Создание высокоэффективного комплекса для разработки русловых алмазосодержащих россыпей Республики Ангола тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат технических наук Диогу де Соуза Филипе Сезар

• Диогу де Соуза Филипе Сезар
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Диогу де Соуза Филипе Сезар

ВВЕДЕНИЕ

1. Характеристика русловых россыпных месторождений алмазов Анголы

1.1. Россыпные месторождения полезных ископаемых

1.1.1. Геология россыпей

1.1.2. Запасы полезного ископаемого

1.1.3. Общие сведения о россыпных месторождениях

1.1.4. Аллювиальные россыпи

1.1.5. Распределение ценных минералов

1.1.6. Условия образования

1.1.7. Концентрация ценных минералов

1.2. Обзор существующих технических способов разработки россыпных месторождений

1.2.1. Механические добычные устройства

1.2.2. Гидравлические и механогидравлические добычные устройства

1.3. Цель и задачи исследований

ГЛАВА 2. Разработка математической модели добычного комплекса

2.1. Требования к добычному комплексу

2.2. Описание конструкции и принципа действия комплекса для разработки русловых алмазосодержащих россыпей

2.3. Параметры русловых россыпных месторождений и физическая модель комплекса для их разработки

2.4. Математическая модель комплекса для разработки русловых алмазосодержащих россыпей

Выводы по главе

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования---------------------------------—

3.1. Задачи и методика экспериментальных исследований

3.2. Планирование эксперимента

3.3. Результаты экспериментальных исследований и их анализ Выводы по главе

ГЛАВА 4. Анализ математической модели и методика расчета комплекса для разработки русловых алмазосодержащих россыпей

4.1. Количественная оценка взаимосвязанных параметров канатно-скреперной установки

4.2. Методика расчета и выбора параметров канатно-скреперной установки для разработки русловых алмазосодержащих россыпей —

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Создание высокоэффективного комплекса для разработки русловых алмазосодержащих россыпей Республики Ангола»

Диссертационная работа посвящена созданию комплекса для разработки русловых алмазосодержащих россыпей в Республике Ангола.

В экономике Анголы алмазы являются основными стратегическими ресурсами, формирующими значительную долю валового национального продукта и валютных поступлений страны. При любых достижениях в области реформирования промышленности страны, упрочнение её позиций на мировом рынке алмазов будет оставаться приоритетной государственной задачей на длительную перспективу.

В настоящее время разрабатываются в основном коренные месторождения алмазов. В последние годы все большее значение приобретает возможность освоения русловых россыпных месторождений алмазов.

Учитывая уровень экономического развития Анголы, способ разработки русловых месторождений должен характеризоваться минимальными капитальными затратами и эксплуатационными расходами, в том числе по затратам энергоресурсов. Оборудование добычного комплекса должно быть по возможности стандартным, широко используемым в горно-добывающей промышленности технически развитых стран. Продолжительность ввода комплекса в эксплуатацию должна быть минимальна, он должен обслуживаться техническим персоналом относительно невысокой квалификации.

С другой стороны, из-за того, что Ангола в течение многих лет находилась в состоянии гражданской войны, информационная база для разработки и проектирования добычного комплекса, отвечающего перечисленным выше требованиям, чрезвычайно ограничена. Это накладывает определенный отпечаток на условия и характер проведения исследований по созданию добычного комплекса.

При анализе математической модели комплекса из-за отсутствия или ограниченности исходных данных, связанных с физико-механическими свойствами донных отложений, параметрами русловых потоков (ширины, глубины, скорости течения), пришлось исследовать предложенную модель в достаточно широком диапазоне изменения исходных данных, что неизбежно увеличило объем выполняемых работ.

Однако это позволит в дальнейшем с минимальными затратами материальных ресурсов и времени осуществить проектирование и строительство добычного комплекса.

Цель работы. Установление закономерностей формирования натяжений тягового каната с учетом криволинейного профиля русла реки, скорости движения скрепера и степени его заполнения алмазосодержащей породой для разработки методики расчета и выбора параметров канатно-скреперной установки, что обеспечивает повышение эффективности разработки русловой алмазосодержащей россыпи.

