Механизация выемки слабых грунтов
Существующая проблема. Большинство предприятий, разрабатывающих обводненные месторождения полезных ископаемых, несут значительные затраты на обеспечение горных работ и создания условий для эффективного их осуществления. Доля этих затрат в себестоимости продукции может достигать до 30-40%. При этом глобальной проблемой, требующей своего решения, является негативное воздействие и нарушение биосферного равновесия ареала, риск возникновения пожаров. Также находясь на заболоченных территориях, для добычи торфяного сырья требуются специальное оборудование и технологии, обеспечивающие его эффективную выемку. Многие технологии связаны с необходимостью водопонижения территорий, что плохо согласуется с климатосберегающими технологиями. Альтернативой в этом случае является добыча торфяного сырья с поверхности залежи без ее осушения, прямо из-под воды.
Детали исследования. Для проведения качественного анализа эффективности добычи торфяного сырья рабочим органом необходимо в первую очередь определить факторы, которые оказывают на данный процесс наибольшее влияние. Степень эффективности процесса добычи полезных ископаемых напрямую зависит от размеров и конструктивных особенностей рабочих органов горных машин. Применительно к процессу добычи торфа на неосушенных месторождениях широкое применение нашли ковши, отличительной особенностью которых является наличие перфораций в днище, а также на боковых стенках с целью эффективного опорожнения ковша от лишней влаги (рис.1).
Рис. 1 – Модификация дренажного ковша с перфорированными стенками и днищем
Как показывает практика применения погрузочных машин большинство из них работает с неполным заполнением ковша и, тем самым, техническая производительность существенно ниже расчетной. Так, существенное влияние на заполнение ковша оказывает его кинематика в процессе черпания. Также на степень заполнения ковша, с одной стороны, оказывают горнотехнические и горно-геологические условия и свойства материалов, с другой – геометрические параметры используемого рабочего органа и соответствующими усилиями.
Основные взаимосвязи, которые имеют место при черпании различных горных пород, представлены на рисунке 2. Приведены зависимости усилий внедрения ковша от глубины проникновения днища ковша в слой породы.
Рис. 2 – Зависимость удельных усилий внедрения ковша от глубины внедрения для различных пород по трудности экскавации
Экспериментальные исследования показали, что геометрические параметры и конструктивные элементы рабочего органа в процессе черпания оказывают существенное влияние на величину усилия внедрения в горную породу. Установлено, что при изменении геометрических параметров ковша, усилия возрастают пропорционально ширине ковша.
Для интенсификации влагоотделения в процессе добычи торфяного сырья предлагается совместить операцию предварительного обезвоживания материала в самом ковше, данная реализация возможна путем монтажа дополнительной прессующей стенки (рис.3).
Применение предлагаемой конструкции уменьшит содержание влаги торфяного сырья с последующим сокращением затрат времени на сушку и транспортировку излишней влаги.
Рис.3 – Предлагаемая конструкция ковша с перфорацией и прессующей стенкой
Заключение. Добыча полезных ископаемых из-под воды, являющейся довольно сложной задачей для минерально-сырьевого сектора многих стран, а также отсутствие специализированного оборудования, предназначенного для разработки обводненных месторождений, приводит к удорожанию добычных работ и ощутимым потерям в минерально-сырьевом секторе, что позволяют сделать вывод о том, что в современном мире требуется особое внимание со стороны государства, направленное на разработку и внедрение перспективных и эффективных добычных комплексов энергетического кластера, позволяющих осуществлять добычу торфа без осушения территорий с минимизацией негативных последствий для окружающей среды.