Проектирование водоохранных мероприятий при разработке многолетних мерзлых рассыпных месторождений с расчетом элементов замкнутой сист

ФЕДЕРАЛЬНОЕ  АГЕНТСТВО  ПО  ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ

 

 

Кафедра горного дела


 

 

 

Контрольная работа

ПО ДИСЦИПЛИНЕ: «Рациональное использование и охрана природных ресурсов»

НА ТЕМУ: «проектирование водоохранных мероприятий при разработке многолетних мерзлых рассыпных месторождений с расчетом элементов замкнутой системы обратного водоснабжения »

 

 

 

 

 

Выполнил:

 

 

 

                                                  

 

Проверил:


 

____________________

(оценка)

____________________

           (дата)

 

_______________

(подпись)

 

 

 

 

 

 

Магадан,  2013г.

 

Содержание

1. Введение 

2. Режим работы

3. Водоснабжение  горных работ 

4. Охрана водных ресурсов

5. Выбор оборудования для промывки песков

5.1. Расчет  параметров гидроэлеватора

5.2. Расчет  параметров гидромонитора

5.3 Расчет  параметров насосной станции  и водовода

 

6. Заключение

7. Список  литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

В зависимости  от типа горных машин, используемых для  выемки и транспортировки песков, различают следующие способы  разработки: подземный, дражный, экскаваторный, гидравлический, скреперно-бульдозерный.

Из всех способов разработки наиболее трудоемким, дорогостоящим является подземный. Подземный способ разработки целесообразно применять в следующих условиях, где четко выдержанный и выраженный пласт, глубина залегания более 20м, высокое содержание золота 10-12г/м3.

Дражный способ неэффективен из-за 100%-ной пораженности массива многолетней мерзлотой и незначительного срока эксплуатации месторождения, слишком малы запасы полезного ископаемого.

Гидравлический  способ выгоднее применять для разработки россыпей с ограниченным притоком подземных  и поверхностных вод. С увеличением  притока разработка усложняется, а  себестоимость добычи повышается. Наиболее водоносные россыпи разрабатывать  гидравлическим способом не целесообразно. Лучше применять его для разработки террасовых, увальных, верховых и ключевых россыпей. Для разработки пойменных россыпей небольшой или средней водоносности гидравлический способ целесообразно использовать на отдельных небольших площадях с малыми запасами или когда на приисках имеется дешевая электроэнергия и нет оборудования для применения более выгодного способа. Себестоимость добычи при разработке пойменных россыпей увеличивается вследствие увеличения стоимости осушения, но сохраняют основные преимущества этого способа: небольшие капитальные вложения и простота оборудования. Запасы россыпей, которые можно разрабатывать гидравлическим способом, изменяются в широких пределах. Эти сроки зависят от капиталовложений, необходимых для разработки россыпи и наличие разведанных запасов вблизи прииска. Если необходимо строить линию электропередачи значительной протяженности и поселок; то следует выдерживать сроки существования разреза не менее 10-12 лет.

При глубине  россыпи до 30 м. и шириной 150 м. наиболее целесообразно разрабатывать россыпь  экскаваторно-транспортным способом с  раздельной выемкой торфов и песков.

При экскаваторно-транспортном способе разрабатывают террасовые и верховые россыпи с любым  уклоном плотика, сложенные из наиболее крепких и валунистых пород.

Бульдозерно-скреперный способ разработки не требует больших капитальных затрат и характеризуются малым удельным расходом электроэнергии. К достоинствам бульдозеров и скреперов следует отнести их высокую маневренность, возможность быстрой перебазировки с одного участка на другой. К недостаткам следует отнести: заметное снижение производительности при повышенных влажностях и валунистости разрабатываемых пород и увеличенном расстоянии их транспортирования; необходимость доставки на участок значительного количества ГСМ и высокую трудоемкость ремонтных работ.

Бульдозеры  применяться при заработки талых и мерзлых пород до V категории и после предварительного механического или буровзрывного рыхления. При мощности россыпи до 10 м и более, растоинии транспортирования породы до 150 м, и угле подъема до 180.