Идея работы. - Для разработки русловой алмазосодержащей россыпи используется передвижная канатно-скреперная установка, параметры которой определяются с учетом поперечного профиля русла реки и скорости течения. Задачи диссертационной работы

• Сформулировать требования к добычному комплексу и на основании предложенной идеи диссертационной работы разработать принципиальную схему добычного комплекса.

• С учетом заданных параметров русловых алмазосодержащих россыпных месторождений разработать физическую модель добычного комплекса.

• На основании принятой физической модели разработать математическую модель добычного комплекса.

• Разработать методику экспериментальных исследований и экспериментальный стенд для проведения этих исследований.

• С учетом экспериментальных данных выполнить анализ математической модели добычного комплекса с установлением функциональных связей между конструктивными и основными эксплуатационными параметрами добычного комплекса.

• Разработать методику расчета и выбора конструктивных и основных эксплуатационных параметров добычного комплекса.

Заключение диссертации по теме «Горные машины», Диогу де Соуза Филипе Сезар

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработана конструктивная схема комплекса для разработки русловых алмазосодержащих россыпей республики Ангола на базе трехканатной скреперной установки с одним головным, двумя хвостовыми канатами и подъемной секцией наклонного помоста для защиты берегового откоса от разрушения скрепером.

2. Предложена математическая модель добычного комплекса, функционально связывающая ширину и глубину русла реки, скорость потока и скорость движения скрепера, массу перемещаемой породы, вес скрепера, физико-механические свойства донных отложений с натяжением тягового каната и его линейной массой.

3. Натяжение головного каната при любой модели заполнения скрепера донными отложениями плавно возрастает при движении скрепера в подводном положении и становится постоянным при движении по наклонному настилу при движении скрепера в надводном положении.

4. На величину сопротивлений движению существенное влияние оказывает скорость движения скрепера и скорость течения реки, величина этого сопротивления пропорциональна квадрату геометрической суммы этих скоростей и произведению ширины и высоты скрепера.

5. Разность между углом наклона скрепера и углом, определяющим направление вектора Т натяжения головного карата, имеет ненулевое значение при х=0, максимум в интервале лге(0JLJ2), а затем плавно уменьшается до нуля при x=Lo, а натяжение Т головного тягового каната плавно возрастает при продвижении скрепера поперек русла реки при любой модели заполнения скрепера - на полном пути (L0) и заполнении скрепера на части пути (LJ2).

6. Вес скрепера (в воде), как правило, должен выбираться из условий его заполнения алмазосодержащей породой, однако при некоторых значениях параметров руслового потока и свойствах придонных пород может превышать эти значения: в этом случае вес скрепера должен выбираться из условия его поперечной или продольной устойчивости.

7. Значения коэффициентов сопротивления движению порожнего скрепера и алмазосодержащей породы по донным отложениям русла реки снижаются соответственно на 18 -г- 22% и на 4 т 15% по сравнению с аналогичными показателями при движении скрепера на воздухе.

8. Интенсивность заполнения скрепера алмазосодержащей породой при движении скрепера в воде снижается на 15 + 20% со смещением основной массы породы к задней стенке скрепера. Поэтому для исключения выноса породы через заднюю стенку предлагается оснастить скрепер ящичного типа крышкой на всю или часть длины скрепера.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Диогу де Соуза Филипе Сезар, 2003 год

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных значений, - М.: Недра, 1976,-280 с.

2. Ал боров З.Б. Разработка зарубежных месторождений, расположенных под водоемами и реками, М.: 1961, - с. 25-38.

3. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. — М.: Стройиздат, 1973,-264 с.

4. Андреев А.В. Передачи трением, М.: Машиностроение, 1978, - 176 с.

5. Арукюла Х.Х., Рейер А.Х. Основы теории инженерного экспериментирования в горном деле, Таллинн: 1973, - 147 с.

6. Бреслав Л.Б. Технико-экономическое обоснование средств освоения Мирового океана, Л.: Судостроение, 1982, - 240 с.

