Определение производительности подводного добычного забоя при разработке залежей железо-марганцевых конкреций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат технических наук Федотов, Андрей Борисович

• Федотов, Андрей Борисович
• кандидат технических наук
• 2006

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение производительности подводного добычного забоя при разработке залежей железо-марганцевых конкреций»

В настоящее время практически все передовые в промышленном отношениины занимаются освоением минеральных ресурсов Мирового океана. В некоторыхнах вопросы разведки полезных ископаемых морского дна и их разработки подняты до уровня общенациональных проблем.

Некоторые зарубежные ученые объясняют стремление к освоению минеральных ресурсов океана лишь истощением материковых месторождений. Они приводят цифры, показывающие обеспеченность человечества минеральным сырьем (от 20 до 70 лет и более в зависимости от вида полезного ископаемого) и являющиеся по крайней мере малооптимистичными. С таким утверждением вряд ли стоит соглашаться безоговорочно, хотя с фактом истощения материковых месторождений нельзя не считаться. Современная техника и технология горного производства позволяют отрабатывать месторождения со сравнительно малым содержанием полезных компонентов, разрабатывать полезные ископаемые на больших глубинах и в больших объемах.

На наш взгляд, возникновение и развитие проблемы освоения полезных ископаемых Мирового океана обусловили две основные причины. Первая заключается в том, что при современном состоянии техники в ряде случаев может быть более экономична подводная добыча полезных ископаемых (в частности, россыпных) по сравнению с материковой, поскольку исключение из технологического цикла буровзрывных работ, дробления и некоторых других операций снижает себестоимость добываемых полезных ископаемых. Это подтверждается данными пробной и промышленной подводной добычи твердых полезных ископаемых, осуществляемой более чем в 30 странах мира. И вторая причина - практически полное отсутствие или недостаточное количество полезных ископаемых на материковой части некоторых стран при значительных запасах в шельфовой зоне, примыкающей к границам этих государств.

Импортная зависимость Российской Федерации по марганцевому сырью (Украина, Габон), когда после прекращения существования СССР Россия лишилась 90% материковых запасов марганцевых руд, предопределяет несомненную целесообразность освоения шельфовых месторождений железо-марганцевых конкреций (ЖМК).

Месторождения ЖМК на дне шельфовых морей России известны в Белом, Карском, Беринговом и Балтийском морях, при этом по климатическим и другим природным и горно-геологическим факторам наиболее изученными и привлекательными для освоения являются залежи ЖМК восточной части Финского залива Балтийского моря.

Достаточно подробные сведения о месторождениях ЖМК восточной части Финского залива явились результатом многолетних исследований М.А. Спиридонова, В.А. Жамойды [65, 66, 67], П.Е. Москаленко и их коллег из ВСЕГЕИ. Месторождения ЖМК Лужской и Копорской губ залива и некоторых других его частей были исследованы специалистами ООО "Петротранс" за последние 3-5 лет. Имеющиеся данные позволяют предложить, в первоначальном варианте, технику разработки ЖМК Финского залива.

Специальные комплексы оборудования для разработки подводных месторождений должны включать в себя: подводную модель, обеспечивающую складирование полезного ископаемого и энергоснабжение комплекса, гибкий трубопровод, горную машину, обеспечивающую отделение полезного ископаемого от массива и транспортное средство для подъема горной массы.

Однако, при всем разнообразии предложений модельного ряда добычной техники до сих пор не существует отлаженной технологии её применения, что в значительной степени затрудняет разработку шельфовых месторождений ЖМК. Целью данной работы является создание методики определения производительности подводного забоя при использовании современных добычных агрегатов. Это позволит ускорить процесс создания технологии использования новейшей техники.

Заключение диссертации по теме «Геотехнология(подземная, открытая и строительная)», Федотов, Андрей Борисович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Диссертация является научной квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной для разработки подводных рудных месторождений задачи - создание методики определения производительности подводного забоя при использовании современной добычной техники.

Основные научные результаты и выводы заключаются в следующем:

1. Установлены основные недостатки и намечены пути совершенствования добычной техники и технологии при разработке подводных месторождений.

