Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного состояния и проблемы подводной добычи полезных ископаемых 10
1.1. Сырьевая и правовая база подводной добычи полезных ископаемых 10
1.2. Влияние свойств гидросфер на технологию добычи и параметры добычных комплексов 12
1.3. Добыча соли из рапных озёр 15
1.3.1. Общие сведения 15
1.3.2. Группировка месторождений по сложности геологического строения 23
1.4. Анализ состояния добычи на месторождениях поваренной соли 25
1.4.1. Общее состояние вопроса 25
1.4.2. Состояние соледобычи в Российской Федерации 30
1.4.3. Технология добычи соли на озере Баскунчак 41
1.5. Задачи исследований 44
2. Современное состояние технологии разработки подводных карьеров 45
2.1. Основные технические средства для разработки подводных карьеров 45
2.1.1. Классификация, основные параметры и характеристика судов для обеспечения подводной добычи 45
2.1.2. Технические средства для подводной разработки месторождений 63
2.1.3. Классификация физико-механических свойств пород в зависимости от их влияния на эффективность разработки 71
2.2. Технология подводной разработки пород 78
2.2.1. Разработка пород многочерпаковыми снарядами 78
2.2.2. Выемка пород грейферными снарядами 113
2.2.3. Подводная разработка пород штанговыми снарядами 126
2.2.4. Разработка пород самоотвозными землесосными снарядами 137
2.2.5. Гидравлическая выемка пород рефулерными земснарядами .157
2.2.6. Процессы выемки горной массы эрлифтными снарядами 176
3. Технологии добычи и обогащения полезных ископаемых гидросферах 183
3.1. Особенности формирования геотехнологических породозабор-ников в гидросферах для выемки концентратов в придонных забоях 183
3.2. Особенности процессов передела на борту судна 198
3.3. Критерии выбора области применения породозаборников придонного обогащения 221
4. Технологии повышения качества породозабора при использовании свойств окружающей гидро среды 233
4.1. Использование свойств гидросферы при придонном обогащении для обеспечения необходимой плотности гидросмеси 233
4.2. Технологии с использованием эффекта заякоривания или искусственной временной тяжести 242
5. Перспективы использования свойств гидросфер, физико-механических свойств полезного ископаемого и адгезийных свойств материалов для улучшения энергетики процессов отделения стек ловидных полезных ископаемых от массива 252
5.1. Анализ процесса выемки мирабелита-стеклеца земснарядом 252
5.2. Земснарядная добыча соли на озере Баскунчак 257
5.2.1. Методический подход и постановка задачи 257
5.2.2. Методика расчёта параметров фрезерных рыхлителей земснарядов для добычи соли озера Баскунчак 260
5.2.3. Расчёт энергетических параметров фрезерования 271
5.2.4. Анализ энергетических параметров фрезерования соли озера Баскунчак 281
5.3. Использование адгезийных субстратов для гидравлических снарядов отрицательной плавучести, как направление повышения эффективности их работы 287
Заключение 294
Библиографический список 296
Приложения 314
- Влияние свойств гидросфер на технологию добычи и параметры добычных комплексов
- Технология подводной разработки пород
- Критерии выбора области применения породозаборников придонного обогащения
- Технологии с использованием эффекта заякоривания или искусственной временной тяжести
Введение к работе
Актуальность работы. Современные горные работы все в больших объемах проводятся в гидросферах, осваивая при этом значительные глубины Перенос горных работ в гидросферы вызван различными причинами В первую очередь к ним надо отнести истощение запасов полезных ископаемых на суше и расположение рабочей зоны карьеров ниже уровня грунтовых вод Экологические ограничения оіфеделяют необходимость ведения горных работ без водопонижения или осушения месторождений В настоящее время при работе в гидросфере наиболее эффективным является гидравлический плавучий землесосный снаряд
Международный эксперимент по добыче железомарганцевых конкреций на плато Клариона - Клиппертона в Тихом океане землесосным снарядом отрицательной плавучести «дисторбер», который, перемещаясь на лыжах по дну, осуществлял траншейный папильонаж с выемкой 20 м3/ч пород на глубине 4200—4600 м, позволил установить новые закономерности по глубоководному породозабору, перемещению породы, особенностям отвалооб-разоваиия на дне океана и другим аспектам горного дела Этот эксперимент показал реальность проведения горных работ механизмами, способными осуществлять добычу на любых і лубшгах в гидросферах