Из выше перечисленных способов наиболее подходящим для разработки россыпного месторождение  «Вача» является бульдозерный.

Бульдозерный  способ разработки удовлетворяет всем параметрам и характеристикам месторождения. Так крепость пород по СНИПу на месторождении составила IV. А при использования бульдозеров и механического рыхления породы данным способом возможна разработка пород до V категории, средняя мощность пласта (с учетом предохранительной рубашки и задирки) не превышает 3 м. Расстояние транспортирование песков бульдозерами также не будет превышать максимальной рациональной для бульдозеров т. к. используется вывоз песков их разреза автосамосвалами.

2. Режим работы 

Режим организации  работ карьера раздельной добычи “Вача”:

сезонный  с вахтовыми условиями труда, непрерывной рабочей неделей  в две смены продолжительностью по 12 часов из которых: обед-1час, плановые предупредительные работы-1 час, два  перерыва для отдыха по 15 минут.

· продолжительность  буровзрывных работ 290 суток;

· продолжительность  вскрышных работ 260 суток с 20 марта  по 26 ноября;

· продолжительность  промывочных работ 150 суток с 3 мая, по 11 октября.

 

3. Водоснабжение горных работ

 

 

 В соответствии с требованиями Правил охраны поверхностных вод от загрязнения  и Норм технологического проектирования при промывке золотосодержащих песков россыпи р. Вача принято оборотное  водоснабжение промывочной установки   ПГШ – II -50    

   Для организации промывки песков принята система технологического водоснабжения внешнего типа с площадкой хвостового хозяйства на борту  карьера. 

Исходя из рельефа поверхности, горно-геологических условий, характера  распределения запасов и порядка  их отработки проектом определено наиболее рациональное место размещения очистных сооружений карьера в непосредственной близости от места производства работ.    

    Необходимая вместимость технологического илоотстойника расчитывется исходя из объема промываемых песков, условий складирования хвостов, коэффициентов их разрыхления и набухания илисто - глинистых частиц.  

       Расчет вместимости илоотстойника выполнен по формуле:

                (3.104)                          

  где  А – объем промывки горной массы на период эксплуатации илоотстойника, А = 1036800 м3;       

    λ - коэффициент, учитывающий условия складирования при расположении всего объема хвостов промывки на борту карьера на ранее нарушенных площадях,  λ  = 0,075; 

 

λ= λэ ּ D = 0,89 ּ0,85ּ  0,1 = 0,075;                                                       (3.105)  

где  Кр – коэффициент разрыхления пород складируемых в илиоотстойнике, Кр = 1,15;  

        D – массовая доля фракций минус 1 мм (согласно гранулометрического состава), D = 8,5%;     

    D0,05 -массовая доля    илисто-глинистых частиц размером менее 0, 05 мм, принята на основании   гранулометрического   состава   исходных песков,  D0,05 = 4,5 %;  

       Кн - коэффициент набухания илисто-глинистых частиц, Кн = 1,1 ;    

     Qч   - производительность промывочною прибора, Qч   = 36 м3/ ч ;  

R – расход технологической воды, R=17,4м3/м3;  

 t  - продолжительность работы промприбора в сутки,  t=19,5;  

 λэ - эфельность песков, λэ=0,89 

   t - продолжительность работы       промприбора в сутки , t = 19,5 ч ;  

     Необходимая вместимость илоотстойника технологического водоснабжения составляет – 106,2 тыс.м3. В связи с этим строительства илоотстойнников не предусматривается, т. к. уже имеются значительные площади наполнены водой, оставшиеся с прошлых лет разработки. Их площадь составляет 323,1 тыс. м3, что обеспечивает необходимый, расчетный объем илоотстойника 106,2 тыс. м3. 

 

 

 

4. Охрана водных ресурсов 

 

В соответствии с требованиями правил охраны поверхностных вод от загрязнения  и норм технологического проектирования при промывке золотосодержащих песков россыпи реки Вача принято оборотное  водоснабжение промывочной установки  ПГШ – II – 50.

