Обоснование рациональных параметров технологии гидромеханизированной добычи сапропелей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат наук Казаков, Владимир Александрович

• Казаков, Владимир Александрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Казаков, Владимир Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 Современное состояние и проблемы разработки сапропелевых

месторождений

1.1 Горно-геологические условия залегания сапропелей, ресурсы и область применения

1.2 Анализ существующих технических средств добычи сапропелей

1.3 Анализ опыта работы отечественных и зарубежных технологий добычи сапропелей средствами гидромеханизации

1.4 Анализ опыта работ по технологии намыва и приемов снижения влажности сапропелей

1.5 Цель и постановка задач исследований

2 Технология и структура комплексной гидромеханизации при

разработке озерных сапропелевых месторождений

2.1 Технологическая характеристика гидромеханизированных комплексов при разработке озерных сапропелевых месторождений

2.2 Обоснование траншейного способа разработки сапропеля

2.3 Порядок расчета производительности плавучего землесосного снаряда

Выводы по главе 2

3 Исследование процесса снижения влажности илистых отложений в

геотекстильных контейнерах СЕОТЦВЕ®

3.1 Общие сведения о геотекстильных контейнерах

3.2 Снижение влажности илистых отложений в опытно-промышленных условиях

3.3 Экспериментальные исследования по снижению влажности сапропеля в геотекстильных контейнерах

3.4 Сопоставление результатов экспериментальных и опытно-промышленных исследований процесса снижения влажности илистых отложений в геотекстильных контейнерах

3.5 Разработка рекомендаций по снижению влажности сапропеля в

геотекстильных контейнерах

Выводы по главе 3

4 Экономическая эффективность разработки обводненного

сапропелевого местороиадения

4.1 Методика расчета технико-экономических показателей

4.2 Пример расчета технико-экономических показателей применительно к озерному сапропелевому месторождению «Кругл овское»

Выводы по главе 4

Заключение

Список использованных источников

Приложения

Приложение А. Отечественные земснаряды для добычи сапропелей

Приложение Б. Расчет технологических параметров сапропелевой

гидросмеси

Приложение В. Справка о внедрении результатов диссертационного

исследования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование рациональных параметров технологии гидромеханизированной добычи сапропелей»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Российская Федерация располагает значительными запасами сапропеля (225 млрд. м3, что составляет ~ 70% от мировых).

/г

Ежегодный прирост сапропелевых отложений в озерах составляет 1x10 м . Разнообразие состава и свойств, значительные геологические запасы, широкая распространенность и относительная простота добычи и переработки делают сапропель ценным источником органического сырья и указывают на перспективы его использования в сельском хозяйстве, промышленном производстве и медицине.

В настоящее время эксплуатация озерных сапропелей в более широких масштабах не вызывает ни у кого возражений ввиду того, что сельское хозяйство недополучает необходимого объема удобрений. При этом Россия обладает уникальными запасами возобновляемых образований для получения органических удобрений - озерными сапропелями.

При разработке озерных сапропелевых месторождений обеспечивается, наряду с добычей органического вещества и возможностью его использования во многих направлениях народного хозяйства, возможность восстановления гидрологического режима с обеспечением пресной водой прилегающих территорий, что является отличительной чертой разработки сапропелей.

Разработка месторождений сапропеля способствует восстановлению озер, поэтому работы по добыче сапропеля имеют также существенную экологическую направленность.

Прогрессирующее развитие процессов заиления озер требует разработки неотложных мер по их восстановлению с решением ряда задач по рациональному использованию озерных отложений. Наращивание объемов добычи сапропелей требует создания природоохранных технологий, обеспечивающих полноту извлечения запасов и качество добываемого сырья.

Удаление избытка влаги в настоящее время осуществляют в специальных чеках-отстойниках с выполнением большого объема земляных работ и значительными финансовыми затратами. Добытая из озера сапропелевая масса

размещаемая в прибрежной зоне за теплый период года успевает засориться сорняками растений с неизбежной потерей качества и существенным ограничением возможности его дальнейшего использования. Осаждение сапропелевой гидросмеси в центрифугах, гидроциклонах, сепараторах, а также электроосмос и другие достаточно дорогостоящие способы, требуют сложного аппаратурного оформления. Кроме того, возможны частые вынужденные простои техники вследствие абразивного износа, необходим постоянный технологический контроль и оперативное изменение режимов работы оборудования при изменении состава и характеристик подаваемого сапропеля. В свою очередь обезвоженный сапропель должен быть оперативно доставлен потребителю, так как при его размещении на открытых площадках предприятия возможно повторное обводнение атмосферными осадками.

Поэтому особо остра и другая важная проблема - интенсификация процесса снижения влажности сапропелей в промышленных условиях.

Применение геотекстильных контейнеров для снижения влажности сапропелей, не требующих значительного отчуждения прибрежных земель под производство работ и повышающих качество готовой продукции, может в значительной степени решить эту серьезную и актуальную проблему.

Однако, в научной литературе явно недостаточно исследований и публикаций, посвященных способу интенсификации процесса снижения влажности сапропелей в геотекстильных контейнерах.

Таким образом, обоснование рациональных параметров технически возможной, экологической и экономически целесообразной разработки месторождений озерных сапропелей и снижения их влажности в геотекстильных контейнерах для обеспечения минимальных потерь полезного ископаемого является актуальной научной задачей.

Диссертация выполнена в рамках федеральных программ приоритетных направлений 7.10 и У11.63 - «Создание основ природоохранной гидромеханизированной технологии добычи торфа из обводненных

месторождений для производства торфяной продукции энергетического и технологического назначения».

Целью работы является обоснование рациональных параметров технологии гидромеханизированной добычи сапропеля, обеспечивающих полноту извлечения органоминерального сырья и снижение его влажности в геотекстильных контейнерах.