Низкие стоимости ресурсов в советское время оказывали решающее влияние на формирование технологии открытой разработки обводненных месторождений полезных ископаемых В горном деле преобладали технологии с водопопижением, что увеличивало затраты не только на добычу, но и на водообеспечение региона Проводившаяся политика разведки и освоения залежей до отметки кровли водоносных горизонтов только отодвигала на время принятие решений по подводной разработке обводненной части месторождений. Производство горных работ в гидросферах плавучими машинами, которые были созданы для работ в гидротехническом строительстве, является нерациональным и часто противоречит физическим принципам добычи в горном деле
2 Создание эффективных для добычи в гидросферах технологий требует их формирования с учетом свойств необычной среды ведения горных работ Гидросферы имеют плотность в 840 раз выше обычной воздушной среды Горные работы проводятся и в гидрорастворах (рапе), плотность которых на 20 — 30% выше плотности воды Добыча рапы, залегающей выше солевых стеклообразных отложений многих озер, требует специальных решений и специальных технологий
При подводной добыче твердых полезных ископаемых требуется процесс обогащения разрабатываемых материалов - сырья Подобные техноло-іии с «придонным обогащением» показывают и друше возможности Для обогащения необходимы вода, порода и соответствующие методы воздействия В гидросфере вода и порода находятся в прямом контакте и научные разработки должны обеспечить их взаимовоздействие для получения концентрата
Под технологией с «придонным обогащением» понимается разработка забоя, расположенного в гидросфере, когда из массива извлекается только концентрат, а хвосты обогащения остаются на дне Разработка научных основ формирования подобных технологий является основной задачей данной диссертации При этом ведение горных работ в гидросфере позволяет сократить изъятие земель, перенесет энергонагрузки на суда, позволит перейти к строительству предприятий на судостроительных заводах и т п
Вышеизложенное позволяет считать научную проблему формирования технологий добычи полезных ископаемых в гидросферах с использованием свойств окружающей технику гидросреды весьма актуальной Целью работы является создание принципов формирований технологий, обеспечивающих использование свойств гидросфер, в которых ведутся горные работы, в том числе и рапе, для повышения эффективности добычи полезных ископаемых в них
Идея работы заключается в том, что высокая плотность гидросферы, гидростатическое давление в забое, смачиваемость пород и другие условия веде-
иия горных работ, отличающиеся от воздушной среды, определяют целесообразность использования механизмов присасывания, заякоривания, прилипания, адгезии, гравитации, классификации и т п для создания принципиально новых технологий выемки Научные положения, выносимые на зашиту:
Эффективность работы выемочных средств пород в гидросферах должна оцениваться по количеству вещества (субстанции), обеспечивающего выемку единицы породы
Для повышения эффективности добычи непрочных пород целесообразно выемочные устройства снабжать приспособлениями, обеспечивающими извлечение за счет присасывания рабочего органа к донному массиву, что обеспечивает снижение материалоемкости при выемке породы
Для обеспечения более плотных контактов выемочных устройств (к примеру, ковшей) с забоем увеличение времени контакта выемочного механизма с массивом целесообразно осуществлять заякориванием, т е удержанием механизма от преждевременного отрыва и всплытия
При наличии в качестве донных поверхностей пород с высокой гладкостью (сгеклецов) представляется целесообразным применение устройств на принципах адгезии при создании соответствующих наноматериалов
При разработке пород, содержание полезных компонентов в которых возможно увеличить методами переработки в водных средах, целесообразно применение процессов придонного обогащения, когда это не приводит к нарушениям существования флоры и фауны, и если в качестве этих процессов могут быть использованы классификация, машинная сепарация и т п Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются сопоставлением теоретических результатов с результатами лабораторных и промышленных испытаний, а также анализом данных литературных источников и результатов испытаний
Научная новизна работы заключается в следующем