7. Болыпунов А.В. Анализ совместной работы буксировочного троса и транспортирующего контура донного агрегата. Тезисы докладов. Конференция «Полезные ископаемые России и их освоение», СПб., 1997,-с. 61.

8. Бухарин С.Н. О точности аппроксимации гибкой нити конечномерной моделью.// Проблемы гидромеханики в освоении океана, Киев: Наукова думка, 1984, - 31 с.

9. Бунич П.Г. Экономика мирового океана: Ресурсы, их освоение, экология, право, М.: Недра, 1977, - 208 с.

10. Вепггорг В. Э., Митрофанов В.П., Шереметова Н.М. Особенности управляемости плавучего добывающего комплекса.// Проблемы гидродинамики в осовоении океана, Киев: Наукова думка, 1984,-с. 110,111.

11. З.Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике, 13-е изд., стер.- М.: Физматлит, 1995, 872 с.

12. Гейер В.Г., Дулин B.C., Заря А.Н. Гидравлика и гидропривод, М.: 1991,-331 с.

13. Глумов И.Ф. Автоматизированные геофизические комплексы для изучения геологии и минеральных ресурсов Мирового океана, М.: 1986,-343 с.

14. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика, М.: 1972,-365 с.

15. Горные транспортные машины и комплексы. Лабораторные работы, -Л.: ЛГИ, 1982,-69 с.

16. Гутер Р.С., Овчинский Я.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта, М.: 1970, - 432 с.

17. Гюльмисаров В.Р., Ширяев Б.К. Технологические комплексы для разработки глубоководных ресурсов морского дна, М.: ВНТИЦентр, 1988,- 128 с.

18. Длин А.М. Математические статистика в технике, М.: 1988, - 128 с.

19. Длин А.М. Факторный анализ в производстве, М.: 1975, - 328 с.

20. Добрецов В.Б. Освоение минеральных ресурсов шельфа, Л.: Недра, 1980,-272 с.

21. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Кн. 1. М.: Финансы и статистика, 1986, - 399 с.

22. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Кн. 2. М.: Финансы и статистика, 1986, - 399 с.

23. Дукельский А.И. Подвесные канатные дороги и кабельные канаты, -М: 2966,484 с.26.3ажигаев JI.C., Кишьян А.А., Романиков Ю.Н Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента, М.: 1978, - 232 с.

24. Зеленский Н.М. К тяговому расчету скреперных установок, Днепропетровск: 1952, - 352 с.

25. Зеленский Н.М. Основные вопросы проектирования рудных скреперов, Днепропетровск: 1955, - 267 с.29.3ель Э.Ф. Скреперные установки, Киев: 1933, - 100 с.

26. ЗО.Зенков Р.А. Механика насыпных грузов, М.: 1966, - 154 с.

27. Иванов А.З., Круг Г.К., Филаретов Г.Ф. Статистические методы в инженерных исследованиях. М.: МЭИ, 1977, - 79 с.

28. Истошин С.Ю. Морской горный промысел, М.: Наука, 1981, - 168 с.

29. Крагельский И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения. М.: Машгиз, 1962, - 220 с.

30. Козьмин П.С. Машины непрерывного транспорта, часть 2, M.-JI.: Машгиз, 1942, -358 с.

31. Коробков В.А., Левин B.C. Подводная технология, Л.: 1981, -237 с.

32. Кронер Д. Подводные минеральные месторождения, М.: Мир, 1983, -391 с.

33. Кудрявцев В.А., Демидович Б.П. Краткий курс высшей математики,-М.: 1986,-575 с.

34. Кульмач П.П. Якорные системы удержания плавучих объектов, JL: Судостроение, 1980, - 335 с.

35. Куров А.В., Назаров В.И., Попов Ю.В. Экономическая эффективность освоения ЖМК в Мирововм океане. Морская геология и геофизика,- М.: ВИЭМС, 1981, -60 с.

36. Лешков В.Г. Теория и практика разработки россыпей многочерпаковыми драгами, М.: Недра, 1980, - 352 с.

37. Лобанов В.А. Справочник по технике освоения шельфа, Л.: Судостроение, 1969, - 248 с.

