авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Разработка эффективных способов подготовки мерзлых пород к выемке и водоподготовки на объектах россыпных месторождений забайкалья

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Субботин

Юрий Викторович






разработка эффективных способов подготовки

мерзлых пород к выемке и водоподготовки на

объектах роССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИй забайкалья

Специальность 25.00.22

Геотехнология подземная, открытая и строительная


А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Чита - 2008

Работа выполнена на кафедре Открытых горных работ

ГОУ ВПО «Читинский государственный универси­тет»

Научные консультанты:

доктор технических наук, профессор Рашкин Анатолий Васильевич

доктор технических наук, профессор Овешников Юрий Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Дробаденко Валерий Павлович

доктор технических наук, профессор Тальгамер Борис Леонидович

доктор технических наук Литвинцев Виктор Семенович

Ведущая организация – ОАО «Иргиредмет»

Защита диссертации состоится 26 декабря 2008 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государ­ственном университете (г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, зал заседаний ученого и диссертационного советов).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные пе­чатью организации, просим направлять по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЧитГУ, ученому секретарю совета Д 212.299.01

Факс: (3022) 41-64-44; Web-server: www.chitgu.ru; E-mail: root@chitgu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета

Автореферат разослан «___»__________ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд. геол.-минерал. наук Н.П. Котова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность проблемы. В современных условиях рыночных отношений Рос­сия, обладающая значительными прогнозными ресурсами, а также разведанными запасами коренного и россыпного золота, имеет существенные экономические предпосылки для интенсификации золотодобычи.

Значительное увеличение объемов добычи драгоценного металла может быть достигнуто в результате интенсивной разработки россыпей, расположенных на Севере и Северо-востоке страны, в районах со слаборазвитой инфраструктурой, неблагоприятным суровым климатом и сложными горно-геоло­гиче­скими условиями.

По оценкам специалистов, за счет более активного вовлечения в откры­тую разработку глубокозалегающих россыпных месторождений с глубиной залегания пластов свыше 25 м, а также мерзлых россыпей, в песках которых содержится мелкодисперсное золото (d-0,25мм>40 %), илисто-гли­нистые фракции (d-0,5мм>40 %) и валуны (валунистость более 10 %), объемы добываемого золота в России в ближайшее десятилетие возрастут в 2,5-3 раза и к 2010…2015 гг. превысят 300 т/год. Соответственно на дражных и гидромеханизированных разработках объем перерабатываемой горной массы достигнет 2 млрд. м3/год. При этом потребление оборотной воды на нужды производства и сброс сточных вод в поверхностные водотоки также увеличатся в 1,5-2 раза. Поэтому при добыче и промывке мерзлых золотоносных песков проблема повышения эффективности водоподготовки и подготовки мерзлых горных пород к выемке является наиболее актуальной.

Анализ стати­сти­ческого материала и обобщение результатов ранее выполненных ис­сле­дований пока­зывают, что процессы доочистки сточных и оборотных вод путем их фильтрования на геотекстильных фильтрах и цеолитах, а также вопросы, связанные с совершенствованием солнечно-радиационного, фильтрационно-дренажного способов оттаивания мерзлых пород и предохранения талых пород от промерзания затоплением при открытой разработке россыпных месторождений исследованы не достаточно полно.

В настоящей работе представлены и обобщены результаты исследова­ний, выполненных в соответст­вии с ком­плексной про­граммой Мин ВУЗа РФ «Экологическая технология. Человек и окру­жающая среда» и планом важнейших научно-технических проблем МЦМ СССР МП-11 «Разработка и внедре­ние эффективных мето­дов очи­стки промышленных сточных вод и систем оборотного водо­снаб­жения предприятий цветной металлургии».

Тема диссертации тесно связана с выполненными на кафедре ОГР ЧитГУ госбюджетными и хоздоговорными работами, включенными в от­раслевые программы.

Цель и задачи исследований. Главная цель работы состоит в разра­ботке и науч­ном обосновании применения эффективных спо­собов от­таи­вания мерз­лых пород, предохранения талых пород от сезонного промерза­ния и повышении эффективности оборотного водоснабжения на объектах

россыпной золотодо­бычи Забайкалья.

