автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Разработка способов, предотвращающих налипание и намерзание горной массы на добычное и транспортное оборудование в погодно-климатических условиях Севера

ВВЕДЕНИЕ.5

I. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СВЯЗНЫХ ПОРОД ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ . . . 11

1.1. Современное состояние и перспективы использований комплексов непрерывного действия в погодно-климатических условиях Севера . . . 11

1.2. Адгезионные свойства пород погребенных россыпей . 23

1.3. Особенности криогенных процессов в связных породах и физические свойства мерзлых пород 31

1.4. Анализ существующих способов и средств борьбы с налипанием и намерзанием связных пород на рабочие поверхности комплексов непрерывного действия.35

1.5. Выводы, цель, задачи и методика исследований 43-46 2. ВЛИЯНИЕ ПОГОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ДЩТЕЗИОННО

КРИОГЕННЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ ПЕРЕМЩЕНИИ СВЯЗНЫХ ПОРОД . .47

2.1. Основные климатические факторы, влияющие на процесс тепло- и массопереноса в зоне адгезионного контакта связной породы . . . 47

2.2. Исследование тепло- и массопереноса на адгезионном контакте связной породы и рабочей поверхности при неравенстве их температур . 50

2.3. Влияние поля влагосодержания на адгезион-но-когезионные явления.56

2.4. Исследование влаг оперен оса во влажной связной породе при наличии на адгезионном контакте свободной влаги.75

2.5. Влияние температур породы и воздуха на адгезионно-криогенные явления при разработке и транспортировании горной массы. 85

2.6. Выводы.91

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО ПРОМОРАЖИВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД. 93-III

3.1. Выбор метода решения задачи Стефана при промораживании и оттаивании пород.93

3.2. Вывод уравнения промораживания и оттаивания влажной породы. 97

3.3. Исследование профилактического промораживания связных пород для предотвращения налипания и намерзания. I0I-II

3.4. Выводы. II0-XII

4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО БОРЬБЕ С НАЛИПАНИЕМ

И НАМЕРЗАНИЕМ СВЯЗНЫХ ПОРОД НА РАБОЧИЕ ПОВЕРХНОСТИ КОМПЛЕКСОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА II2-I

4.1. Разработка календарного графика применения способов и технических средств борьбы с налипанием и намерзанием горной массы . . II2-II

4.2. Методика инженерного расчета технологических параметров буферных отвалов . II7-II

4.3. Технические и технологические решения, предотвращающие налипание и намерзание связных пород . II9-I

4.4. Рекомендации по борьбе с налипанием и намерзанием горной массы при разработке погребенных россыпей Алданского района роторными комплексами непрерывного действия . . 129

4.5. Расчет технико-экономической эффективности использования естественных низких отрицательных температур для слоевой криогенной подготовки связных пород погребенных россыпей в условиях Алданского района ЯАССР 133

4.6. Выводы.136

Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года, принятыми ХХУ1 съездом КПСС, цреду смотрено "В цветной металлургии обеспечить утфепление сырьевой базы действующих предприятий, а также ее дальнейшее опережающее развитие" /1/. При этом особое внимание уделяется расширению сырьевой базы золотодобывающей промышленности и ее перспективам, связанным с вовлечением в эксплуатацию открытым способом погребенных россыпных месторождений в районах Урала, Сибири, Севера и Северо-Востока СССР,

Анализ сравнительной оценки оборудования, проведенный Институтом горного дела Севера ЯФ СО АН СССР и комбинатом "Алдан-золото", показал, что для разработки шяребенных россыпей со значительным содержанием глин наиболее высокоцроизводительным оборудованием являются серийно выпускаемые роторные комплексы на базе экскаватора ЭРП-1250.2500 производительностью до 2500 м3/час при совместной работе со стационарной обогатительной фабрикой /2, 3/, Вместе с тем предполагается отработка обводненной части россыпи с использованием дражной техники.

Использование высокоцроизводительных роторных комплексов на Весниных ж добычных работах как в условиях Алданского района, так и северных регионах СССР выдвигает ряд научно-технических задач по обеспечению эффективной работы комплексов непрерывного действия в сложных горно-геологических и климатических условиях, особенно при отрицательных температурах. Одной из основных задач, в связи с этим, является изучение и устранение адгезионно-криогенных явлений, которые вызывают интенсивное налипание и намерзание горной массы на добычное и транспортное оборудование и тем самым значительно снижают его цроизво-дительность.

Несмотря на значительные усилия многих организаций, направленные на разработку и совершенствование разнообразных способов и технических средств очистки рабочих поверхностей высокопроизводительного горнотранспортного оборудования от налипших и намерзших связных пород, при отрицательных температурах имеют место длительные простои комплексов непрерывного действия (до 30.40$ от календарного времени их работы).

До настоящего времени нет достаточно эффективных способов борьбы с этим явлением, что связано с недостаточной изученностью адгезионно-криогенных процессов для условий северных регионов.

Целью диссертационной работы является установление влияния тепло- и массопереноса на изменение прочности адгезионного контакта глинистых пород с рабочими паверхйостями горного оборудования при естественных температурах, позволившего разработать методцщу выбора способов и технических средств борьбы с налипанием и намерзанием горной массы в зависимости от погодно-климатических условий северных регионов, обеспечивающих повышение производительности и продление сезона работы комплексов непрерывного действия в этих условиях.

Для достижения поставленной цели был проведен анализ влияния на налипание и намерзание связных пород различных факторов. Выявлено, что основными факторами, влияющими на интенсивность налипания и последующего намерзания связных пород, является их влажность, а также естественный температурный перепад между талыми породами, взятыми из вскрышного или добычного забоя, и низкими отрицательными температурами рабочих поверхностей горнотранспортного оборудования при существующих в условиях Севера резких суточных и сезонных колебаниях температур.