Идея работы заключается в том, что параметры, обеспечивающие эффективность разработки обводненных сапропелевых месторождений средствами гидромеханизации, следует определять с учетом специфических свойств сапропелей, таких как зольность и содержание органики.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Для обеспечения минимальных потерь сапропелевых месторождений при сохранении стабильной производительности землесосного снаряда разработку залежи необходимо вести траншейным способом по параметрам, определяемым с учетом времени оплывания откосов траншеи. Длина и ширина заходки, рассчитанные по установленным зависимостям, способствуют снижению потерь сапропеля на 8-10% при его извлечении.

2. Установлены зависимости предельно допустимых значений плотности

ПРЕД , 3 3

гидросмеси 7г (т/м ), минимального расхода воды " (м /м ) и определены области рациональных значений указанных параметров из условия эффективности и целесообразности энергозатрат на гидротранспорт сапропелевой гидросмеси от основных свойств сапропелей в залежи (содержания органики, зольности и относительной влажности).

3. Производительность землесосного снаряда по фунту при разработке сапропелевых месторождений определена как функция взаимозависимых параметров: специфических физико-механических свойств разрабатываемых сапропелей, удельного расхода воды и концентрации гидросмеси. Увеличение объемной концентрации гидросмеси на 10% от исходного приводит к повышению производительности земснаряда на 8-10% в зависимости от физико-механических свойств разрабатываемых сапропелей.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждаются: корректной постановкой задач исследований; использованием широкого диапазона научных методов исследований, включающих анализ и обобщение теоретических и экспериментальных работ, аналитические исследования с использованием основополагающих положений механики, гидравлики, средств гидромеханизации, обработку результатов исследований с помощью статистических методов и ЭВМ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- сформирована структура комплексной гидромеханизации при разработке обводненных сапропелевых месторождений, которая позволяет упростить выбор схемы комплексной механизации для конкретных условий;

- установлена зависимость эксплуатационных потерь запасов от физико-механических характеристик сапропелевой залежи при траншейном способе разработки;

- установлена область рациональной плотности гидросмеси при разработке сапропелей землесосными снарядами с грунтовыми насосами.

Научное значение работы заключается:

- в теоретическом обосновании значений плотности гидросмеси в

IV т

зависимости от относительной влажности содержания органики 1 и

зольности сапропеля Лс в залежи из условия эффективности и

целесообразности энергозатрат на гидротранспорт сапропелевой гидросмеси;

- в установлении эмпирической зависимости относительной влажности сапропеля от времени снижения влажности в геотекстильных контейнерах в теплый период года.

Практическое значение работы в разработке методики расчета параметров траншейного способа гидромеханизированной разработки сапропелевых месторождений, позволяющего повысить полноту извлечения запасов органоминерального сырья и продлить срок службы действующих сапропеледобывающих предприятий, а также «Рекомендаций по снижению

влажности сапропеля в геотекстильных контейнерах», обеспечивающих сокращение времени обезвоживания.

Реализация выводов и рекомендаций. Разработанная методика определения параметров траншейного способа гидромеханизированной добычи сапропелей принята к использованию в Научно-производственном объединении «Гольфстрим» при проектировании карьеров на сапропелевых месторождениях и очистки прудов от илистых отложений.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах кафедры ТО МГТУ, на международных научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, МГТУ, 2011-2013 гг.), на VI Съезде гидромеханизаторов России (Москва, 2012 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 8 печатных трудах, в том числе 5 научных статьях, опубликованных в изданиях, входящих перечень ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников из 115 наименований и приложений, включает 53 рисунка, 28 таблиц.

Автор выражает свою глубокую благодарность своему научному руководителю - д.т.н., профессору Ялтанцу И.М. за ряд ценных замечаний, советов, постоянное внимание и помощь в завершении исследований и редакцию работы, а также коллективу кафедры ТО МГТУ, высказавшему свои замечания и пожелания по поводу диссертации. Особо признателен автор гл. инженеру ООО «Адмир Евразия» за методическую помощь в проведении экспериментов.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ САПРОПЕЛЕВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

1.1 Горно-геологические условия залегания сапропелей, ресурсы и область применения

Впервые термин «сапропель» был предложен немецким болотоведом Лаутерборном [113] в 1901 г. для обозначения темных, пахнущих сероводородом отложений мелких водоемов с восстановительными условиями у дна и со значительным содержанием в воде кальция.

Сапропелем называются тонкоструйные коллоидальные отложения пресноводных водоемов, содержащие органические вещества более 15%.

Противопоставляя наиболее общие свойства сапропелей свойствам торфа и минеральных озерных осадков, известная ученая в области исследований сапропелей Н.В. Корде [41] предложила следующее понятие сапропеля: «Сапропель - это современные тонко структурные коллоидальные отложения континентальных водоемов, содержащие значительное количество органического вещества и оформленных остатков водных организмов, некоторое количество неорганических компонентов биогенного происхождения и минеральных примесей привносного характера».

В некоторых литературных источниках указывается, что предел содержания органических компонентов может быть снижен до 10% [2].

Согласно ГОСТу 25100-95, сапропель - пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10 % (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков.

От другого органического озерного образования - торфа, сапропели

отличаются своей тонкой структурой. Имеются в озерах также отложения,

переходные между торфами и сапропелями, характерные для неглубоко

зарастающей микрофитами литорами озер и содержащие значительное

количество осадков не вполне разложившейся высшей водной растительности.

Такие отложения называются торфянистыми сапропелями. Другой характерной

9

особенностью сапропелей, отличающей их от торфов, является более низкое содержание органического вещества.

Под месторождениями сапропеля понимается геологическое образование озерного генезиса, состоящее из напластований сапропеля более 1 м, перекрытое слоем воды или торфа, эксплуатация которого экономически целесообразна [31].