В соответствии с поставленной целью потребовалось решить сле­дую­щие основные задачи:

- выполнить критический анализ технологии открытой разработки россыпных месторождений (дражный и гидромехани­зи­рованный спосо­бы) и обосновать влия­ние водоподготовки и подготовки мерзлых пород к выемке на эффективность открытых горных работ;

- сгруппировать россыпные место­рождения по критериям одно­родно­сти гранулометрического состава горных пород и обосновать влияние неоднородности рыхлых отложений на степень промывистости, скорость оттаивания мерзлых пород и величину коэффициента фильтрации пород;

- обосновать возможность повышения эффективности солнечно-радиационного оттаива­ния за счет создания тепловых ванн на дневной поверхности с активацией теплообмена в придонном слое соляного солнечного бассейна, применения бороздовых оросителей и использования синхронно-импульсного электрогидроразрыва пласта;

- разработать методику выбора и расчета оптимальных параметров варианта фильтрационно-дренажного способа оттаивания мерзлых пород в сочетании с известным взрвывогидравлическим и провести его испытания на одном из дражных полигонов Забайкалья;

- разработать, исследовать на физической модели и внедрить новую техноло­гию создания эффективной проти­во­фильтрационной за­щиты гидро­тех­нических соору­же­ний для предо­хранения талых пород от про­мерзания затоплением за счет создания проти­во­фильтрационного экрана из геотек­стильного материала «Дорнит» и проти­во­фильтрационной завесы плотины, созданной путем обработки горных пород растворами химических реаген­тов Nа-КМЦ и FeCl3;

- разработать методику определения водопритока в горные выработки при использовании противофильтрационных экранов в дренажных тран­ше­ях созданных из слабопроницаемых пород в комбинации с геотекстильным мате­риалом;

- провести теоретические исследования, промышленные испыта­ния и обосновать возможность приме­нение геотекстильных фильтров с напол­ни­телем из цеоли­та для повышения эффективности оборотного водоснабже­ния при открытой разработке россыпных месторожде­ний Забай­калья.

Идея работы заключается в том, что поставленная цель достигается за счет снижения энергети­ческих затрат и более полного использования солнечной энергии на оттаивание мерзлых пород, снижения фильтрацион­ных потерь и повышения надежности предохранения пород от промерзания затоплением путем создания комбинированных водо­не­проницаемых завес и экранов в гидротехнических сооружениях, а также снижения уровня загряз­нения оборотных вод путем использования геотекстильных материалов и цеолитов в процессах доочистки сточных и оборотных вод.

Методы исследований. Решение поставленных задач осуществля­лось с применением со­вре­менных методов исследований, включая: анализ статистического мате­риала и обобщение результатов ранее выполненных исследований по про­блемам технологии открытой разра­ботки россыпных месторожде­ний; па­тентно-информационные, теоретические, лаборатор­ные и натур­ные иссле­до­вания; физическое и мате­матиче­ское моделирование; методы матема­ти­ческой ста­тистики и математическая обработка результа­тов исследований на ЭВМ; опытно-промышленные испы­тания и технико-экономический анализ.

Объект исследования – физико-механические свойства горных по­род, их гранулометрический состав, про­цессы фильтрации воды и переноса тепла в массиве рыхлых отложений россып­ных месторождений Забайкалья.

Предмет исследования – способы от­таивания мерз­лых и предохране­ния талых горных пород от промерза­ния затоплением, очистка сточных и оборотных вод от загрязнений, противофильтрационные экраны и завесы гидротехнических сооружений, созданные из геотек­стиль­ных мате­риалов, химических реагентов и водонепроницаемых пород на объектах открытой разработки россыпей.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. На основе выявленных статистических кумулят и ап­прок­сими­рую­щих формул грану­ло­мет­рического соста­ва рых­лых от­ло­жений россып­ные месторождения сгруппированы по пока­зателям неодно­родности, что позво­ляет повысить точ­ность расчетов коэф­фи­циентов фильт­рации горных по­род, на­дежность выбора способа от­таивания мерз­лых пород и создания про­ти­вофильтрационной защиты гидротех­нических сооруже­ний при пре­дохра­нении по­род от промерза­ния затоплением.

2. Создание на дневной поверхности тепло­вых ванн с активацией теплообмена в придонном слое соляного сол­нечного бас­сейна и обеспече­ние конвек­тивно-кондуктивной передачи солнечной энергии вглубь мерз­лого мас­сива за счет естественного движения теплоноси­теля по скважи­нам повышает эффективность солнечно-радиацион­ного оттаивания мерзлых рос­сыпей в два-три раза.

