RU2258810C2 - Method for kimberlite pipe development under difficult hydrogeological conditions - Google Patents

Method for kimberlite pipe development under difficult hydrogeological conditions Download PDF

Info

Publication number
RU2258810C2
RU2258810C2 RU2001114098/03A RU2001114098A RU2258810C2 RU 2258810 C2 RU2258810 C2 RU 2258810C2 RU 2001114098/03 A RU2001114098/03 A RU 2001114098/03A RU 2001114098 A RU2001114098 A RU 2001114098A RU 2258810 C2 RU2258810 C2 RU 2258810C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ore
pulp
quarry
mining
kimberlites
Prior art date
Application number
RU2001114098/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001114098A (en
Inventor
А.Д. Андросов (RU)
А.Д. Андросов
Е.Г. Егоров (RU)
Е.Г. Егоров
ков А.Ф. Толст (RU)
А.Ф. Толстяков
А.А. Андросов (RU)
А.А. Андросов
Original Assignee
Андросов Артур Дмитриевич
Егоров Егор Григорьевич
Толстяков Аял Федорович
Андросов Артур Артурович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андросов Артур Дмитриевич, Егоров Егор Григорьевич, Толстяков Аял Федорович, Андросов Артур Артурович filed Critical Андросов Артур Дмитриевич
Priority to RU2001114098/03A priority Critical patent/RU2258810C2/en
Publication of RU2001114098A publication Critical patent/RU2001114098A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2258810C2 publication Critical patent/RU2258810C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mining industry, particularly crystal-saving diamond mining when developing permafrost kimberlites under difficult hydrogeological conditions of permafrost zones.
SUBSTANCE: method involves loosening rock, converting rock into pulp and conveying pulp through pulp line by dredger. Before subpermafrost zone opening hole having large diameter is driven from pit bottom for the full depth of field to be developed and inclined borehole is built. The borehole is connected to the hole in point located at said depth and then high-pressure subpermafrost brine is pumped into the pit. Airlift dredger is arranged on water body surface, ripper-dozer provided with all-purpose boring bit is lowered on pit bottom. Loosening of kimberlites weakened by brine is performed by ripper-dozer along helical cuts. Fine ore cuttings are conveyed by means of airlift through pulp line to ore mill. Coarse ore cuttings are moved to ground surface to ore storage through hole, caisson drift and inclined borehole provided with skip hoist. Kimberlite pipe development below pit bottom is performed at right angles of faces depreciation without performing overburden operations.
EFFECT: increased gem diamond yield and resource saving due to deep horizons with opened worked-out space development without overburden operations and improved ecological safety.
4 dwg, 1 ex, 1 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к горной промышленности и создано применительно к отработке глубокозалегающих кимберлитовых трубок в криолитозоне со сложной гидрогеологией. Изобретение предназначено для условий разработки уникальных месторождений алмазов в экстремальных климатических условиях Севера.The invention relates to the mining industry and is created with reference to the development of deep-lying kimberlite pipes in the permafrost zone with complex hydrogeology. The invention is intended for the development of unique diamond deposits in extreme climatic conditions of the North.

Уровень техникиState of the art

Известен способ ведения горных работ в сложных гидрогеологических условиях, включающий изоляцию поступающей в карьер воды от водоносных пластов путем сооружения гидравлических завес вокруг карьерного пространства и последующую отработку осушенных блоков техникой и технологией открытых горных работ [1].There is a method of mining in difficult hydrogeological conditions, including the isolation of water entering the quarry from aquifers by constructing hydraulic curtains around the quarry and the subsequent development of drained blocks using open cast mining equipment and technology [1].

Недостатком способа являются значительные затраты на осушение месторождения и на захоронение части подземных вод (рассолов) в подземные коллекторы или специальные хранилища на дневной поверхности, которые отрицательно влияют на окружающую природную среду.The disadvantage of this method is the significant cost of draining the field and for the burial of part of the groundwater (brines) in underground reservoirs or special storage facilities on the surface, which adversely affect the environment.

Известен также способ отработки глубоких горизонтов месторождений с применением гидроизоляции, включающий сооружение тампонажной завесы вокруг карьера путем закачивания в скважины под высоким давлением специальных тампонажных растворов, которые, заполняя трещины в массиве горных пород и застывая, создают защитный экран против поступления пластовой воды в карьерное пространство, а отработку месторождения ведут с применением технологии открытых работ. При этом в качестве тампонажных растворов используют вязко-пластичные и быстросхватывающие смеси [2].There is also known a method of working out deep horizons of fields using waterproofing, including the construction of a grouting curtain around a quarry by pumping special grouting solutions into wells under high pressure, which, filling cracks in the rock mass and solidifying, create a protective screen against formation water entering the quarry space, and the development of the field is carried out using open-source technology. In this case, viscous-plastic and quick-setting mixtures are used as grouting mortars [2].

Недостатком способа является большая трудоемкость, значительные затраты и низкая надежность такой конструкции. Последний недостаток приводит к частичным «проскокам» пластовых вод в выработанные пространства карьеров и усложняют ведение горных работ, ухудшают санитарно-гигиенические условия труда на рабочих местах и, в конечном итоге, допускают загрязнение окружающей природной среды.The disadvantage of this method is the high complexity, significant costs and low reliability of such a design. The latter drawback leads to partial “breakthroughs” of formation water into the depleted quarry spaces and complicate mining operations, worsen sanitary and hygienic working conditions at workplaces and, ultimately, allow environmental pollution.