Сапропели образуются при недостатке или полном отсутствии кислорода. При этом происходят восстановительные реакции, ведущие к образованию битуминозных веществ - органических соединений, обогащенных водородом. Биохимические процессы с глубиной затухают, количество микроорганизмов резко уменьшается, а с глубины 0,5... 1 м наступает консервация сапропелей, и в дальнейшем они мало меняются.

Возраст сапропелевых месторождений в современных озерах и болотах не превышает, как правило, 12 тыс. лет [99].

Основной состав органического вещества сапропелей формируется из остатков растительных и животных организмов, обитающих в водоеме. Состав минеральных компонентов зависит от условий питания, химического состава питающих водоемы и эрозивных процессов. В результате физических, химических и биологических реакций, протекающих в осадке, сапропели обогащаются микроэлементами и биологически активными веществами.

Определение формы рельефа часто формируют размеры и форму месторождения, условия водного и минерального питания, характер минерализации и строения залежи, мощность сапропелевых отложений и их развитие. Внутри каждого ландшафта формирование отложений сапропеля различных типов водоемов (бессточных, сточных, проточных) происходит не одинаково. Так сапропелевые отложения бессточных и слаботочных водоемов всю площадь котловины, которая значительно превосходит площадь современной акватории.

На территории Восточно-Европейской равнины А.Я. Рубинштейн выделяет четыре основных группы месторождений: 1) поймы; 2) высокие

террасы и зондровые равнины; 3) холмисто-моренный ландшафт; 4) возвышенные (сглаженные) равнины [72].

В соответствии с общими закономерностями изменения состава и свойств озёрных осадков разработана классификация видов сапропеля и видов строения сапропелевых залежей.

Классификация видов сапропеля

В настоящее время существуют несколько классификационных систем сапропелей, в основу которых положены различные принципы. Одни авторы в основу классификации выдвигают генетические принципы, выделяющие группы отложений в зависимости от природы формирования, другие -признаки самих отложений, третьи - физические и химические свойства, четвертые - внешние и микроструктурные особенности.

Г. Лундквист классифицирует сапропель на основе структурных особенностей отложений, К.К. Гильзен - на химических и физических свойствах сапропелей, Е.М. Титов, А.П. Пидопличко - в зависимости от преобладания компонентов в минеральной части сапропеля [69, 87], А.Я. Рубинштейн и О.Н. Успенская, H.A. Стеклов и Е.Д. Ильина - учитывают индивидуальные свойства и особенности сапропелей [73, 84], A.B. Смирнов и Н.М. Страхов, М.М. Соловьев и Л.А. Белоголова - по содержанию органического вещества в озерных отложениях [83], Н.В. Кордэ - по биологическому происхождению сапропелей [41] и т.д.

Многообразие классификаций и типологических характеристик объясняется сложностью их строения, разнообразием и древностью происхождения. Большинство классификаций базируются на соотношении органической и зольной частей сапропелей, а также на соотношении химических соединений последней.

В соответствии с действующей классификацией ПГО «Торфгеология» (г. Москва) все природное разнообразие сапропелевых отложений делится на три типа, шесть классов и 19 видов (табл. 1.1). Тип сапропеля определяет генезис его образования: биогенный — отложение осадков происходит преимущественно

за счет отмирания растительного и животного мира самого озера; кластогенный - осадок формировался при господствующей роли привноса терригенного материала и смешанный, когда наряду с биогенной массой в формировании осадка значительная роль принадлежит геохимическим процессам. Класс сапропеля характеризует отношение органического и минерального вещества состав последнего и возможные направления его использования, класс отражает общий генезис месторождения и сложность строения сапропелевой залежи.

Вид сапропеля отражает соотношение органического и минерального вещества, их характер ограничено определёнными рамками содержания отдельных компонентов и детализирует рациональное использование.

Сапропели различных месторождений значительно отличаются по составу элементов золы и органической части. Значительное различие наблюдается и в отложениях, обработанных с разной глубины одного месторождения. Нижние слои имеют, как правило, большую зольность по сравнению с вышележащими. Под зольностью сапропелей понимается суммарное процентное содержание несгораемой минеральной части и карбонатного углекислого газа.

В зависимости от содержания зольных элементов сапропели разделяются на три группы: малозольные (Ас=30%), среднезольные (Ас=30...50%) и высокозольные (Ас=50...90%). Величина зольности и состав компонентов золы зависит от условий формирования и накопления сапропеля в водоеме и обуславливаются многими факторами: условиями питания и химическим составом питающих водоем вод, приносом минеральных веществ в результате водной и ветровой эрозии и т.п.

По условиям залегания разделяют открытые и погребенные сапропелевые отложения. Открытые отложения залегают в современных водоемах, прочес их накапливания протекает до настоящего времени. Это развивающиеся сапропелевые месторождения, над которыми имеется лишь слой воды, из которого на поверхность залежи поступают новые порции органического и минерального материала, что ведет к увеличению мощности отложений.

Таблица 1.1 - Современная классификация генезиса сапропелей с рекомендациями по направлениям использования [63]

Тип Класс Вид Диагностические признаки вида, % Направления использования

Зольность Содержание оксидов Биологический и минералогический состав

кальция железа

Биогенный Органический Протококковый 30 8 5 Протококковые >35 Удобрения; кормовые добавки (кроме торфяного); бальнеология; производство стройматериалов, клеящих добавок, буровых растворов

Цианофицейный 30 8 5 Цианофицейные >35

Смешанно-водорослевый 30 8 5 Сумма водорослей > 45

Торфянистый 30 8 5 Высших растений >35

Зоогенно-водорослевый 30 8 5 Животных > 15

Кремнистый Диатомовый 65 8 5 Диатомовые >35 Удобрения

Кластогенный Органо-силикатный Органопесчанистый 31...65 8 5 Органические остатки ~ 40, кварц > 30 Удобрения и лечебные грязи

