Гидромеханизированная разработка вскрышных пород как способ рационального использования минерального сырья

Ю.М. Мишин, (начальник технического управления открытых горных работ Сибирской угольной энергетической компании, аспирант кафедры «Технология и комплексная механизация открытых горных работ» МГГУ)

 
Журнал Маркшейдерия и Недропользование

В том случае, когда для разработки четвертичных вскрышных пород применяются гидромониторно-землесосные комплексы, на гидроотвале, в пляжной его зоне, отчетливо видны песок и гравий. Однако при разведке угольных месторождений геологи не оценивают возможность добычи песчано-гравийных отложений, так как их качество не соответствует требованиям ГОСТ к строительным материалам из-за ограниченности запасов или засоренности глинистыми частицами.

Экспертная оценка объемов песчано-гравийных пород, находящихся во вскрышных породах ряда угольных разрезов, показала наличие там около 800 млн. м3 песка и свыше 500 млн. м3 гравия.

Если рассматривать всю последовательность технологических процессов ведения гидровскрышных работ (гидромониторный размыв породы, транспортирование гидросмеси до зумпфа, проход ее через рабочее колесо землесоса и дальнейшее напорное транспортирование в турбулентном потоке) как распределенный во времени и пространстве дезинтегратор, можно предположить, что подавляющая масса ила и глины, обволакивающая отдельные зерна песка и гравия, будет диспергирована. В таком случае, для обеспечения полноты использования запасов недр, необходимо сформировать и обосновать параметры соответствующих обогатительных процессов для выделения, гидроклассификации и обезвоживания продукции – строительных материалов и оценить ее эффективность.

В процессе проведения исследований по этому вопросу были рассмотрены три варианта технологических схем. [1,2]. Основой всех трех вариантов является конический гидрогрохот, который наиболее технологичен при гидроклассификации твердого, поступающего по напорному трубопроводу от гидромониторно-землесосного комплекса карьера [3]. С целью исключения достаточно трудоемкого качественно-количественного анализа при определении наиболее важного параметра – выхода надрешетного продукта (т.е. гравия), который фактически является главным критерием эффективности рассматриваемых технологических схем, установлена зависимость[2]:

(1)

где Qr – расход гидросмеси, поступающей на гидрогрохот, м3/ч; m – пористость породы, дол. ед.; q – удельный расход воды, м33; α – содержание гравия во вскрышных породах (исходном), %; β – содержание песка в исходном материале, %; К’ – коэффициент, определяется как среднеарифметическое значение коэффициентов выхода фракций в надрешетный продукт для соответствующего диаметра гидрогрохота и величины его перфорации.

Формула (1) показывает, что возможная производительность гидрокомплекса по добыче гравия зависит не только от содержания песка и гравия в исходной гидросмеси (во вскрышных породах), но и от параметров гидромониторноземлесосного комплекса. Главным из них является производительность по гидросмеси и величина удельного расхода воды q, которая определяется давлением воды на насадке гидромонитора – [4]. Подставив в формулу (1) значения удельного расхода воды, соответствующие величине давления на насадке гидромонитора, получим графики зависимости выхода гравия от аргумента х = α + К’β (рис.1) при величине подачи землесоса 4000 м3/ч. Графики зависимости изменения выхода гравия от напора на насадке гидромонитора, представленные на рис.2(а,б) дают возможность определить искомый параметр (), как функцию от производительности гидрокомплекса по гидросмеси для различных условий его эксплуатации.

Рис.1. Выход гравия при работе грунтового насоса Гр4000-71 для

различных значений величины давления воды на насадке гидромонитора.

Читать далее

© Ю.М. Мишин, "Маркшейдерия и недропользование" № 2 - 2010г.