Исходя из цели диссертационной работы, был исследован процесс теплообмена мевду связными породами, прошедшими естественную или искусственную биогенную подготовку, и рабочими поверхностями горнотранспортного оборудования, что позволило определить параметры, при которых возможна транспортировка горной массы без налипания и намерзания.

Установлены условия промораживания горного массива или кусков горной массы в зависимости от времени транспортирования, температуры окружаыцей среды и свойств породы, тем более, что современные конструкции роторных экскаваторов, а особенно с повышенным удельным усилием копания, являются вполне приспособленными для выемки глинистых грунтов в мерзлом состоянии /4/.

В практическом плане работа содержит рекомендации по криогенной подготовке связных пород при отрицательных температурах с их последующей транспортировкой конвейерным транспортом в условиях Алданского района и . , рекомендации по их разработке с использованием роторных комплексов.

Основная идея работы заключается в использовании для борьбы с адгезионными явлениями криогенной подготовки связных пород и применении материалов с низким коэффициентом тешюусвоения для рабочих поверхностей горного оборудования.

При выполнении работы велись:

- теоретические исследования для количественной и качественной оценки интенсивности адгезионных и криогенных процессов как в отдельных кусках горной массы, так и в транспортируемом ее объеме при различных температурах окружающей среды;

- экспериментальные исследования липкости связных пород погребенных россыпей Алданского района в зависимости от их влажности, удельного давления, времени контакта с поверхностью, температуры и материала штампа;

- натурные наблюдения процесса транспортирования горной массы, не прошедшей и прошедшей криогенную подготовку, цри различных комбинациях ее загрузки на конвейер в условиях отрицательных температур.

В диссертационной работе отражены следующие новые научные положения:

- установлены новые закономерности изменения влагосодержания в приконтактном слое горной массы под влиянием термодиффузии влаги, вызванной температурным напором на адгезионном контакте, которые обусловливают изменение налипания связной горной массы на рабочие поверхности добычного и транспортного оборудования не более чем на Ъ%;

- установлено, что температура в слое горной массы, контактирующем с рабочей поверхностью горного оборудования, будет отрицательной, если TQ/К€< 0 , и положительной, если -h TQ//K£ > О ; при этом в первом случае имеет место намерзание горной массы, а во втором - налипание, где - температура воздуха и соответственно рабочей поверхности горного оборудования, и Т - начальная температура горной массы. Для этих двух условий разработаны соответственно способ криогенной подготовки горной массы и способ, использующий футеровку рабочих поверхностей горного оборудования специальными материалами;

- установлено, что при попадании на рабочие поверхности горного оборудования пленки свободной воды прочность адгезионного контакта и налипание на них связной горной массы существенно повышаются, что обусловлено увеличением числа единичных контактов глинистых частиц при гидратации породы и упрочнением ее адгезионного взаимодействия при дегидратации, на основе чего определена область применения способов биогенной подготовки и подсушивания горной массы.

Практическая ценность работы заключается в разработке методики выбора рациональных споообов и технических средств предотвращения налипания и намерзания связных пород на горное оборудование в погодно-климатических условиях Севера, позволяющей повысить производительность и продлить сезон работы роторных комплексов в северных регионах страны. На основании этой методики составлены "Рекомендации по борьбе с налипанием и намерзанием горной массы при разработке погребенных россыпей Алданского района роторными комплексами непрерывного действия", которые приняты институтом "Якутзолотопроект" к использованию при проектировании способов и мероприятий по борьбе с налипанием и намерзанием глинисто-песчаной горной массы в суровых погодно-климатических условиях Севера при ведении вскрышных и добычных работ роторными комплексами на месторождениях комбината "Адцанзолото". Ожидаемый годовой экономический эффект составил 218,4 тыс.руб на один роторный комплекс.

Основные положения диссертационной работы докладывались на УШ Всесоюзной научной конференции вузов СССР с участием научно-исследовательских институтов "Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов" (Москва, МГИ, февраль 1984 г.)| на техническом совещании в научно-исследовательском институте тяжелого машиностроения производственного объединения Новокраматорского машиностроительного завода (Краматорск, октябрь 1983 г.); на технико-экономическом совете комбината "Алданзолото" (ЯАССР, март 1984 г.).

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени горном институте на кафедре Физика горных пород и процессов и на Алданском ордена Октябрьском революции золотодобывающем горно-обогатительном комбинате "Алданзолото".

Экспериментальные исследования и натурные наблюдения проводились в подразделениях комбината "Алданзолото" производственного объединения "Якутзолото", на Иршинеком ГОКе, на Стоплен ском и Михайловском ГОКах КМА, в подразделениях производственных объединений "Востсибутоль" и Уралзолото".

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., проф. С.А.Гончарову и сотрудникам МГИ к.т.н. Капустину А.А., к.т.н. Мочалову В.И., к.т.н. Алексееву А.Ф., к.т.н. Анисимоцу В.Н. и др., а также сотрудникам комбината "Алданзолото", ПО "Якутзолото", Института горного дела Севера Я® СО АН СССР д.т.н., проф. Схдгбе В.Н., к.т.н. Микулевичу А.Д. и др. за полученные консультации.

I. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СВЯЗНЫХ ПОРОД ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

I.I. Современное состояние и перспективы использования комплексов непрерывного действия в погодно-климатических условиях Севера

Дальнейшее развитие производительных сил напей страны связано с освоением природных богатств Урала, Сибщ>и, Дальнего Востока, Севера и Северо-Востока СССР, причем особое внимание уделяется расширению сырьевой базы золотодобывающей промышленности и ее перспективам, связанным с вовлечением в эксплуатацию погребенных россыпных месторождений.