3. Использование сол­нечной энер­гии, аккумулированной в воде-теплоносителе, поступающей вглубь мерзлого массива по искусственно созданным зонам фильтрации: фильт­раци­онным каналам, образованным в мерзлом массиве на глубине элек­трогид­роразрывом пласта или камуфлет­ным взрыва­нием ли­ней­ного ряда сква­жин­ных зарядов ВВ, и бороздо­вым оросителям, созданным на днев­ной поверхности меха­ниче­ским рых­лением горных пород, ускоряет процесс оттаивания мерзлых дражных полигонов со сложными горно-геологическими условиями.

4. Комбинированная противофильтрационная защита гидро­техни­че­ских сооружений, вклю­чаю­щая технологию создания противофильт­рацион­ной завесы путем попеременной обработки пород растворами на­трийкар­бок­си­метилцеллюлозы (Nа-КМЦ) и треххлори­стого железа (FeCl3), в ком­плек­се с противофильтрационным экраном, выполненным из геотек­стиль­ного мате­риала, обеспечивает надежность пре­дохранения пород от промер­зания затопле­нием за счет снижения водопроницаемости пород в 15-20 раз.

5. Приме­нение гео­текстильных материалов и цеолитов в техно­ло­гиче­ских процессах водоподготовки повы­шает эффектив­ность обо­рот­ного водо­снаб­жения на объектах открытой разра­ботки рос­сып­ных месторождений и обеспечивает снижение содержания загряз­няющих при­ме­сей в сточ­ных и обо­ротных водах в десятки раз до норм ПДК.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов

подтверждается:

- корректным решением поставленных задач;

- необходимым объемом выполненных иссле­дований;

- удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных, экспе­риментальных и теоретических иссле­до­ваний;

- положительными результатами внедрения новых технологий и реко­мендаций в рабочие проекты и горное производство (основные предложе­ния и выво­ды проверены и подтверждены в промышленных условиях ПО «За­байкалзолото», ПО «Приморзолото», ста­рательской артели «Саяны», ОАО СУЭК «Разрез Восточный», ООО «Забайкалзолотопроект-Россыпь» и ОАО «ЗабайкалцветметНИИпроект»).

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Получены количествен­ные зависимо­сти статистических куму­лят гранулометрического состава горных пород для россыпей Забайкалья и формулы для определения коэффициентов фильтрации горных пород с учетом неоднородности рыхлых отложений россыпей.

2. Установлены основные закономерности аккумулирования солнеч­ной энер­гии в придонном слое соляного солнечного бассейна (ССБ), позволяющие обоснованно использовать эффект ССБ для ускорения оттаи­вания мерзлых гор­ных пород.

3. Выявлены закономерности изменения глубины оттаивания мерз­лых горных пород в зависимости от их теплофизичес­ких свойств, па­ра­метров бу­ровзрыв­ных работ и раз­меров фильтрационных каналов при взры­вогид­-

равлическом фильтраци­онно-дре­нажном способе оттаивания.

4. Теоретически и методом электроаналогий определена динамика скорости оттаивания мерзлых горных пород при различных способах, а также зависимость себестоимости фильтрационно-дренаж­ного оттаивания мерзлых пород от параметров механического рыхления массива – длины бороздовых оросителей и расстояний между ними.

5. Установлена зависимость эффективности противофильтрационной защиты технологических плотин и дамб на дражных разработках от ре­жимов попеременной обработки по­род, концентрации и расхода реагентов.

6. Установлены зависимости степени очистки загрязненных вод от ти­па фильтровального материала, крупности загрязняющих частиц в фильт­рате и режима фильтрации.

7. Определена зависимость изменения удельного расхода воды при ее фильт­рова­нии через геотекстиль­ный материал, цеолит и их комбинацию.

Практическая значимость работы заключается в следующем.

1. Разработана клас­си­фикация золотоносных россыпных месторож­де-

ний Забайкалья, сгруппирован­ных по критериям однородности грануло­метрического состава рыхлых отложений, позволяющая на стадии проекти­рования разработки россыпей с меньшей погрешностью определять по фор­мулам коэффици­енты фильтрации пород и с большей надежностью произ­водить выбор способа оттаивания, очистки сточных и оборотных вод.

2. Обоснован и разработан рациональный способ аккумулирования солнечной энергии в придонном слое соляного солнечного бассейна, позво­ляющий с минимальными затратами ускоренно производить оттаива­ние мерзлых горных пород.

3. На основе применения тепловых ванн разработан и предложен рациональный способ оттаивания мерзлых горных пород с использованием противотока естественного движения нагретой и охлажденной воды соот­ветственно по скважинам и водозаборным патрубкам.