Диатомово-песчанистый 31...65 8 5 Диатомовые ~ 20, кварц >30

Органоглинистый 31...65 8 5 Органические остатки ~40, гл. минералы > 30

Диатомово-глинистый 31...65 8 5 Диатомовые ~ 20, гл. минералы > 30

Силикатный Песчанистый 65...85 8 10 Кварц 30... 50 Мелиорант почв

Глинистый 65...85 8 10 Гл. минералы 30..50

Смешанный Карбонатный Органо-известковистый 31...65 8...20 10 Органические остатки ~ 40, кальцит до 20 Удобрения, нейтрализатор кислых почв, кормовые добавки

Глинисто-известковый 31...85 8...20 10 Гл. минер. > 30, кальцит до 20

Известковый 31...85 20 10 Органические остатки 15... 5 0, кальцит 20...40

Железистый Органожелезистый 31...65 8 5...10 Органические остатки 15...50, лимонит 5...10 Удобрения, лечебные препараты, модифицирующие добавки

Известково-железистый 31...65 8...20 5...10 Кальцит до 20, лимонит 5... 10

Лимонитовый 31...65 8 10 Лимонит> 10 Красители

Сульфидный 31...65 8 10 Пирит, марказит >10

Верхний слой сапропелей находится в текучем состоянии в стадии суспензии, влажность их выше верхнего предела пластичности, плотность незначительна, структурная плотность минимальна.

Погребенные сапропели находятся под торфяной залежью, редко под минеральными наносами, для которых стадия седиментогенеза уже закончилась, начинается стадия диагенеза. По мере обмеления и зарастания озер совершается постепенный переход от открытых сапропелевых месторождений к погребенным. Однако часто в почти совершенно заросших озерах остаются небольшие просветы воды, так называемые «окна», приуроченные к наиболее глубоким участкам озера. Хотя в пополнении сапропелевых запасов они уже не играют существенной роли, однако служат косвенным указателем месторождений сапропелей с наибольшей глубиной. Если суммарная площадь остаточных озер невелика по сравнению с общей площадью сапропелевых отложений, то такие месторождения нужно относить к погребенным. Обычно мощность открытых сапропелевых месторождений колеблется от 3 до 10 м, встречаются до 20 м (оз. Судоболь и Большое Свято, Белоруссия), 40 м (оз. Семино, Ярославская область) и 197 м (оз. Бива, Япония) Сапропели, погребенные под торфом, практически не изучены. Средняя мощность их слоя составляет 0,9... 1,3 м, достигая в отдельных месторождениях 2,8 м. Зольность залегающих под торфом сапропелей выше, чем у озерных, отмечается и большее содержание микроэлементов, таких как марганец, цинк, медь, кобальт и др. [101].

Состав и свойства сапропелей

Основные свойства и ценность сапропелей определяется соотношением органического и минерального вещества [12, 22, 25, 29, 38, 42, 43, 50, 59, 69, 85, 92, 94,95,106]. Характерный состав сапропелевых отложений приведен на рис. 1.1.

Органическая часть составляющих сапропелей образуется в большинстве случаев из водных растений и организмов в условиях недостаточного или полного отсутствия кислорода.

Сапропель

Органическая часть 15-85%

Групповой состав

Элементарный состав

-{Битумы 2,8-11,8%

Гуминовые кислоты 8,9-32,0%

-| Фульвокислоты 7,1-28,0%

Целлюлоза 0,9-7,4%

Гемицеллюлоза 5,8-26,4%

Водорастворимые соединения 1,3-10,7%

Легкогидролизуемые соединения 6-60%

Трудногидролизуемые соединения 1,9-13,6%

Негидролизуемые соединения 10,5-39,6%

Углерод(С) 47,2-61,4%

Кислород(О) 25,0-36,0%

Водород(Н) 6,6-8,1%

Азот(1Ч) 4,0-6,0%

Сера(8) 0,3-6,3%

Минеральная часть 85-15%

Макроэлементы

Кремнезем(8Ю2) 2,5-45,5%

Кальций(СаО) 1,8-22,0%

Магний(М§0) 0,2-1,5%

Калий(К20) 0,2-1,1%

Алюминий(А1203) 0,2-1,1%

Железо(Ре203) 0,7-4,6%

Фосфор(Р205) 0,1-0,7%

Микроэлементы

Кобальт(Со) 0,9-23,3 мг/кг

Никель(№) 0,6-38,2 мг/кг

Медь(Си) 2,2-45,0 мг/кг

Бор(В)

4,0-129,0 мг/кг

Цинк(гп) 0-400,0 мг/кг

Молибден(Мо) 0-8,3 мг/кг

Ванадий(У) 0-71,0 мг/кг

Рисунок 1.1 - Характерный состав сапропелевых отложений

Минеральная составляющая в сапропелях образуется в основном за счет поступления продуктов ветровой и водной эрозии.

По данным А.Я. Рубинштейна [71] твердая фаза сапропелевых отложений характеризуется следующим гранулометрическим составом: 15-КЗО% глинистых фракций (менее 5 мк), 57-^-79% пылеватых частиц (5-50 мк), 6-ИЗ% песчаных частиц (более 50 мк). При этом отмечается, что органическое вещество содержится преимущественно в тонкодисперсных фракциях.

Внешне сапропель имеет вид желеобразной однородной массы, консистенция которой в верхних слоях приближается к сметанообразной, а в нижних становится более плотной. Часто сапропель имеет мелкозернистую структуру. На его консистенцию сильно влияют минеральные примеси, придающие сапропелям характер глинистых, песчаных или известковистых образований.