Для названных регионов характерным является наличие продолжительных в течение года низких отрицательных температур (табл.1.1, рис.1.1) и жесткость климата (рис.1.2), определяемая величиной отрицательной температуры и скоростью ветра /5, 6/. Как видно из табл.1.1, для этих регионов период с низкими минусовыми температурами весьма продолжителен и составляет около 213 дней в году. Средняя температура воздуха при этом достигает -20°С, снижаясь в отдельные дни до -50°С (декабрь, январь). Кроме того, имеют место резкие суточные (с амплитудой от 16-20 до 24-34°С) и сезонные (с амплитудой до Ю0°С) колебания температур.

Актуальность ввода в эксплуатацию многочисленных погребенных россыпей с обширной географией и разнообразными климатическими, горно-геологическими и горнотехническими условиями обсуждалась на многих специализированных совещаниях по геологии

Изменение естественных температур воздуха погодно-климатических условий на метеостанции

Алдан.

I-максимальные температуры воздуха; 2-средние температуры воздуха; 3-минимальные температуры воздуха.

Рис. I.Io

Таблица I.I Некоторые характеристики районов Севера

Показатели пп

Единица измерения '4 ? 4

Европейс-j Западно-Си-{Восточно-;Северо-кий Север{бирский }Сибирский|Восток j Север Север j

Все районы }Севера f Ж

1. Площадь территории тысл!? 1321

2. Климатические условия: а) минимальная температура оС б) средняя температура в 13 часов самого холодного месяца оС в) продолжительность холодного периода года с температурами ниже 0°С г) средняя скорость ветра за самый холодный месяц м/с

32-54

1468

45-57

2637

49-69

5475

49-71

10900

8,6-20,2 15,2-27,5 15,5-38,6 26,7-48,0 суток 160-252 189-258 3-9,3 3-8,4

190-263 210-286

1,1-6,5 0,5-12,9 I

I—I со I

Ш фек с

Н 3 2

1 О

Я * к Ч о -о ч £ ^ а чЬ I

I - средняя температуре; 'I - средний минимум температуры; h

3 - средняя скорость ветра; 4 - суровость погоды (жесткость климата); *

5 - дни положительных температур; в - дни отрицательных температур.

Рис. 1.2 россыпных месторождений (Москва, 1964 г.; Иркутск, 1967 г, и др.), освещалась в ряде докладов на научном совещании по долгосрочной комплексной цро1раше развития производительных сил Якутской АССР (Якутск, 1979 г.). При этом указывалось на необходимость разработки какой-либо погребенной россыпи на территории Алданского района Якутской АССР как экспериментальной из значительного ряда подобных /7/.

Перерабатываемая горная масса погребенных россыпей Алданского района относится к связным породам и представлена сложно-структурными отложениями трудноцромывистых аллювиальных глинисто-песчаных пород, у которых взаимодействие между минеральными частицами осуществляется в основном за счет водно-коллоидных связей. Содержание глинистых фракций в различных областях месторождений как у вскрышных пород, так и в песках россыпи колеблется от 20 до 60%. По геоморфологическим условиям залегания погребенные россыпи представляют собой переуглубленные долины, заполненные в основном талыми аллювиальными отложениями с запасами горной массы до нескольких сотен миллионов кубических метров.

При относительно невысоком содержании запасы золота в этих месторождениях обладают промышленной ценностью при условии разработки их открытым способом с использованием высокопроизводительного горнотранспортного оборудования (например, роторных комплексов) и передовой поточной технологии /7/.

Механизированные комплексы непрерывного действия'на базе роторных экскаваторов отличаются большой производительностью благодаря совмещению основных цроцессов разработки: выемки, транспортирования и складирования/8-Ц/» вследствие чего их применение получило широкое распространение в мировой практике открытых горных работ, В настоящее время в ГДР техникой непрерывного действия разрабатывается 900 млн.м3, в ФРГ - 350 млн. м3, в ЧССР - 100 млн.м3 горной массы в год. В СССР, по данным института УкрНИИпроект, годовой объем работ, цриходяцийся на долю этой техники, должен быть доведен в годы 12-й пятилетки до 2,15 мад.м3 /12,13/.

Существующая география использования роторных комплексов табл.1.2) /14/» перемещение основного объема открытых горных работ в районы Сибири и Дальнего Востока настоятельно диктуют необходимость использования комплексов непрерывного действия в условиях прещущественно отрицательных температур. Если в прошлом большинство выпускаемых отечественных и зарубежных машин непрерывного действия имели ограничения по температурное фактору в пределах +35 —15°С, то в последнее время в связи с вышеизложенным начато производство экскаваторов непрерывного действия с интервалом температур +40 -45°С и проектируются до -60°С. В нашей стране это экскаваторы ЭРП-1250-2500, ЭР-1250Д, ЭНПРД-5000А и др., за рубежом - ШРс/к/-470, ШРс/к/-Ю00, ЕРс-710, ЕРс-П20. Изготовление модификаций машин, предназначенных для использования в суровых климатических условиях, значительно расширяет область применения техники непрерывного действия, так как по температурному фактору эти типы машин могут работать црактически вдглый год, за исключением отдельных дней, когда температура воздуха опускается ниже -45°С /14-17/.