о обоснованы необходимость и перспективность создания новых техно-
4 лотий освоения месторождений полезных ископаемых в гидросферах, использующих особенности свойств гидросред (вод, рапы и т п ), о предложены методы совмещения процессов выемки и переработки пород в придонных забоях, позволяющих снизить объемы поднимаемых и транспортируемых на судовые или береговые перерабатывающие установки и уменьшить негативное воздействие при возврате укладываемых пород на дно, о предложены технические решения повышения производительности выемочных механизмов, основанных на создании устройств, использующих эффект гидравлических градиентов, присасывания, заякорива-ния, прилипания, адгезии, и методики их расчета, о обосновано направление изоляции зон выемки на принципах гидростатического вдавливания и присасывания Научное значение работы состоит в развитии теории подводной геотехнологии и научных основ формирования технологии добычи твердых полезных ископаемых в гидросферах с использованием свойсів окружающей технику гидросреды (вод, рапы и т п )
Практическое значение работы состоит в разработке технологий, улучшающих показатели выемки в гидросферах па принципах придонного обогащения при отработке подводных месторождений и ведении добычных работ в обводненных карьерах на суше, а также критериев оценки их эффективности, технологических решений, обеспечивающих использование эффектов гидравлического градиента, присасывания, прилипания, заякорива-ния для повышения производительности добычного оборудования при работе в гидросферах, разработаны технические предложения по добыче солей с использованием снарядов отрицательной плавучести и обосновано направление по созданию корпусов таких снарядов из материалов, которые могут временно контактировать с забоем на принципах адгезии Реализация результатов работы. Разработана технология применения снарядов отрицательной плавучести для условий озерных месторождений, при-
5 пятая к внедрению в 000 «Бассоль»
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты проведенных исследований докладывались автором и получили одобрения на семинарах «Неделя горняка» (Москва, 2004 - 2006), на заседании Научного совета РАН по проблемам горных наук и совета научно-учебного центра фундаментальных и прикладных исследований в области горного дела (НУЦ) ИПКОН РАН и МГТУ (Москва, февраль 2006) Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 12 статей, опубликованных в научных изданиях, рекомендованных ВАК России
Структура и объем работы. Диссертация состоит из пяти глав, заключения, включает в себя 74 рисунка, 50 таблиц и список использованных источников из 172 наименований
Автор выражает искреннюю благодарность коллективу кафедры «Тех-нотогии, механизации и организации открытых горных работ» МГТУ, особую благодарность заведующему кафедрой доктору технических наук, профессору Коваленко В С и своему научному консультанту доктору технических наук, профессору Бубису Ю В за постоянную поддержку и помощь па всех этапах подготовки данной работы
Влияние свойств гидросфер на технологию добычи и параметры добычных комплексов
Перенос горных работ в гидросферы потребует использования нетрадиционных технологий и технических средств для производства горных работ в гидросферах.
В первую очередь это связано с высокой плотностью гидросфер, которая не менее чем в 840 раз выше плотности обычной воздушной среды. При такой плотности масса выемочного агрегата плохо обеспечивает сцепление с массивом в забое. На значительных глубинах оказались весьма низкими по эффективности различные свайно-напорные и другие подобные устройства обеспечивающие перемещение земснарядов. В результате формируется низкая консистенция гидросмеси, что является основной причиной, ограничивающей их использование. При наличии в массиве крупных разностей полезного ископаемого их выемка земснарядами практически становится невозможной. Непонимание особенностей работы в гидросферах привело к использованию при подводной добыче машин, предназначенных для гидротехнического строительства, в обводнённых карьерах.
К неудачным решениям следует отнести попытки использовать для выемки обводнённых пород драглайнов с традиционными ковшами. В гидросферах эти ковши не могут создать необходимое давление на забой, а набранная порода при подъёме ковша вымывается. Производительность экскаваторов в таких условиях падает на порядок [20; 24].
