Глава 3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДОБЫЧИ, ПЕРЕРАБОТКИ И ПЕРЕВОЗКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Классификация и учет запасов нерудных строительных материалов
В России установлены единые принципы учета запасов полезных ископаемых по степени их изученность определены требования к подготовке месторождений для промышленного освоения, разработаны правила оценки прогнозных ресурсов.
Запасы твердых полезных ископаемых учитывают по результатам геологоразведочных работ и всех видов горных и буровых работ, выполняемых в процессе освоения месторождений. Данные о запасах используют при разработке схем развития отраслей народного хозяйства, добывающих, перерабатывающий и потребляющих минеральное сырье, составлении планов экономического и социального развития, планировании геологоразведочных работ. Прогнозные ресурсы полезных ископаемых оценивают в границах бассейнов и отдельных месторождений на основе общих геологических представлений, научно-теоретических предпосылок, результатов геологического картирования, геофизических и геохимических исследований.
|
|
По комплексным месторождениям подлежат обязательному учету запасы основных и вместе с ними залегающих полезных ископаемых, а также содержащихся в них компонентов (металлов, минералов, химических элементов и их соединений), целесообразность промышленного использования которых установлена утвержденными кондициями на минеральное сырье. Запасы полезных ископаемых и содержащихся в них компонентов промышленного значения определяют по наличию их в недрах без учета потерь и разубоживания при добыче, обогащении и переработке.
Качество полезных ископаемых оценивают в зависимости от вида их использования в народном хозяйстве в соответствии с утвержденными кондициями, требованиями государственных в отраслевых стандартов, технических условий, с учетом технологии их добычи и переработки, обеспечивающей комплексное использование добываемого сырья в естественном виде или извлечение из него компонентов промышленного значения. При том определяют содержание полезных и вредных компонентов и их форму.
Песок и гравий - рыхлые породы, представляющие собой смесь окатанных зерен — обломков минералов и горных пород. К пескам (ГОСТ 8736- 77) относят материал с крупностью зерен 0,14- 5 мм, к гравию (ГОСТ 8268- 82)- крупностью 5- 70 мм. Если количество частиц гравия (крупностью более 5 мм) в общей массе породы составляют 7- 15%, то она называется гравелистым песком, более 15%- гравийно-песчаной смесью, более 30% - песчано-гравийной смесью. При одинаковом или близком содержании разных фракций пески называют разнозернистыми. Окатанные обломки горных пород крупностью 70 мм относят к валунам.
|
|
По составу материала пески подразделяют на мономинеральные (обломочный материал которых состоит преимущественно из зерен одного минерала), олигомиктовые (состоящие из зерен: 2- 3 минералов с преобладанием одного из них) и полимиктовые (из обломков горных пород и минералов различного состава). Преобладающим веществом в песках являются кварц и полевые шпаты, в качестве примесей встречаются слюда, карбонаты, гипс, магнетит, циркон, ильменит, монацит и другие минералы.
Гравий состоит в основном из обломков прочных пород (гранита, гнейса, диабаза, кварцита) и твердых минералов (кварца, полевого шпата и др.). Однако в его составе встречаются обломки более слабых пород (сланцев, известняков, доломитов и др.).
Зерна песка и гравия по форме подразделяют на округлые, округло-угловатые и угловатые, но степени окатанности - на окатанные, полуокатанные и остроугольные, по характеру поверхности - зерна с ровной, неровной или шероховатой поверхностью.
Классификация земснарядов. Добычу полезных ископаемых на водоемах осуществляют в основном с помощью добывающего каравана, в состав которого входят снаряд, брандвахта (при отсутствии жилых помещений на снаряде), моторизованная завозня, пульпопровод, топливные суда, баржи-площадки (грузовые понтоны), водооткачивающие суда, плавучая гравийно-сортировочная установка (приставка), разъездное судно, спасательные и разъездные лодки. Для обеспечения работы земснаряда необходимы также транспортные суда, которые не входят в состав добывающего каравана.
Тип и конструкция добывающего снаряда зависят от характеристики и свойств добываемой породы, требований к качеству продукции, получаемой в результате переработки сырья, условий добычи, залегания полезного ископаемого и т. д.
