Возможности и перспективы гидромеханизации на карьерах

© Е.А. Кононенко, 2004

УДК 532

Е.А. Кононенко

ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ НА КАРЬЕРАХ

Семинар № 12

идромеханизация является одним из видов комплексной механизации горных работ, в котором все или часть рабочих процессов выполняется за счет энергии потока воды»,- таким определением начинал первую главу своего учебника [1] основоположник школы гидромеханизаторов профессор, доктор технических наук Григорий Аркадьевич Нурок.

Гидромеханизированный способ разработки рассыпных месторождений известен давно, он успешно применялся также в гидротехническом строительстве: при строительстве Волжской ГЭС, Волгостроя (21 % всех земляных работ) и при восстановлении БеломорскоБалтийского канала (порядка 40 % общего объема земляных работ). В угольной промышленности гидромеханизацию при строительстве Байдаковского и Люторического разрезов начали применять в 1939 г. Позже гидровскрышные работы были внедрены на Батуринском разрезе, Коркинском, Волчанских, Райчихин-ских и Назаровском разрезах [2].

Нурок Г.А. сумел не только обобщить накопленный опыт гидромеханизации, но и творчески развить ее возможности. В результате ведения гидровскрышных работ с применением землесосных снарядов был получен уникальный метод строительства и эксплуатации Лебединского железорудного карьера КМА. На этом объекте с 1957 по 1974 гг. было разработано свыше 130 млн. м3 горных пород при весьма низкой себестоимости отработки.

По технологии Московского горного института на угольных карьерах Кузбасса впервые были испытаны и освоены новые методы разработки мягких и полускальных пород в сложных геологических и климатических условиях Сибири. И дело не только в том, что коллектив, возглавляемый проф. Нурок Г.А. за свои разработки получил Государственную премию, а главное - была создана школа гидромеханизаторов.

Сейчас сложно вспомнить всех учеников проф. Нурок Г.А. Главное, что его ученики и последователи значительно расширили область применения гидромеханизации. Намыв территорий для градостроительства и под буровые вышки при освоении нефтяных и газоконденсатных месторождений, добыча песка и гравия земснарядами на Урале и в Сибири, обогащение разубоженных углей, подводная добыча полезных ископаемых со дна морей и океанов

- все это сейчас в состоянии выполнять гидромеханизаторы.

Наибольшие объемы работ, проводимых средствами гидромеханизации, были достигнуты в СССР в 1985 г. (—1300 млн. м3). По отраслям они составляли (млн. м3 в год): Минводхоз —300; Минэнерго —145; Минмонтажспецстрой —230; Минречфлот —500; Минстройматериалы (добыча) —100; Минуглепром —16 и Минчермет —12 [3].

С помощью средств гидромеханизации на отечественных угольных разрезах перемещено свыше 800 млн. м3 вскрышных пород. Наибольшие объемы были достигнуты в период с 1976 по 1979 гг., когда ежегодно на угольных разрезах разрабатывалось по 25-27, а на карьерах КМА - 21-22 млн. м3 вскрыши. В настоящее время на угольных разрезах гидромеханизация разрабатывает ежегодно порядка 20 млн. м3 вскрышных пород (в 2001 г. - 21,8 млн. м3, а в 2002 г.-19 млн. м3).

Сдерживающим фактором в наращивании объемов гидровскрышных работ в начале 70-х годов было недостаточное количество и неудовлетворительные параметры применяемого оборудования. В 1970-1975 гг. было освоено новое оборудование: гидромониторы с повышенным напором ГМД-250М, мощные насосы ЦН-3000/197 и гидромониторы ГМН-350. С 1979 г. все гидромониторы переведены на дистанционное управление, что позволило повысить производительность гидротранспортных

установок с 700 тыс. м3 в 1965 г. до 1386 тыс. м3 в 1985 г., снизить расход электроэнергии и обеспечить нормальные условия труда.

Начало 80-х годов характеризуется бурным развитием новой техники и технологии гидровскрышных работ.