Известен также способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий рыхление и погрузку горной массы в передвижной бункер-питатель, транспортирование ленточным конвейером до зумпфа-смесителя, превращение горной массы в пульпу, откачку пульпы передвижной землесосной установкой и дальнейшее ее транспортирование по пульповоду до обогатительной фабрики и гидроотвал [3].There is also known a method of open-cast mining of mineral deposits, including loosening and loading the rock mass into a mobile hopper-feeder, transporting it to a sump mixer by a conveyor belt, converting rock mass into pulp, pumping the pulp with a mobile dredging plant and further transporting it through the slurry conduit to the concentration plant and hydraulic dump [3].

Однако данный способ характеризуется ограниченной областью применения для месторождений с рыхлыми отложениями, допускает значительное разрушение окружающей среды, загрязняя водные бассейны. Кроме того, применение такого способа зависит от климатических условий региона и наличия поблизости месторождения водных источников.However, this method is characterized by a limited scope for deposits with loose deposits, allows significant destruction of the environment, polluting water basins. In addition, the application of this method depends on the climatic conditions of the region and the availability of nearby water sources.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ открытой подводной разработки месторождений полезных ископаемых, включающий рыхление горной массы в водной среде, подъем пульпы с помощью эрлифта и дальнейшее транспортирование горной массы по пульповоду до обогатительной фабрики [4].Closest to the invention in technical essence is a method of open underwater mining of mineral deposits, including loosening the rock mass in the aquatic environment, lifting the pulp using an airlift and further transporting the rock mass through the slurry line to the concentration plant [4].

Основным недостатком такого способа является ограниченная область применения для рыхлых горных пород, для скальных кимберлитов способ не может быть приемлем, так как скальные кимберлиты требуют взрывного разрушения, что значительно снижает выход качественного кристаллосырья на стадии добычи.The main disadvantage of this method is the limited scope for loose rocks, for rock kimberlites the method may not be acceptable, since rock kimberlites require explosive destruction, which significantly reduces the yield of high-quality crystalline raw materials at the mining stage.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Сущность изобретения заключается в том, что в способе разработки кимберлитовых трубок в сложных гидрогеологических условиях, включающем рыхление горных пород, превращение ее в пульпу и транспортирование по пульповоду земснарядом, перед вскрытием подмерзлотных водоносных горизонтов со дна карьера проходят скважину большого диаметра до конечной глубины отработки, сооружают наклонный ствол, который соединяют на данной глубине со скважиной, после которого в карьерное пространство пускают подмерзлотный высоконапорный рассол, на поверхность водоема размещают эрлифтный земснаряд, на дно водоема опускают бульдозер-рыхлитель с ударным исполнительным органом, рыхление предварительно разупрочненных рассолом кимберлитов производят бульдозером по спиралевидным заходкам, разрушенную мелкую фракцию руды эрлифтом по пульповоду транспортируют на обогатительную фабрику, крупную фракцию через скважину и наклонный ствол, оборудованный скиповым подъемником, подают на поверхность к складу руды, а отработку кимберлитовой трубки ниже дна карьера ведут под вертикальными углами погашения бортов без производства вскрышных работ.The essence of the invention lies in the fact that in a method for the development of kimberlite pipes in difficult hydrogeological conditions, including loosening rocks, turning it into pulp and transporting it with a dredger through a slurry line, a large borehole passes to the final mining depth before opening the permafrost aquifers from the bottom of the quarry, an inclined shaft, which is connected at a given depth to the well, after which a sub-permafrost high-pressure brine is launched into the quarry, on the surface the airlift dredger is placed on the pond, a bulldozer-ripper with a shock executive body is lowered to the bottom of the pond, kimberlites pre-softened with brine are loosened by spiral batches, the destroyed small fraction of ore is transported by an airlift through a pulp pipe to the ore processing plant, the ore processing unit is transported to the beneficiary with a skip hoist, they are fed to the surface to the ore depot, and the kimberlite pipe is mined below the bottom of the quarry at vertical angles blanking the sides without stripping.

В предлагаемом способе новыми признаками в сравнении с прототипом являются:In the proposed method, new features in comparison with the prototype are:

- разработка нового принципа открытой подводной отработки глубоких горизонтов кимберлитовых трубок путем затопления карьерного пространства подмерзлотными рассолами, разупрочнения скальных кимберлитов рассолом и последующего их доразрушения под водой механическим рыхлением, подъема горной массы эрлифтным земснарядом;- development of a new principle of open underwater mining of deep horizons of kimberlite pipes by flooding the quarry space with permafrost brines, softening rocky kimberlites with brine and their subsequent crushing under water by mechanical loosening, lifting the rock mass with an airlift dredger;

- применение нового принципа формирования бортов глубоких горизонтов карьеров под вертикальными углами без подпорных стенок и специальных защитных конструкций;- application of the new principle of forming the sides of the deep horizons of quarries at vertical angles without retaining walls and special protective structures;

- применение новой схемы рассредоточения грузопотоков руды по мелким и крупным фракциям, причем мелкую фракцию со дна карьера транспортируют на поверхность по пульповоду эрлифтом, а крупную - через скважину большого диаметра, кессонный штрек и наклонный ствол на склад руды;- the use of a new scheme of dispersion of ore cargo flows into small and large fractions, and the small fraction from the bottom of the quarry is transported to the surface by airlift pulp duct, and the large fraction through a large diameter well, coffer drift and an inclined shaft to the ore warehouse;

- применение кессонного штрека, в котором находящийся рассол отжимается сжатым воздухом в камеру для отжатого рассола.- the use of a caisson drift, in which the brine located is squeezed with compressed air into the chamber for squeezed brine.

