ХАРАКТЕРИСТИКА КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ
Актуальность. Восполнение существующего в Украинском Причерноморье дефицита несвязных полезных ископаемых, в первую очередь в кварцевом песке, возможно путем их добычи из месторождений шельфа Азово-Черноморского бассейна, расположенных на больших глубинах под слоем покрывающих пород, и из намывных техногенных месторождений.
Рабочие органы, использующиеся для подводной добычи несвязных полезных ископаемых, имеют недостаток вследствие того, что они предназначены для добычи полезного ископаемого с поверхности месторождения. Это требует проведения вскрышных работ, что увеличивает себестоимость добытого продукта и приводит к негативным последствиям для водной экосистемы. При добыче полезного ископаемого из-под слоя покрывающих пород с помощью заглубленного рабочего органа, оснащенного системой гидроразмыва, необходимость вскрышных работ отпадает, качество продукта за счет его разубоживания пустой породой не ухудшается, минимизируется негативное влияние добычи на экосистему. Основными конструктивными параметрами такого рабочего органа являются его рабочая длина и наружный диаметр, расстояние между всасывающим отверстием и размывающими форсунками, угол наклона, количество и диаметр размывающих форсунок. Расходным параметром, определяющими эффективность добычи, является соотношение подач воды на размыв и на эжектирование. В связи с малоизученностью процессов размыва, всасывания и фильтрации воды в поддонном забое создание такого рабочего органа сталкивается с серьезными затруднениями. Существующие методы расчета его конструктивных параметров не учитывают фильтрацию воды из поддонного забоя массива с покрывающими породами и не позволяют рассчитывать параметры поддонной зоны размыва, образованной наклонной струей. Это приводит к ошибкам в расчетах, обуславливающим неэффективность процессов размыва и всасывания полезного ископаемого в поддонном забое, низкую производительность и повышенные удельные энергозатраты на добычу.
На основании вышеизложенного установление зависимостей между основными конструктивными параметрами рабочего органа, содержащего систему размыва с наклонными форсунками, от размеров поддонного забоя, фильтрации воды из него и физико-механических свойств несвязного полезного ископаемого и покрывающей породы является актуальной научной задачей.
Обоснование темы. Первый раздел посвящен обзору и анализу современных способов и технических средств для подводной добычи несвязных полезных ископаемых, исследований и методов расчета гидравлических рабочих органов и рыхлителей.
Рассмотрен мировой и отечественный опыт освоения природных и техногенных подводных месторождений несвязных полезных ископаемых и перспективы его дальнейшего развития. Проанализированы конструкции и эксплуатационно-технологические возможности устройств для подводных горных работ при разработке месторождений несвязных полезных ископаемых. На примерах опыта использования гидравлических земснарядов обоснована перспективность их применения для разработки месторождений с покрывающими породами с глубин до 100 м.
На основании анализа эксплуатации современных гидравлических рабочих органов сделан вывод, что для добычи несвязных полезных ископаемых из подводных месторождений с покрывающими породами наиболее приемлемым является эжекторный рабочий орган с системой разнонаправленных гидроразрыхлительных струй, ведущий добычу способом воронок. Такой рабочий орган позволяет вести селективную добычу песчаных и гравелистых грунтов из-под слоя плотных покрывающих пород без проведения вскрышных работ. Рабочий орган имеет высокие показатели работоспособности, надежности и ремонтопригодности. Основными конструктивными параметрами такого рабочего органа являются: рабочая длина Lро, наружный диаметр Dро, расстояние hc между всасывающим отверстием и размывающими форсунками, угол наклона, количество и диаметр размывающих форсунок.
Приведен обзор и анализ исследований подводной добычи несвязных полезных ископаемых и методов расчета гидравлических грунтозаборных и разрыхлительных устройств, выполненных Б.М.Шкундиным, Д.В.Рощупкиным, С.П.Огородниковым, А.И.Хариным, П.П.Пуховым, В.Б.Добрецовым, Г.Н.Сизовым, И.М.Коноваловым, Е.А.Кириченко, А.И.Богомоловым, Е.С.Екименковым, В.С.Коломийцем, В.А.Жученко, В.А.Раздольным, А.А.Бондаренко и др. Исследователями установлено, что максимальная концентрация гидросмеси и производительность земснаряда достигается при использовании глубинного режима всасывания грунта с использованием гидравлического рабочего органа. Известные на текущий момент методы расчета рабочих органов для работы способом воронок не учитывают фильтрацию воды из поддонного забоя массива с покрывающими породами. Это приводит к ошибкам в расчетах, обуславливающим неэффективность процессов размыва и всасывания полезного ископаемого в поддонном забое, низкую производительность и повышенные удельные энергозатраты на добычу. В результате обзора и анализа исследований и методов расчета гидравлических разрыхлительных устройств установлено, что известные методы их расчета не позволяют рассчитывать систему размыва для условий поддонного забоя при углах наклона размывающих струй, отличных от вертикали или горизонтали. В то же время из опыта придонного гидроразмыва следует, что наклонная струя обеспечивает бóльшие размеры зоны размыва, чем вертикальная или горизонтальная.
Цель. Целью работы является обоснование параметров рабочего органа установки для поддонной добычи несвязных полесзных ископаемых.
Задачи. Для достижения указанной цели неободимо рассмотреть вопросы:
1. Сделать обзор и проанализировать современные способы и технические средства для подводной добычи несвязных полезных ископаемых, исследований и методов расчета гидравлических рабочих органов и рыхлителей.
2. Исследовать теорию размыва несвязных полезных ископаемых наклонными турбулентными водяными струями и всасывания образованной при этом пульпы с учетом фильтрационного потока из поддонного забоя массива с покрывающими породами.
3. Экспериментально исследовать размыв несвязных полезных ископаемых наклонными турбулентными водяными струями и всасывания пульпы из поддонного забоя.
4. Изучить методику расчета параметров рабочего органа для поддонной
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.