Были созданы промышленные образцы грунтового насоса ЗГМ-3М с расходом 3000 м3/ч и гидромонитора ГМСШ-300 на шагающем ходу, с дистанционным управлением и расходом 3000-3500 м3/ч.

С целью расширения области применения гидромеханизации в направлении разработки плотных и пластичных четвертичных вскрышных пород был изготовлен гидрокомбайн для разработки плотных глин. Рациональность идеи такого комбайна не вызывает сомнений: использование механической подрезки уступа, после которой он обрушается под действием гравитации, вместо подрезки уступа струей гидромонитора. Кроме того, комбайн оснащен двумя гидромониторами, один из которых (для разрушения пород) расположен на стреле и приближен к забою, а второй (для смыва пород) размещен на базе гидрокомбайна.

Проблема разработки плотных пластичных глин на гидротранспорт была окончательно решена благодаря внедрению буровзрывного или экскаваторного (драглайном) рыхления глин перед размывом. Наибольшее распространение буровзрывной способ рыхления глин перед гидромониторным размывом получил на предприятиях Центрального Кузбасса (разрезы им. 50-летия Октября и «Моховский»). Рыхление глин перед размывом драглайном успешно реализовывались на разрезах «Черниговец» и «Кедровский». Подобные схемы хорошо изучены и используются в качестве типовых. Целый комплекс машин был задействован в 19731974 гг. на разрезе им. 50-летия Октября во время промышленных испытаний технологии отработки полускальных пород на гидротранспорт.

Взорванные песчаники, аргиллиты и алевролиты экскаватором ЭКГ-4,6 из забоя подавались в приемный бункер самоходного дробильного агрегата АДП-400. После измельчения в дробилке агрегата порода по отвальной консоли поступала в бункер смеситель, где происходил процесс ее смешивания с водой.

Образовавшуюся гидросмесь загрузочным аппаратом АЗТ-500 подавали по трубам на гидроотвал. Расстояние транспортирования со-

ставляло 2300 м, геодезическая высота подъема

- 51 м. Максимальный размер кусков породы, подаваемой в дробильный агрегат, не превышал 900 мм, после дробления - 180-200 мм. За время испытаний разработано 202 тыс. м3 полускальных вскрышных пород. Межведомственная комиссия присвоила агрегату АДП-400 высшую категорию качества. Однако затраты на разработку 1 м3 полускальных пород по такой технологии составили тогда 1,12 руб., а при применении авто- и железнодорожного транспорта они были равны соответственно 80 и 60 коп.

Период 1985-1990 гг. характеризовался усложнением гидротранспортных систем, вызванным удалением гидромониторных забоев от гидроотвалов и увеличением их числа. Возрастание расстояния транспортирования до гидроотвала сопровождается обычно и увеличением геодезической высоты подъема гидросмеси, что определило необходимость обустройства перекачных землесосных станций. Наиболее простые условия эксплуатации системы гидротранспортирования, возможность оперативного подключения резервных грунтовых насосов и их устойчивая работа достигались за счет применения схем с разрывом сплошности потока - внедрение промежуточного зумпфа на перекачных землесосных станциях.

В последующие годы объемы гидровскрышных работ начали снижаться. Основной причиной этого явилось отсутствие земельных площадей вблизи карьерных полей, на которых возможно было бы размещение гидроотвалов. Эта причина и сейчас сдерживает увеличение объемов гидровскрышных работ, так как гидроотвалы характеризуются большой землеем-костью. Все действующие гидроотвалы разрезов заполнены более чем на 3/4. Выработанного пространства, которое можно было бы использовать под гидроотвалы, в достаточном количестве пока нет или его засыпают полу-скальными вскрышными породами.