2. Разработана методика инженерного расчета производительности подводного забоя

3. Определена степень влияния различных факторов на производительность подводного забоя (в порядке убывания коэффициента эластичности): продолжительность смены (100%), коэффициент использования добычного агрегата во времени (100%), объемная консистенция пульпы (82,2%), производительность землесоса (по пульпе) (80,4%), мощность залежи (23,8%), ширина заходки (22%), коэффициент учитывающий потери (21,3%), длина блока (21,3%),. время маневра (20,7).

4. Выявлены специфические особенности систем разработки подводных месторождений в отличие от систем разработки при эксплуатации наземных месторождений.

5. Разработана методика инженерного расчета площади участка дна отрабатываемого добычным агрегатом с одной точки стоянки судна при использовании гибкого трубопровода конструкции проф. Б.С. Маховикова для условий месторождений ЖМК Финского залива (глубины 40 - 60 м). 6. Рекомендован приемлемый вариант системы разработки подводного месторождения с использованием современных добычных средств, позволяющий создать стабильное горное предприятие высокой производительности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Федотов, Андрей Борисович, 2006 год

1. Юфин А.П. Гидромеханизация. Москва. Стройиздат. 1974.

2. Замеров В.Н. Разведка и добыча полезных ископаемых мирового океана. Москва 1988.

3. Пирский А.А. Добыча полезных ископаемых из морей и океанов. Киев 1978.

4. Лифшиц Л.Л Техника подводной добычи полезных ископаемых. Издательство "Знание", Москва 1971.

5. Шкундин Б.М. Землесосные снаряды. Энергия, М. 1968.

6. Жарницкий Е.П. Землесосные снаряды с погружными грунтовыми насосами. Москва "Недра" 1988.

7. Александров И.Л. Развитие исследований технологии глубоководной добычи железомарганцевых конкреций во Франции и Японии. Москва 1992.

8. Добрецов В.Б., Рогалев В.А. Основные вопросы освоения минеральных ресурсов мирового океана. Санкт-Петербург, 2003.

9. Хорошилов Н.Н. Определение рациональных параметров фрезерного рыхлителя землесосного снаряда. Автореферат диссертации Л. 1963.

10. Ю.Хорошилов Н.Н. Рациональные параметры фрезерного разрыхлителя. Труды ВНИИГСа, БТИ №1, Л. 1958.

11. Шкундин Б.М. Землесосы и землесосные снаряды. Госэнергоизиздат, М. 1961.

12. Харин А.И. Разработка грунтов плавучими землесосными снарядами. М. 1966.

13. Мороз В.А. Повышение эффективности работы плавучих земснарядов. Сб. "Гидромеханизация земляных и открытых горных работ". Госэнергоиздат. М. 1957.

14. Холин Н.Д. Авторское свидетельство №78991, кл. 84d.

15. Царевский A.M. Гидромеханизация мелиоративных работ. Сельхозиздат. М. 1963.

16. Харин А.И. Удаление из водозаборных ковшей, "Водоснабжение и санитарная техника" №1, 1960.

17. Раздольный В.А. Лабораторные исследования процесса всасывания крупнозернистого сыпучего грунта. Научно-техническое сообщение ВНИИНеруда №1-2, 1960.

18. Пухов П.П. Гидравлические разрыхлители грунта на землесосных снарядах. РечиздатМ. 1957.

19. Стариков А.С. Пути повышения производительности речных землесосов. Изд. "Речной транспорт". М. 1961.

20. Разработка и исследование фрезерно-гидравлического разрыхлителя с принудительным подводом грунта к сосуну. Отчет ВНИИНеруда 1960.

21. Харин А.И., Юдичев В.В. Исследования по применению вибраций для подводной разработки грунта землесосными снарядами. Сб. тр. ВНИИНеруда, вып. 1, Госстройиздат, М. 1962.

22. Патент РФ на изобретение №2170823. Устройство для разработки конкреций/ СПГТИ; Добрецов В.Б., Асатур К.Г., Лигоцкий Д.Н., Кулындышев В.А., Мареев Д.Б., Федотов А.Б.

