Теоретическое и экспериментальное исследование энергосберегающего способа гидронамыва песка тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.13, кандидат технических наук Чигрин, Максим Иванович

• Чигрин, Максим Иванович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чигрин, Максим Иванович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ И АГРЕГАТЫ ПЕРЕКАЧКИ

ПЕСЧАНОЙ ПУЛЬПЫ.

1.1. Общие сведения по гидронамыву возводимых сооружений.

1.2. Намыв автомобильных и железных дорог.

1.3. Схемы работы грунтовых насосов.

1.4. Расчет рабочих параметров грунтовых насосов.

1.5. Методы расчета напорного гидротранспорта.

1.5.1. Расчет параметров напорного гидротранспорта по методу ВНИПИИСТРОМСЫРЬЕ.

1.5.2. Расчет параметров напорного гидротранспорта по методу ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева.

1.5.3. Расчет параметров напорного гидротранспорта по методу B.C. Кнороза.

1.6. Методы повышения эффективности работы напорного Гидротранспорта.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретическое и экспериментальное исследование энергосберегающего способа гидронамыва песка»

Ведущее место в добыче полезных ископаемых принадлежит открытым способам разработки, как наиболее экономичным и безопасным [1-5 и др.].

Одним из направлений повышения эффективности открытых разработок месторождений является применение технологий с использованием средств гидромеханизации. Гидромеханизированным способом разрабатываются вскрышные породы на угольных карьерах, на карьерах химического сырья и строительных горных пород, добываются эти породы, торф, золотоносные и алмазные пески, осуществляется сооружение котлованов, канав и углубление рек и водоемов, возводятся дамбы и плотины, строительные площадки и дорожные насыпи [6-11 и др.].

Гидромеханизация способствует снижению стоимости строительства объектов, сокращению трудовых затрат и внедрению природоохранных и ресурсосберегающих технологий [12-15 и др.].

Гидравлический способ разработки месторождений в России начал применяться в середине 19-го века на золотоносных приисках Забайкалья, а затем в Западной Сибири, Красноярском крае и др. В начале 20-го века эту технологию применили при разработке торфяных месторождений [16-18].

В дальнейшем этот метод использовали при гидронамыве земляного полотна во время строительства Днепрогэса (1929-1931 гг.), при строительстве канала им. Москвы (1934-1937 гг.), Верхневолжских гидроузлов (1936-1941 гг.) и др. [19].

После Великой Отечественной войны гидромеханизация получила бурное развитие. Так, например, до 70-ти процентов общего объема земляных работ при строительстве Волго-Донского судоходного канала и ГЭС на Волге и Днепре было проведено средствами гидромеханизации.

С 1985 г. предприятия «Трансгидромеханизация» и «Уренгойтрансгидроме-ханизация» приступила к выполнению намывных работ в Западной Сибири на Ямбурском газоконденсатном месторождении. В настоящее время эта технология является основной при строительстве оснований дорожного полотна в Западной Сибири.

Автор [19] перечисляет существенные преимущества гидротранспорта:

• сокращение ввода карьера в эксплуатацию;

• транспортирование массы из карьера практически под любым углом (сокращение транспортных коммуникаций по сравнению с железнодорожным в 16 раз, автомобильным — в 6 раз, конвейерным — в 3 раза;

• возможность монтажа трубопровода на неровной поверхности;

• сравнительно малый объем капитальных затрат;

• создание условий для поточной технологии, автоматизации и дистанционного управления;

• создание благоприятных условий труда и снижение производственного травматизма;

• устранение пылеобразования, относительно благоприятные санитарно-гигиенические условия работы на объекте.

В настоящее время при добыче и транспортировке песка от источника (донные слои водоемов) на карту намыва (карьер, насыпь и т.д.) песок смешивается с водой и насосом по трубопроводу подается к месту назначения. При этом на привод насоса затрачивается энергия как на перемещение собственно песка, так и на перемещение несущей его воды, причем количественное соотношение воды и песка, а также скорость перемещения их смеси (пульпы) выбирается таким образом, чтобы песок не слишком сильно осаждался на нижней части трубопровода (пульпопровода) и не образовывал в его поперечном сечении сплошные пробки [16].