Окраска сапропелей очень разнообразна, причем цвет играет большую роль при глазомерной оценке отложений, так как указывает на присутствие некоторых органических и неорганических компонентов: оливковый - хлорофилла, розовый -каротина или марганца, голубоватый - вивианита, черный - железа, серый - глины или извести. Следует отметить, что естественную окраску имеют сапропели непосредственно после извлечения из залежи. Даже кратковременное воздействие воздуха существенным образом изменяет окраску последнего. В естественном состоянии сапропель представляет собой сложную многокомпонентную полидисперсную коллоидную систему. Согласно инженерно-геологической классификации горных пород (по В.Л. Саваренскому с изменениями и дополнениями В.Д. Ломтадзё), их можно отнести к пятой группе осадочных пород, т.е. к группе пород особого состава, состояния и свойства. Горные породы этой группы характеризуются специфическими свойствами, требуют специальных методов исследования и индивидуальной оценки.

Сапропель не имеет запаха, только некоторые разновидности могут издавать запах сероводорода. Реакция среды сапропелевых отложений нейтральная или слабокислая.

Открытые и погребенные сапропелевые месторождения следует четко разграничивать, поскольку они отличаются друг от друга по своим физико-химическим свойствам. В первом случае верхние слои сапропеля (до 2,5-3 м) находятся в текучем состоянии (текучая консистенция) и их структурная прочность минимальна. Во втором случае, сапропели обладают определённой структурной прочности и находятся в пластичном состоянии.

Инженерно-геологические свойства сапропелей определяется их составом и состоянием. Состав сапропелей характеризуется содержанием органического вещества, а состояние - влажностью. Влажность илистых осадков находится в прямой зависимости от количества органического вещества, удерживающего воду в порах(корреляционное отношение равно 0,76).

Естественная влажность сапропелей зависит от процентного содержания органики, степени их уплотненности и с глубиной залегания уменьшается. Она изменяется от 9597% (абс. 1900-3200%) до 50-60%, достигая иногда 10-20% (рис. 1.2 и 1.3).

^абс

5000

4000-

абс ЮОЛУотн

^абс

100%

Woтн

^100 §90

§ 80 К

* 70 ч

ш

ы 60 ев

■ 50

и

£ 40

и

г зо

о СЧ

20

■ V - . * " * • * •

' р • ,

.о; о.-, о -о. о

о

. - 1 о - 2

•а

О-? О•*<*

о*

" 0 10 20 3 0 4 0 50 60 70 80 90 1 00 А

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Зольность, %

Рисунок 1.2 - Соотношение абсолютной Рисунок 13 - Зависимость относительной и относительной влажности [94] влажности сапропеля от зольности. Образцы

с глубин: 1 -до 5 м; 2 - более 5 м [94]

Плотность сапропелей (плотность залежи) с естественной влажностью весьма мала. Объемный вес скелета возрастает по мере уменьшения содержания органики,

но обычно не превышает 0,05-0,5 г/см3. Независимо от состава, прослеживается тесная связь объемного скелета сапропелей с влажностью.

Удельный вес сапропелей (плотность твердой фазы) зависит от содержания органического вещества и состава минеральной части. С уменьшением содержания органики от 90 до 10% удельный вес пропорционально возрастает от 1,4-1,5 до 2,42,65 г/см3 [93].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Казаков, Владимир Александрович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Аджиенко В.Е. Очистка поверхностных водных объектов от донных отложений: причины заиливания и экономика проблемы. // Вода: химия и экология. — 2010. №3, с. 26-36.

2. Амарян Л.С. Свойства слабых грунтов и методы их изучения. - М.: Недра, 1990 -200 с.

3. Арефьев H.H. Земснаряды с шнековыми нагнетателями для добычи сапропелей из открытых водоемов// Горн, информ.-аналит. бюл. - 2006. №1, с. 199204.

4. Арефьев H.H. Исследование трубопроводного транспорта пульпы при разработке сапропеля земснарядами с центробежными насосами. //Гидротехническое строительство. -М.: 2013.

5. Арефьев H.H. Новые средства для добычи и транспортирования сапропелей // Горн, информ.-аналит. бюл. - 2009. Т. 1. №12. С. 175-182.

6. Арефьев H.H. Земснаряды с шнековыми нагнетателями для добычи сапропелей из открытых водоемов // Горн, информ.-аналит. бюл. - 2006. Т. 7. №1. С. 201-205.

7. Арефьев H.H. Некоторые варианты технологии и средств добычи сапропелей естественной влажности // Сб. докладов Межд. научно-практич. конфер. «Сапропель и продукты его переработки» - Омск, 2008. С. 52-53.

8. Бакшеев В.Н. Добыча и использование грунтов (сапропелей). Тюмень: Блиц-пресс, 1998. - 52 е.: ил.

9. Бакшеев В.Н. Сапропель вчера, сегодня и завтра: монография. - Тюмень: [б. и.], 1998.-79 е.: ил.

10. Басалыга E.H., Романовский Г.А., Федотов А.И., Мазуренко Н.М. Добыча сапропеля, залегающего под торфом // Химизация сельского хозяйства, 1990, №1 с приложением.

11. Бессонов Е.А. Технология и механизация гидромеханизированных работ: Справочное пособие для инженеров и техников. - М.: Центр, 1999. - 544 с.

12. Бракш H.A. Сапропелевые отложения и пути их использования. - Рига, 1971.

282 с.

13. Валюнас К.Ю., Кубилене Г.П. Запасы и использование сапропелей, залегающих под торфом // Торфяная промышленность, 1989, №5.

14. Вирясов Г.П., Пунтус Ф.А., Кот H.A., Гайдукевич О.М. Добыча сапропеля естественной естественной влажности // Сб. докладов VII Межд. конфер. физико-химии торфа и сапропеля - Тверь, 1994. С. 85-86.

15. Временные рекомендации по технологии добычи залегающего под торфом сапропеля экскаваторным способом: методический материал / Ин-т торфа АН БССР и др. - Минск: [б. и.], 1989. - 27 е.: ил.

16. Гайдукевич О.М. Технологические основы селективной добычи сапропелей естественной влажности: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Минск, 2002 - 21 с.