Ощутимый урон развитию гидромеханизации и природе был нанесен во время массового размещения отвалов полускальных пород на гидроотвалах. Это привело к ликвидации ряда гидроотвалов, эксплуатация которых могла бы увеличить объем наиболее дешевых гидровскрышных работ. На изменение технологии от-валообразования в то время не пошли, хотя возможны различные варианты совместного

складирования полускальных вскрышных пород, разрабатываемых по традиционной технологии, и четвертичных, разрабатываемых средствами гидромеханизации. Безусловно, это требует увеличения затрат на строительство отвалов, усложняет организацию работ, но с точки зрения результата - увеличения объемов гидровскрышных работ и экологической выгоды (возможность одновременной рекультивации отвалов и ведения горных работ, а также исключение «захоронения» потенциально-

плодородных четвертичных пород под слоем полускальных) - такая технология отвалообразова-ния вполне приемлема.

Известно, что производительность труда рабочего гидроучастка в 1,5 раза выше, чем средняя по разрезу. Удельные эксплуатационные затраты на разработку вскрыши средствами гидромеханизации в 2 раза ниже, чем при применении автомобильного или железнодорожного транспорта. Даже при огромном росте затрат на оборудование гидромеханизации его стоимость гораздо ниже по сравнению с ценой традиционного «сухоройного» оборудования.

Экспертный анализ проектов отработки угольных месторождений (разрабатываемых и проектируемых) показывает, что общий объем вскрышных пород, который можно разрабатывать средствами гидромеханизации, составляет порядка 6 млрд. м3, а годовые объемы гидровскрышных работ могут быть значительно увеличены и доведены до 100 млн. м3 в год [3].

Одним из основных недостатков гидромеханизации является ее большая энергоемкость, составляющая 10-14 кВт-ч на 1 м разрабатываемой породы. Поэтому снижение энергоемкости при применении на вскрышных работах гидромониторно-землесосных комплексов является актуальной задачей.

Анализ КПД гидротранспортных установок и удельных энергозатрат на гидротранспорт показывает, что одним из перспективных направлений создания энергосберегающих технологий гидромеханизированной разработки является повышение концентрации твердого в гидросмеси. При этом установлено, что целесообразной по энергетическим затратам является концентрация твердого в гидросмеси, соответствующая удельному расходу воды на гидротранспорт 4-5 м3/м3.

При разработке вскрышных пород гидромониторно-землесосными комплексами удельный расход воды определяется возможностями

гидромониторного размыва и для условий разрезов Кузбасса составляет 10-12 м3/м3.

Поэтому основным направлением создания энерго- и водосберегащей технологии гидромониторно-землесосного способа разработки следует считать повышение концентрации твердого в гидросмеси в процессе или перед гидротранспортом.

Наиболее эффективными и производительными при работе на песчано-глинистых гидросмесях могут быть устройства и аппараты, в которых сгущение происходит под действием силы тяжести - пирамидальные отстойники, конусные и цилиндрические (радиальные) сгустители. Однако для достижения высокой производительности они должны иметь очень большие размеры. В то же время зумпф гидротранспортной установки можно рассматривать как пирамидальный отстойник большой емкости с разгрузкой сгущенного продукта грунтовыми насосами. Если придать зумпфу определенную конфигурацию, то эффективность процессов осветления и сгущения будет не меньше, чем при применении специальных сгусти-тельных аппаратов.

На этом свойстве зумпфа основана идея создания нового гидромониторно-землесосного комплекса с внутризабойным кругооборотом частично осветленной гидросмеси, используемой для гидромониторного размыва [4].

Принципиальная схема такой технологии включает в себя две сети водоснабжения гидромониторов: внешнюю, осуществляющую подачу осветленной на гидроотвале воды к гидромонитору; и внутризабойную, осуществляющую подачу к дополнительному гидромонитору частично осветленной в забойном зумпфе гидросмеси.