Указанные новые признаки исключают недостатки существующих способов разработки месторождений полезных ископаемых и обеспечивают следующие усиленные положительные свойства:These new features eliminate the disadvantages of existing methods for developing mineral deposits and provide the following enhanced positive properties:

- применение нового принципа отработки месторождений кимберлитовых трубок под водой снизит затраты на горные работы за счет ликвидации системы водоотлива, буровзрывных работ при выемке руды из подмерзлотных горизонтов, а также сведет до минимума вредные выбросы из карьеров в окружающую среду;- application of the new principle of mining kimberlite pipe deposits underwater will reduce mining costs by eliminating the drainage system, drilling and blasting operations when mining ore from permafrost horizons, and will also minimize harmful emissions from quarries into the environment;

- внедрение нового принципа формирования бортов карьера в подмерзлотной зоне под вертикальными углами позволит вести горные работы в карьерном пространстве без производства вскрышных работ;- the introduction of a new principle for the formation of open pit walls in the permafrost zone at vertical angles will allow mining in the open pit without overburden operations;

- разупрочнение кимберлитов в среде рассола безвзрывным способом, разделение горной массы на мелкие и крупные фракции в процессе добычи с транспортированием по разным технологическим схемам обеспечат существенное повышение выхода крупного класса ювелирных алмазов.- softening of kimberlites in a brine medium in an explosive-free way, separation of rock into small and large fractions during production with transportation according to different technological schemes will provide a significant increase in the yield of a large class of jewelry diamonds.

Способ поясняется чертежами. На фиг.1 на поперечном разрезе карьера изображена технологическая схема открытой подводной отработки кимберлитовой трубки; на фиг.2 - план подводной части карьера по линии А-А; на фиг.3 - транспортный и вентиляционный наклонные стволы; на фиг.4 - схема определения средней длины откатки.The method is illustrated by drawings. Figure 1 on a cross section of a quarry depicts a process diagram of an open underwater mining kimberlite pipe; figure 2 is a plan of the underwater part of the quarry along the line aa; figure 3 - transport and ventilation inclined shafts; figure 4 - scheme for determining the average length of the rollback.

Способ осуществляется следующим образомThe method is as follows

Карьер кимберлитовой трубки 1 отработан до кровли водоносного горизонта 2. После достижения горными работами кровли водоносного пласта проходят скважину большого диаметра 3 до конечной глубины отработки 4, наклонные стволы 5 до соединения со скважиной 3. Пускают в карьерное пространство пластовую воду до образования водоема 6, глубина которого определяется величиной напора пластовой воды. На поверхности водоема устанавливают земснаряд 7 с эрлифтом 8 и с всасывающим наконечником 9, а на дно водоема помещают бульдозер-рыхлитель 10. В наклонном стволе 5 размещают скиповой подъемник 11. Разработку подмерзлотной части кимберлитовой трубки 1 осуществляют следующим образом. Бульдозер-рыхлитель 10 производит рыхление частично разупрочненных рассолом скальных кимберлитов спиральными заходками 12, начиная от устья скважины большого диаметра 3 до конечной границы горизонта. Причем для лучшего разрушения кимберлитов спиралевидные ходы бульдозера ориентируют по двум встречным направлениям. Затем с помощью эрлифта 8 производят извлечение и транспортирование образовавшейся мелкой фракции по пульповоду до обогатительной фабрики 13. Более крупную фракцию руды, которая не прошла через эрлифт, бульдозером подают к устью скважины 3, по которой руда под собственным весом вначале попадает на задвижки 14 скважины, а затем она грузится в скипы 15, которые доставляют руду на рудный склад 16. При необходимости ремонта скипового подъемника рассол из шлюзового штрека 17 с использованием шлюзовых задвижек 18 выдавливается в кессонную камеру 19. На складе производится доразрушение руды с использованием эффекта фазовых температурных колебаний окружающей среды резкоконтинентального климата Севера, а затем мелкодробленая руда подается на обогатительную фабрику 13. С целью обеспечения вентиляции предусмотрены два ствола 5, которые соединены между собой сбойками 20. Один из стволов является монтажным и служит для перемещения рабочих, вспомогательного оборудования и проветривания. Для нормальной работы горнорабочих и экономичной эксплуатации скипового подъема угол наклона обоих стволов принят 30°.The quarry of the kimberlite pipe 1 was worked out to the roof of the aquifer 2. After mining the roof of the aquifer, a large borehole 3 passes to a final depth of 4, inclined shafts 5 are connected to the well 3. The produced water is poured into the pit until a reservoir 6 is formed, depth which is determined by the magnitude of the pressure of produced water. A dredger 7 with an airlift 8 and a suction tip 9 is installed on the surface of the reservoir, and a bulldozer-ripper 10 is placed on the bottom of the reservoir. A skip hoist 11 is placed 11. Development of the sub-permafrost part of the kimberlite pipe 1 is carried out as follows. The bulldozer-ripper 10 loosens partially softened rock brim kimberlites with spiral passes 12, starting from the wellhead of large diameter 3 to the final horizon. Moreover, for better destruction of kimberlites, the spiral-shaped passages of the bulldozer are oriented in two opposite directions. Then, using the airlift 8, the resulting fine fraction is extracted and transported through the slurry line to the beneficiation plant 13. A larger ore fraction that has not passed through the airlift is fed with a bulldozer to the wellhead 3, through which the ore, under its own weight, first gets to the gate valves 14 of the well, and then it is loaded into skips 15, which deliver ore to the ore warehouse 16. If it is necessary to repair the skip lift, the brine from the lock drift 17 using the lock gate valves 18 is squeezed into the caisson chamber 19. N The ore is further degraded using the effect of phase temperature fluctuations in the environment of the sharply continental climate of the North, and then finely crushed ore is fed to the beneficiation plant 13. In order to provide ventilation, two shafts 5 are provided, which are interconnected by failures 20. One of the shafts is assembly and serves to moving workers, auxiliary equipment and airing. For normal operation of miners and economical operation of the skip hoist, the inclination angle of both shafts is 30 °.