Между тем использование свойств гидросферы должно способствовать высокоэффективной работе горнодобывающего оборудования. Например, эффективность выемочных процессов в гидросферах может быть повышена за счёт использования гидростатического давления [22].
Для обеспечения соответствующего контакта грейферного ковша с забоем приходится грейферному механизму придавать дополнительную «тяжесть» в момент выемки. Так, в зависимости от типа экскавируемой по-роды вес грейфера на 1 м его объёма составляет 1,5 - 2,5 т для лёгких пород, 4 - 5 т - для тяжёлых. Дополнительную «тяжесть» целесообразно в процессе подъёма исключать из процесса [20].
Отбор проб при разведке месторождений железомарганцевых конкреций осуществляется с помощью так называемых «самовсплывающих» грейферных ковшей конструкции профессора доктора технических наук Контарь Е.А. [74]. Их отличие состоит в том, что при движении их ко дну ковши имеют отрицательную плавучесть, а после отбора пробы положительную. Недостатком их является необходимость оставления на дне элемента, обеспечивающего переменную массу ковша.
Использование свойств самих гидросфер позволяет сформировать механизмы с более низким металло- и энерго- потреблением. Одним из вариантов реализации этого направления является, использование устройства для заякоривания плиты грейферного ковша, которая обеспечивает увеличение коэффициента наполнения в 1,2 - 1,5 раза против обычных традиционных ковшей.
Особенностью работы в гидросферах является возможность использования гидрофильности и гидрофобности пород дна. В зависимости от этих особенностей контакта имеется возможность использования таких явлений, как присасывание, а при наличии стекловидной поверхности - явление адгезии.
При переносе добычи в гидросферы имеется возможность создания машин и подвижных производственных объектов, вес которых в воздушной среде исключает их высокую подвижность, но способствует уменьшению или сокращению влияния отдельных операций при разработке пород.
В гидросферах возможно при отделении полезного ископаемого от массива произвести первичное обогащение и транспортировать из забоя обогащенный материал или концентрат. Это целесообразно потому, что большинство известных процессов обогащения требует наличия водных сред и материалов, которым природой или технологией придана необходимая структура для выделения первичных концентратов. Такие конструктивные решения требуют всестороннего анализа возможности их работы в гидросферах.
В таблице 1.1 приводятся свойства гидросфер, которые создают предпосылки для создания эффективных технологий производства горных работ, анализ которых показывает, что сама зона работ - гидросфера - создает предпосылки для использования природных факторов в виде свойств гидросфер. Таким образом, перенос работ в гидросферу требует изменения технологий работы, которые должны учитывать вышеизложенные свойства гидросфер. Весьма своеобразными гидросферами являются высококонцентрированные рассолы озёр - рапы.
Технология подводной разработки пород
Устройство многочерпаковых снарядов. Основным рабочим органом снарядов этого типа является бесконечная многочерпаковая цепь достаточно мощной конструкции, смонтированная на специальной черпаковой раме. На концах рамы устанавливаются вращающиеся барабаны, верхний из которых является приводным, передающим посредством приводов различных конструкций движение от специальной силовой установки.
Многочерпаковые снаряды одинаково часто встречаются как в самоходном исполнении, так и в несамоходном.
По способу транспортирования извлеченной породы наиболее частыми в практике являются шаландовые снаряды. У таких снарядов поднятая черпаковой цепью порода через специальные устройства попадает в трюм особого судна, отшвартованного у борта снаряда (грунтоотвозной шаланды).
Иногда многочерпаковые снаряды оборудуются дополнительными средствами и системами, позволяющими извлеченную породу в виде пульпы транспортировать по специальному трубопроводу на расстояния в несколько километров (комбинированные многочерпаковые снаряды).
Значительно реже многочерпаковые снаряды оборудуются собственным трюмом для отвозки добытой породы.