Использование конвейерных линий для транспортировки нена-липащих и ненамерзающих горных пород при низких отрицательных температурах до -50°С имеет место на горных предприятиях в СССР и за рубежом. Так на Северном Урале (Богословский угольный карьер) температура воздуха зимой достигает -47°С и -50°С - в

Таблица 1.2

Климатические условия основных месторождений СССР, на которых применяются экскаваторы непрерывного действия (по данным СНиП 6-72)

Район разработок

ПП{

Температура, оС

Осадки

-1-1

Сред-}Мак- {Минине- {СИ- " годо-|маль-вая ,на^ п мальИ

I 1 1 |

•{Сред-{ Средняя } Максималь-•{няя {амплитуда{ная ампликолехоло-j {дная { {пяти-; ;дщев-| ,ка(-){ f ! I

Ь 1 6 I баний т

Число дней сред-}не-{суто

ЧНОЙ тем-{пера-{туры {ниже {оС t

Сум-{мар-,ные

Средняя {относи

Вы- {тельная сота {влажность сне- \%% жного {——|по- {Зи- {Ле-крова;мой {том i ! в 1 9 1 Ю 1 Р IB IIS i У I

1. Среднеазиатский 14,3 47

2. Прикаспийский II 43

3. Крымский 11,7 38

4. Прибалтийский 6,8 36

5. Львовский 6,7 37

6. Среднеднецровский 7,8 40

7. Житомирский 6,4 39

8. Нижнеднепровский 9,2 39

24 26

25 33 33

33

34 34

II

14

15

16 20 21 21 23

9,5-18,2

5.8-8,2

5.9-8,6 4,1-10,6 5,7-10,6 5,4-13,3 4,4-10,8 5,0-11,6

19,914,214,612,914,317,215,314,8

•25,6 ■19,1 ■21,4 •22,9 •23,4 •25,4 ■20,3 •20,5

13 82 23 96 94 112 118 102

204 214 439 656 798 561 670 493

9 40 60 О

Н.д НО 230 90

74 77 83 86 86 86 86 86

38 61 61 77 75 63 71 59

I ! H I 3 ! 4 ! b ! Ц I

9. Подмосковный 4,9 38 42 24

10. Лебединский 6,3 41 37 24

II. Часов-Ярский 7,8 41 38 25

12. Воронежский 5,4 41 38 25

13. Михайловский 4,6 38 39 25

14. Приморский 1,5 41 46 32

15. Южно-Уральский 2,5 41 45 35

16. Райчихинский -1,5 40 50 36

17. Экибастузский 1.9 42 47 37

18. Южнобурятский -1,4 40 49 38

19. 1аранорский -2,7 41 55 39

20. Назаровский -0,2 39 60 41

21. Азейский -2,2 35 54 41

22. Ирша-Бородинский -0,7 38 51 42

Продолжение таблицы 1.2

• ! Ц ! 9 1 10 ! IT ! Та 1 ТЯГ

Н.д Н.д 133 Н.д Н.д 86 72

129 580 190 84 64

4,9-11,2 14,2-21,0 118 607 150 90 59

5,2-12,0 16,3-22,4 141 696 250 85 64

5,2-11,8 19-23,5 146 674 260 67 69

10,3-14,1 20,1-27,5 161 693 Н.д 75 78

6,0-11,6 19,0-25,4 163 533 820 80 64

9,4-12,7 19,6-26,6 177 575 210 76 77

8,0-13,4 21,7-30,8 169 352 210 82 59

9,0-15,2 18,4-27,5 174 255 60 75 62

12,4-15,8 23,8-29,9 184 323 90 76 66

9,4-13,3 22,7-30,3 182 520 390 76 70

11,6-16,0 23,7-34,1 189 438 360 76 71

Н.д Н.д 182 436 220 77 68

Канаде (Северо-Запад), где имеет место перемещение нефтеносных песков. Работа ленточных конвейеров изучалась в зимних условиях на Богословском угольном карьере. Исследования показали, что температура воздуха до -25°С почти не оказывает влияния на работу ленточных конвейеров цри использовании морозостойкой ленты. Понижение температуры воздуха ниже -25°С увеличивает потребляемую мощность при холостом ходе конвейеров на 1,5%, а при груженой ленте - на 1% на каждый градус понижения температуры. Длительная остановка конвейера при температуре -40°С повышает потребляемую мощность холостого хода на 30% в течение 30 минут, а цри температуре -30°С - в течение 20 минут, пока не разогреется смазка в редукторах привода и в подшипниках /18-20/.

Наибольшую цроблему цредставляет перемещение конвейерным транспортом глинистых пород в условиях отрицательных температур. Активное налипание и намерзание глинистых пород на ленту вызывает серьезные затруднения при эксплуатации ленточных конвейеров в зимний период и является основной цричиной сезонного использования ленточных конвейеров для транспортирования глинистых пород. На конвейерах с длиной става до 1000 м при скорости движения ленты 5 м/с время контакта породы с лентой достигает 3,3 мин, что, по данным Свердловского горного института, соответствует прочности цримерзания порядка 0,4-0,5 МПа (прочность же прилипания на порядок меньше и не превышает в наиболее неблагоприятных случаях 0,05 МПа). За время простоев ленты с глиной или мелом прочность цримерзания повышается до 1,41,5 МПа. Поэтому обычные механические способы очистки ленты оказываются непригодными для борьбы с намерзанием глинистых пород /21/.

Опыт эксплуатации роторных комплексов на карьерах КМА. при разработке связных пород в условиях отрицательных температур показывает, что основной причиной снижения их производительности и эффективности являются длительные простои, прямо или косвенно связанные с адгезионно-криогенными явлениями (рис» 1.3). Горные породы, слагающие вскрышную осадочную толщу, представлены в основном влажными глинами, суглинками, мелами и мергелем. Характерной особенностью этих пород является их склонность к активному адгезионному взаимодействию с поверхностями транспортных средств и рабочих органов горных машин. Налипание и намерзание связных пород на рабочие поверхности ковшей экскаваторов и перегрузочных узлов, заштыбовка подконвейерного пространства, повреждение, повышенный износ, сход конвейерной ленты и пр. - таковы объективные последствия адгезионно-криогенных явлений, резко снижающих эффективность использования роторных комплексов. Следует отметить также, что борьба с намерзанием осуществляется в основном путем ручной очистки от уже намерзшей горной массы, что представляет собой крайне тяжелый и непроизводительный труд. Простои, связанные непосредственно с очисткой от налипшей и намерзшей горной массы,в среднем за год составляют 15-20$, а в период отрицательных температур - 120-130$ от чистого времени работы комплексов /22/.

