Устройство и способ гидромеханизированной разработки месторождений нерудных строительных материалов, залегающих в породах с высоким содержанием глинистой фракции
DEVICE AND METHOD FOR HYDROMECHANIZED DEVELOPMENT OF DEPOSITS OF NON-METALLIC BUILDING MATERIALS OCCURRING IN ROCKS WITH A HIGH CONTENT OF CLAY FRACTION

Изобретение относится к горному делу, используется для открытой разработки обводненных месторождений нерудных строительных материалов, залегающих в породах с высоким содержанием глинистой фракции.
Известен гидромеханизированный комплекс для добычи песка и гравия при наличии в карьере прослоек глины (Гидромеханизация в северной строительно-климатической зоне / Ю.А. Попов, Д.В. Рощупкин, Т.И. Пеняскин. - Л.: Стройиздат: Ленингр. отд-ние, 1982, с. 185).
Недостатком данного комплекса является то, что он предусматривает гидромеханизированную добычу только части нерудных строительных материалов (песка и гравия) и не касается добычи сопутствующих полезных ископаемых (глины), которая может быть использована в различных отраслях промышленности (металлургия, керамические изделия), т.е. не полное освоение месторождений средствами гидромеханизации.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению, является комплекс поточной схемы переработки песчано-гравийной смеси (Справочник по гидромеханизации / И.М. Ялтанец. - Изд. 3-е, испр. и доп. - Москва: Горная книга, 2011, - с. 545) прототип, который включает подводную разработку землесосным снарядом песчано-гравийной массы с транспортировкой на гидроклассификатор, в котором производится выделение глинистых и пылеватых частиц и очень мелкой фракции песка <0,16 мм, слив гидроклассификатора сбрасывается в отстойник, откуда самотеком вода поступает в забой. Крупный продукт из гидроклассификатора поступает на конический грохот, где происходит его разделение по крупности 5 мм. Песок подается на гидроотвал, гравий сбрасывается в штабель.
К недостаткам описанного способа следует отнести следующее:
- недостаточное осветление слива гидрокалссификатора в отстойниках, из-за которого происходит загрязнении воды в забое твердыми взвесями, особенно глинистыми фракциями, что вызывает быстрое изнашивание деталей скольжения и рабочих органов водяных насосов, которые используются при землесосном способе производства работ;
- сопутствующая глина не извлекается, а возвращается через отстойник гидроклассификатора в забой, что вызывает непроизводительный расход электроэнергии на добычу и транспортировку к гидромеханизированному комплексу.
Задачей заявленного изобретения является повышение эффективности разработки месторождений нерудных строительных материалов.
Поставленная задача решается тем, что в устройство гидромеханизированной разработки месторождений нерудных строительных материалов, залегающих в породах с высоким содержанием глинистой фракции, включающее земснаряд, разрабатывающий гидротехническую смесь, соединенный через плавпульпопровод и магистральный пульпопровод с коническим гидрогрохотом, соединенным пульпопроводом с гидроклассификатором, снабжённым входным коленом, соединенным с намывным пульпопроводом и водоводом, согласно изобретению, во входной в гидроклассификатор части пульпопровода установлена эжекторная насадка, связанная с водоводом, а также в способе гидромеханизированной разработки месторождений нерудных строительных материалов, залегающих в породах с высоким содержанием глинистой фракции, включающий подводную разработку земснарядом песчано-гравийной массы с транспортировкой по пульпопроводам на гидроклассификатор, в котором производится выделение глинистых и пылеватых частиц и очень мелкой фракции песка <0,16 мм, согласно изобретению, пылеватые и глинистые частицы под действием эжекторной насадки, установленной во входной в гидроклассификатор части пульпопровода, поступают в гидроклассификатор, из гидроклассификатора частицы поступают в отстойник, в котором пылеватые частицы осаждаются на дно, а глинистые частицы остаются во взвешенном состоянии, насосом перекачивают из отстойника гидротехническую смесь воды и глины через станцию приготовления и дозирования раствора флокулянта с добавлением химического реагента, после чего кондиционированная смесь направляют в геотекстильные контейнеры, в которых происходит ее обезвоживание и уплотнение глины.