Определяем расход сточных вод  по формуле:

                                          (3.106) 

  где NСТОЧ – норматив по сбросу сточных вод, NСТОЧ = 0,7 м3/м3;

А – производительность карьера, А = 0,016 м3/с. 

Определяем мутность сточных вод:

              (3.107) 

где ε - доля частиц которые выносятся из водоема, ε = 0,01;

μ – коэффициент глинистости пород, μ = 0,02;

ρ- плотность взвесей, ρ = 2650000 г/м3.

Рассчитываем предельно допустимую концентрацию:

      (3.108)  

где СД  – допустимое увеличение концентрации взвеси в реке, СД = 0,25 г/м3;

QМИН – минимальный расход воды, QМИН = 0,73 м3/с;

СПР – природные концентрации взвеси в реке,  СПР = 7 г/м3;

d- коэффициент смещения сточных вод, d = 0,4;

                                     (3.109) 

  где В - коэффициент учитывающий условия смещения, В = 0,02;

                                                               (3.110)      

 

 

   где L – расстояние по фарватеру разбавляющего водостока, L = 500 м;

а- коэффициент, учитывающий гидравлические условия смещения, а = 0,5;           

 

                                   (3.111) 

 

 

  где Е – условия выпуска сточных вод, Е = 1;

Y – коэффициент извилистости реки, Y = 1,3;

ЕД – коэффициент турбулентной диффузии, ЕД = 0,0016;

                                             (3.112) 

 где VС – скорость водного потока, VС = 0,46 м/с;

НС – глубина водного потока, НС = 0.68 м.

Рассчитываем предельно допустимый сброс:

                                         (3.113)

Определяем долю частиц которую необходимо осадить:

                                (3.114)

Размер частиц которую необходимо осадить при 98 % будет 0,005 мм.

Определяем длину осаждения  частиц:

                 (3.115) 

  где VС – скорость транзитного потока, VС = 0,0003 м/с; 

НОС – глубина транзитного потока, НОС = 2,5 м; 

U - скорость осаждения частиц данного размера, U = 0,000008 м/с;

UВЗ – взвешенное состояние движущих частиц, UВЗ = 0,00000001. 

 

                            (3.116) 

где КТР – коэффициент транзитности, КТР = 0,3;

ВОС - ширина транзитного потока, ВОС = 30 м.

                            (3.117) 

 где n – коэффициент шероховатости, n = 0,018.

Длина отстойника: 

 

                                                           (3.118) 

 

 

 где КЗ – коэффициент запаса, КЗ = 1,1.

 

 

5. Выбор оборудования для промывки песков

 

5.1. Расчет параметров гидроэлеватора

Для транспортирования горной массы  применяется гидроэлеватор. КПД  гидроэлеватора редко превышает 20%, поэтому напорное гидротранспортирование при помощи гидроэлеватора менее эффективно, чем, например, при помощи землесоса.

Гидроэлеватор представляет собой  струйный аппарат. Принцип работы гидроэлеватора: через насадку подается с большой  скоростью струя воды, которая  создает вакуум, обеспечивающий засасывание  пульпы из зумпфа. В диффузоре кинетическая энергия потока от постепенного уменьшения скорости течения преобразуется  в потенциальную. Диффузор соединяется с трубопроводом, по которому пульпа течет дальше.

Гидроэлеваторы находят широкое  применение при разработке россыпных  месторождений.

Достоинствами гидроэлеватора является простота конструкции, надежность в  эксплуатации (в виду отсутствия вращающихся  частей), возможность работы с подсосом воздуха через всасывающую трубу  вплоть до засасывания сухого материала.

Недостатком является низкий КПД, из-за смешения двух потоков (рабочего и засасывающего), двигающихся с различной скоростью, для расчета гидроэлеватора должны быть известны высота подъема пульпы, расход воды, консистенция пульпы.

Потери воды на гидровашгерде составят 20%.

Определим ориентировочный напор  гидроэлеватора:

где Н„ - глубина приема, Н„=1,5 м; Нв - высота подъема песков, Hg=l 1,5м.