Возможность работы роторных комплексов в зимнее время обеспечивается следующими основными мероприятиями:

1. Повышением удельного усилия до 3 МПа и применением специальной технологии резания, что позволяет разрабатывать мерзлые связные породы.

2. Повышением прочности металлоконструкций экскаватора и его энерговооруженности.

Изменение месячной и часовой производительности роторных комплексов в течение года при разработке связных пород КМА.

Рис. 1.3

1 - месячная производительность КУ-800 № I;

2 - месячная производительность ЭРГ-400;

3 - месячная производительность К-300;

4 - часовая производительность КУ-800 № I;

5 - часовая производительность ЭРГ-400;

6 — часовая производительность К-300.

3. Изготовлением роторного колеса бескамерной конструкции с увеличенным количеством ковшей, а также изыскание рациональных конструкций роторного колеса, черпаков и геометрии режущих кромок.

4.Применением морозостойких и высокопрочных конвейерных лент.

5. Предохранением забоя от промерзания (рыхлением, теплоизоляцией и пр.).

6. Борьбой с налипанием и намерзанием горной массы на рабочие поверхности высокопроизводительного горнотранспортного оборудования /23,24/.

Следует подчеркнуть, что мероприятия пл. 1-4 подразумевают выполнение конструктивных особенностей экскаватора и конвейерных линий, а также применение специальной технологии ведения горных работ. Мероприятия пл.5 и 6, как будет показано в дальнейшем, выполнимы при физических воздействиях на разрабатываемый массив и транспортируемую горную массу. Кроме того, цредо-хранение забоя от промерзания может отрицательно сказаться на производительности роторного комплекса, поскольку в этом случае будет иметь место интенсивное налипание влажной горной массы на металлоконструкции и конвейерную ленту /25/. С этой точки зрения целесообразнее интенсифицировать промерзание забоя для предотвращения налипания и намерзания горной массы на рабочие поверхности горного оборудования, поскольку мерзлая горная масса не проявляет адгезионных свойств.

Физико-механические свойства талых и мерзлых пород погребенных россыпей Алданского района и месторождений центральных районов (Урала, КМА, Иршинских ильменитовых россыпей и др.), где используется роторная техника, мало отличаются. Это делает целесообразным создание новой технологии добычи и переработки связных пород роторными экскаваторами на Севере даже при переработке их в мерзлом состоянии. Необходимым условием для этого является наличие эффективных методов борьбы с налипанием и намерзанием. Изыскание таких методов требует детального изучения адгезионно-криогенных процессов в связных породах и влияния на них суровых погодно-климатических условий Севера.

4.6. Выводы

I. На основании диаграммы состояния адгезионного контакта разработаны технические схемы и технические средства, предназначенные для совместной переработки талой и промороженной связной горной массы с целью предотвращения налипания и намерзания цри ведении горных работ на погребенных россыпях роторными комплексами непрерывного действия в условиях северных районов.

2. Применение разработанных способов и технических средств предотвращения налипания и намерзания связных пород на горное оборудование в погодно-климатических условиях Севера, календарного графика применения предлагаемых мероприятий и средств по борьбе с адгезионно-криогенными явлениями для конкретных климатических условий и разрабатываемых пород и "Рекомендаций по борьбе с налипанием и намерзанием горной массы цри разработке погребенных россыпей Алданского района роторньми комплексами непрерывного действия" позволяет осуществить эффективное ведение вскрышных и добычных работ роторными комплексами при разработке глинисто-песчаных пород в суровых районах Урала, Сибири, Севера и Северо-Востока нашей страны.

3. Экономический эффект от внедрения разработанных при участии автора "Рекомендаций по борьбе с налипанием и намерзанием горной массы при разработке погребенных россыпей Алданского района роторными комплексами непрерывного действия" в цроекте института "Якутзолотопроект" на месторождениях комбината "Алдан-золото" составил 218,4 тыс.руб в год на один роторный комплекс. При этом на долю автора цриходится годовой экономический эффект в сумме 114,6 тыс.руб от внедрения вышеназванных рекомендаций.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи разработки способов и технических средств, цре-дотвращавдих налипание и намерзание горной массы на добычное и транспортное оборудование на основе криогенной подготовки горной массы и применения материалов рабочих поверхностей горного оборудования с низким коэффициентом теплоусвоения, обеспечивающих повышение производительности и цродление сезона работы комплексов непрерывного действия в условиях Севера.

По результатам выполненных исследований сформулированы следующие выводы:

1. Термодиффузия влаги за счет разности температур горной массы и рабочей поверхности горного оборудования не вызывает в связной горной массе заметного изменения ее адгезионной активности. Указанная разность температур оцределяет температуру адгезионного контакта, с ее уменьшением налипание резко возрастает и цри температуре воздуха Tg + TQ/K€<0 налипание переходит в намерзание.

2. Наличие пленки влаги на рабочей поверхности оборудования приводит к резкому увеличению липкости связной горной массы, поэтов при таких погодных явлениях, как дождь, туман, роса, подсушивание конвейерной ленты является эффективным средством предотвращения налипания горной массы. Подсушивание рабочих поверхностей перегрузочных бункеров нецелесообразно ввиду короткого времени контактирования их с горной массой.

