Применение землесосных снарядов для проведения гидровскрышных работ на участке Аршановский-1 Бейского угольного месторождения

Участок детальной разведки Аршановский-1 расположен на северном крыле Абаканской мульды в 1,5 км от р. Абакан. В северо-западной части участка протекает речка Аршановка, по которой сбрасываются излишки воды из оросительной системы. Расход речек 400 – 500 м3/час. Площадь участка Аршановский -1 составляет 17 км2.

Аллювиальные отложения перекрывают всю площадь участка Аршановский-1. Представлены они галечниками с песчаным и супесчаным заполнителем. Аллювиальные отложения в пределах всего участка залегают непосредственно на выходах пород угленосной толщи, что обеспечивает хорошую гидравлическую связь аллювиальных вод с водами водоносного комплекса угленосной толщи. Средняя мощность аллювия на участке составляет 13,6 м. Мощность аллювиального горизонта в среднем составляет 10,8 м. По условиям циркуляции аллювиальные воды относятся к поровопластовым, безнапорным и имеют тесную гидравлическую связь с водами р. Абакан и речки Аршановки. Объем аллювия по участку составляет 231200 тыс. м3.

На основании исходных материалов определен средневзвешенный гранулометрический состав карьерного грунта. График гранулометрического состава грунта представлен на рис.1.

1 - осредненныйгрансостав (скв. 22 5,260,400)

2 - грунт отмыва 0- 0,14 мм, 12,5%;

3 - пески 0,14 - 5,0 мм, 30,5%;

4 - гравий 5 - 70 мм, 47,5%; гравий >70 мм, 9,5 %.

Рис. 1. График гранулометрического состава грунтов.

По грансоставу определяется средневзвешенная крупность карьерного грунта по формуле:

dP d        i i 25.48мм .

0        _Pi

Коэффициент транспортабельности, влияющий на транспортную способность потока воды, определен по формуле:

^P ii

0.026 .

ср        _P

Коэффициент разнозернистости равен:

j   ^{3 d 10}    0.00478 .

d ₉₀

По трудности разработки землесосными снарядами грунт относится к 8 группе. Расход воды на разработку и транспортировку 1 м3 грунта составляет 30 м3.

Разработку и транспортировку данных аллювиальных отложений могут осуществлять землесосные снаряды: 200-50БК; 350-50Л; 8000-70.

Диаметр магистральных трубопроводов для транспортировки материала, в зависимости от типа земснаряда, составит 500 – 800 мм.

Объемная консистенция гидросмеси:

C 0

1n q (1  n)

0.026

Расчет гидротранспорта выше указанных земснарядов определяет удельные потери 2,75 – 2,85 м/100 пог.м. При геодезическом подъеме 12 м, потерь в земснаряде (3,5 – 4,5 м), потерь напора в плавучей плавбухте и учетом местных потерь гидросмесь может транспортироваться земснарядом с напором 70 м на 1200 м.

Годовая производительность земснарядов при сезоне работы 7 месяцев составляют соответственно: 323 тыс.м3; 490 тыс.м3; 977 тыс.м3.

В    состав    аллювиальных отложений    согласно графику гранулометрического состава входят:

суглинки (0 – 14 мм) – 12,5%; песок (0,14 – 5 мм) – 30,5%; гравий (5 – 7 мм) – 47,5%; гравий (>70мм) – 9,5%.

Разработку возможно производить двумя способами:

• а)    разработка всего забоя земснарядами;

• б)    комбинированным способом. Верхняя сухая часть и частично обводненная часть забоя разрабатываются экскаваторами с погрузкой в автомобили. Нижняя обводненная часть забоя разрабатывается земснарядами.

Параметры комбинированной схемы разработки для земснаряда 8000-70 показаны на рис. 2.

уровень грунтовых вод

44 м грунт разра- г

32 м первоначальный откос экскаватором грунт разрабатыва ется земснарядом

Рис. 2. Комбинированная схема разработки забоя земснарядом 200-50БК.

____________ з/с

--200-50

З/С 200-50 БК

ГВ

экскаватор

бункер

На рис.3 показана схема комбинированной разработки земснарядом 20050БК и экскаватором с подачей грунта в бункер – смеситель с эжектором и транспортировкой грунта гидромеханизированным способом.

56м

17 м

Г .В .50 м н—

М 1:500

• 1    - грунт р азр абаты вается экскават оро м;

• 2    - гр унт разраб атываетс я земснарядом;

• 3    - урове нь грунтовых вод .

Рис. 3. Разработка пионерной траншеи экскаватором и земснарядом 8000-70.

Укладку грунта возможно производить по нескольким схемам:

• а) упрощенный, с учетом фракционирования грунта по пляжу намыва. (намыв со свободным откосом).

Пляж намыва разделяется на 4 зоны: первая зона – гравий >70мм и 40% от объема гравия >70мм, гравий 5 70 мм; вторая зона – гравий 5 – 70 мм; третья зона – песчано-гравийная смесь; четвертая зона – песок. Мелкие глинистые грунты сбрасываются через водосборный колодец. Границы зон уточняются по факту. На рис. 4 показана схема фракционирования грунта при намыве со свободным откосом.

Рис. 4. Фракционирование грунта при намыве со свободным откосом.

Для более точного разделения грунта на фракции возможна схема переработки грунта с применением дугового грохота и гидроклассификатора. Гидросмесь от земснаряда подается на дуговой грохот, где происходит отделение фракций более 70 мм, которые по конвейеру подаются и укладываются в штабель. Гидросмесь из грохота попадает в гидроклассификатор вертикального действия, где происходит разделение материала на фракции 0 – 5 мм и 5 – 70 мм и производится подача на соответствующие карты намыва.

Мелкие грунты с карт намыва сбрасываются через регулируемые водосбросные колодцы.

Схема выше указанной переработки грунта показана на рис.5.

Рис. 5. Схема переработки грунта с применением дугового грохота и гидроклассификатора.

Выбор технологической схемы и оборудования разработки, транспортировки и переработки аллювиальных отложений необходимо осуществлять на основании технико-экономического анализа с учетом затрат и рыночной стоимости нерудных строительных материалов. По предварительным расчетам экономический эффект при применении гидромеханизированной разработки вскрышных аллювиальных отложений может достигать 500 млн. руб. в год.