Повышение концентрации твердого в гидросмеси происходит при этом за счет того, что в зумпф гидротранспортной установки поступает гидросмесь от дополнительных гидромониторов, твердая составляющая которой попадает в систему гидротранспорта, а исходная составляющая циркулирует между зумпфом и гидромониторами. При этом в систему гидротранспорта попадают не только песчаные частицы, но и глинистые, что значительно снижает потери напора на гидротранспорт по сравнению со сгущением на перекачной землесосной станции с помощью специального сгуститель-ного оборудования. Причем, при установившемся режиме работы гидромониторно-

землесосного комплекса с внутренним дополнительным циклом водоснабжения, состав гидросмеси и ее консистенция будут поддерживаться автоматически, что в значительной степени стабилизирует работу гидротранспортной установки.

На Дальнем Востоке из-за резкого снижения объема добычи угля на разрезе «Райчихин-ский» появилась необходимость ввода в эксплуатацию новых месторождений. В этом регионе есть ряд резервных разведанных угольных месторождений - Ерковецкое, Сергеевское, Свободное, Тыгдинское и Огоджинское. Все резервные месторождения сильно обводнены. Например, водоприток в горные выработки разрезов «Ерковецкий» и «Сергеевский» оценивается величиной 6,5-10 тыс. м3/ч. По этим месторождениям протекают реки со значительными рыбными запасами. Они являются притоками р. Амур. Вода, попавшая в угольный забой, из-за высокой токсичности угля без специальной очистки не может быть перекачана в природные водоемы. Для очистки воды нужны средства и отстойники, требующие отвода земли. Близлежащие земли в основном являются сельхозугодьями: выпасами или

пашнями. Кроме того, известно, что применение водоотлива приводит к понижению уровня грунтовых вод, осушению соседних полей и падению уровня воды в водозаборах предприятий и местного населения. Расширение масштабов угледобычи в состоянии настолько увеличить параметры депрессионной воронки, что это может привести к необратимым нарушениям экологической обстановки в регионе.

Добываемый бурый уголь сильно переувлажнен и без дополнительной обработки не пригоден к потреблению. В таких условиях единственным способом ведения горных работ является применение гидромеханизации, причем не только на вскрышных работах, но и для добычи угля [6]. Тогда не потребуются ни водоотлив, ни осушение.

В четвертичных вскрышных породах угольных разрезов, разрабатываемых средствами гидромеханизации, нередко присутствуют песок, гравий, щебень и глина (пригодная для изготовления кирпича, керамзита, керамики). Однако геологическая разведка, досконально исследующая залегание полезного ископаемого и его свойства, вскрышным породам не уделяет должного внимания. Чаще всего приводится лишь описание физико-

механических свойств песка или гравия, но объемы и места залегания каждого типа строительных материалов не указываются. Известно, например, что на глине, которая является вскрышной породой при добыче угля на разрезе «Бачатский», когда-то работал кирпичный завод. Каолин, пригодный для изготовления фарфора, керамики, керамзита и бумаги, является вскрышной породой разреза «Горловский» Северного Кузбасса.

Чаще всего песок и гравий можно наблюдать на гидроотвале после его естественной сегрегации при намыве уже обогащенного в процессе гидротранспортирования сырья. Однако не всегда песок и гравий, находящиеся в забое, являются строительным материалом. В естественном состоянии они загрязнены большим количеством глинистых частиц. В этом случае добыча строительных материалов не является попутной, так как для обеспечения должного качества нужны обогатительные процессы. В качестве обогатительных могут быть использованы процессы гидромеханизации: гидромониторный размыв и гидравлический транспорт, что обеспечит отмыв строительных материалов от глины.

Экспертная оценка запасов строительных материалов (песка и гравия) в контурах угольных разрезов показала, что во вскрышных четвертичных отложениях находятся свыше 700 млн. м3 песка и около 600 млн. м3 гравия [3].