3. Установлено, что футеровка металлических рабочих поверхностей горного оборудования материалами с низким коэффициентом теплоусвоения целесообразна, если естественная температура горной массы и окружающего воздуха имеет разные знаки. При этом, если температура окружающего воз;пуха отрицательна, а горная масса талая, то <|утеровка позволяет избежать намерзания горной массы при более низких температурах; если температура окружающего воздуха положительна, а горная масса мерзлая, то футеровка позволяет избежать ее налипания при более высоких температурах, тем самым расширяется температурный диапазон и продляется сезон работы роторных комплексов в условиях Севера. Разработаны и предложены способы и технические средства, предотвращающие налипание и намерзание горной массы, основанные на ее криогенной подготовке и футеровке рабочих поверхностей рабочего оборудования материалами с низким коэффициентом теплоусвоения.

4. Применение разработанных способов и технических средств предотвращения налипания и намерзания связных пород на горное оборудование в погодно-климатических условиях Севера, календарного графика применения предлагаемых мероприятий и средств по борьбе с адгезионно-щшогенными явлениями для конкретных климатических условий и разрабатываемых пород и "Рекомендаций по борьбе с налипанием и намерзанием горной массы цри разработке погребенных россыпей Алданского района роторными комплексами непрерывного действия" позволяет осуществить эффективное ведение вскрышных и добычных работ роторными комплексами при разработке глинисто-песчаных пород в суровых районах Урала, Сибири, Севера и Северо-Востока нашей страны.

5. Экономический эффект от внедрения разработанных при участии автора "Рекомендаций по борьбе с налипанием и намерзанием горной массы при разработке погребенных россыпей Алданского района роторными комплексами непрерывного действия" в проекте института "Якутзолотопроект" на месторождениях комбината

Алданзолото" составил 218,4 тыс.руб в год на один роторный комплекс. При этом на долю автора цриходится годовой экономический эффект в сумме 114,6 тыс.руб от внедрения вышеназванных рекомендаций.

1. Материалы Ш1 съезда КПСС. - М., 1982. - 151 с.

2. Скуба В.Н., Сытник А.В., Кнышенко Н.С., Дорофеев С.И. Перспективы освоения погребенной россыпи с использованием роторной техники. Якутск, ЯФ СО АН СССР, 1981. - 26 с.

3. Дорофеев С.И. Технико-экономическая оценка вариантов вскрыши погребенной россыпи. Якутск, ЯФ СО АН СССР, 1983,с. 13-17.

4. Беляков Ю.И. Проектирование экскаваторных работ. М., Недра, 1983. - 272 с.

5. Лейнев М.И. Физико-технические проблемы транспорта на Севере. "Некоторые вопросы развития транспорта северных районов". Якутск, ЯФ СО АН СССР, 197I, с.6-9.

6. Егоров Е.Г. Эффективность основных производственных фондов горной промышленности Северо-Востока СССР. М., Наука, 1968, с.92-97.

7. Кнышенко Н.С., Сытник А.В., Скуба В.Н., Дорофеев С.И. Создание разведочно-эксплуатационного предприятия с целью освоения погребенных россыпей. Якутск, ЯФ СО АН СССР, 1982, с.3-5.

8. Васильев М.В. Научно-технический прогноз развития карьерного транспорта. Промышленный транспорт, №9, 1973, с.5-8.

9. Тартаковский В.Н. и др. Комплексы машин непрерывного действия. М., Недра, 1970. 128 с.

10. Потапов М.Г. Направление развития технических средств карьерного транспорта. Материалы Ш научно-технической конференции по карьерному транспорту. Том I, 1973, с.38-48.

11. Макеев A.M., Найденко Ю.М., Соколов Ю.В. Применение роторных и цепных многочерпаковых экскаваторов в СССР и за рубежом. М., Недра, 197I. 122 с.

12. Аксенов В.П., Пинчук А.Н. Установление расчетной длительности вскрышного сезона цри применении машин непрерывного действия. В сб.: Технология открытых горных работ. Киев, 1976, с.33-43.

13. Владимиров В.М., Трофимов В.К. Повышение производительности карьерных многоковшовых экскаваторов. М., Недра, 1980, с.97-105.

14. Болотковский B.C., Яковенко Б.В. Работа ленточных конвейеров на карьерах в зимних условиях. М., Недра, 1965. 43 с.

15. Кох Л.Н. Надежность горных машии цри низких температурах. М., Недра, 1972. 193 с.

16. Беляков Ю.И. Применение роторных экскаваторов в зимнее время. М., Госгортехиздат, 1962. 94 с.

17. Швецов А.В. Об исследовании работоспособности ленточных конвейеров в зимних условиях. В сб.: "Механизация открытых горных работ. Иркутск, 1976. - 132 с.

18. Ли Г.Н. Опыт работы карьера с зимних условиях. М., ЦНИШермет, бюлл. J63, 1974. 26 с.

19. Фаддеев Б.В. Опыт работы канадских карьеров в зимний период. Горный журнал, JB8, с.28-29,1973.

20. Васильев М.В., Болотковский B.C., Кармаев Г.Д. Конвейербольшой протяженности на открытых работах. М., Недра, 1977, с.38-40.

21. Беляков Ю.й. Совершенствование технологии выемочно-погру-зочных работ на карьерах. М., Недра, 1977. 295 с.

22. Анисимов В.Н. Исследование процесса, разработка метода и технологических средств предупреждения намерзания горной массы на конвейерные ленты. Дисс.на соиск.уч.степ.канд. техн.наук. М., МГИ, 1978. - 125 с.

23. Гончаров С.А., Мочалов В.И., Гольдис Л.Д. Намерзание горной массы на рабочий орган роторных экскаваторов. Известия вузов. Горный журнал, 1982, №3, с.69-72.

