Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного состояния золотодобычи в российской федерации 9
1.1. Общая характеристика запасов и добычи на континентальных золотоносных россыпях рф, тенденции развития 9
1.2. Природные и горно-геологические условия, определяющие эффективность разработки россыпей. основные характеристики россыпных месторождений золота рф и их систематизация 24
1.3. Обоснование целесообразности вовлечения в сферу производства прогнозных ресурсов золота (малых россыпей золота) 43
1.4. Анализ горно-геологических и технологических характеристик малых золотоносных россыпей красноярского края 51
Выводы 55
2. Обоснование технических средств и технологических схем разработки малых золотоносных россыпей красноярского края 56
2.1. Канатно-скреперные установки 56
2.2. Мини-драги 71
2.3. Выемочно-погрузочная и горно-транспортная техника 84
2.4. Основные направления совершенствования добычной техники применительно к условиям малых россыпей 102
Выводы 111
3. Лабораторные исследования процессов в подводном забое применительно к мини-дражной разработке малых россыпей 112
3.1. Рационализация процесса грунтозабора при подводной разработке россыпей 112
3.2. Экспериментальный стенд для исследования процесса грунтозабора моделью торцевой фрезы 125
3.3. Определение рационального числа оборотов торцевой фрезы, исследование рациональной конфигурации режуще-транспортирующих лопастей и их количества 128
Выводы 133
4. Выбор вспомогательных и сопровождающих операций 134
4.1. Энергообеспечение горно-обогатительных и вспомогательных работ 134
4.2. Обогатительные работы на малых россыпях 156
4.3. Сезонная мерзлота и снижение ее отрицательного влияния на горные работы 171
4.4. Дробление валунистых включений низкочастотным электротермическим методом (низкочастотным нагревом) 179
Выводы 187
5. Экономическая эффективность разработки малых россыпей 188
5.1. Разработка пойменной россыпи cebepo-енисейского района портативной горно-транспортной техникой 188
5.2. Экономическая эффективность использования торцевой фрезы в качестве режуще-транспортирующего органа портативной драги 201
Выводы 203
Заключение 204
Литература 206
- Природные и горно-геологические условия, определяющие эффективность разработки россыпей. основные характеристики россыпных месторождений золота рф и их систематизация
- Обоснование целесообразности вовлечения в сферу производства прогнозных ресурсов золота (малых россыпей золота)
- Основные направления совершенствования добычной техники применительно к условиям малых россыпей
- Экспериментальный стенд для исследования процесса грунтозабора моделью торцевой фрезы
Введение к работе
Актуальность работы: Одним из основных направлений развития золотодобывающей промышленности страны является освоение россыпей золота РФ. В то же время увеличение золотодобычи связано с несколькими сдерживающими факторами, среди которых следует отметить следующие: 1) недостаточный масштаб геологоразведочных работ, призванных увеличить разведанные запасы новых месторождений россыпного золота; 2) высокий уровень физического износа технических средств геологоразведки и разработки; 3) снижение количества и качества разведанных россыпей, пригодных для эксплуатации по традиционным технологиям разработки; 4) постоянные трудности производства горно-обогатительных работ в районах Крайнего Севера.
В практике нашей страны по разработке россыпей золота сложился достаточно устойчивый стереотип, увязывающий представление о дражном способе с параметрами применяемых драг, именно их технические параметры ложились в основу расчета кондиций при постановке на баланс разведанных запасов (дражные запасы). Этот же метод относился и к постановке на учет запасов при других методах разработки. Все остальные месторождения относились к прогнозным ресурсам ввиду их малости.
По нашему мнению довольно значительное увеличение золотодобычи может быть достигнуто за счет вовлечения в сферу производства именно малых россыпей, т.е. таких, освоение которых в настоящее время существующими техническими средствами и по известным технологиям нерентабельно.
Освоение малых континентальных россыпей может быть достаточно привлекательным вследствие возможности краткосрочного и среднесрочного инвестирования, что достаточно актуально для современных экономических условий, притом, что появилась современная горнотранспортная мини-техника, которая, при определенных условиях может быть достаточно эффективна для разработки необводненных и обводненных малых россыпей. Предварительный анализ показал, что только в Красноярском крае имеется
более 100 малых россыпных месторождений золота, которые до сего времени не осваиваются.