По существу протекающих процессов при применении гидромеханизации гидромониторный размыв четвертичных вскрышных пород, транспортирование гидросмеси до зумпфа, проход ее через рабочее колесо землесоса и дальнейшее напорное транспортирование гидросмеси в турбулентном потоке являются распределенным во времени и в пространстве дезинтегратором. При этом подавляющая масса глинистых пород, обволакивающих отдельные зерна песка или гравия, диспергируется. Для условий работы гидромеханизации разреза «Назаровский» (участок «Чулымский») для выделения строительных материалов из гидросмеси четвертичных вскрышных пород на гидроотвале было признано возможным три варианта использования технологических схем.

Вариант № 1 - технологическая схема с использованием конического гидрогрохота - является наиболее простой, но при этом дает возможность получить в качестве товарного

продукта лишь гравий +5 мм. Песок в этом случае вместе глинистыми, илистыми и пылеватыми частицами отправляется в гидроотвал.

Вариант № 2 - технологическая схема с использованием конического гидрогрохота, гидроциклона и спирального классификатора - является более сложной, чем предложенная ранее.Она позволяет получить в качестве товарного продукта не только гравий класса + 5 мм, а еще и песок фракции 0,16-5 мм.

Вариант № 3 - наиболее сложная в технологическом отношении схема с использованием конического гидрогрохота, виброгрохота, гидроциклона и спирального классификатора, но при этом она дает возможность получить три вида товарной продукции: гравий + 20 мм, гравий 5-20 мм и песок 0,16-5 мм.

Экономические расчеты проведены для комплекса оборудования, обслуживающего одну гидроустановку с производительностью по вскрыше 1500 тыс. м3/год показали, что по наименьшему сроку окупаемости капитальных вложений предпочтительным из трех вариантов технологических схем является вариант №1, в соответствии с которым при использовании конического гидрогрохота получают гравий класса +5 мм. Несмотря на чуть больший, чем в варианте №1, срок окупаемости, в варианте №3 достигается значительно большая величина прибыли, остающейся на предприятии.

Поэтому целесообразным решением признано следующее: сначала вводится в эксплуатацию технологическая схема №1, имеющая максимальное значение прибыли на вложенный капитал, затем после истечения срока ее окупаемости на средства, вырученные от реализации гравия, приобретается необходимое оборудование и дальнейшая работа ведется в соответствии с технологической схемой №3, имеющей максимальное значение величины прироста прибыли, остающейся на предприятии.

Хорошо известны рекреационные зоны, построенные на территориях нарушенных горными работами. При этом целенаправленно выполняя ре-культивационные работы возможно с минимумом затрат сформировать целый комплекс объектов для отдыха людей. Воплощая в жизнь эту идею, в МГГУ разработаны предложения по строительству рекреационной зоны на гидроотвале разреза «Моховский» в Кузбассе, в районе поселка «Южный» при

рекультивации остаточных горных выработок разреза «Назаровский» КАТЭКА и при рекультивации северных склонов отвала «Бродок» карьера Лебединского ГОКа [7].

Главной задачей при формировании рекультивируемой поверхности является правильный выбор параметров рельефа восстанавливаемой территории. Это касается не только гидромеханизированного способа формирования рельефа. При неправильном, с точки зрения геоморфологии, выборе параметров и форм техногенного рельефа происходит заболачивание рекультивированных земель (гидроотвал «Березовый Лог" Лебединского ГОКа), вышележащих ненарушенных земель (разрез «Моховский») или эрозия и вынос горных пород на сельхозугодья (разрез «Бачатский»). Это свидетельствует о том, что сформированный техногенный рельеф не обеспечивает пропуск осадков и паводковых вод в пределах существующей морфосистемы. Кроме того, формируемая поверхность должна исключать такие процессы, как оползни и эрозия, особенно, когда укладываются рыхлые породы - суглинки, супеси, пески и глины. Эти породы потенциально плодородны, в незаболоченной части гидроотвалов сразу зарастают. При гидромеханизированном намыве территорий и наличии достаточного количества влаги, обеспечивается успех естественной задерновки, что обеспечивает устойчивость сформированного рельефа.