Определим напор рабочей жидкости у насадки гидроэлеватора:

где р - коэффициент отношения напоров, Р-ОД;

ф - скоростной коэффициент, ф=0,96; Н0= 14,3/(0,1-0,96>155 м.водн.ст.

Определим удельный вес пульпы

где у - удельный вес породы, у=2 т/м5; g - расход воды необходимый на размыв 1 м3 породы, 10 м5; m - пористость гидросмеси, пг=0,2

Определим производительность гидроэлеватора по пульпе

где Q"^ - часовая производительность пром.прибора, м5/час; 8г - объемная консистенция гидросмеси, 8г=0,3

Определим расход рабочей жидкости

где j0 - плотность воды;

а„ - коэффициент подсасывания, а„=3

Определим диаметр трубопровода рабочей  жидкости

где v0 - скорость движения жидкости, v0=2,3 м/с

Принимаем диаметр трубы равный В=300мм

Определим скорость вылета струи из насадки

Определим диаметр насадки

Определим площадь сечения насадки

Определим площадь сечения горловины

Определим диаметр горловины

Определим фактическую скорость движения пульпы в горловине

Определим необходимую скорость движения пульпы

где 8 - степень восстановления давления пульпы в диффузоре, 5=0,774

Vr>VHeo6.

Определим диаметр первой части  диффузора

 

где V; - скорость движения в первой части диффузора;

где v3 - скорость движения пульпы в третьей части диффузора

где dj - диаметр третьей части диффузора.

Выбирается методом подбора  диаметра трубопровода.

Определим диаметр второй части  диффузора

Определим длину первой части диффузора

Определим длину второй части диффузора

Определим длину третьей части  диффузора

 

Определим общую длину диффузора

Определим расстояние от насадки до горловины

Определим скорость всасывающего трубопровода

Определим КПД гидроэлеваторной установки

 

Исходя из расчетов принимаем гидроэлеватор УГЭ-П-350 

 

Показатель

Величина

Диаметр

  

насадки, мм

85;90

горловины, мм

170

пульповода, мм

300;350

Напор воды у насадки, м

60-65

Расход напорной воды, л/сек

270 - 300

Высота подъема, м

12-14

Длина пульповода, м

23

Масса, т

6,8


 

 

 

 

5.2. Расчет параметров гидромонитора

 

Определим скорость вылета струи из насадки

где ф - коэффициент скорости, ф=0,94;

g - ускорение свободного падения, §=9,81м/с2 Н - действительный рабочий напор у насадки гидромонитора, Н=100 м.води.ст.

Определим часовой расход воды за вычетом 20%удельного расхода воды на размыв и дезинтеграцию песков

Определим расход воды гидромонитором

где Q4np - часовая производительность, м5/час

Определим диаметр насадки

Набор насадок: 50;70;90;100;150 мм.

Принимаем стандартный диаметр  насадки гидромонитора ё„=50мм.

Производительность гидромонитора  составит

где Н - рекомендуемый напор, Н=50м

Принимаем гидромонитор ГМН-250С

 

Техническая характеристика гидромонитора  ГМН-250С

Показатель

Величина

Диаметр водного отверстия, мм

250

Рабочее давление у насадки, Мпа

10

Максимальный расход воды, м5/час

10

Управление

Ручное

Диаметр сменных насадок, мм

50;70;90;100

Угол поворота ствола в горизонтальной плоскости, гр

360

Допускаемый напор, KTC/CMJ

50


 

 

5.3 Расчет параметров насосной станции и водовода

Принимаем скорость движения воды по всей системе водоснабжения равной 1,75 м/с.

Определим диаметр отдельных участков водовода

где Q/ - расход воды на отдельных участках водовода, м3/с

 принимаем D1= 0,35 м

 принимаемD2=0,25    принимаем D3= 0,2 м

Определим потери напора

 

где п - количество участков водовода h, - потери напора на i-ом участке

 м.водн.ст.