Сказанное подчеркивает актуальность и необходимость проведения исследований по созданию рациональной технологии разработки малых континентальных россыпей с выбором соответствующих технических средств. При этом наши исследования относятся к малым континентальным россыпям, а объектом изучения являются малые россыпи Красноярского края.
Общей теоретической базой работы послужили труды ведущих ученых в области гидромеханизации, разработки россыпных месторождений, а также открытых и подводных горных работ: СМ. Шорохова, В.Г. Лешкова, Б.М. Шкундина, Г.А. Нурока, Н.А. Шило, Ю.В. Бубиса, В.Б. Добрецова, Б.Л. Тальгамера, Г.И. Коршунова, Г.А. Холоднякова, А.И. Косолапова, В.Е. Кислякова, М.В. Костромина, Е.А. Бессонова, Дж. Меро и других ученых.
Тема диссертации соответствует стратегической программе МПР России по геологическому изучению, воспроизводству и использованию минерально-сырьевой базы золота на период до 2010 года - «Золото России»; которая является частью Федеральной целевой программы «Экология и природные ресурсы России (2002-2010 годы).
Целью диссертационной работы является обоснование эффективной технологии разработки малых континентальных россыпных месторождений золота, относящихся в настоящее время к прогнозным ресурсам.
Идея работы: эффективная техническая и технологическая возможность вовлечения в сферу производства нерентабельных в настоящее время к эксплуатации малых золотоносных россыпей должна осуществляться посредством применения существующей малогабаритной техники и её совершенствования, применительно к конкретным горногеологическим и климатическим условиям.
Основные задачи исследований:
Анализ современного состояния золотодобычи из россыпей в Российской Федерации и за рубежом, влияния природных и горно-
геологических условий, а также объема запасов на эффективность производства добычных работ и методов первичного обогащения.
Оценка малых россыпных месторождений золота Красноярского края и их технолого-экономическая оценка применительно к освоению мини-горнообогатительной техникой.
Анализ существующей техники и технологии разработки россыпей золота, формирование направлений их модернизации применительно к условиям малых россыпных месторождений.
Изучение, анализ и систематизация методов подготовки горной массы к выемке в подводном забое и определение наиболее рациональных методов для условий малых обводненных россыпей.
Лабораторные исследования на моделях процесса грунтозабора в подводном забое с определением рациональной конфигурации грунтозаборных механизмов и технологии выемки песков.
Разработка рекомендаций по выбору вспомогательных и сопровождающих операций при разработке малых россыпных месторождений золота.
Защищаемые научные положения:
Технология разработки малых обводненных и необводненных россыпей с использованием мобильного блочно-модульного горнообогатительного оборудования обеспечивает возможность включения в сферу освоения непромышленных и техногенных месторождений с увеличением золотодобычи на 10-15%.
Применение торцевой фрезы в качестве режуще-транспортирующего органа портативной драги позволит повысить консистенцию всасываемой пульпы до 30-35%, что приведет к снижению себестоимости добычи и первичной переработки 1м песков более чем на 70% по отношению к себестоимости добычи портативной драгой без использования рыхлителя и более чем на 50% по отношению к себестоимости добычи драгой, оборудованной стандартным фрезерным рыхлителем.
3. Способ разрушения валунов с помощью низкочастотного нагрева при освоении малых золотоносных россыпей исключает из технологического цикла производство взрывных работ и отличается от других способов меньшей металлоемкостью и простотой изготовления установок непосредственно на предприятиях.
Научная новизна работы:
Установлены зависимости производительности рекомендуемых комплексов портативного выемочно-погрузочного, горно-транспортного и вспомогательного оборудования от горно-геологических условий разрабатываемых малых россыпных месторождений золота (запасы металла, содержание золота в песках и содержание валунистых включений).
Выявлены зависимости содержания твердого вещества в пульпе от способа подготовки горных пород к выемке портативным земснарядом: без предварительного рыхления (6-8%), с использованием стандартного фрезерного рыхлителя (12-15%), с использованием предложенной торцевой фрезы с режущим элементом в форме эвольвенты окружности (30-35%).