Опыт работы показывает, что сам процесс замыва повышает плодородие, так как гумусовые частицы не только из верхнего плодородного слоя, но и из так называемых «погребенных почв» в результате намыва аккумулируются на поверхности. Это происходит из-за того, что более тяжелые песчаные и глинистые частицы при намыве осаждаются, пронизывая слой взвешенных гумусовых частиц, укладываются под него.

Опыт рекультивации 22 га Виноградовского и Ульяновского логов разреза «Моховский» в Кузбассе показывает возможность одновременного ведения гидровскрышных работ и рекультивации нарушенных горными работами территорий. Быстрая естественная задерновка без нанесения плодородного слоя свидетельствует о потенциальном плодородии четвертичных вскрышных пород. Этот факт подтверждается и результатами рекультивации 180 га Грамотеинского гидроотвала в Кузбассе. На этом гидроотвале после выпол-

нения планировочных работ без нанесения почвенного слоя осуществили посев люцерны. Был получен урожай порядка 170-200 центнеров зеленой массы с гектара, что на 30-50 центнеров больше, чем на рядом расположенных черноземах. Следовательно, гидромеханизация позволяет высокоэффективно производить рекультивацию нарушенных земель. Возможно использовать такой вариант, когда гидромеханизация для рекультивации функционирует самостоятельно (вне контуров карьера, не выполняя вскрышные работы) с целью подачи гидросмеси суглинков на земли, нарушенные горными работами.

При едином планировании отвалообразо-вания и рекультивации вскрышные породы можно располагать в оврагах и балках (значительная часть этой территории является непригодной для сельскохозяйственного использования). После рекультивационных работ структура земельного фонда может быть улучшена за счет создания новых плодородных площадей и повышения продуктивности эродированных участков, прилегающих к горным предприятиям.

Потенциал данного направления огромен. Только в Кузбассе общая площадь изъятых и нарушенных земель превышает 40 тыс. га, причем более 50 % - бывшие сельхозугодья (в том числе порядка 7 тыс. га - пашня). Ежегодно там нарушается порядка 880 га, что составляет 14 га на 1 млн. т добычи. Достигнутый среднегодовой темп рекультивации - 550 га в год - позволяет только 15 % восстановленных земель использовать под выпаса и покосы, а 85 % рекультивируемой площади приходится на леса. Следовательно, даже на восстановленных и переданных землепользователям почти 3 тыс. га земель есть место для гидромеханизированного способа улучшения качества рекультивированных территорий.

Гидромеханизированный способ намыва потенциально-плодородных суглинков на нарушенные горными работами земли позволяет не только совмещать ведение вскрышных работ и рекультивацию, но и дополнительно осуществлять строительство рекреационных зон, о которых уже говорилось.

Требуемые уклоны поверхности в зависимости от их использования в качестве пашни, сенокосных угодий или лесопосадок известны, и их возможно сформировать на основе потенциально-плодородных вскрышных пород, разрабатываемых средствами гидромеханизации.

При этом параметры технологического рельефа должны обеспечить его устойчивость, которая базируется на геоморфологическом обосновании его форм и параметров [5].

Расчет уклонов тальвегов эрозионных форм и склонов флювиальных морфосистем осуществляют на основании методов инженерной гидрологии, положив в основу условие, что величина уклона при протекании потока по рекультивируемой поверхности должна обеспечивать скорость потока меньше, чем размывающая скорость для пород данного литологического состава основания [7].

Результат рекультивации 22 га Виногра-довского и Ульяновского логов гидроотвала разреза «Моховский» в Кузбассе в полной мере подтвердил правомерность геоморфологического подхода к обоснованию параметров техногенного рельефа. Сформированная поверхность не подвергалась эрозии, не наблюдалось также заболачивания окружающих земель, а быстрая естественная задерновка без нанесения плодородного слоя в очередной раз свидетельствовала о потенциальном плодородии четвертичных вскрышных пород.