4. Усовершенствован фильт­рационно-дре­нажный способ оттаивания мерзлых горных пород путем применения его в комбинации либо с взрыво­гидравличе­ским способом, либо электрогидроразрывом пласта, либо меха­ни­ческим рыхлением, либо соляными солнечными нагревателями, позво­ляющий в слож­ных горно-гео­логиче­ских условиях ускорить подго­товку дражных полиго­нов в весенний период.

5. Обоснован и внедрен способ создания противофильтрационной завесы в плотинах, повышающий эффективность предохране­ния талых по­род от сезонного промерзания затоплением, выполненный на ос­нове попе­ременной обработки пород плотины растворами Nа-КМЦ и FeCl3.

6. Доказана эффективность примене­ния геотекстильных материа­лов,

цеолитов и их комбинации в процессах доочистки сточных и оборот­ных вод при разработке россыпных место­рождений.

7. Разработан способ регулирования притока фильтрационной воды в открытые горные выработки в сложных гидрогеологиче­ских условиях, основанный на создании водонепроницае­мых экранов и завес в гидротех­нических сооружениях (плотинах и тран­шеях) с применением геотекстиль­ных материалов, химических реа­гентов и водонепроницаемых вскрышных пород – аргиллитов и алевролитов.

Личный вклад автора:

- разработка идеи и определение цели работы;

- постановка задач исследования, разработка теоретической ос­новы методов их решения и анализ результатов;

- разработка теоретических основ для определения статистических кумулят грануломет­ри­ческого состава рыхлых отложений россыпей;

- разработка способов и устройств, а также физических моделей и лабораторных установок для оттаивания мерзлых пород, предохранения от промерзания и очистки сточных и оборотных вод;

- организация и проведение лабораторных и экспери­ментальных ис­сле­дований, опытно-промышленных испытаний и внедрения в промыш­ленное произ­водство предложенных технологий оттаивания, предохранения пород от промерза­ния затопле­нием с помо­щью создания противофильт­ра­ционных завес на ос­нове поперемен­ной обработки пород гидротехнических сооружений химическими реагентами, а также доочистки заг­ряз­ненных вод путем фильтрования через геотекстильные материалы и цеолит;

- обработка результатов исследований и проведение математиче­ских расчетов с помощью ЭВМ.

Автор принимал участие (с 1975 г.) в госбюджетных и хоз­до­говор­ных научно-исследовательских работах, вклю­ченных в отраслевые ком­плексные программы НИОКР Главалмаззо­лота СССР.

Практическое внед­рение теоретических разработок и способов подго­товки мерзлых пород к выемке и водоподготовки осущест­в­лялось при непосредственном участии ав­тора на предприятиях ПО «За­бай­калзо­лото», ПО «Приморзолото», с/а «Саяны», ОАО СУЭК «Разрез Вос­точ­ный».

Реализация результатов исследований

1. Основные результаты исследований по подготовке горных пород к выемке и по очистке сточных вод от загрязняющих примесей используются специалистами проектно-конструкторских организаций За­бай­калья: ООО «Забайкалзоло­то­проект-Рос­сыпь» и ОАО «Забайкалцвет­мет­НИИпроект» при проектировании от­крытой разработки золотоносных россыпных место­рождений, а также студентами ГОУ ВПО Читинского государственного уни­вер­ситета при выполнении расчетно-графических, курсовых и диплом­ных работ.

2. На основании опытно-экспери­мен­тальных испы­таний оттаива­ния много­лет­немерзлых пород (1977 год, полигон драги №166 Дарасунского рудника ПО «Забайкалзолото»), позволивших на 20 дней ускорить пуск драги и увели­чить ее среднемесячную производительность на 30 %, по согла­сованию с Научно-техниче­ским управле­ни­ем и ВО «Союззолото» МЦМ СССР разработаны рекомендации для внедрения на предприятиях ПО «Забайкалзолото», «Амурзолото», «Северовостокзо­лото», «Уралзо­лото», «Енисейзолото», «Якутзолото», «Приморзолото» взры­вогидравличе­ского фильтрационно-дренажного способа оттаивания мерз­лых горных по­род при подготовке дражных полигонов.

3. Внедрение фильтрационно-дре­нажного способа оттаивания много­лет­немерзлых пород с применением бороздовых оросителей в условиях Софийского прииска производственного объединения «Приморзо­лото» в 1979 году на полигоне драги №197 позволило увели­чить ее производитель­ность на 10…30 % в сравнении с предыдущими 1976…1978 гг.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.