Пример конкретного выполнения способаAn example of a specific implementation of the method

Для раскрытия технической сущности и преимуществ предлагаемого способа приведен пример, где исходные данные приняты следующими: Нк - конечная глубина карьера, Нк=530 м; Нп - промежуточная глубина карьера (до кровли водоносного горизонта), Нп=330 м; γп - угол откоса борта карьера в многолетнемерзлых породах, γп=49°; Др - диаметр рудного тела, Др=300 м; Кк - крепость кимберлита по шкале проф. Протодьяконова, Кк=5; qк - объемный вес кимберлитов, qк=2,5 т/м3;To disclose the technical nature and advantages of the proposed method, an example is given where the initial data are taken as follows: N to - the final depth of the quarry, N to = 530 m; N p - the intermediate depth of the quarry (to the roof of the aquifer), N p = 330 m; γ p - angle of slope of the side of the quarry in permafrost, γ p = 49 °; D p - the diameter of the ore body, D p = 300 m; K to - kimberlite fortress on the scale of prof. Protodyakonova, K to = 5; q to - volumetric weight of kimberlites, q to = 2.5 t / m 3 ;

1. Расчет сокращения объемов вскрышных работ в контуре карьера1. The calculation of the reduction in the volume of stripping operations in the contour of the quarry

Сокращение объемов вскрышных работ ΔVк за счет отработки запасов руды в пределах глубин 330-530 м под вертикальными углами составит:The reduction in the volume of stripping operations ΔV k due to the development of ore reserves within the depths of 330-530 m at vertical angles will be:

ΔVк=Vк-Vп-Qк, ΔVk = V to -V p -Q to

где Vк - объем карьера при погашении его бортов под традиционными углами до проектной глубины, м3;where V to - the volume of the quarry when paying off its sides at traditional angles to the design depth, m 3 ;

Vп - объем промежуточного карьера, м3;V p - the volume of the intermediate quarry, m 3 ;

Qк - объемы отрабатываемых запасов руды, м3.Q to - the volume of ore reserves mined, m 3 .

С использованием формулы усеченного конуса находим:Using the formula of a truncated cone we find:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где Дк, Дп - диаметр карьера по дневной поверхности соответственно при глубинах Нк и Нп, мwhere D to , D p - the diameter of the quarry on the day surface, respectively, at depths N to and N p , m

Дпр+2Нп*ctgγп=300+2*330*0,87=874 мD p = D p + 2H p * ctgγ p = 300 + 2 * 330 * 0.87 = 874 m

Дкр+2Нп(ctgγп=300+2*530*0,87=1222 м.D k = D p + 2H p (ctgγ p = 300 + 2 * 530 * 0.87 = 1222 m.

Figure 00000005
Figure 00000005

ΔVк=160,9 млн.м3 ΔV k = 160.9 million m 3

То есть при внедрении предлагаемого способа для отработки карьера до глубины 530 м потребовалось бы с применением традиционной технологии вынуть 160,9 млн.м3 вскрышных пород.That is, when implementing the proposed method for mining a quarry to a depth of 530 m, it would be necessary using conventional technology to remove 160.9 million m 3 of overburden.

2. Обоснование выхода крупного класса ювелирных алмазов при предлагаемом способе2. The rationale for the release of a large class of jewelry diamonds with the proposed method

В качестве примера содержание ювелирных алмазов на 1 м3 добываемых кимберлитов условно принято равным 0,23 ct на один кубометр кимберлитов.As an example, the content of jewelry diamonds per 1 m 3 of mined kimberlites is conventionally assumed to be 0.23 ct per cubic meter of kimberlites.

Выход ювелирных алмазов оценивается по следующей формуле:The output of jewelry diamonds is estimated by the following formula:

П=100-(К12345), %,P = 100- (K 1 + K 2 + K 3 + K 4 + K 5 ),%,

где K1 - доля разрушаемости алмаза при бурении, %;where K 1 - the share of destructible diamond during drilling,%;

К2 - то же при взрыве, %;K 2 - the same with the explosion,%;

К3 - то же при погрузке и транспортировке, %;K 3 - the same when loading and transporting,%;

К4 - то же при обогащении, %;K 4 - the same with enrichment,%;

K5 - то же при ювелирном производстве, %.K 5 - the same with jewelry production,%.

По экспериментальным данным приближенные значения показателей установлены следующими:According to experimental data, approximate values of the indicators are established as follows:

K1 - 4%K 1 - 4%

К2 - 12%K 2 - 12%

К3 - 3% (2% при погрузке и 1% при транспортировке)To 3 - 3% (2% during loading and 1% during transportation)

К4 - 18%K 4 - 18%

К5 - 5%, тогда:To 5 - 5%, then:

П=100-(4+12+3+18+5)=58%P = 100- (4 + 12 + 3 + 18 + 5) = 58%

В нашем случае без применения буровзрывных работ выход ювелирных алмазов определяется по формуле:In our case, without the use of blasting, the output of jewelry diamonds is determined by the formula:

П=100-(A1234), %,P = 100- (A 1 + A 2 + A 3 + A 4 ),%,

где A1 - доля разрушаемости алмазов при рыхлении бульдозером;where A 1 - the share of destructible diamonds when loosening a bulldozer;

А2 - при транспортировке;A 2 - during transportation;

А3 - при обогащении;And 3 - during enrichment;

А4 - при ювелирном производстве.And 4 - in jewelry production.