Редкой разновидностью этого типа являются многочерпаковые снаряды, оборудованные лонгкулуарным отвалом извлеченной при черпании породы. Лонгкулуар представляет собой удлиненный отводной лоток, закрепленный специальными конструкциями на самом снаряде. В зарубежной практике известны многочерпаковые снаряды, отвальные устройства которых выполнены в виде систем транспортеров, устанавливаемых на специальных понтонах, которые соединяются гибкими связями с корпусом самого снаряда. Приводная установка таких снарядов и отвальных устройств, как правило, не имеет автономного энергетического питания, а осуществляется по кабельным линиям от береговых энергосистем. Схема рабочих перемещений многочерпаковых снарядов при разработке подводных карьеров обуславливает необходимость наличия на них систем якорных устройств, обеспечивающих надежное закрепление их на разрабатываемом карьере. Рабочие перемещения осуществляются путем последовательных согласованных манипуляций якорными лебедками. Наиболее распространено оборудование таких снарядов шестью якорными лебедками со всеми необходимыми приспособлениями. Две из них располагаются в диаметральной плоскости - становые передние и задние, и четыре перпендикулярно к диаметральной плоскости - папильонажные передние и задние левого, а также правого бортов.
Продвижение снарядов вперед по разрабатываемому участку осуществляется путем выбирания троса переднего станового якоря и согласованного потравливания троса заднего станового якоря. Рабочие боковые перемещения снаряда осуществляются путем выбирания тросов папильонажных якорей одного борта и согласованного потравливания тросов папильонажных якорей противоположного борта.
В практике известно большое количество разнообразных решений при проектировании и строительстве многочерпаковых снарядов, делающих их более приспособленными к работе в тех или иных условиях. Однако в любом конструктивном исполнении многочерпаковыи снаряд состоит из следующих основных узлов: корпуса, рабочего устройства, устройства для транспортирования добытой породы, главной силовой установки, черпакового привода и судовых устройств.
Корпус обеспечивает необходимую плавучесть и остойчивость при проведении добычных работ и переходах, а также является основой для монтажа на нем всех необходимых устройств и механизмов (рисунок 2.5).
Характерной особенностью корпуса многочерпакового снаряда является наличие в нем черпаковой прорези, черпаковой и рамоподъемных башен. В остальном конструкция набора и обшивки корпуса не отличается от устройства транспортных судов.
Черпаковая прорезь располагается либо в носовой, либо в кормовой частях корпуса (рисунок 2.6).
Непосредственно за внутренним концом черпаковой прорези располагается черпаковая башня. Черпаковая башня предназначена для несения верхнего черпакового барабана с верхним черпаковым приводом, крепления верхнего конца черпаковой рамы и размещения приемного колодца с отводными лотками. Конструктивное выполнение черпаковой башни зависит от производительности снаряда и характера пород, для которых он предназначен, так как от этого зависит величина действующих на черпаковую башню усилий.
Черпаковая башня содержит следующие конструктивные узлы: а) две параллельно расположенные на расстоянии, равном ширине чер паковой прорези, фермы, образующие каркас черпаковой башни; б) верхнюю площадку башни, на которой размещены подшипники чер пакового барабана и подвеса черпаковой рамы, верхний черпаковый привод; в) приемный колодец с перекидным клапаном. Колодец предназначен для улавливания породы, вываливающейся из черпаков при прохождении по следних через верхний черпаковый привод; г) отводные лотки, коренные и подъемные, служащие для транспорти ровки добытой породы от приемного колодца в трюм шаланды. У внешнего конца черпаковой прорези располагается рамоподъемная башня, которая служит для установки на ней рамоподъемной лебедки. Иногда на раме располагается только полиспаст, а лебедка размещается в корпусе снаряда. Высота рамоподъемной лебедки делается такой, чтобы нижний конец черпаковой рамы с барабаном и подшипниками при верхнем своем положении поднимался над уровнем воды и был доступен для осмотра и ремонта.