17. Галенчик И.З. Некоторые особенности осушения и добычи сапропелей, залегающих под торфом // Тезисы докладов. Проблемы использования сапропелей в народном хозяйстве.-Минск, 1981.

18. Гальперин А.М., Дьячков Ю.Н. Гидромеханизированные природоохранные технологии. -М.: Недра, 1992.

19. Геологический отчет о детальной разработке месторождения сапропеля «Озеро Кругловское» Лотошинского района Московской области. Per. №46-90-4/1. -Малаховка, 1990 - 108 с.

20. Гидротранспорт сапропеля // Сб. научных трудов //ВНИИПИ гидротрубопровод. -М., 1987.

21. Голуб A.B.. Исследование технологии намыва сапропелей на поля передвижными установками при очистке водоемов: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М.; 1979 - 276 с.

22. Гонцов A.A. Минеральное сырье. Сапропели: справочник. - М.: ЗАО Теоинформмарк", 1997.-21 е.: ил.

23. Дементьев В.А. Индустриализация добычи сапропеля и производства УМС(удобрительно-мелиорирующих смесей) на его основе// Горн, информ.-аналит. бюл. - 2011. №3. С. 297-302.

24. Дементьев В.А. Способы и средства добычи сапропелей естественной добычи// Горн, информ.-аналит. бюл. - 2010. №1. С. 24-28.

25. Добрецов В.Б. Сапропели России: освоение, использование, экология. -СПб.: Гиорд, 2005,194 с.

26. Добрецов В.Б. и др. Гидромеханизированная разработка донных озерных отложений// Учебное пособие. - СПб., 1995. - 76 с.

27. Добрецов В.Б., Шуйский В.Ф, Иванько Л.В., Штин С.М. Экология озера как основной критерий выбора технологии разработки сапропеля// Горн, информ.-аналит. бюл. - 2001. №2. С. 131-144.

28. Добрецов В.Б., Лигоцкий Д.Н., Русское А.А., Штин С.М. Рациональное использование недр и экология при освоении озерных сапропелей// Горн, информ.-аналит. бюл. - 2001. №11. С. 27-36.

29. Добрецов В.Б., Рогалев В.А., Опрышко Д.С. Мировой океан и континентальные водоемы: минеральные ресурсы, освоение, экология. Спб, 2007.

30. Егоров В.К., Каменецкий В.Л., Харчеико С.Л., Штин С.М. Научные и практические достижения в области гидромеханизации. - М.: Изд-во МГГУ, 2001. -499 с.

31. Инструкция по разведке озерных месторождений сапропеля. - М., 1987.

32. Казаков В.А. Технологическая характеристика комплексов при разработке озерных сапропелевых месторождений// Горн, информ.-аналит. бюл. - 2011. №1. С. 125129.

33. Казаков В.А. Особенности разработки погребенных сапропелевых месторождений//Горн, информ.-аналит. бюл. - 2011. №7. С. 70-74.

34. Казаков В.А. Исследование оптимальных параметров обезвоживания сапропеля в геотекстильных контейнерах. // Сборник докладов VI съезда гидромеханизаторов России. - М.: - 2012. С. 285-290.

35. Казаков В.А. Обоснование параметров траншейного метода гидромеханизированной добычи сапропелей. // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельная статья(специальный выпуск). - 2013. - №5. - 12 с. - М.: Изд. «Горная книга».

36. Казаков В.А. Зависимость производительности земснаряда от физико-механических свойств разрабатываемых сапропелей// Горн, информ.-аналит. бюл. -2013. №6. С. 83-87.

37. Керечанина Е.Д. Приемы обезвоживания сапропелей и процессы их минерализации: Автореферат дисс. на соис. уч. степ. канд. техн. наук. - Великие Луки, 2011.-23 с.

38. Кирейчева Л.В., Хохлова О.Б. Сапропели: Состав, свойства, применение. -М., 1998. - 124 с.

39. Кшондзер Э.Г. Изменение вязкости сапропелевой пульпы / Гидротранспорт сапропеля. Сборник научных трудов. - М.: ВНИИПИгидротрубопровод, 1987, 2 с. 10-15.

40. Кондратенко О.В., Тарасов Ю.Д. Технология и оборудование для снижения влагосодержания сапропеля // Горн, информ.-аналит. бюл. - 2009. №10. С. 214-219.

41. Кордэ Н.В. Биостратификация и типология русских сапропелей. - М.: Изд-во АН СССР, 1960.-220 с.

42. Косаревич И.В. Структурообразование в дисперсиях сапропелей. -Минск: Наука и техника, 1990. - 248 е.: ил.

43. Косов В.И. Сапропель. Ресурсы, технологии, геоэкология - СПб.: Наука, 2007. -224 с.

44. Косов В.И. Сапропель - уникальное полезное ископаемое // Горный журнал, 2009, №6. С. 31-33.

45. Косов В.И., Золотухин А.П. От геоэкологии до нанотехнологий. Композитные строительные и топливно-энергетические материалы из органогенных горных пород и отходов - СПб.: Из-во Полит, ун-та, 2010.-368 с.

46. Курзо, Б. В., Бурак Ю.Л. Критерии выбора озерных месторождений сапропелей для промышленного освоения // Тез. докл. I науч.-практ. конф. <Шроблемы охраны геологической среды>. - Минск, 1995. - С. 118-119.

47. Курзо Б. В., Гайдукевич О.М. Технология разработки торфа и сапропеля канатным скреперованием // Природопользование: сб. науч. тр./ Ин-т пробл. использования природ, ресурсов и экологии НАЛ Беларуси; под ред. И. И. Лиштвана, В. Ф. Логинова. - Минск: ОДО «Тонпик», 2006. - Вып. 12. - С. 103-107.

48. Курлаев Н.Д. Подводный земснаряд. Опыт работы. // Горн, информ.-аналит. бюл. - 2009. Т. 1. №12. С. 264-270.

