Технология и механизация разработки горных пород гидравлическим способом

Общие положения

Открытая разработка месторождений гидравлическим способом применяется для производства горно-подготовительных, вскрышных и добычных работ. Энергия потока движущейся воды используется как для разрушения горных пород, так и для их транспортирования.

Гидромеханизация на открытых работах может охватывать все или часть производственных процессов.

Основными условиями эффективного применения гидромеханизации на открытых работах являются наличие пород, легко поддающихся размыву и транспортированию, наличие источников воды, значительного количества электроэнергии и больших площадей для организации гидроотвалов.

Основным оборудованием гидромеханизации являются гидромониторы, насосы и трубопроводы. В отдельных случаях на открытых работах в качестве разрушающе-выемочного оборудования могут применяться земснаряды, Кроме того, для гидротранспортирования могут применяться углесосы, шламовые насосы, гидроэлеваторы и эрлифты.

Используемые в гидромеханизации насосы необходимы для подачи воды под напором к гидромониторам и для перекачки породной пульпы на гидроотвалы. Число насосных станций, оборудованных насосами для подачи воды или для перекачки пульпы, выбирается в зависимости от расстояния транспортирования воды или пульпы, рельефа местности и создания необходимого напора воды при выходе ее из насадки гидромонитора.

Перекачка породной пульпы сопровождается интенсивным износом рабочих органов грунтовых центробежных насосов и пульповодов под действием абразивных породных частиц и крупных кусков твердого материала.

Принцип технологического взаимодействия основного оборудования гидромеханизации при размыве и транспортировании породы можно рассмотреть на следующем примере (рис. 10.1).

С помощью специальных насосов высокого и среднего давления вода из водохранилища 2 по трубам 3 подается под напором к гидромониторам 4, которые создают плотную компактную струю 5.

Струя воды выбрасывается из насадок гидромониторов с большой скоростью и подается на породные забои 6. Разрушаемая высоконапорной струей порода смешивается с водой, образуя пульпу. Пульпа из забоя по наклонным канавам 7 поступает в специальные емкости (зумпфы) 8, где расположены всасывающие трубы землесосов 9. Землесосные установки оборудованы грунтовыми центробежными насосами, с помощью которых гидросмесь по пульповодам 10 перекачивается на гидроотвал 11. Напорное транспортирование пульпы по трубам получило преимущественное распространение.

При небольших расстояниях доставки и наклонном рельефе местности пульпа может транспортироваться до зумпфа самотеком по канавам или по специально оборудованным лоткам.

Наибольшее распространение на карьерах получили гидромониторы ГМН-250, ГМН-250С, ГМН-350 (рис. 10.2), ГМП-250, ГМД-250, ГМСД-300, имеющие размер входного отверстия 250 и 300 мм и развивающие напор (1,5 – 3)∙10⁶ Па. Выходное отверстие гидромониторов оборудуется сменными насадками диаметром от 50 до 100 – 140 мм.

К достоинствам гидравлического способа разработки относятся: поточность процесса; незначительные капиталовложения и простота устройства оборудования; высокая производительность труда и низкие затраты на разработку 1 м³ горной массы; возможность попутного обогащения и некоторые другие. К недостаткам – большой расход воды и электроэнергии; зависимость от климатических условий; снижение производительности при разработке плотных (полускальных) пород; необходимость значительных площадей для размещения гидроотвалов.

При использовании плавучих землесосных установок (земснарядов) принципиальная схема размещения основного оборудования сохраняется. Однако в этом случае породный забой располагается под водой и его разрушение происходит с помощью всасывания. В плотных, связных и полускальных породах для улучшения процесса размыва, сокращения износа деталей землесоса и трубопроводов, а также для предупреждения аварий земснаряда вследствие падения на его рабочий орган крупных глыб используются специальные фрезерные рыхлители.