Критерии выбора области применения породозаборников придонного обогащения
Исследования, изложенные в разделах 3.1. и 3.2., позволяют определить область применения подобных породозаборников. Их применение позволяет, как показано выше, сократить часть затрат на подъём горной массы на борт судна, но из-за их особенностей возможного уменьшения извлечения полезной компоненты в концентрат. Последнее приводит к сокращению объёма готовой продукции. Уменьшение объёма переработки на борту судна позволяет уменьшить необходимую площадь палуб для установки оборудования, габариты горнодобывающих судов и следовательно затраты на их создание и содержание. При этом на судне необходимо иметь танки для горюче-смазачных материалов, трюмы для материалов, каюты для экипажа и другие объекты для обеспечения жизнедеятельности.
С другой стороны, добыча обеспечивая прибыль, (превышение суммы от реализации продукции над величиной затрат) даёт возможность уменьшения величин минимального промышленного содержания полезного ископаемого по месторождению и бортового содержания на пробу. При их снижении будет увеличен объём ресурсов месторождения, а, следовательно, увеличение срока эксплуатации комплекса на месторождении. Необходимо добавить, что затраты на создание геотехнического породозаборника всасывающего устройства весьма малая величина и практически не окажет влияние на общие затраты по созданию горнодобывающего судна.
Принимаем, что выход товарной продукции при обычной схеме (т.е. при установке передела на палубах судна) составляет из единицы горной массы у\ т/м3 или у і т/т. Тогда расходы на добычу и передел не должны превышать (1 + К]К) уі Ch где С/ - величина затрат на 1 м полезного ископаемого. При этом надо иметь ввиду, что эти затраты С і составляет порядка 30 - 35% от цены на товарные концентраты.
При использовании средств выемки, работающих на принципах придонного обогащения, из указанной единицы товарной продукции на борт поступит объём, равный у2. Затраты на подъём уменьшатся на величину (її І2) Сп (1 + Кщ), где Кт - коэффициент тары, С„ - затраты на подъём одного м (или т). Далее величину затрат на добычу и передел можно принять равной у2 СП1 (1 + KJ.
Граница принятия решения о целесообразности придонного обогащения представляется как условие преобразуя, получаем снижение стоимости подъёма единицы с глубины Н можно представить как где V- Ve — уменьшение поднимаемого объёма; к — коэффициент тары, которая поднимается вместе с полезным ископаемым; Сг — стоимость 1 квт-ч, вырабатываемого на борту судна при к.п.д. установки подъёма rj , тогда:Отсюда целесообразная граница перехода на применения средств придонного обогащения
Анализ полученной зависимости показывает, чем меньше будет дополнительная нагрузка при подъёме, тем меньше будет глубина, с которой целесообразно применение средств придонного обогащения.
Представление о качественных характеристиках работы устройств «придонного обогащения» дают результаты испытаний в лаборатории МГГУ.
Для определения оптимальных конструктивных и технологических параметров гидромагнитных добычных устройств (драг) проведены испытания лабораторного образца добычного устройства для послойной отработки рос-спи, составлена физико-математическая модель процесса, происходящего в рабочей зоне, при решении которой выявлены особенности процесса движения магнитных частиц, а также испытана полупромышленная модель добычного устройства с траншейным способом отработки.
Лабораторная установка (рисунок 3.9) представляла собой модель добычного устройства 1 драги для послойной разработки, размещённую в ёмкости 2 с магнетитовым песком. Добычное устройство состоит из ленточного магнитного конвейера 3, размером 610x80 мм, блока постоянных магнитов 4, поддона с режущей кромкой 5, трубки 6 с двумя рядами форсунок. Ёмкость (1250x700x600 мм) с песком имеет перелив 7, направляющие 8 для перемещения модели вдоль ёмкости. Добычное устройство 1 подвешено к тележке 9 на стальных прутках, позволяющих поднимать и опускать модель относительно забоя. Напряжённость поля на поверхности конвейера составляет 1500 Э. Ширина ленты конвейера составляет 70 мм, диаметр трубки 12 мм; на трубке имеется 50 шт. форсунок диаметром 2 мм. Расстояние от поддона до поверхности конвейера регулируется от 0 до 100 мм.