49. Курлаев Н.Д., Штин С.М. Сапропель - удобрение экономичное // Горный журнал, 1999, №11. С. 54-55.

50. Ларгин И.Ф. Геология сапропелевых отложений (Основы сапропелеведения): учебное пособие. - Калинин: КПИ, 1989. - 72 с.

51.Лецко А.П. Гидротранспортирование сапропеля по трубам // Торфяная промышленность. 1988. - № 2. С. 12-14.

52. Липский И.В. Разработка гидромеханизированных природоохранных технологий для горнотехнической и строительной практики: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М., 2000— 21 с.

53. Лопотко МЗ. Озера и сапропель. - Минск.: Наука и техника, 1978. - 88 с.

54. Лопотко М.З. Сапропели БССР, их добыча и использование / Под ред. Г.В.Богомолова. - Мн.: Наука и техника, 1974,207 е., ил.

55. Лопотко М.З., Евдокимова Г.А. Сапропели и продукты на их основе. -Минск: Наука и техника, 1986 - 191 с.

56. Лопотко М. 3., Евдокимова Г.А., Кузьмицкий П.Л. Сапропели в сельском хозяйстве / АН Беларуси, Ин-т проблем использования природ, ресурсов и экологии. - Минск: Наука и техника, 1992. - 215 с.

57. Лопотко М.З., Кислов Н.В. Использование сапропелей в народном хозяйстве СССР и за рубежом. Обзорная информация. М.: ОВИН ЦБН ТИ Минтоппрома РСФСР, 1990. - 86 с.

58. Лопотко М.З., Лецко А.П., Дубинин С.К. Рекомендации по технологии промышленной добычи сапропелей из открытых водоемов для удобрений. (Академия наук Белорусской ССР. Институт торфа). - Минск: Наука и техника, 1981.-78 с.

59. Мартинсон А.Г. Физико-механические и водные свойства сапропелей // Торфяная промышленность. 1965. - № 5. С. 25-30.

60. Меламут Д.Л. Гидромеханизация в ирригационном и сельскохозяйственном строительстве // Стройиздат. Москва - 1967.

61. Методические указания по расчету гидравлического транспорта сапропелей. -М.: ВНИИГиМ, 1981.-53 с.

62. Мисников О.С., Гамаюнов С.Н. Пустотелый заполнитель для легкого бетона на основе торфа и минерального сырья // Строительные материалы. - 2004. № 5. С. 22-24.

63. Мисников О.С., Беляков В.А., Шамбер О.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. Добыча кускового торфа и сапропеля: учебное пособие 1-е изд. Тверь: 11 ГУ, 2008. - 160 с.

64. Москалев Н.М. Напорный гидротранспорт ила. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М., 1957 - 220 с.

65. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. - М., Наука, 1979.

66. Нурок Г.А., Бруякин Ю.В., Ляшевич В.В. Гидротранспорт горных пород/ Учебное пособие. - М., Наука, 1974.

67. Пеняскин Т.И. Гидромеханизация добычи озерного сапропеля на Южном Урале. Современное состояние и перспективы использования сырьевой базы Челябинской области. Сборник научных статей, посвященный 300 лет горногеологической службе России. - 2002.

68. Пюнис A.A. Технология намыва сапропеля на поля. - Гидротехника и мелиорация, №6,1978. С. 95.

69. Пидопличко А.П. Озерные отложения Белорусской ССР: (генезис, стратиграфия и некоторые качеств, особенности) / А. П. Пидопличко, И. И. Лиштван; АН БССР, Ин-т торфа. - Минск: Наука и техника, 1975. - 119 с

70. Рекомендации по разработке залежей сапропелей землесосными снарядами. - М.: ВНИИГиМ, 1978.

71. Рубинштейн А.Я. Инженерно-геологические особенности сапропелевых отложений. -М.: Наука, 1971.

72. Рубинштейн А.Я. Интенсивность сапропеленакопления в галогене на территории СССР // Исследование торфяных месторождений. - Калинин, 1980. С. 58-66.

73. Рубинштейн АЛ., Успенская О.Н. Генетическая классификация сапропелей // Исследование торфяных месторождений / КГУ. Калинин, 1980. С. 67-68.

74. Руденский С.С. Обоснование природосберегающих технологий разработки подводных сапропелевых месторождений: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - С-Петербург, 1993- 141 с.

75. Сапропель: ресурсы, область применения, технология добычи и переработки: Науч. техн. обзор. Гипроречтранс. - М., 1991.-142 с.

76. Сапропелевые месторождения СССР: Справочно-инструктивные материалы/ Ин-т географии АН СССР; Гипроторфразведка. - М., 1964.

77. Сметании В.И., Меламут Д.Л. Выбор рациональных параметров гидротранспортирования сапропеля на поля // Гидротехника и мелиорация, №2, 1982. С. 10-15.

78. Сметании В.И., Согин A.B., Согин И.А. Очистка водоемов и русел малых рек с помощью отечественных технических средств // Экономические стратегии, №7-8, 2010. С. 88-91.

79. Смирнов A.B. Озерные сапропели. - М.: Колос, 1965. - 160 с.

80. Смирнов A.B., Томин Е.Д. Применение гидромеханизации на добыче сапропелей, отложившихся в озерах. - Гидротехника и мелиорация, №7,1956. С. 29-36.

81. Согин A.B. Поисковое проектирование и создание машин для добычи сапропеля и очистки водоемов// Горн, информ.-аналит. бюл. - 2006. Т.8. №1. С.117-134.

82. Согин A.B., Штин С.М. Добыча сапропеля и возможности отечественных земснарядов// Горн, информ.-аналит. бюл. - 2011. №1. С. 130-136.