Методы исследований: анализ и обобщение литературных источников и патентных материалов; анализ теоретических разработок и производственного опыта; физическое моделирование и лабораторные эксперименты; математическая обработка экспериментальных данных, а также методы экономико-математического моделирования.
Достоверность научных положений: выводов и результатов подтверждается представительностью и надежностью исходных данных, сходимостью результатов экономико-математического моделирования, аналитических расчетов и лабораторных исследований, сопоставимостью результатов экономико-математического моделирования с производственной практикой.
Практическая значимость работы:
1. Разработаны и обоснованы технологические схемы освоения малых россыпных месторождений золота портативной выемочно-погрузочнои и горно-транспортной техникой.
Установлена область применения режущего элемента торцевой фрезы в виде различных форм (спирали Архимеда, эвольвенты окружности, логарифмической спирали) после лабораторных испытаний их работы.
Обоснована возможность использования для освоения малых россыпей в качестве независимых источников энергоснабжения портативных гидроэнергетических станций (мини-ГЭС), ветроэнергетических установок (ВЭУ) и мобильных генераторов на основе двигателей внутреннего сгорания (ДВС), а также разработана методика их выбора для условий конкретных месторождений.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на Всероссийских научных конференциях молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (г. Санкт-Петербург, СГЇЇТИ (ТУ), 2004, 2005, 2006 г.г.); на 3-м Всероссийском симпозиуме с международным участием «Золото Сибири и дальнего востока: геология, геохимия, технология, экономика, экология» (Улан-Удэ, Геологический институт Сибирского института РАН, 2004г.); на научной конференции в рамках «Недели Горняка» (г. Москва, МГГУ, 2005г.); на VII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (г. Москва, МГРИ-МГГРУ, 2005г.); на IX Международной конференции «Экология и развитие общества» (г. Санкт-Петербург, МАНЭБ); на 2-м Международном Северном социально-экологическом конгрессе «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (г. Воркута, ВГИ, 2006г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ и получено 1 положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения общим объемом 212 страниц, содержит 51 таблицу и 84 рисунка, а также список литературы из 138 наименований.
Природные и горно-геологические условия, определяющие эффективность разработки россыпей. основные характеристики россыпных месторождений золота рф и их систематизация
Россыпи представляют собой рыхлые отложения, состоящие из обломков горных пород различной крупности, сцементированные в той или иной степени глиной и содержащие какой-либо полезный минерал в промышленных количествах. Они образовались в процессе физического выветривания коренных пород и химического воздействия на них различных факторов, в результате чего массивные коренные породы распались на отдельные куски различной крупности или превратились в глину. В последующем продукты разрушения водными потоками, возникавшими от таяния снега и летних ливневых дождей, перемещались вниз по уклону в русла ручьев и рек и дальше течением последних переносились на значительные расстояния. Во время переноса обломки горных пород с включенными в них полезными минералами измельчались, истирались и распадались на свои основные составляющие. При этом легкие частицы пород уносились вниз по течению, а более тяжелые, сортируясь по удельному весу, откладывались на дно потока. По характеру образования россыпные месторождения разделяются на следующие типы: элювиальные, делювиальные; аллювиальные, береговые; ледниковые и эоловые. Элювиальные россыпи откладываются на месте разрушения коренных пород и перекрывают их.
Они характеризуются несортированным материалом, состоящим из глины и крупных обломков коренных пород, крупность которых повышается с глубиной. Делювиальные россыпи слагаются из материала элювиальных россыпей, перемещенного по склону на некоторое расстояние от коренного месторождения. Большинство делювиальных россыпей является непосредственным продолжением элювиальных, поэтому их называют элювиально-делювиальными россыпями. Мощность отложений обычно незначительная (1-3 м), однако у подножья склонов может достигать 20 -30 м. Аллювиальные россыпи - это россыпи, материал которых перемещен водными потоками на значительные расстояния от своего первоисточника. В них часто аккумулируются продукты нескольких элювиальных россыпей, поэтому для материала этого типа россыпей характерны разнообразие петрографического состава, окатанность отдельных зерен и относительная рассортировка по крупности. Береговые россыпи расположены по берегам морей и озер. Они образуются в результате обрушения берегов, в недрах которых находилось коренное месторождение какого-либо полезного ископаемого. Ледниковые россыпи образуются в горных районах путем переноса и накопления обломочного материала сползающими с гор ледниками. Эоловые россыпи образуются в результате переноса элювиальных россыпей силой ветра. Аллювиальные - формируются в результате деятельности русловых водных потоков.