23. Патент РФ на изобретение №2170825. Устройство для разработки конкреций/ СПГТИ; Добрецов В.Б., Асатур К.Г., Лигоцкий Д.Н., Кулындышев В.А., Мареев Д.Б., Федотов А.Б.

24. Патент РФ на изобретение №2170824. Устройство для разработки конкреций/ СПГТИ; Добрецов В.Б., Асатур К.Г., Лигоцкий Д.Н., Кулындышев В.А., Мареев Д.Б., Федотов А.Б.

25. Г. М. Лезгинцев, С. Ю. Истомин, Е. А. Контарь "Применение эрлифтного оборудования для разработки морских россыпей"- Москва 1973.

26. И. Л. Александров "Развитие исследований технологии глубоководной добычи железомарганцевых конкреций во Франции и Японии"-Москва 1992.

27. Нейтман Л.Н., Фридман М.М. Модернизация земснаряда 350—50 Л для увеличения глубины разработки. Энергетическое строительство, №7, 1986.

28. Лобанов В. А. Справочник по технике освоения шельфа. Л. Судостроение, 1983.

29. Лукошков А.В. Техника и технология морских геологоразведочных и горнодобывающих работ. Ленинград 1984.

30. Маховиков Б.С., Незаметдинов А.Б., Шорников В.В., Шалыгин А.В. Патент РФ на изобретение №2203421 от 27.04.03 "Установка для добычи полезных ископаемых со дна акватории".

31. Шорников В.В., Шмидт В.Э., Маховиков Б.С. и др. Патент РФ на изобретение №2157438 от 10.10.2000 "Гибкий погружной пульпопровод".

32. Потемкин С.В. Разработка россыпных месторождений. М. Недра 1995.

33. Маховиков Б.С., Кабанов М.Л. Горно-добывающий комплекс для морской разработки твердых полезных ископаемых// Горные машины и' автоматика №5. 2003.

34. Добрецов В.Б., Лигоцкий Д.Н., Федотов А.Б. Железо марганцевые конкреции Финского залива и их освоение. Межвузовский научный сборник "Комплексное освоение и экология Россыпных и морских месторождений" Москва, 2004.

35. Меро Д., Минеральные богатства океана, пер. с англ., М., 1969.

36. Меро Д., Добыча полезных ископаемых со дна морей и океанов, М., 1970.

37. ЗБ.Бубис Ю.В., Кинариевский В.А., Махмутова P.M. Земснаряд для подводной добычи и обогащения титаномагнетитовых песков// Опыт гидромеханизации 1 горных, строительных, мелиоративных и транспортных работ. М., МГИ, 1972.

38. Нурок Г.А., Бруякин Ю.В., Бубис Ю.В., Королев В.Г. Технология подводной разработки морских россыпных месторождений// М., МГИ 1974.

39. Рощупкин Д.В. Разработка грунтов землесосными снарядами. М., Стройиздат, 1969.

40. Романенко Б.Е. Эффективные режимы и способы работы землесоса. М., Речиздат, 1954.

41. Молочников JI.H. Подводный земснаряд// Научные основы создания подводной, автоматизированной добычи полезных ископаемых со дна морей и океанов/ М., МГИ, 1975.

42. Фридман Б.Э. Разработка россыпных месторождений гидромеханизацией. Металлургиздат 1957.

43. Арабкина Н.М., Антонова В.М., Архапова С.А., Мельник Р.Г. Глубоководная добыча полезных ископаемых в Мировом океане и охрана окружающей среды. Москва 1985.

44. Сапожников В.В. Формирование основного солевого состава морской воды и ее физико-химические свойства. Москва 1982.

45. Курпаткина Д.К., Кузьменко J1.B. Влияние добавок биогенных элементов на видовой состав фитопланктона в разных типах вод. Экология моря. Киев, 1983 вып. №13.

46. Gripenberg S. Sediments of the Baltic Sea.- Recent Marine Sediments. Oklahoma, 1939, p.75-92.

47. Гидрологический справочник морей СССР. Финский залив / Под ред. Ю.В.Преображенского. JL, Изд-во ЦУЕГМС, 1935, т.1, вып. 1-3.