Классификацию снарядов осуществляют по способу отделения породы от дна водоема, способу ее транспортирования, режиму рабочих перемещений, способу передвижения с одного: объекта на другой, типу энергетической установки, классу Регистра.
В зависимости от способа отделения породы от дна водоема различают снаряды гидравлического и механического действия. К первым относятся землесосные снаряды, ко вторым — черпаковые.
Землесосные снаряды могут иметь различные грунтонасосные установки: с центробежным насосом, эжекторные, эрлифтные. Из-за больших потерь напора на отделение и подъем породы во всасывающей линии и из-за ограниченных возможностей повышения вакуума установка с центробежным насосом не позволяет вести добычу полезного ископаемого с больших глубин (более 15- 18 м). Для этой цели применяют эжекторные и эрлифтные (пневмогидравлические) землесосные снаряды, а также снаряды с дополнительным погружным грунтовым насосом.
На эжекторном снаряде в качестве рабочего вещества используют воду, подаваемую центробежным насосом к эжектору, вмонтированному в грунтозаборное устройство. Струи воды, устремляясь вверх по пульпопроводу, увлекают за собой частицы породы. Имеющиеся в эксплуатации эжекторные снаряды позволяют вести добычу с глубины 25 м.
Принцип действия эрлифтного снаряда основан на использовании энергии сжатого воздуха, подаваемого компрессором по напорному трубопроводу к грунтозаборному устройству. Воздух, устремляясь вверх по всасывающему пульпопроводу, увлекает за собой поступающую через грунтозаборное устройство смешанную с водой породу и транспортирует ее далее в технологическую линию.
Основное преимущество эжекторных и эрлифтных снарядов по сравнению со снарядами, имеющими центробежные грунтовые насосы, значительная глубина добычи и отсутствие быстроизнашивающихся деталей центробежных грунтовых насосов. Особенно целесообразно применять эти снаряды при добыче гравия и песчано-гравийной смеси, когда абразивное изнашивание центробежных насосов особенно велико.
|
|
Черпаковые снаряды подразделяют на многочерпаковые и одночерпаковые, а одночерпаковые в свою очередь - на штанговые и грейферные.
По способу транспортирования породы различают рефулерные, конвейерные (лотковые), обслуживаемые специальными судами и самоотвозные снаряды.
Рефулерные и конвейерные снаряды транспортируют добываемую породу или нетоварные ее фракции по пульпопроводу или конвейерам (лоткам) к месту складирования (на берег, в выработанное пространство месторождения) или в суда. Гидротранспорт применяют в основном для песчаной породы.
К специальным судам, обслуживающим снаряды, относят баржи, шаланды и грузовые теплоходы, оборудованные для перевозки добываемых материалов. С помощью этих судов груз можно транспортировать на любое расстояние. Шаланды в отличие от других судов приспособлены для саморазгрузки в воду.
На самоотвозных снарядах извлекаемую со дна водоема породу грузят в специальные трюмы и доставляют к месту выгрузки.
В зависимости от режима рабочих перемещений снаряды классифицируют на траншейные, папильонажные и траншейно- ямные (карьерные).
По способу передвижения с одного объекта на другой различают самоходные и несамоходные снаряды.
В зависимости от типа главной энергетической установки, приводящей в действие устройства для извлечения и перемещения полезного ископаемого, снаряды подразделяют на дизельные, электрические, дизель-электрические и дизель-гидравлические.
В зависимости от установленного класса Регистра снаряды.подразделяют на речные, озерные и морские.
Для краткой характеристики добывающих снарядов применяют условные обозначения, указывающие принадлежность и тип снаряда, его основное назначение и техническую производительность. Буквы имеют следующие значения: П - портовый, З - землесосный, Ч - черпаковый, С - наличие сортировочного или обогатительного устройства. Например: ПЗС-600 - портовый землесосный снаряд с сортировочным устройством производительностью 600 м3/ч.
|
|
Применение земснарядов. В первую очередь применение снарядов зависит от трудности разработки извлекаемой породы, гранулометрического состава, засоренности и др. По трудности разработки породы разделяют на 7 категорий (классов): I - булыжник и галька (щебень), II - гравий, III - песок, IV- супесь, V - суглинок, VI - глина, VII- скала.