A1 принимаем 2%, тогда:A 1 accept 2%, then:

П=100-(2+3+18+5)=72%P = 100- (2 + 3 + 18 + 5) = 72%

Сравнивая полученные результаты по разрушаемости алмаза при выемке кимберлитов буровзрывной технологией и земснарядом, имеем, что доля выхода крупного класса ювелирных алмазов в предлагаемом способе возрастет до 14%.Comparing the obtained results on the destructibility of diamond during the extraction of kimberlites by drilling and blasting technology and a dredger, we have that the yield of a large class of jewelry diamonds in the proposed method will increase to 14%.

3. Расчет производительности эрлифта3. The calculation of the performance of airlift

Исходными данными для расчета производительности эрлифта являются: геометрическая высота подъема Н и расход пульпы Q. При этом определяют диаметры труб, глубину погружения форсунки, расход воздуха, давление и мощность компрессора.The initial data for calculating the performance of airlift are: geometric lift height N and pulp flow Q. In this case, the pipe diameters, nozzle immersion depth, air flow, pressure and compressor power are determined.

Диаметры труб выбирают в зависимости от заданного расхода пульпы. В данном случае при Q=75-120 л/с принимаем пульпоподъемную трубу D=250 mm, воздухопроводящую трубу d=88 mm, обсадную трубу Dобс=450 mm.The diameters of the pipes are selected depending on the specified flow rate of the pulp. In this case, at Q = 75-120 l / s we take the pulp-lifting pipe D = 250 mm, the air-conducting pipe d = 88 mm, the casing D obs = 450 mm.

Для характеристики глубины погружения форсунки вводим так называемый коэффициент погружения трубы К, равныйTo characterize the nozzle immersion depth, we introduce the so-called pipe immersion coefficient K equal to

К=Н/Нк-H+h/Hг=1+h/Hг K = N / N to -H + h / H g = 1 + h / H g

Значение коэффициента К выбирают в зависимости от заданной геометрической высоты подъема Нг. В свою очередь величина коэффициента К определяет КПД эрлифта ηэрл:The value of the coefficient K is selected depending on a given geometric lift height N g . In turn, the value of the coefficient K determines the efficiency of the airlift η airl :

При Нг=30-60 м, К=2,0-2,2When N g = 30-60 m, K = 2.0-2.2

ηэрл=0,5-0,54η Earl = 0.5-0.54

Затем определяют:Then determine:

Н=К Нг=2,0*50=100 мN = K N g = 2.0 * 50 = 100 m

Глубина погружения форсунки h (под динамический уровень)Nozzle immersion depth h (below dynamic level)

h=Н-Нг=(К-1)Нг=50 мh = H-H g = (K-1) H g = 50 m

Удельный расход воздуха q0 (на 1 м3 пульпы) рассчитывают по формуле, полученной для изометрического сжатия воздуха,The specific air flow q 0 (per 1 m 3 pulp) is calculated by the formula obtained for isometric compression of air,

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Общий расход воздуха Wк3/мин) компрессора равенThe total air flow rate W to (m 3 / min) of the compressor is

Wk=a1a2q0Q,W k = a 1 a 2 q 0 Q,

где Q - заданный расход пульпы, м3/мин,where Q is the specified flow rate of the pulp, m 3 / min,

a1 и a2 - коэффициенты, учитывающие соответственно температуру воздуха t и высоту над уровнем моря ▽a 1 and a 2 are coefficients that respectively take into account air temperature t and altitude ▽

при t°C=0°Сat t ° C = 0 ° C

a1=1,06 a2=0,92 ▽=600 мa 1 = 1.06 a 2 = 0.92 ▽ = 600 m

Wк=1,06*0,92*5,58*120=653 м3/минW k = 1.06 * 0.92 * 5.58 * 120 = 653 m 3 / min

Пусковое давление Рп (МПа) компрессора при статическом уровне пульпы в зумпфе равноStarting pressure P p (MPa) of the compressor at a static pulp level in the sump is

Рп=0,01(Н+Нг.ст+hтрI)=0,01(100+30+5)=1,35 МПа,P p = 0.01 (H + H gg + h Tr I ) = 0.01 (100 + 30 + 5) = 1.35 MPa,

где Нг.ст - геометрическое расстояние от уровня земли до статического уровня пульпы, м;where N gst - the geometric distance from the ground level to the static level of the pulp, m;

hтрI - гидравлические потери напора в воздушной трубке, 2-5 МПа.h Tr I - hydraulic pressure loss in the air tube, 2-5 MPa.

Рабочее давление Рк (МПа) компрессора равноThe operating pressure P to (MPa) of the compressor is

Рк=0,0098(h+hтрI)=0,098(100-50+5)=0,54 МПаP k = 0.0098 (h + h tr I ) = 0.098 (100-50 + 5) = 0.54 MPa

По величинам рабочего давления Рк и общего расхода воздуха Wk подбирают по каталогам компрессор и рекомендуемый к нему двигатель.According to the values of the working pressure P k and the total air flow rate W k , the compressor and the engine recommended for it are selected from the catalogs.

При проектировании смесителя эрлифта диаметры отверстий принимают равными 3-6 мм, а число их назначается такое, чтобы суммарная площадь отверстий была в 1,5-2 раза больше площади сечения воздушной трубы.When designing an airlift mixer, the diameters of the holes are taken to be 3-6 mm, and their number is assigned such that the total area of the holes is 1.5-2 times larger than the cross-sectional area of the air pipe.

Объем воздушного ресивера Vр3) при расходе воздуха Wk<30 м3/мин рассчитывают по формулеThe volume of the air receiver V p (m 3 ) at an air flow rate W k <30 m 3 / min is calculated by the formula

Figure 00000008
Figure 00000008

Принимаем компрессор марки В300-2К мощностью 224 кВт и расходом охлаждающей воды 13,0 м3/час.We accept a V300-2K brand compressor with a capacity of 224 kW and a cooling water flow of 13.0 m 3 / h.

