласта в процессе подготовки песков к драгированию.

3. При разработке валунисгых россыпей в известную методику расчета производительности драги необходимо ввести поправку, учитывающую количество негабаритов и изменяющую время технологических простоев.

4. Рекомендуемая методика расчета производительности драги в сравнении с ранее известными наиболее полно учитывает влияние негативных факторов на эффективность процесса черпания и технологические простои оборудования в условиях, эксплуатации труднодрагируемых валунисгых россыпей и может быть использована как при решении практических задач, так и в качестве математической модели для теоретических исследований процесса черпания канатно-свайныхдраг.

5. При содержании в песках более 0,5% негабаритов из-за резкого увеличения аварийных простоев эксплуатация драг без предварительной подготовки запасов рыхлением с удалением негабаритнщй части пород становится не целесообразной.

6. Предварительная подготовка валунисгых россыпей к драгированию позволяет за счет изменения природной структуры, физико-механических . свойств и гранулометрического состава пород значительно снизить общую крепость и содержание в песках негабаритов, тем самым, за счет увеличения коэффициента наполнения черпаков и уменьшения технологических простоев драги повысить в 1,5 и более раза годовую производительность драги и производственную мощность разреза.

В результате внедрения мероприятий, разработанных на основе исследований, ежегодный экономический эффект на одном из предприятий составил 514 тыс.р. в ценах до 1993 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Влияние валунисгости пород на процесс черпания и производительность драг // Колыма,- 1985.-№8,- С.11-13.

2. А.с. N 1302774 СССР, МКИ Е 21 С. 45/00. Способ разработки труднодрагируемых россыпей (Соавторы Кудряшев В.А., Тальгамер Б.Л.).

3. Влияние валунисгости пород на техническую и эксплуатационную производительности драг // Повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири.- Иркутск, 1986.-С.23.

4. Взаимосвязь кинематики маневрирования, процесса черпания и производительности драг // Вопросы использования горного оборудования в условиях Крайнего Севера.- Магадан, 1986.- С.101-104 (соавтор Кудряшев В.А.)

5. Повышение эффективности разработки глубоких труднодрагируемых россыпей // Совершенствование гидромеханизации и подводной добычи полезных ископаемых. -Москва, 1986. - С. 35-36 (соавторы Кудряшев В.А., Тальгамер Б.Л.)

6. Влияние валунистости россыпей на часовую производительность драг // Повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири.-Иркутск, 1988.- С.18.

7. Изучение процесса черпания пород канатно-свайными драгами // Повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири.-Иркугск, 1989,- С. 60-64.

8. Влияние валунистости на дражный способ разработки россыпей // Колыма.- 1989. -№11. - С.10-12 (соавтор Слепцов А.Е.)

9. Технологические схемы подготовки валунистых россыпей к драгированию II Актуальные аспекты техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири.- Иркутск, 1990.- С.20.

10. Анализ состояния дражной разработки россыпей в ПО "Лензолото" // Аюуальные аспекты техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. - Иркутск, 1990,- С. 3-4 (соавторы Кудряшев В.А., Тальгамер Б.Л., Гуричев A.B.)

11. Проблемы и основные направления совершенствования дражного способа разработки россыпей II Колыма. - 1992. -№2.- С. 16-18. (соавторы Кудряшев В.А., Тальгамер Б.Л., Гуричев A.B.).

12. Состояние и перспективы развития дражной разработки россыпей // Горный журнал. - 1995. -N3-4. - С. 24-27 (соавторы Кудряшев В.А., Тальгамер Б.Л.).

Формат 60x84 1/16 Бумага типографская. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд.л. 1,25 . Тираж 70 экз. Зак. 860

ЛР №020263 от 30.10.91 Иркутский государственный технический университет 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83