На легких для разработки песчаных породах (III или IV категорий) используют преимущественно землесосные снаряды, на тяжелых глинистых и гравелистых породах (I, II, V и VI категорий) - многочерпаковые, на очень тяжелых скальных породах (VII категории) - одночерпаковые штанговые снаряды.
Оборудование землесосных снарядов усовершенствованными грунтозаборными устройствами с гидравлическими и механическими рыхлителями обеспечивает разработку более тяжелых пород и способствует повышению производительности снарядов. Использование снарядов на том или ином месторождении зависит также от конкретных условий работы (размеров снаряда, габаритов пути, глубины залегания полезного ископаемого и т. д.) и наличия на них технологического оборудования, необходимого для получения продукции соответствующего качества.
Характеристики и устройство снарядов. Для добычи песчано-гравийных материалов используют различные по характеристикам снаряды. Учитывая, что снаряды строят серийно, все суда в серии имеют общие характеристики, а каждая серия - свой номер проекта, описание снарядов дается по их проектам.
Добывающие снаряды рассматривают по двум основным типам - землесосные и многочерпаковые. К землесосным относятся снаряды проектов 2121, 1-517, Р-139, 1-520, 23-112, 23-110, Р-109, 12, 592, 324, 246; к многочерпаковым - № 92-034, 92-017, Р-010, 570, 23-75. Среди добывающих снарядов как по количеству, так и по суммарной технической производительности большинство составляют землесосные снаряды. Для добычи гравия используют землесосные и многочерпаковые снаряды проектов Р-139, 1-520, 23-112, 23-110, 92-034 и 92-017.
Основными техническими параметрами снаряда являются техническая производительность, тип технологического оборудования, класс Регистра, габаритные размеры, глубина добычи полезного ископаемого, диаметр напорного пульпопровода, категория разрабатываемых пород, мощность энергетической установки.
Производительность снаряда - количество породы естественной плотности (м3), извлекаемой за 1 ч рабочего времени. Различают проектную, техническую, расчетную и фактическую производительности.
Проектной называют производительность, предусмотренную проектом и гарантируемую заводом-строителем при определении скорости перемещения снаряда по канатам, скорости черпаковой цепи, сигнальными огнями и т. д.
Производительность снарядов. Основной характеристикой снаряда является техническая производительность. В зависимости от нее снаряды подразделяют на три группы: малой (до 550 м3/ч), средней (250- 1000 м3/ч) и высокой (более 1000 м3/ч) производительности.
Производительность землесосного снаряда по породе:
Qл.с. = Qп * р/100, | 3.1. |
где Q л — подача грунтового насоса по пульпе, м3/ч; р - содержание в пульпе породы, %.
Подача насоса по пульпе:
Qп = 900πd²υср, | 3.2. |
где d — диаметр напорного пульпопровода, м; υср - средняя скорость движения пульпы по пульпопроводу, м/с.
Содержание породы в пульпе (насыщение пульпа):
Р = 100/ (z+1), | 3.3. |
где z — степень разжижения породы (показывает, сколько объемных частей воды в пульпе приходится на одну часть породы).
Произвол стельность многочерпакового снаряда:
Qм.с. = 60q *nч * kн / kраз, | 3.4. |
где q - вместимость черпака, и*; nч - скорость черпаковой цепи, черпаков/мин; kн - коэффициент наполнения черпаков породой; k раз - коэффициент разрыхления породы.
Скорость черпаковой цепи зависит от рода и физических свойств породы, а также от технической характеристики черпакового привода. Коэффициент наполнения черпаков зависят от рода и свойств породы, толщины снимаемого слоя, глубины извлечения породы, скоростей папильонирования и движения черпаковой цепи. Коэффициент разрыхления в зависимости от гранулометрического состава и плотности породы составляет для песка, супеси и гравия 1,08 - 1,17, для глины 1,30 - 1,45.