Пришло время закрывать, ликвидировать или консервировать карьеры, отработавшие свои запасы или ставшие нерентабельными. В угольной отрасли это наиболее заметно. Только в последние годы прекращена эксплуатация 12 разрезов: Листвянский, Мироновский, Хол-больджинский, Тюльганский, Лузановский, Павловский-1, Реттиховский, Тал-Юрях, Ушаковский, Южный, Батуринский и Кумертаун-ский.

Инструкция Госгортехнадзора РФ « О порядке ведения работ по ликвидации и консервации опасных производственных объектов, связанных с пользованием недрами» (№ 33 от 02.06.99 г.) устанавливает порядок ведения работ по технической ликвидации разрезов, требует выполаживание бортов уступов, а « ... в наносах оно выполняется в обязательном порядке».

К моменту ликвидации предприятия обычно все основное оборудование приходит в негодность или бывает распродано, а горные выработки заполняются водой. В такой ситуации самое выгодное решение - использование гидромеханизации для выполнения работ по вы-полаживанию откосов уступов в наносах, ликвидация (замыв) горных выработок, консерва-

ция выходов пластов и рекультивация нарушенных горными работами земель. Технологические схемы для этих целей подобны традиционным, а принципы формирования рельефа изложены выше. Хотелось бы отметить, что и на этой стадии не поздно подумать об организации рекреационной зоны. Технические предложения по ликвидации разреза «Листвян-ский», выполненные при непосредственном участии автора этой статьи, включают рекомендации не только по технологии выполажи-вания верхнего уступа, но по организации водоема для отдыха.

В заключение хотелось бы привести пример использования гидромеханизации для выполнения вспомогательных работ на карьере. Специалистам угольной отрасли хорошо известны специфические условия функционирования разреза «Ерковецкий» на Дальнем Востоке. Отработка запасов осуществляется в особо сложных гидрогеологических условиях -водоприток к рабочему борту разреза достигает 4400 м3/ч, что резко снизило добычу угля с 1770 тыс.т в 1997 г. до 690 тыс. т 2000 г. Существующий в соответствии с проектом разработки месторождения способ его осушения за счет водопонижения линейными системами скважин на рабочем борту разреза сложен в эксплуатации, весьма трудоемок и эффективен только при расположении дренажных скважин на малом расстоянии от фронта горных работ.

Институтом «ДальвостНИИПроектуголь» разработана новая система дренажа. Предлагается вариант опережающей дренажной траншеи длиной 2400-2700 м перед всем фронтом горных работ на действующих участках разреза. Водоприток к траншее составит от 12,5 до 22 тыс. м3 в сутки, что обеспечит сокращение водопритоков к рабочему борту разреза до величин, допустимых по

1. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. - М.: Недра, 1979.

2. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. - М. Недра, 1975.

3. Кононенко Е.А. Опыт применения и перспективы гидромеханизации на карьерах, Горный журнал, №3, 7,1997.

4. Кононенко Е.А., Павленко Г.В., Шелоганов В.И. и др. Способ гидромониторно -землесосной разработки, Патент РФ № 1742479, БИ № 23,1992.

ограничению фильтрационных деформаций. Проходка дренажной траншеи может быть осуществлена средствами гидромеханизации, при этом предусматривается выделение из вскрышных пород строительных материалов

- песка и гравия. Данный подход одобрен на техническом совещании представителей треста «Энергогидромеханизация», МГГУ, Гид-ромехпроекта и ДальвостНИИПроектуголь» [8].

Подводя итоги всему вышесказанному, можно сказать, что гидромеханизация на угольных разрезах в настоящее время может использоваться для выполнения следующих задач: непосредственные разработки четвертичных вскрышных пород (наносов); для добычи строительных материалов - песка и гравия, которые извлекаются из вскрышных пород в процессе их гидромеханизированной разработки; для добычи угля землесосными снарядами из обводненных месторождений; рекультивации нарушенных горными работами земель при формировании экологически адекватного техногенного рельефа из гидросмеси потенциально плодородных четвертичных вскрышных пород - наносов; выполнение комплекса работ по ликвидации и консервации карьеров; строительства рекреационных зон на объектах открытой добычи полезных ископаемых; строительства дренажных траншей в наносах и для выполнения других вспомогательных работ.