4. Расчет скипового подъема4. Calculation of skip lift

а) Исходные данные к расчетуa) The source data for the calculation

Н=330 м - средняя глубина карьера.N = 330 m - the average depth of the quarry.

β=30° - угол заложения наклонных стволов.β = 30 ° - the angle of inclined trunks.

γ=2,5 т/м3 - объемный вес породы.γ = 2.5 t / m 3 - volumetric weight of the rock.

fк=5 - коэффициент крепости по проф. М.М.Протодьяконову.f to = 5 - coefficient of strength according to prof. M.M. Protodyakonov.

аmax=100 см - максимальный кусок, поступающий в скважину (принят по техническим возможностям бульдозера-рыхлителя).and max = 100 cm - the maximum piece entering the well (adopted according to the technical capabilities of the bulldozer-ripper).

Qсм=200 т/см - сменная производительность подводного бульдозера-рыхлителя на подаче крупных кусков в скважину.Q cm = 200 t / cm - interchangeable productivity of an underwater bulldozer-ripper for feeding large pieces into the well.

аср=40 см - средний размер куска, поступающего в скважину.and avg = 40 cm - the average size of the piece entering the well.

ω=0,008 - удельное сопротивление движению.ω = 0,008 - specific resistance to movement.

б) Технический расчетb) Technical calculation

1. Определяем часовую производительность скипового подъема1. Determine the hourly capacity of the skip hoist

Figure 00000009
,
Figure 00000009
,

где Кн - коэффициент неравномерности поступления груза (Кн=1,1);where K n - the coefficient of uneven receipt of the cargo (K n = 1,1);

tп.з. - время подготовки бульдозера-рыхлителя к работе 1 час.t c.p. - the preparation time of the bulldozer-ripper for work 1 hour.

2. Согласно схеме предлагаем среднюю длину откатки (фиг.4).2. According to the scheme, we offer the average length of the rollback (figure 4).

а) размеры скипа:a) skip dimensions:

Ширина скипа В по максимальному куску амах=100 смSkip width B for the maximum piece a max = 100 cm

В=2,5 амах=2,5 мB = 2.5 and max = 2.5 m

Для удобства погрузки принимаем скип в форме квадратного ящика, тогда его длина В=С его ширине. Высота скипа по задней стенке hз=1,6 м, по передней стенке hп=1,0 м, принята по углу заложения ствола 30°.For the convenience of loading, we take a skip in the form of a square box, then its length B = C its width. The height of the skip along the rear wall h z = 1.6 m, along the front wall h p = 1.0 m, taken at a bore angle of 30 °.

б) Определяем объем скипа Vc b) Determine the volume of skip V c

Figure 00000010
Figure 00000010

в) Определяем грузоподъемность скипаc) Determine the capacity of the skip

σс=Vc*γ=8,125*2,5=20,3 т≈20 т=20000 кгσ c = V c * γ = 8.125 * 2.5 = 20.3 t≈20 t = 20,000 kg

г) Определяем собственную массу скипаd) Determine the own weight of the skip

Так как породы некрепкие, f=5, а коэффициент разрыхления Кр=1,6 высокий из-за наличия крупнокусковой горной массы, то плотность в разрыхленном состоянии γраз,Since the rocks are not strong, f = 5, and the loosening coefficient K p = 1.6 is high due to the presence of lumpy rock mass, the density in the loosened state is γ times ,

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

то принимаем сварную конструкцию скипа в виде ящика на ходовой тележке. Тогда приведенная масса qc одного сантиметра скипа:then we accept the welded construction of the skip in the form of a box on the undercarriage. Then the reduced mass q c of one centimeter of skip:

Figure 00000012
Figure 00000012

Отсюда масса скипа М=qc*В=9,0*250=2250 кг.Hence the mass of the skip M = q c * B = 9.0 * 250 = 2250 kg.

С учетом ходовой тележки масса скипа принята в расчете Мс=4500 кг.Given the undercarriage, the weight of the skip is accepted in the calculation of M s = 4500 kg.

4. Определение времени рейса (с)4. Determination of flight time (s)

Figure 00000013
,
Figure 00000013
,

где V1-2 - средняя скорость движения скипа на наклонном участке 1-2, принимаем по характеристике лебедки 3 м/с.where V 1-2 - the average speed of the skip on an inclined section 1-2, take the characteristic winch 3 m / s

V0-1 и V2-3 - скорость движения скипа в пунктах погрузки и разгрузки. Принята 1 м/с.V 0-1 and V 2-3 - skip speed at loading and unloading points. Accepted 1 m / s.

Figure 00000014
Figure 00000014

tпз=150 с - длительность подготовительно-заключительных операций.t pz = 150 s - the duration of the preparatory-final operations.

5. Определяем количество скипов в работе5. Determine the number of skips in work

Figure 00000015
,
Figure 00000015
,

где σс - 20000 кг грузоподъемность скипа.where σ s - 20,000 kg skip loading capacity.

6. Определение необходимой прочности сцепок скипа Sсц 6. Determination of the required strength of the skip hitch S sc

Figure 00000016
Figure 00000016

Sсц=n(σc+Mc)(ω*cosβ+sonβ)=1,0(200000+45000)(0,008*0,866+0,5)=1,0*24,1 Кн=24100 НS sc = n (σ c + M c ) (ω * cosβ + sonβ) = 1.0 (200000 + 45000) (0.008 * 0.866 + 0.5) = 1.0 * 24.1 Kn = 24100 N

7. Выбор параметров каната.7. Selection of rope parameters.