Они отличаются хорошей окатанностью материала, его сортированностью по крупности и удельному весу и слоистостью. Состав обломочного материала разнообразен. Полезные минералы обычно окатаны. По условиям залегания и расположению относительно русла аллювиальные россыпи делятся на четыре группы [112]: 1. Русловые - залегают в русле водного потока или непосредственно под ним. Для русловых россыпей характерны незначительная мощность рыхлых отложений, преобладание крупного гравийно-галечного материала, наличие валунов и глыб. Размеры россыпей весьма непостоянны. 2. Косовые - залегают на косах, галечных островах и отмелях крупных водных потоков. Отложения представлены песчано-гравийно- галечным материалом, иногда присутствуют валуны. Характерны мелкие размеры зерен полезных минералов, особенно золота и платины. Мощность отложений обычно возрастает от головной части косы к хвостовой, от краевых частей к осевым и колеблется от 0,5 до 8 м и более. 3. Долинные - залегают в современной долине независимо от русла, часто в стороне от него. Гранулометрический состав рыхлых отложений отличается большим разнообразием и зависит от уклона плотика. Крупность зерен полезных минералов также различна. Мощность отложений колеблется от 5 до 30 м, а иногда и более. Характерна концентрация полезных компонентов в нижней, приплотиковой части россыпи. В плане россыпи представляют собой лентообразные залежи, состоящие из одной или из нескольких обогащенных струй. 4. Террасовые - залегают на террасах речных долин. Число террасовых россыпей в пределах одной долины может быть различным, а размеры их определяются размерами и сохранностью террас, на которых они расположены. Мощность рыхлых отложений непостоянна, обычно составляет 5-Ю м и более. По возрасту россыпи разделяются на три группы: 1. Четвертичные (новые) - приурочены к современным речным долинам, морским и озерным прибрежным зонам; залегают горизонтально, а слагающие их отложения обычно рыхлые, как исключение - сцементированные. 2. Мезозойские и третичные (древние) - располагаются в депрессиях или отмерших участках древней гидросети. Слагающие их отложения либо рыхлые, либо сцементированные. Залегают горизонтально, редко наклонно. 3. Допалеозойские и палеозойские (ископаемые) - встречаются на плоских водоразделах, в депрессиях и в долинах под толщей четвертичных отложений. Представлены конгломератами, гравелитами, реже песчаниками. Залегают так же, как вмещающие их породы.
Обоснование целесообразности вовлечения в сферу производства прогнозных ресурсов золота (малых россыпей золота)
Одним из направлений увеличения добычи золота является освоение малых россыпей - месторождений, которые нерационально разрабатывать стандартной существующей техникой по известным технологиям. Условия рационального применения существующих способов разработки россыпных месторождений показаны в таблице 1.3.1. В качестве объекта исследования выбраны россыпные месторождения золота Красноярского края, на балансе которого числится более 350 месторождений. Большинство месторождений относятся к типу аллювиальных, промышленное значение среди аллювиальных россыпей имеют пойменные, русловые, террасовые. Исследования показали, что с относительной частотой 63 % россыпи пойменные, 19 % - русловые и 18 % - террасовые. Распределение россыпей по уклону плотика изображено на рисунке 1.3.1, и с частотой 61 % месторождений уклон плотика составляет до 0,01, 14 %- 0,01...0,02, 10 %- 0,02...0,03, 4 %- 0,03...0,04, 7 %- 0,04...0,05, 1 %-0,05...0,06,3 %-более 0,06. Анализ характера распределения россыпей края по гранулометрическому составу торфов, определил следующее: с частотой 11 % количество валунов составило до 2 %, 21 % - 2...4 %, 27 % - 4...6 %, 14 % - 6...10 %, 16 % - 10...14 %, 8 % - 14...30 %, 3 % - более 30 %; с частотой 7 % выход гали составил до 15 %, 43 % - 15...30 %, 35 % - 30...45 %, 15 % - 45...60 %; с частотой 7 % выход эфельной фракции составил до 15 %, 33 % - 15...30 %, 45 % - 30...45 %, 15 % - 45...60 %, 4 % - 60...75 %; с частотой 17 % выход шламовой фракции составил до 15 %, 33 % -15...30 %, 31 % - 30...45 %, 13 % - 45...60 %, 6 % - 60...70 %. Анализ месторождений, проведенный по содержанию глинистой фракции в песках, показал следующие результаты: относительная частота появления месторождений с содержанием глины до 10 % составляет 56 %, с содержанием 10...20 % - 32 %, с содержанием 20...30 % - 5 % и с содержанием 30...70 % - 7 %. В связи с тем, что большая часть месторождений (более 50 %) имеет содержание глинистой фракции до 10 % анализ распределения был проведен более детально.