83. Соловьев М.М., Белоголовая JI.A. Основные типы озерных и болотных сапропелевых отложений озера Селигер // Тр. Сапропелевого ин-та. 1934. Т.1. С. 27-61.

84. Стеклов H.A., Ильина Е.Д. О генетической классификации сапропелей// Проблемы использования сапропелей в народном хозяйстве. Минск: Наука и техника, 1976. С. 63-73.

85. Тарантов A.C. Минералогия и геохимия сапропелевых месторождений: учебное пособие. - Калинин: Калинин, полит, инст, 1990, 68 с.

86. Тарасов Ю.Д., Николаев А.К., Поспелова М.А., Васильева С.Н. Комплекс для добычи сапропеля при его использовании в качестве удобрения// Горное оборудование и электромеханика - 2006. №3. С. 41-43.

87. Титов Е.М. К химической характеристике уральских сапропелей.// Докл. АН СССР т. II.-1967 №7.

88. Томин Е.Д., Фомин А.И. Сапропель, его добыча и использование в сельском хозяйстве. - Ярославль: Верхне-Волжск. кн. изд., 1964, 104 с.

89. Федотов А.И., Басалыга E.H. Прочность и плотность сапропелей, залегающих под торфом // Торфяная промышленность, 1991, №1.

90. Федотов А.И., Малышев Ф.А., Басалыга E.H., Резвицкий A.B. Технология добычи сапропелей, залегающих под торфом // Торфяная промышленность, 1987, №11.

91. Федотов А.И., Островерхова Л.Г., Романовский Г.А. Фильтрационная способность сапропелей, залегающих под торфом // Торфяная промышленность, 1991, №2.

92. Филин В.А. Исследования и совершенствование методов изучения физико-механических свойств сапропелей: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Калинин, 1980, 237 с.

93. Филин В.А. Экспресс-метод определения плотности сапропеля// Торфяная промышленность. - М.:1988, №2.

94. Фомин А.И. Технология добычи местных удобрений / Учебн. пособие для студентов высших уч. зав. - Москва: Высшая школа., 1969. - 296 с. с илл.

95. Холоднякова В.А. Обоснование рационального освоения месторождений озерных сапропелей: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - С-Петербург, 1999 - 235 с.

96. Хохлов В.И. Современное состояние добычи и использования сапропеля на удобрения: /ВНИИТЭИагропром/М.; 1991, 61 с.

97. Шкундин Б.М. Землесосные снаряды. - М.: Энергия, 1968.

98. Шкундин Б.М. Землесосные снаряды в гидротехническом строительстве. - М.: Высшая школа, 1977, 239 с. с ил.

99. Шостакович В.Б. Слоистые иловые отложения и некоторые вопросы геологии. - Изв. Всесоюз. географич. о-ва, 1941, № 3. 393-405 с.

100. Штин С.М. Исследование производственных процессов при разработке землесосными снарядами сапропелевых месторождений с использованием нового грунтозаборного устройства: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М.; 1999 - 120 с.

101. Штин С.М. Новое в гидромеханизированном способе добычи сапропелей // Горный журнал, 1998, №6. С. 71-72.

102. Штин С.М. Озерные сапропели и их комплексное освоение. - М.: Изд-во МГГУ, 2005. - 374 с.

103. Штин С.М. Опыт и перспективы разработки сапропеля // Горный журнал, 1997, №3. С. 21-22.

104. Штин С.М. Влияние гидромеханизированных добычных работ на функционирование водных экосистем при разработке обводненных месторождений сапропеля // Горн, информ.-аналит. бюл. - 2001. №10. С. 45-53.

105. Штин С.М. Рациональное освоение озерных сапропелей СевероЗападного региона России // Горн, информ.-аналит. бюл. - 2000. №9. С. 12-18.

106. Ялтанец И.М., Бессонов Е.А., Штин С.М. Научные и практические достижения в гидромеханизации горных и строительных работ. - М.: Изд-во МГГУ, 2009.-333 с.

107. Ялтанец И.М., Штин С.М. Новые технические решения добычи сапропеля со дна водоемов плавучими землесосными снарядами. Сб. научных статей «Гидромеханизация - 98». М.: МГТУ, 1998.

108. Ялтанец И.М, Штин С.М. Гидромеханизация горных работ и ее роль в повышении плодородия земель Центральной России// Горн, информ.-аналит. бюл. -2002. №7. С. 199-205.

109. Ялтанец И.М., Иванов С.А., Казаков В.А., Ермолаев C.B. Geotube® Dewatering - технология обезвоживания при добыче и переработке сырья в горной промышленности. // Гидротехническое строительство. - М.: - 2012, №4. С. 13-21.

110. Ялтанец И.М., Казаков В.А., Ермолаев C.B. Обезвоживание органического сапропеля в геотекстильных контейнерах Geotube®. // Деп. В МГГУ, № 985/12-13. Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Изд. МГГУ -2013,9 с.

111. Ялтанец И.М, Штин С.М., Поштарь A.C., Кимарская С.И. Научно-практическое использование сапропелевых илов и торфяных грязей в комплексном санаторно-курортном лечении// Горн, информ.-аналит. бюл. - 2004. №12. С. 28-39.

112. Ялтанец И.М., Иванов С.А., Казаков В.А., Ермолаев C.B. Технология Geotube® Dewatering в процессах обезвоживания в добыче и переработке сырья в горной промышленности. //Сборник докладов VI съезда гидромеханизаторов России. - М.: - 2012. С. 270-284.

113. Ялтанец И.М. Гидромеханизированные и подводные горные работы. Учебник для студентов вузов специальности «Открытые горные работы». - М.: Из-во ООО «Центр инновационных технологий», 2012, 716 с.

114. Lauterborn R. Die sapropelische Lebewelt. // Zool. Anz., 1901, Bd. 24.

115. Tencate Geotube® Обезвоживание промышленных отходов. Tencate Geosynthet. Industrial Fabries. Grass.