где К - модуль расхода,

1, - длина 1-го участка водовода,м.

h = hj + h2 + h3 = 0,71 + ОД 3+0,26 = 1,1м.воднст.

Определим напор насоса

где Ц*, - давление на выходном патрубке, Нм = 3 м; Н« - вакуум на входном патрубке, Н = 1,5 м; Ьэ - приращение динамического напора

где VH,Ve - соответственно скорость в напорном и всасывающем патрубке, м\с.

Определим полезную площадь напора

Определим мощность, потребляемую насосом

Определим коэффициент быстроходности

 

Где п - частота вращения рабочего колеса, п = 1000

Определим необходимую мощность двигателя  насоса

Исходя из расчетов выбираем насос Д500-36

Техническая характеристика центробежного  насоса Д5 00-3 6

Показатель

Величина

Подача, м5/час

500

Манометрический напор, м

38

Частота вращения рабочего колеса, об/мин

1000

Необходимая мощность двигателя, кВт

ПО

Диаметр рабочего колеса, мм

525

Масса (без двигателя), кг

725


 

 

 

 

Заключение

 

В данном дипломном проекте «Вскрытия  и разработки россыпного месторождения  рч. Вача» приведены и разработаны технические и технологические решение по отработки месторождения.

Проведен сравнительный анализ добычной техники, фронтального погрузчика К 703 и экскаватора КАТО 1500 GV. Из данных расчет сделан вывод, что при применение экскаватора КАТО 1500 GV на погрузке золотосодержащих песков в автосамосвалы БелАЗ 540 А экономическая эффективность (при погрузке песков) увеличивается в 2,5 раза нежели при использование на тех же самых работах погрузчика К 703 (который в данное время применяется на предприятии).

Так же в проекте предусмотрено  ведение буровзрывных работ. Что  так же не применялось на предприятии. При использование БВР удалось сократить численность рабочего персонала и в тоже время увеличить производительность труда.

В разделе 5 «Охрана труда», рассмотрены  меры по повышению безопасности труда  рабочих и улучшению условий  труда.

Общий срок эксплуатации месторождения  составил 5 лет, при этом за счет использования  на вскрышных работах экскаватора  драглайна ЭШ 15/90 А и применение БВР срок окупаемости карьера составил 2,7 года.

 

 

 

Список литературы:

 

1 Проект разработки россыпного  месторождения р. Вача. Новосибирский  филиал института ВНИИПИГОРЦВЕТМЕТ (Ленксикий ОКП), -564 с.;

2 Единые нормы выработки (времени)  на разработку россыпных месторождений  открытым способом. – Магадан:  «Северовосток золото», 1981. – 298 с.;

3 Методика определения параметров  и формы развала НИИОГР. – выполнил  Г. А. Дудник. Иркутск 2000.;

4 Единые правила безопасности  при взрывных работах. –М.: НПО ОБТ 1992. 238с.;

5 Единые правила безопасности  при разработки месторождения  полезных ископаемых открытым  способом. –М.: НПО ОБТ 1992. 110 с.;

6 В. И. Емельянов Открытая  разработка россыпных месторождения.  –М.: Недра, 1985. -175 с.;

7 В. Г. Лешков Разработка россыпных месторождений. –М.: Недра, 1985. ---568 с.;

8 Методические указания и программа  выполнения дипломного проекта  студентами специальности 090500 –  «Открытые горные работы» специализация  «Разработка россыпных месторождений». Составил В. М. Мореходов. –Иркутск: Изд-во ИрГТУ. -2005.-21 с.

9 Горная графическая документация. ГОСТ 2.850-75. –М.: Издательство стандартов, 1983. -200 с.;

10 Б. Н. Кутузов Взрывные работы. –М.: Недра, 1988. -383 с.;

11 Положение о планово-предупредительных  ремонтах оборудования и транспортных  средств на предприятиях цветной  металлургии СССР. –М.: Недра, 1984.

 

 

 

 


Проектирование водоохранных мероприятий при разработке многолетних мерзлых рассыпных месторождений с расчетом элементов замкнутой сист