48. Бутылин В.П., Жамойда В.А. Зональность современного шельфового конкрециеобразования на примере Финского залива.- В кн.: Геология игеохимия железо-марганцевых конкреций Мирового океана. Севморгеология. Д., 1988.

49. Жамойда В.А. Железо-марганцевые конкреции: морфологические особенности и генезис.- В кн.: Геология субаквальной части зоны сочленения Балтийского щита и Русской плиты. ВСЕГЕИ, Д., 1989

50. Шорников В.В., Шмидт В.Э., Маховиков Б.С. и др. Патент РФ на изобретение №2157438 от 10.10.2000 "Гибкий погружной пульпопровод".

51. Арсентьев А.И. Законы формирования рабочей зоны карьера. Л. 1986.

52. Арсентьев А.И. Диалоги о горной науке. СПб 1999.

53. Арсентьев А.И. Развитие горных работ в карьерном пространстве / Ленинградский горный ин-т. Л., 1991.

54. Арсентьев А.И. Производительность карьеров. Санкт-Петербург 2002.

55. Харин А.И., А. Н. Спанцирети, О. В. Федоров / Автоматизация управлением грунтозабора на землесосном снаряде // Гидротехническое строительство. 1992.

56. Л. Н. Нейтман, М. М. Фридман, Н. И. Кожевников, Ф. П. Цурган / Оснащение земснарядов погружными грунтовыми насосами // Гидротехническое строительство. 1994.

57. Маховиков Б.С. Многоступенчатая прямоточная гидротурбина для машин подводной добычи // Записки Санкт-Петербургского государственного горного института. 1995.

58. Маховиков Б.С. Комплексы оборудования для подводной разработки россыпей на шельфе // Горный журнал. 1997. -N11.

59. Маховиков Б.С., Н. В. Братчиков / Средства гидроподъема полезного ископаемого с донной поверхности морского шельфа // Наука в Санкт-Петербургском государственном горном институте (техническом университете). СПб., 1998.

60. Маховиков Б.С., В. В. Шорников/ Определение параметров машины для подводной разработки месторождений полиметаллических песков и илов // . СПб.: СПГГИ, 1998

61. Потемкин С.В. / Состояние и перспективы разработки россыпных месторождений // Горный журнал. 1994. - № 11.

62. Бубис Ю.В. / Особенности разработки морских россыпей золота на континентальном шельфе Аляски // Горный журнал. 1994. - № 11.

63. Бубис Ю.В. / Современное состояние и перспективы освоения океанических месторождений металлоносных пород //Горный журнал. 1994.

64. Жамойда В.А. / Влияние процессов современного железо-марганцевого конкрециеобразования на состояние природной среды Балтийского моря// Проблемы экологической минералогии и геохимии. 1997.

65. Жамойда В.А. / Влияние процессов современного железо-марганцевого конкрециеобразования на состояние природной среды Балтийского моря// Проблемы экологической минералогии и геохимии. 1997.

66. В. А. Жамойда, П. Е. Москаленко, А. Е. Рыбалко, М. А. Спиридонов/ Минерально-сырьевые ресурсы восточной части Финского залива // Разведка и охрана недр. 1998. - N 7-8.

67. Махлина М.И. / Глубоководная добыча железо-марганцевых конкреций во Франции и Японии // Минеральные ресурсы России. -1992,- №6.

68. Истошин С.Ю. / Расчет параметров секторных схем при разведке и опытной добыче конкреций // Известия ВУЗов. Сер. Геология и разведка. -1991. № 12.

69. Истошин С.Ю. / Структура потерь при промышленном освоении железо-марганцевых конкреций // Известия ВУЗов. Сер. Геология и разведка. 1994. - №1.

70. Истошин С.Ю. / Расчет параметров спиральных схем выемки при разведке и опытной добыче конкреций // Известия ВУЗов. Сер. Геология и разведка. 1993. - №4.

71. Патент РФ на изобретение №2166633. Устройство для разработки илистых отложений/ СГПТИ; Добрецов В.Б., Асатур К.Г., Федотов А.Б., Туманов А.В., Руссков А.А.