Выявлено, что с максимальной частотой 39 % содержание глины в песках составляет от 4 до 6 %. Коэффициент фильтрации рыхлых отложений на 85 % месторождений составляет от 0,1 до 0,4 м/сут. Анализ, проведенный по фактору длины россыпи, выявил, что 16 % месторождений имеют длину до 1000 м, 29 % - от 1000 до 2000 м, 25 % - от 2000 до 4000 м и 9 % - от 4000 до 6000 м, 10 % - от 6000 до 10000 м, 6 % -от 10000 до 18000 м, 5 % - от 18000 до 57500 м. Характер распределения россыпей по ширине продуктивного пласта выглядит следующим образом, с частотой 45 % ширина россыпей составила до 50 м, 36 % - от 50 до 100 м и 12 % - от 100 до 150 м, 3 % - от 150 до 200 м, 4 % - от 200 до 450 м. Результаты анализа россыпей по мощности песков на рисунке 11 и выявлено, что частота появления месторождений с мощностью песков до 1 м составила 11 %, от 1 до 2 м - 49 %, от 2 до 3 м - 17 %, от 4 до 5 м - 4 %, от 4 до 5 м - 6 %, от 5 до 17 м - 13 %. Характеристика распределения россыпных месторождений по мощности торфов выявила, что с частотой 3 % мощность торфов до 1 м, 13 % - 1...2 м и 5...10 м, 24 % - 2...3 м и 3...4 м, 17 % - 4...5 м, 6 % - 10...20 м. Статистический анализ, проведенный по крупности золота с содержанием фракций: +1 мм, -1+0,5 мм, -0,5+0,25 мм, -0,25 мм показал следующие результаты. Для фракции +1 мм, с частотой 25 % содержание данного класса составляет 10... 15 %, 24 % - 20...40 %, 21 % - 40...60 %, 20 %-10%, 10%-60...95%. Для фракции -1+0,5 мм выход до 10 % данного класса имеют 6 % месторождений, выход 10 ...20 % - 14 %, выход 20...40 % - 53 %, выход 40...60 % - 24 %. Выход фракций от 60 до 89 % всего 3 %. Так как большая часть месторождений (53 %) имеет содержание данного класса, 20...40 % статистический анализ был проведен более детально и выявилось. Что 12 % месторождений имеют содержание данной фракции 20...25%и 35...40%, 9%- 25...30 %,20%-30...35 %.