При этом наибольшая эффективность гидромеханизации достигается при единовременном выполнении двух или нескольких из перечисленных задач, например, разработка четвертичных вскрышных пород и извлечение строительных материалов; разработка вскрышных пород, строительство рекреационных зон и рекультивация нарушенных земель.

---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

5. Кононенко Ю.В. Расчет параметров форм техногенного рельефа для рекультивации нарушенных земель. ГИАБ. - 2002. - № 12.

6. Кононенко Е.А., Дъячук Добыча угля земснарядами. Уголь. - 2000. № 11.

7. Кононенко Е.А., Русский A.B., Кононенко А.Е. Строительство рекреационной зоны карьеров при их рекультивации», Горный журнал. - 1998. - № 7.

8. Кононенко Е.А., Иванов A.C., Пак П.А. Перспективы и задачи гидромеханизации на разрезе «Ерковецкий» - Тезисы докладов III съезда гидромеханизаторов России. М., 5-7 февраля 2003.

г

— Коротко об авторах

Кононенко Евгений Андреевич - профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет.

© ІІ.И. Бабичев, С.М.

Бекренев, В.В. Мельников, И.М. Ялтанец, 2004

УДК 621.694.2:622.357

Н.И. Бабичев, С.М. Бекренев, В.В. Мельников, И.М. Ялтанец

ОПЫТ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПЕСЧАНОГРАВИЙНЫХ СМЕСЕЙ «ДУБКИ» С ПОМОЩЬЮ НОВОГО ЭЖЕКТОРНОГО СНАРЯДА

Семинар № 12

~П рамках научного симпозиума «Неде-

-Я-М ля горняка-2003) в феврале 2003 г. Н.И. Бабичевым был сделан доклад «Новые технические средства и технология разработки обводненных месторождений песчано-

гравийных смесей». В докладе сообщалось о новых эжекторных устройствах, позволяющих с высокой эффективностью отрабатывать запасы ПГС, залегающие ниже уровня подземных вод на глубинах до 50 и более метров.

Новые технические средства струйные насосы - насосы прямого действия, изобретенные Джемсом Томпсоном еще в 1852 году, характеризуются простотой оборудования, отсутствие вращающихся частей в связи с чем происходит резкое сокращение времени простоев на ремонт и профилактическое обслуживание.

Основываясь на многолетнем опыте создания новой техники для разработки глубокоза-легающих (500^800 м) богатых железных руд КМА, архангельских алмазоносных кимберлитов (глубина 300^500) в качестве подъемнотранспортного механизма были применены мощные эжекторные устройства (тип 426/273 и тип 340/219), позволяющие поднимать с глубины более 50 м валунно-галечный материал с

размерами в поперечнике до 200 мм (для типа 420/273) и до 150 мм (для типа 340/219).

Опытные образцы установок гидродобычи:

Тип 1. Имеет устройство для вертикальной сборки секций става для спуска на необходимую глубину разработки (имело первоначальное обозначение «Установка ПСГД-340/219»). Данная установка показала надежность в работе, но при полностью поднятом снаряде она под действием волновой и ветровой нагрузок малоустойчива и может перевернуться, смена износившихся специальных вкладышей требует подъема и разборки всего става и соответственно затрат времени (несколько часов).

Тип 2. Имеет устройство для горизонтальной сборки секций (получила обозначение «УГБ-2), лишена вышеуказанных недостатков. Замена вкладышей и любые другие действия на нижнем оголовке требуют несколько десятков минут времени.

При отработке песчано-гравийных смесей, залегающих ниже уровня грунтовых вод, и имеющих в связи с этим положительные температуры, достаточно легко организуется практически всесезонная эксплуатация добычного комплекса.