Работа гидромеханизированного комплекса поясняется чертежами:
Фиг. 1 - вид на земснаряд в забое и насос подачи чистой воды на гидроклассификатор;
Фиг. 2 - вид на сортирующий комплекс, состоящий из конического грохота и гидроклассификатора;
Фиг. 3 - вид на отстойник, станцию приготовления и дозирования раствора флокулянта и геотекстильные контейнеры сверху.
На чертежах приняты следующие условные обозначения:
1 - земснаряд; 2 - фрезерный рыхлитель; 3 - плавпульпопровод; 4 - магистральный пульпопровод, 5 - конический гидрогрохот, 6 - штабель гравия, 7 - гидроклассификатор, 8 - насосная установка чистой воды, 9 - водовод от насосной установки к гидроклассификатору, 10 - входное колено гидроклассификатора, 11 - эжекторная насадка, 12 - намывной пульпопровод, 13 - карта намыва, 14 - водосбросной колодец, 15 - водоотводная канава, 16 - сбросной трубопровод гидроклассификатора, 17 - отстойник, 18 - насос, 19 - станция приготовления и дозирования раствора флокулянта, 20 - система гибких шлангов, 21 - геотекстильные контейнеры, 22 - задвижки, 23 - водоотводная канава, 24 - карьер.
Гидромеханизированный комплекс работает следующим образом:
Разработка месторождения ведется земснарядом (1) с фрезерным рыхлителем (2), водогрунтовая смесь транспортируется от земснаряда (1) по плавпульпопроводу (3) к магистральному пульпопроводу (4), затем подается в конический гидрогрохот (5), где происходит отделение фракции грунта более 5 мм в штабель (6). После чего гидротехническая смесь (пульпа) песка и глинистых частиц подаются в гидроклассификатор (7), где происходит сепарация по граничному зерну -0,16 мм глинистых и пылеватых частиц от песка.
Для создания необходимого напора подачи песка на карту намыва (13) и обеспечения нормальной работы гидроклассификатора (7), предусмотрена подача чистой воды от насосной установки (8). Вода подается по водоводу (9) во входное колено (10) гидрокалассификатора (7). От этого же водовода вода подается к эжекторной насадке (11), установленной во входном пульповоде гидроклассификатора (7).
Затем по намывному пульпопроводу (12) сосредоточенным выпуском пульпа подается на карту намыва (13), где распределяется и укладывается. Сброс воды с карты намыва (13) производится через водосбросной колодец (14) шандорного типа в водоотводную канаву (15). Что в совокупности с двойной промывкой песка от глинистых частиц обеспечивает максимальное очищение воды и ее возвращение в карьер, без устройства дополнительных прудов-отстойников.
Глинистые и пылеватые частицы, отсепарированные в гидроклассификаторе (7) удаляются через сбросной трубопровод (16) в отстойник (17). Пылеватые частицы размер, которых существенно больше глинистых, осаждаются на дно отстойника (17), а глинистые остаются во взвешенном состоянии. Из отстойника (17) насосом (18) гидротехническая смесь перекачивается по трубам через станцию приготовления и дозирования раствора флокулянта (19) для процесса ускорения образования хлопьев глины, после кондиционирования рабочей пульпы раствором химического реагента, гидротехническая смесь через систему гибких шлангов (20) заполняет геотекстильные контейнеры (21). Комплексом предусмотрено использование двух геотекстильных контейнеров (21). С возможностью попеременного заполнение с одного на другой через поворот задвижек (22). В процессе заполнения и после происходит обезвоживание и уплотнение глины. Чистая вода по водоотводным канавам (23) возвращается в карьер (24).
После обезвоживания глины, геотекстильные контейнеры вскрываются, глина удаляется.
Предложенный гидромеханизированный комплекс позволяет:
- свести к минимуму объем образующихся после добычи отвалов благодаря комплексной добыче всего разрабатываемого и транспортируемого грунта;
- снизить трудовые и транспортные затраты в пересчете на условную единицу топлива;
- снизить содержание взвешенных веществ, попадающих с оборотной водой в забой.