Для фракции -0,5+0,25 мм, частота того, что содержание данной фракции 10 % имеют 11 % месторождений, 10...20 % - 23 %, 20...30 % -19 %, 30...40 % - 24 %, 40...50 % -12 %, 50...60 % - 6 %, 60...97 % - 5 %. Для класса -0,25 мм, результат анализа показал следующее с частотою 31 %, что месторождения с содержанием данного класса до 5 %, 25 % - от 5 до 10 %, 13 % - от 10 до 15 %, 5 % - от 15 до 20 % 7 % - от 20 до 25 %, 2 % - от 25 до 30 %, от 40 до 45 % и от 45 до 50 %, 3 % - от 30 до 35 % и от 50 до 55 %, 4 % - от 35 до 40 %, 1 % - от 55 до 60 % и от 65 до 70 %. Результаты анализа по среднему содержанию золота в россыпях показали, что 32 % месторождений имеет среднее содержание от 250 до 500 мг/м3, 23 % - от 500 до 750 мг/м3, 19 % - от 750 до 1000 мг/м3,11 % - от 1000 до 1500 мг/м3, 8 % - от 100 до 250 мг/м3, 5 % - от 2000 до 6500 мг/м3,2 %-от 1500 до 2000 мг/м3. Результат анализа россыпных месторождений по запасам песков, показал следующее. 49 % месторождений имеют запасы до 200 тыс.м3, 19 % - от 200 до 400 тыс.м3, 9 % - от 400 до 600 тыс.м3, 6 % - от 600 до 800 тыс.м3 и от 1000 до 2000 тыс. м3, 4 % - от 4000 до 8000 тыс. м3, 3 % - от 800 до 1000 тыс. м3, от 2000 до 4000 тыс. м3,1% - более 8000 тыс.м3. Анализ распределения россыпей по запасам золота показал, что 60 % месторождений имеют запасы до 200 кг, 18 % - от 200 до 400 кг, 8 % - от 400 до 600 кг, 5 % - от 600 до 1000 кг, 4 % -от 2000 до 8000 кг, 3 % - от 1000 до 2000 кг, 2 % - от 8000 до 14000 кг. Так как 60 % месторождений имеют запасы до 200 кг, анализируем подробней. Выявилось, что 27 % месторождений имеют запасы до 50 кг, 18 % - от 50... 100 кг, 8 % - от 100...150 кг, 7 % - от 150...200 кг.
Основные направления совершенствования добычной техники применительно к условиям малых россыпей
При всех своих достоинствах рассмотренные техника и технология канатно-скреперной разработки применительно к разработке золотоносных россыпей имеют и некоторые недостатки. К ним следует отнести сравнительно неуправляемое движение скреперного ковша вследствие его гибкой подвески, что может привести к потерям песков. При веерной разработке конфигурация заходки в плане имеет вид вытянутого треугольника, что определяет неравномерную загрузку ковша в процессе черпания и возможность его заваливания в выработанное пространство. Процесс разработки (черпания) происходит по всей длине заходки, что совершенно неоправданно, поскольку после заполнения ковша он должен выходить из забоя и перемещаться по кровле россыпи. Желательно разрабатывать россыпь параллельными заходками шириной, равной ширине грунтозаборной части скреперного ковша.
В связи с этим полагаем необходимым некоторое совершенствование существующих методов подводной канатно-скреперной разработки применительно к малым материковым золотоносным россыпям, а также пляжевым и прибрежно-морским частям шельфовых россыпей, при соответствующей модернизации добычной техники. В зависимости от мощности подводной россыпи ее отработка может осуществляться либо одним горизонтом по всей площади россыпи, либо отдельными горизонтами (слоями).
Нами уже отмечалась ранее значимость и необходимость достаточно широкого освоения малых золотоносных россыпей и, в основном, за счет малого и среднего бизнеса. Очевидно, что для успешной работы по этому направлению необходимо определенное совершенствование и техники, и технологии горных работ.
Рассмотренные в п. 2.1 настоящей работы канатно-скреперные технологии в случае разработки малых обводненных материковых россыпей или пляжно-прибрежных залежей в основном могут быть применимы для удаления торфов или вскрышных пород, где нет необходимости в особо тщательном ведении горных работ, как этого требует выемка песков (материк) и непосредственно материала россыпи (пляж, шельф). Можно сформулировать следующие предварительные требования к совершенствованию канатно-скреперной разработки малых россыпей:
- отработка россыпи должна вестись не по веерной схеме с неравномерными параметрами заходки (рис. 2.1.1.), а параллельными заходками; внедрение ковша, в материал россыпи и последующая выемка песков с заполнением ковша должна производиться до момента его полной загрузки с последующим выведением из забоя; последующее подводное транспортирование ковша должно производиться с увеличенной скоростью (двухскоростная лебедка), которая не должна зависеть от размывающих скоростей (возможное вымывание песков из ковша).