24. Сытник А.В., Дорофеев С.И. Липкость песков подгребенных россыпей и пути ее снижения. Якутск, ЯФ СО АН СССР, 1983,с.30-37.

25. Бейлин А.Ю., Исаков Р.И., Киселев В.В., Ширман В.Г. Самопроизвольная дезинтеграция в водной среде глинистых песков после криогенной подготовки. Якутск, ЯФ СО АН СССР, 1981, с.7-8.

26. Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов. М., Высшая школа, 1973. 448 с.

27. Войтковский К.Ф. Механические свойства льда. М., изд.АН СССР, I960. 100 с.

28. Вейнберг Б.П. Лед. Свойства, возникновение и исчезновениельда. М.-Л., Гостехиздат, 1940. 524 с.

29. СавельевБ.А. Физика, химия и строение природных льдов и мерзлых горных пород. М., изд.МГУ, 1971. 506 с.

30. Лавров В.В. Деформация и точность льда. Л., Гидрометео-издат, 1969. 205 с.

31. Пчелинцева А.И. Строение и физико-механические свойства мерзлых грунтов. М., Наука, 1964. 260 с.

32. Бугрим С.Ф. Влияние низких температур на свойства влажных пористых тел. Повышение эффективности нефтегазового строительства в условиях Севера. Труды ВНИИСТ. Сыктывкар, 1974, с. 62-74.

33. Гончаров С.А. Адгезионные процессы при перемещении горной массы. М., МГИ, 1976. 76 с.

34. Парцевский А.Б. Борьба со смерзаемостью сыпучих грузов за рубежом. Черная металлургия. Бюлл.ин-та Черметинформа-ция, 1980, вып.2, с.22-25.

35. Why you shouEd keep your conveyor Setts cEean.

36. Munes a Quarry, /983, v. 83, N 7-8, p. 25-28.

37. Ceeauer -jor Conveyor Setts Developed 6y U.S.Company?

38. MCnuny Journal 1983, N2, p. 169.

39. Mininy a Quarry News, 1963? N 186, p. 12.•

40. Rap pen A. Forder band- ReCnCyen mit Sest em durcheinzeEn adyejerderte, auj ySeiischienen yefEuhrte

41. A6streife6emente. Auf&ereLiunys Technik, 1983, N1, p. 28-38.

42. Quarry management pro duets, 1982, v. 9, N 6, p. 406.

43. Система очистки ленты конвейеров. Каталог фирмы "Мартин кошфит энджиниринг", 1982.

44. Заднепровский Р.П., Мерлицкий Ю.С., Лукьяненко Л.Ф. и др. Способы борьбы с налипанием и намерзанием влажных грунтов на рабочие органы строительных машин. М., Стройиздат, 1976, 32 с.

45. Факторович A.M., Серебрянников О.Д., Тымановский Г.Т. Исследование основных способов очистки конвнйерных лент. Записки ЛГИ. Л., 1967, т.1У, с.38-51.

46. А.с. 488765 (СССР). Устройство для очистки конвейерной ленты/ М.С.Дылъков, В.Н.Буробин, Г.И.Лобонов. Опубл. в Б.И., 1975, №39.

47. Дьячков В.К., Усов К.А. Очистные устройства ленточных конвейеров. -В сб.; Ленточные конвейеры, 1959, №26, М., ВНИИПТШП, с.27-31.

48. Андреев Н.В., Лившиц В.И. Устройство для очистки конвейерных лент и барабанов конвейеров. Изд.НШШФОРМГЯЖМАШ, 1971. 65 с.

49. А.с. 499192 (СССР). Устройство для очистки конвейерной ленты/ Ф.Ф.Лазарев, Д.Н.Килин, Э.И.Ермак и др. Опубл. в1. Б.И., 1976, №2.

50. А.с. 501027 (СССР). Устройство для очистки ленты конвейера/ А.Н.Долгищев, В.Н.Буробин. Опубл. в Б.И., 1976, №4.

51. Лившиц В.И., Виштак В.И. Способы и устройства для очистки конвейерных лент. Материалы Ш Всесоюзной научно-технической конференции по карьерному транспорту, 1973, т.1,с.288-297.

52. Морщинин В.М. Самоочищающийся ленточный конвейер. Горный журнал, 1983, №3, с.51-52.

53. Громов H.G., Сазонов С.П. Очистка конвейерных лент методом выдавливания. Промышленный транспорт, 1983, $8, 19 с.

54. Алексеев А.Ф. Исследование процесса подсушивания горной массы с целью предотвращения ее налипания на конвейерные ленты. Автореф.дисс.на соиск.уч.степ.канд.техн.наук. М., МГИ, 1977. 18 с.

55. Гончаров С.А., Мочалов Б.И., Горяев В.Е. и др. Термодинамическая установка для очистки конвейерных лент. Промышленный транспорт, 1976, №7, с.28-29.

56. А.с. 433076 (СССР). Способ очистки конвейерных лент./ А.П.Дмитриев, Л.С.Дербенев, С.А.Гончаров. Опубл. в Б.И., 1974, №2.

57. Потапов С.А. Исследования процессов налипания связных пород на транспортные магистрали роторных комплексов и разработка способов его предотвращения. Автореф.дисс.на соиск. уч.степ.канд.техн.наук. М., МГИ, 1979. 18 с.

58. Гончаров С.А., Мочалов В.И., Гольдис Л.Д. 0 термомеханической очистке конвейерных лент. Известия вузов. Горный журнал. 1979, №6, с.54-56.

59. Хечуев Ю.Д. Исследование термодинамических перегрузочных устройств для подготовки к транспортированию влажных всда-шных пород со скальными включениями. Автореф.дисс,на соиск. уч.степ.канд.техн.наук. М., МГИ, 1975. 15 с.