38. Лузин Н.Н. Интегральное исчисление, М.: 1952, - 416 с.

39. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул, М.: 1982, - 224 с.

40. Математическая статистика.// Под ред. Длина A.M., М.: Высшая школа, 1975, - 398 с.

41. Маховиков Б.С. Комплексы оборудования для подводной разработки россыпей на шельфе.// Горный журнал №11, СПб.: СПГГИ, 1997,-с. 131-138.

42. Маховиков Б.С., Братчиков Н.В. Средства гидроподъема полезного ископаемого с донной поверхности морского шельфа.// Наука в СПГГИ, вып. 3, СПб.: СПГГИ, 1998, - с. 45-55.

43. Меркин Д.Р. Введение в механику гибкой нити, М.: Наука, 1980,- 240 с.

44. Нурок Г.А., Бруякин Ю.В., Бубис Ю.В. и др. Технология добычи полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов, М.: Недра, 1979, -381 с.

45. Отчет по НИР № 38/95. Разработка комплекса электромеханического оборудования для добыч полезных ископаемых со дна морского моря, -СПб.: 1995,-51 с.

46. Протодьяконов М.М., Тедер Р.И. Методика рационального планирования экспериментов. — М.: наука, 1970, 70 с.

47. Разработка принципиальных схем подводных транспортно-добычных машин с учетом возможности их энергосбережения и оборудования приводами.// Отчет по НИЧ кафедры КГМ и ТМ, СПб.: СПГТИ (ТУ), 1994, - 93 с.

48. Рощункин Д.В. Разработка грунтов землесосными снарядами, М.: Стройиздат, 1969, - 248 с.

49. Савельев В.И. Состояние и перспективы развития методики и техники морских геологических исследований. В кн.: Морская геология и геофизика, т. 1, Рига: Зинатне, 1970, - с. 7-18.

50. Светлицкий В.А. Механика гибких стержней и нитей. М.: Наука,1980,-240 с.

51. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: наука,1981,-488 с.

52. Смирнов В.И. Курс высшей математики.// Учеб. Для ВУЗов, т. 1, М.: Физматгиз, 1961, - 441 с.

53. Смолдырев А.Е. Транспорт конкреций с морских глубин.// Итоги науки и техники, т. XXXV М.: 1986, - с. 71-102.

54. Справочник по гидравлическим расчетам.// Под ред. Киселева П.Г., М.: Энергия, 1972, - 312 с.

55. Судовые устройства. Справочник.// Под ред. Александрова М.Н. JL: Судостроение, 1987, - 665 с.

56. Тимофеев И.П. Шагающие машины для освоения ресурсов морского дна, -Л.: ЛГУ, 1987, 174 с.

57. Тихонов Н.В. Расчет рудничных скреперов, М.: Горный журнал, №7, 1964,- 168 с.

58. Технические средства для освоения минеральных ресурсов океана. -Л.: Судостроение, 1972, 199 с.

59. Хикс Ч. Основные принципы планирования эксперимента, М.: 1967,- 378 с.

60. П1енк X. Теория инженерного эксперимента. — М: Высшая школа, 1985,-385 с.

61. Шкундин Б.М. Землесосные снаряды. М.: Энергия, 1973, - 270 с.

62. Шнюков Е.Ф, Белодед P.M., Целько В.П. Полезные ископаемые Мирового океана, Киев: Наукова думка, 1974, - 208 с.

63. Щедров B.C. Основы механики гибкой нити. М.: Машгиз, 1961,- 280 с.

64. Эскизные проработки основных элементов комплекса технических средств для подводной разработки россыпей в условиях шельфа. Отчет по НИЧ кафедры КГМ и ТМ, СПб.: СПГГИ (ТУ), 1996, - 79 с

65. Комаров М.С.Определение расчетных нагрузок производственных механизмов и машин, Киев-Москва, Машгиз,1958 ; с.37-40.

66. Харьков А. Д, Зинчук И.Н, Зуев В.Н, История алмаза. М.:Недра.1997 -600с.