Линейный вес каната (Н/м) находим по наибольшему статистическому усилию при подъеме скипа.The linear weight of the rope (N / m) is found by the greatest statistical effort when lifting the skip.

Figure 00000017
Figure 00000017

σ - разрывное усилие проволок 1400 МПа.σ is the breaking strength of the wires 1400 MPa.

ρ0 - приведенный удельный вес каната.ρ 0 is the specific gravity of the rope.

f1 - 0,15 коэффициент трения каната о почву.f 1 - 0.15 coefficient of friction of the rope on the soil.

Figure 00000018
Figure 00000018

Выбираем канат типа (ТК) с параметрами:Choose a rope of type (TK) with parameters:

dк=35,5 мм; dпр=1,4 мм; ρ=58,8 Н/м согласно ГОСТ 3085-80.d k = 35.5 mm; d ol = 1.4 mm; ρ = 58.8 N / m according to GOST 3085-80.

8. Выбор двигателя8. Engine selection

Определяем силу тяги при подъеме груженого скипаDetermine the traction force when lifting a loaded skip

Fг=(G+Mс)(ωcosβ+sinβ)+ρhcp(f1cosβ+sinβ);F g = (G + M s ) (ωcosβ + sinβ) + ρh cp (f 1 cosβ + sinβ);

Fг=(200000+45000)(0,008*0,866+0,5)+57,0*650(0,15*0,866+0,5)-147437 Н.F g = (200000 + 45000) (0.008 * 0.866 + 0.5) + 57.0 * 650 (0.15 * 0.866 + 0.5) -147437 N.

Определяем мощность двигателяWe determine the engine power

Nгз*Fг*V/1000η=147437*3,0/1000*0,85=500 кВт.N g = K s * F g * V / 1000η = 147437 * 3.0 / 1000 * 0.85 = 500 kW.

Принимаем асинхронный двигатель типа АК12-52-4 мощностью 630 кВт и n=1000 мин-1.We accept an asynchronous motor type AK12-52-4 with a capacity of 630 kW and n = 1000 min -1 .

9. Выбор лебедки.9. Choosing a winch.

Диаметр барабана Дб=60 dк=60*35,5=2130 мм.The diameter of the drum D b = 60 d to = 60 * 35.5 = 2130 mm.

Расчетным параметрам N, Sч, V и Дб удовлетворяет лебедка 2 ЛГЛ.The design parameters N, S h , V and D b satisfy the winch 2 LGL.

5. Ожидаемое улучшение технико-экономических показателей5. Expected improvement of technical and economic indicators

Сравнительная оценка результатов расчета технико-экономических показателей при разработке кимберлитовых трубок в сложных гидрогеологических условиях приведена в таблице. В качестве базового (традиционного) варианта принят буровзрывной способ ведения добычных работ.A comparative assessment of the results of the calculation of technical and economic indicators in the development of kimberlite pipes in complex hydrogeological conditions is given in the table. As a basic (traditional) option adopted drilling and blasting method of mining.

Таблица
ОЖИДАЕМЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Table
EXPECTED TECHNICAL AND ECONOMIC INDICATORS
NN п/пNN s / n Наименование показателейThe name of indicators Традиционная технологияTraditional technology Рекомендуемая технологияRecommended Technology 11 Способ разупрочнения кимберлитов в карьереMethod for softening kimberlites in a quarry взрывнойexplosive безвзрывнойblastless 22 Погрузка кимберлита в забоеLoading of kimberlite in the face экскаваторexcavator рыхлениеloosening 33 Дробление кимберлитов в карьереQuarry kimberlite crushing БВРBvr рыхлениеloosening 44 Способ транспортирования кимберлитов до ОФA method of transporting kimberlites to RP автосамосвалdump truck скип-эрлифтskip airlift 55 Степень разрушения ювелирныхThe degree of destruction of jewelry алмазов, %diamonds,% 4242 2828 в том числе:including: - бурение- drilling 44 -- - рыхление бульдозером- loosening by a bulldozer -- 22 - взрывные работы- imploding works 1212 -- - погрузка и транспортирование- loading and transportation 33 33 - обогащение- enrichment 18eighteen 18eighteen - ювелирное производство- jewelry production 55 55 66 Выход ювелирных алмазов, %The output of jewelry diamonds,% 5858 7272 77 Увеличение выхода крупного класса алмазов, %The increase in the output of a large class of diamonds,% -- 1414

Рекомендуемый вариант согласно выполненным расчетам обеспечивает увеличение выхода крупного класса ювелирных алмазов на 14% по сравнению с традиционной технологией.The recommended option, according to the calculations, provides an increase in the yield of a large class of jewelry diamonds by 14% compared to traditional technology.

Источники информацииSources of information

1. Андросов А.Д. Технология разработки глубоких карьеров Якутии. - Новосибирск: «Наука», 1996 г. - с.198-201.1. Androsov A.D. Technology for the development of deep quarries in Yakutia. - Novosibirsk: “Science”, 1996 - p.198-201.

2. Горная энциклопедия. - М.: «Советская Энциклопедия», 1991 г. - т.5. - с.118.2. Mountain encyclopedia. - M.: “Soviet Encyclopedia”, 1991 - v.5. - p.118.

3. Нурок Г.А. Процесс и технологии гидромеханизации открытых горных работ. - М.: Недра, 1995 г. - с.238-248.3. Nurok G.A. The process and technology of hydromechanization of open cast mining. - M .: Nedra, 1995 - p. 238-248.

4. Нурок Г.А. Технология добычи полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов. - М. Недра, 1979. - с.151-154.4. Nurok G.A. The technology of mining from the bottom of lakes, seas and oceans. - M. Nedra, 1979. - p. 151-154.