72. Патент РФ на изобретение №2175121. Пробоотборник для илистых отложений/ СПГГИ; Добрецов В.Б., Федотов А.Б., Туманов А.В., Руссков А.А.

73. Патент РФ на изобретение №2182661. Пробоотборник для поверхностных отложений морского дна/ СПГТИ; Добрецов В.Б., Асатур К.Г., Ликоцкий Д.Н., Кулындышев В.А., Мареев Д.Б.,Федотов А.Б.

74. Патент РФ на изобретение №2166632. Устройство для добычи сапропеля/ СПГГИ; Добрецов В.Б., Иванько Л.В., Федотов А.Б., Туманов А.В., Руссков А.А.

75. Патент РФ на изобретение №2173779. Погружной илозаборный агрегат / СГПТИ; Добрецов В.Б., Федотов А.Б., Туманов А.В., Руссков А.А.

76. Патент РФ на изобретение №2178554. Устройство для отбора проб илистых отложений/ СПГТИ; Добрецов В.Б., Огородников Ю.Н., Федотов А.Б., Туманов А.В., Руссков А.А.

77. В. Б. Добрецов, Д. Э. Чиркст, В. А. Рогалев и др. / Рациональная технология добычи и переработки железо-марганцевых конкреций

78. Финского залива Балтийского моря // Известия вузов. Горный журнал.2003.

79. В. Б. Добрецов, А. А. Кулешов, В. С. Евдокименко / Технология добычи железо-марганцевых конкреций Балтийского моря с помощью вертикального эрлифтного подъема // Горный журнал. 2001. - №8.

80. В. Б. Добрецов, Д. Э. Чиркст, А. А. Кулешов, А. Н. Глазов / Разработка и комплексное использование материалов залежей железо-марганцевых конкреций Финского залива // Горный журнал. 2002. - №8.

81. Б. С. Маховиков, М. Л. Кабанов / Исследование гидравлических сопротивлений гибкого шарнирного трубопровода для подводной добычи полезных ископаемых // Известия вузов. Горный журнал. -2005.-№5.

82. Б. С. Маховиков, М. Л. Кабанов / Математическое моделирование трассы шарнирного трубопровода положительной плавучести // Известия вузов. Горный журнал. 2005. - №3.

83. Б. С. Маховиков, А. В. Шалыгин / Создание гидротурбинных приводов для подводных добычных машин // Горные машины и автоматика.2004. №2.

84. Б. С. Маховиков / Многоступенчатая прямоточная гидротурбина для машин подводной добычи // Записки Санкт-Петербургского государственного горного института. 1995.

85. Б. С. Маховиков / Комплексы оборудования для подводной разработки россыпей на шельфе // Горный журнал. 1997. - № 11.

86. Б. С. Маховиков / Исследования средств механизации подводной разработки россыпей на шельфе // Наука в Санкт-Петербургскомгосударственном горном институте (техническом университете). -СПб., 1997.

87. Бруякин Ю.В. / Результаты и направления работы Проблемной лаборатории подводной добычи полезных ископаемых со дна морей и океанов // Горные науки и промышленность. М. Недра, 1986.

88. Бубис Ю.В. / Современное состояние и перспективы освоения океанических металлоносных пород // Горный журнал. 1994. №3.

89. Бубис Ю.В., Гришин А.А., Семенюк Д.В. / Перспектива создания добычного океанического комплекса//Горный вестник. 1999.№1.

90. Бубис Ю.В. / Особенности разработки морских россыпей золота на континентальном шельфе Аляски // Горный журнал. 1992. №11.

91. Б. С. Маховиков, Н. В. Братчиков / Средства гидроподъема полезного ископаемого с донной поверхности морского шельфа // Наука в Санкт-Петербургском государственном горном институте (техническом университете). СПб., 1998.

92. Б. С. Маховиков, В. В. Шорников / Определение параметров машины для подводной разработки месторождений полиметаллических песков и илов // СПб.: СПГГИ, 1998; Ученые первого технического ВУЗа России. К 225-летию института: Сб. науч. тр.