60. А.с. 543589 (СССР). Устройство для очистки резино-тросовой ленты конвейера./ В.Н.Анисимов. Опубл. в Б.И., 1977, №3.

61. А.с. 761667 (СССР). Рабочее оборудование роторного экскаватора./ А.П.Дмитриев, С.А.Гончаров, В.И.Мочалов и др. Опубл. в Б.И., 1978, ЮЗ.

62. А.с. 897966 (СССР). Рабочее оборудование роторного экскаватора./ А.П.Дмитриев, С.А.Гончаров, В.И.Мочалов и др. Опубл. в Б.И., 1982, №2.

63. Дмитриев А.П., Гончаров С.А., Мочалов В.И. и др. Теория и практика термодинамической очистки рабочих органов роторных экскаваторов. Тез.докладов на УП Всесоюзной научной конференции вузов СССР с участием научно-исследовательских институтов. М., МГИ,

64. Гольдис Л.Д. Лед + пламя = вода. Изобретатель и рационализатор, 1982, ЛИ, с.6-7.

65. Фадеев Б.В. Конвейеризация транспорта на угольных предприятиях. М., Госгортехиздат, 1961. 94 с.

66. Паранукян В.Э., Синянская Р.И. Борьба с црилипанием и примерзанием горной массы к рабочим поверхностям транспортного оборудования. М., Недра, 1975. 141 с.

67. Иванов С.П., 1отунцев О.Б., Сажин В.М. и др. Профилактические средства и методы предотвращения смерзания углей при перевозках. Экспресс-информация./ ин-т ЦНИЭИуголь, 1979,

68. Енгалычев Ю.М. Разработка способа и средств предотвращения налипания горной массы на конвейерные ленты путем их обработки веществом с низкой аутогезией. Автореф.дисс.на соиск. уч.степ.канд.техн.наук. М., МГИ, 1981. 13 с.

69. Харламов В.Н. Особенности и эффективность методов борьбы со смерзаемостыо глин. Промышленный транспорт, 1979, №2, с.4-8.

70. Ялох-Кох I. Исследование способов размораживания и предупреждения смерзаемости сыпучих грузов в ПНР. Промышленный транспорт, 1980, №2, с.23-26.

71. Васильев В.В., Дунаевская М.П., Медведева В.Я. Твердые полимерные покрытия для предотвращения прилипания и примерзания горной массы. Уголь Украины, 1983, Ж>, с. 25-26.

72. Ыовосад 1.Т., Зарламов О.Д., Васильченко Д.Т. и др. Устранение налипания горной массы в узлах перегрузки вскрышных комплексов непрерывного действия. Горный журнал, 1983, №9, с.47-48.

73. V4 М LJ— 7 ' п i 4 /1 ^ V Л Л Л Л mm . . J ЛmcnemEs-Minunc. Equipment ШегпаЫопаС, 1979, N6, p, 23.76. ^Pndusiri^j urarnes io Freese Coniro2- Coai Aye, 1962, . n 97 p. 56-66.1. USA, 196Q.

74. Мельников В.И., Ковалев B.M. Исследование поверхностного замораживания влажных насыпных грунтов. Уголь Украины, 1981, №1, С.16-Г7.

75. Гончаров С.А. Физико-технические основы управления процессами экскавации и транспортирования пород роторными комплексами. Автореф.дисс.на соиск.уч.степ.докт.техн.наук. М., МГИ, 1979. 21 с.

76. Лыков А.В. Теория сушки. М., Энергия, 1968. 478 с.

77. Романовский С.Г. Процессы термической обработки влажных материалов. М., Энергия, 1976. 327 с.

78. Красников В.В. Кондуктивная сушка. М., Энергия, 1972. -278 с.

79. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. М.-Л., Госэнергоиздат, 1963. 534 с.

80. Лыков А.В. Тепломассообмен. Сцравочник. М., Энергия, 1978.- 478 с.

81. Лыков А.В. Теория теплоцроводности. М., Высшая школа, 1967.- 599 с.

82. Минкович Я.М. Дополнение к книге Гирш "Техника сушки". М., 1937,

83. Дубницкий В.Н. Изв.ВТН, №10, 1952.

84. Дугарцыренов А.В. Исследование адгезионных цроцессов при транспортировании связных пород. Автореф.дисс. на соиск.уч. степ.канд.техн.наук. М., И, 1977. 19 с.

85. Алексеев А.Ф., Анисимов В.Н., Сытник А.В. Адгезионное взаимодействие влажных связных пород со смоченными рабочими поверхностями горного оборудования. В сб.НИИКМА Совершенствование разработки пород рыхлой вскрыши. Губкин, 1983, вып.12, с.66-68.

86. Араманович И.Г., Левин В.Н. Уравнения математической физики. М., Наука, 1969. 286 с.

87. Кульчицкий Л.Н., Усьярова О.Г. Физико-химические основы формирования свойств глинистых пород. М., Недра, 1981. Г75 с.

88. Пехович А.Н., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. Л., Энергия, 1968. 303 с.

89. Алексеев А.Ф., Анисимов В.Н., Морит Р.Е., Сытник А.В. Совершенствование термодинамического способа очистки конвейерных лент. В сб.НИИКМА Совершенствование разработки пород рыхлой вс1фыши. Губкин, 1983, вып.12, с.61-66.

90. Гончаров С.А., Алексеев А.Ф., Мочалов В.И., Анисимов В.Н., Морит Р.Е., Сытник А.В. Метод расчета параметров термодинамической очистки конвейерной ленты от налипшей породы. Горный журнал. Известия вузов, 1983, №10, с.61-63.

91. Рыжов П.А. Математичеекая статистика в горном деле. М., Высшая школа, 1973. 286 с.