Очевидно, что для указанных целей необходима специальная конструкция ковша, упрошенная принципиальная схема которого рассматривается ниже (рис. 2.4.1.) [24].
Как видно из рис. 2.4.1. ковш открыт только со стороны забойной его части и имеет практически закрытую конструкцию, что делает его перемещение в транспортном режиме независимым от размывающих скоростей и позволяет по окончании процесса загрузки песками перемещаться далее с повышенной скоростью с целью сокращения времени рабочего цикла. К несущей раме 1 кузов ковша крепится в трех точках (позиция 6 - две оси и 9, 10 - детали пружинящего сталистого запирающего узла) а сама рама оснащена четырьмя колесами 3. несущая рама; 2 - кузов ковша закрытого типа;3 - колеса; 4 - вертикальные стойки рамы для крепления колес; 5 - рамный выступ для размещения крепления запирающего устройства;. 6 - ось крепления (и вращения) кузова ковша; 7 - ось вращения (поворота) ножа ковша; 8 - нож ковша;9 - опорный выступ кузова ковша (третья точка крепления кузова); 10 - подпружиненная (сталистая) опора кузова ковша.
Рабочий ход ковша (заполнение песками) показан на рис. 2.4.2. а, г (проходка разрезной заходки по пескам на заданною мощность слоя h). При этом колеса 3 ковша перемешаются по кровле пласта песков. По мере заполнения ковша песками увеличивается его масса и при полной его загрузке срабатывает подпружиненный запорный механизм (рис. 2.1.8., позиция А-А), загруженный ковш поворачивается вокруг осей 6 и задней нижней частью (оснащенной поперечным вращающимся роликом) опускается на плотик (или кровлю очередного слоя пласта при слоевой разработке пласта песков), как это показано на рис. 2.4.2. б. Нож ковша при этом выходит из контакта с забоем и при дальнейшей работе тяговой лебедки ковш полностью выходит на кровлю разрабатываемой россыпи и перемещается в скоростном режиме (двухскоростная лебедка).
Экспериментальный стенд для исследования процесса грунтозабора моделью торцевой фрезы
Песок предварительно загружается в бункер / и заполняет короб 2, соединенный с рабочей камерой агрегата А (рис. 3.2.4), таким образом, под действием сил гравитации песок создает необходимый подпор и имитирует забой сечением, равным сечению отрабатываемой заходки торцевой фрезы. Лопасти фрезы 75 закреплены в пазах подшипника скольжения 12, а сам подшипник закреплен на валу (оси фрезы) 4. Вал же, посредством червячного редуктора 3 связан с двигателем переменного тока, частота вращения которого регулируется с помощью лабораторного автотрансформатора 7. В следствие вращения режущих лопастей фрезы происходит перемещение объема песков по направлению от забоя к всасывающему пульповоду, роль которого выполняет выпускное отверстие 9 переменного сечения. Выходной вал двигателя переменного тока снабжен торцевым механическим тахометром 4. Таким образом, зная частоту вращения ротора двигателя 5 и передаточное число редуктора 3, всегда можно найти частоту вращения самой фрезы.
В данном случае, на исследуемой модели, передаточное число редуктора равно 10. Конечной целью проведения экспериментальных работ является определение работоспособности предлагаемой модели торцевой фрезы и оптимальной конфигурации режуще-транспортирующих лопастей, в зависимости от их числа, частоты вращения и отношения диаметра всасывающего пульповода к общему диаметру рабочей камеры агрегата. Эксперимент начинается с исследования влияния числа оборотов торцевой фрезы на время отработки объема песков, при этом рассматривается не только оптимальный (для поискового эксперимента) вариант - конфигурация лопастей в форме эвольвенты окружности, но и варианты с использованием лопастей загнутых в форме спирали Архимеда и логарифмической спирали. При проведении эксперимента был использован речной песок, крупности 0+3, промытый во избежание образования глинистых комков и просушенный для предотвращения залипання на стенках загрузочного бункера и короба, соединяющего бункер-питатель и рабочую камеру агрегата. В последующих экспериментах автор исследования использовал тот же класс песка, что и при проведении первого эксперимента. Объем песка загружаемого в бункер-питатель на всех этапах исследований составлял 1дм3.