Технологии с использованием эффекта заякоривания или искусственной временной тяжести
Как отмечалось выше при разработке месторождений с высокими во-допритоками, осушение которых либо невозможно или связано с негативными экологическими последствиями, выемочно-погрузочные операции проводятся в среде тяжелее воздуха в 840 - 1350 раз. Высокая плотность гидросфер приводит к необходимости утяжелять механизмы создающие разрушающие напряжения на забой и преодолевать этот дополнительный вес и ещё вес 20-35 м балласта воды при подъёме. Для этого имеются способы, которые позволяют, используя свойства гидросфер, создавать дополнительные силы на момент выемки и выносить их при подъёме. В таких средах для обеспечения контакта выемочного механизма с забоем желательно, к примеру, грейферу придавать дополнительную «тяжесть» в момент выемки, которую целесообразно при подъёме исключать.
Между тем вес ковша на 1 м его объёма для разработки лёгких пород составляет 1,5 - 2,5 т и для тяжёлых 4 - 5 т, а использование его вместимости составляет для илистых породах - 0,75; рыхлых песков - 0,6; плотных песков - 0,5; глинисто-песчаных пород - 0,5; валунов - 0,35.
При оценке эффективности работы плавучих землесосных снарядов следует учитывать, что они для подъёма 1 м3 породы требуют 10 - 20 м3 воды, т.е. в 2 - 4 раза больше веса «тары», чем при использовании ковшевых устройств.
При поиске методов увеличения производительности добычных устройств предлагается использовать свойства самых гидросфер, которые позволили бы снизить металлоёмкость и энергоёмкость процесса выемки.
К сожалению, известный метод отбора проб при геологической разведке месторождений Мирового океана с использованием так называемых «самовсплывающих» ковшей практически не применим для добычных операций. Этот метод профессора, д.т.н. Контаря Е.А. состоит в том, что при движении в низ на ковш помещается дополнительный груз и грейфер получает отрицательную плавучесть, а после породозабора груз остаётся на дне и ковш, получив положительную плавучесть, всплывает на поверхность [74].
Одним из способов, который может увеличить наполнение, к примеру, грейфера является увеличение времени его контакта с забоем за счёт заяко-ривания. Конструктивное исполнение может быть различным, но основное требование состоит в удержании якоря на поверхности забоя при закрывании челюстей грейфера (рисунок 4.5). Это особенно важно при выемке пород с каменными включениями.
Исследования к.т.н. Буткевича Г.В. [24] не позволили ему сделать выводы о наполнении грейферных ковшей материалом, имеющим включения крупных валунов. Содержания гравия в песке на большинстве эксплуатируемых участков месторождений составляет 15 - 70% при крупности гравия до 70 мм. В отдельных случаях его содержание доходит до 80% при крупности гравия до 200 мм. Отсутствие достаточно широкого диапазона условий на разрабатываемых участках позволил ему установить лишь общий характер зависимости коэффициента наполнения грейферных ковшей от содержания гравия.
Определение длительности цикла и коэффициента наполнения ковша позволило ему определяет часовую техническую производительность каждого типа кранов, оснащённых грейферным породозаборным устройством. В таблице 4.1 приводятся результаты подсчёта часовой технической производительности кранов по данным экспериментальных работ.
При испытаниях установлено, что при одной и той же глубине разработки производительность кранов повышается с увеличением содержания гравия ввиду увеличения коэффициента наполнения ковша.
Для оценки эффективности работы грейферных кранов в различных условиях было установлено изменение их производительности в зависимости от глубины разработки и гранулометрического состава разрабатываемой пес-чано-гравийной массы (рисунки 4.6; 4.7; 4.8).
Графические зависимости показывают, что наибольшую производительность грейферные плавучие краны имеют при большем содержании гравия (50 - 70%) и его крупности до 70 мм. С уменьшением содержания гравия производительность грейферных установок уменьшается и достигает минимального значения при работе на чистом песке.