5. Песвианидзе А.В. Расчет шахтных подземных установок. - М.: Недра, 1992 г.5. Pesvianidze A.V. Calculation of underground mine installations. - M .: Nedra, 1992

6. Тихонов Н.В. Транспортные машины горнорудных предприятий. - М.: Недра, 1985 г.6. Tikhonov N.V. Transport vehicles of mining enterprises. - M .: Nedra, 1985

Claims (1)

Способ разработки кимберлитовых трубок в сложных гидрогеологических условиях, включающий рыхление горных пород, превращение ее в пульпу и транспортирование по пульповоду земснарядом, отличающийся тем, что для ресурсосбережения и повышения выхода крупного класса ювелирных алмазов перед вскрытием подмерзлотных водоносных горизонтов со дна карьера проходят скважину большого диаметра до конечной глубины отработки, сооружают наклонный ствол, который соединяют на данной глубине со скважиной, после которого в карьерное пространство пускают подмерзлотный высоконапорный рассол, на поверхности водоема размещают эрлифтный земснаряд, на дно водоема опускают бульдозер-рыхлитель с универсальной коронкой, рыхление предварительно разупрочненных рассолом кимберлитов производят бульдозером по спиралевидным заходкам, разрушенную мелкую фракцию руды эрлифтом по пульповоду транспортируют на обогатительную фабрику, крупную фракцию через скважину, кессонный штрек и наклонный ствол, оборудованный скиповым подъемником, подают на поверхность к складу руды, а отработку кимберлитовой трубки ниже дна карьера ведут под вертикальными углами погашения бортов без производства вскрышных работ.A method of developing kimberlite pipes in difficult hydrogeological conditions, including loosening rocks, turning it into pulp and transporting it through a pulp line with a dredger, characterized in that for resource conservation and increasing the yield of a large class of jewelry diamonds, a large borehole passes through the open pit aquifers from the bottom of the quarry to final depth of mining, construct an inclined shaft, which is connected at a given depth to the well, after which launch into the quarry space a sub-permafrost high-pressure brine is placed, an airlift dredger is placed on the surface of the pond, a bulldozer-ripper with a universal crown is lowered to the bottom of the pond, kimberlites pre-softened by brine are loosened using a bulldozer according to the spiraling cuts, the small fraction is transported through the ore-erodite transport , a caisson drift and an inclined shaft equipped with a skip hoist, are fed to the surface to the ore storage, and the mining of kimberlites the lower tubes below the bottom of the quarry are led at vertical angles of redemption of the sides without overburden work.
RU2001114098/03A 2001-05-22 2001-05-22 Method for kimberlite pipe development under difficult hydrogeological conditions RU2258810C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001114098/03A RU2258810C2 (en) 2001-05-22 2001-05-22 Method for kimberlite pipe development under difficult hydrogeological conditions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001114098/03A RU2258810C2 (en) 2001-05-22 2001-05-22 Method for kimberlite pipe development under difficult hydrogeological conditions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001114098A RU2001114098A (en) 2003-04-20
RU2258810C2 true RU2258810C2 (en) 2005-08-20

Family

ID=35846276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001114098/03A RU2258810C2 (en) 2001-05-22 2001-05-22 Method for kimberlite pipe development under difficult hydrogeological conditions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2258810C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113572082A (en) * 2021-07-22 2021-10-29 西宁方盛电力设计有限公司 Construction method for pre-burying upgraded and reformed cable in old community

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НУРОК Г.А. Технология добычи полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов. - М.: Недра, 1979, с. 151-154. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113572082A (en) * 2021-07-22 2021-10-29 西宁方盛电力设计有限公司 Construction method for pre-burying upgraded and reformed cable in old community

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106089221B (en) A kind of dense mud shield-tunneling construction device and method suitable for sand-pebble layer
Spagnoli et al. Preliminary design of a trench cutter system for deep-sea mining applications under hyperbaric conditions
CN107893628B (en) Through Air Reverse Circulation down-hole hammer drilling technology
CN104989408A (en) Safe and high-efficiency mining method for metal mine in mountainous area
GB2079823A (en) Mining method
CN105626074A (en) Thick ore body mining method
CA2806084A1 (en) Hydraulic mining system for tabular orebodies utilising directional drilling techniques
RU2258810C2 (en) Method for kimberlite pipe development under difficult hydrogeological conditions
CN101915122B (en) Construction method of underground large water-flow mine emergency water sump
US4906048A (en) Method of downhole hydraulicking of mineral resources
Sokolov et al. Rational design of ore discharge bottom in transition from open pit to underground mining in udachny mine
RU2312989C1 (en) Method and floating rig for diamond-carrying kimberlite pipe development
RU2090754C1 (en) Method of opencast mining of mineral deposits
Okubo et al. Underground mining methods and equipment
Ngah et al. Groundwater problems in Surface mining in the united kingdom
RU2400625C1 (en) Method for combined development of mineral deposits
Yamatomi et al. Surface mining methods and equipment
US4900191A (en) Method for removal of broken ground
Salati et al. Proposed mining and processing methods for effective management of artisanal and small-scale gold mining in Nigeria
CN212054790U (en) Novel mine lifesaving device
CN111456742B (en) High-grade common mining opposite-drawing working face roadway of thin coal seam and forming method thereof
Schwank Cutter mining-a sustainable selective mining technology
Ngan et al. Groundwater problems in surface mining in the United Kindom
Schwank et al. Innovative kimberlite dike mining technologies
CN113006862A (en) Novel technology for treating coal mining subsidence area by backfilling from ground drilling

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050523