67. Пухов Ю.С. Рудничный транспорт, М.: Недра, 1980.-272с.

68. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ,М.:Недра ,1979-549с.

69. Лешков В.Г. Современная техника и технология дражных работ. М.: Недра 1971-288с.

70. Лезгинцев Г. М, Истошин С.Ю, Конгарь Е.А. Применение эрлифтного оборудования для разработки морских россыпей. М.: Цнии-Цветмет1973-72с.

71. Федоров Д.И., Рабочие органы землеройных машин, М, 1990- 360с.

72. Домбровский Н.Г.,Панкратов С.А. Землеройные машины, -М.:,1961, -650с.

73. Меро Дж.Л. Минеральные ресурсы океана- М.:,1969.78.3абела К.А.,Кушнирюк Ю.К.,Пособие подводно-техническим работам в строительстве. Киев,Будивельник,1975- 165с.

74. Наумов А. А.,Носов Н.И., Песочинский В.Н.,и др. Совершенствование технических средств и технология морских дно- углубительных работ самоотвозными землесосами.М.:Убнти.мир,1975- 47с.

75. Фраммурзе Х.Ф.Гидрогеологические исследования в аридных и полуаридных областях Южно-Африканского союза и Анголы ВКН:гидрогеология и гидрология аридной зоны земного шара .М.:1955; с.95-129.

76. Нурок Г. А. и др Технология подводной разработки морских россыпных месторождении . учед по М. 1974,250с.

77. Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождении.учебник по специальности<технология и комплексная механизации открытой разработки месторождений полезных ископаемых>.М.:Недра ,1973.

78. Шорохов С.М. Разработка россыпей экскаваторами и скеперами М-Л Металлургиздат! 940.

79. Шорохов С.М Предохранение рек от загрянения при разработке россыпных месторождении. М.: Недра ,1980-207с,ил 22.

80. Тарасов Ю. Д., Диогу де Соуза Филипе Сезар. Комплекс для разработки русловых алмазосодержащих россыпей. Горные машины и автоматика. 2001№ 9, С. 7 8.

81. Тарасов Ю. Д., Диогу де Соуза Филипе Сезар. Выбор основных параметров устройств для разработки русловых алмазосодержащих россыпей. Горные машины и автоматика. 2002., № 2, С. 2 4.

82. Тарасов Ю. Д., Диогу де Соуза Филипе Сезар. Расчет и выбор параметров кантно-скреперной установки для разработки русловых алмазосодержащих россыпей. Известия высших учебных заведений. Горный журнал., 2002, № 4., С. 31 36.

83. Патент РФ 2168020. Устройство для разработки русловой алмазосодержащей россыпи. Ю. Д. Тарасов, Диогу де Соуза Филипе Сезар. Заявл. 24.11.1999, № 99124893/03; Опубл., 27.05.2001; МПК 7 Е 21 С 41/26 Бюл. № 15

84. Патент РФ 2181815. Скрепер для разработки русловых алмазосодержащих россыпей. Ю. Д. Тарасов, Диогу де Соуза Филипе Сезар.- Заявл. 27.07.2000, № 2000120043/03; Опубл. 27.04.2002; МПК 7Е 02F 3/54; Е 21С 41/30; БЮЛ № 12.

85. Вечерина О.П ДГевченко В.А, Никулин А.Н. и др Мировая добыча алмазов, Восточная Литература Ран "Москва 2000",269с.

86. Le Personne, J. 1945,- Les grands tratts de la geologie du kasai occidental et l'origine secondaire du diamant. BSBG, Tome LVTII, fasc.2.

87. Freire de Andrade, C. 1953,- Diamond deposits in Luanda, Part I and II .Lisboa. Publication de la companhia de diamantes de Angola.

88. Freire de Andrade, C. 1948, Breve noticia sobre um afloramento do terra9o(karroc) inferior no nordeste de Angola(Luanda). Bol. Soc.Geol. Portugal, Vol. 1П. Fasc 1-2.

89. Горное оборудование .вып.43.-л.:1969.-165с.

90. Горное оборудование .вып.43.-л.:1969.-125с.