Использование такой технологии имеет негативные последствия как экономического, так и экологического характера, особенно в условиях севера Западной Сибири, в водоемах которых донные пески содержат большое количество илистых фракций и пылеватых частиц. Это обстоятельство приводит к тому, что, во-первых: на карту намыва подается песчаная смесь низкого качества, что приводит к снижению параметров используемого в строительстве песка (основание дорожной насыпи, кустовые площадки и др.), во-вторых: растекающаяся смесь образует протяженные «пляжные откосы», значительная часть которых недоступна для полследующего использования песка, и, в-третьих: стекающая с карты намыва вода заболачивает окружающую местность.

Традиционный способ борьбы с этими негативными явлениями заключается в применении сгустителей пульпы, которые устанавливаются на подающем конце пульпопровода. В сгустителях производится отделение излишек воды от песка, после чего песок подается на карту намыва, а вода направляется в исходный или неподалеку расположенный водоем.

Этот способ имеет определенные недостатки, затрудняющие его реальное использование, и заключающиеся в следующем. Во-первых: эффективные сгустители достаточно громоздки, и для отсыпки осушенного песка их нужно постоянно перемещать. Во-вторых: для транспортировки освободившейся воды необходима прокладка дополнительного трубопровода, длина которого может составлять несколько километров, а для прокачки по нему воды необходимы дополнительные затраты энергии.

Таким образом, поиск и подготовка к реализации технических решений, снижающих протяженность «пляжных откосов», заболачивание окружающей местности и снижении энергетических затрат на производство работ по гидронамыву является весьма актуальной задачей.

Литература к введению:

1. Бессонов Е.А. Технология и механизация гидромеханизированных работ: Справочное пособие. М.: Центр, 1999.

2. Гальперин A.M., Дьячков Ю.Н. Гидромеханизированные природоохранные технологии. — М.: Недра. 1993.

3. Егоров В.К. Научные и практические достижения в области гидромеханизации/ Егоров В.К., Каменецкий В.Л., Харченко С.Л., Штин С.М. М.: МГГУ, 2001.

4. Емельянов В.И. Опыт эксплуатации мощной землеройно-транспортной техники при разработке россыпных месторождений. — М.: ЦЬШИЦВЕТ-МЕТ экономики и информатики, 1989. - Вып. 5.

5. Кисляков В.Е. Гидротехнические сооружения. - Красноярск: КИЦМ, 1987.

6. Лезгинцев Г.М. Гидромеханизация разработки россыпей и методы расчетов. М.: Наука, 1968.

7. Мельников Н.В. Теория и практика открытых разработок/ Мельников Н.В., Реентович Э.И. Симкин Б.А. и др. М.: Недра, 1979.

8. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. - М.: Недра, 1985.

9. Славутский С.О. Открытые горные работы гидравлическим способом. -М.: Недра, 1965.

Ю.Харин А.И. Гидромеханизация земляных работ в строительстве/ Ха-рин А.И., Новиков М.Ф. - М.: Стройиздат, 1989.

11.Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. М.: Недра, 1973.

12. Ялтанец Н.М. Проектирование открытых гидромеханизированных и дражных разработок и месторождений. — М.: МГТУ, 2003.

13.Ялтанец Н.М. Гидромеханизация: Справочный материал. - М.: МГТУ, 1999.

М.Шкундин Б.М. Гидромеханизация в энергетическом строительстве. — М.: Энергоиздат, 1986.

15.Костромитинов К.Н. Эффективность разработки россыпей и пути ее повышения. — Иркутский университет, 1990.

16.Юфин А.П. Гидромеханизация. — М. — Стройиздат, 1974.

17.Хыкин В.Ф. Гидравлическая разработка россыпных месторождений. — М.: МГРИ, 1988.

18,Огородниеов С.П. Гидромеханизация разработки грунтов. М.: Стройиздат, 1986.

19.Ялтанец И.М. Технология и комплексная механизация открытых горных пород. Часть 3. Гидромеханизированные и подводные горные работы. Книга 1: Разработка пород гидромониторами и землесосными снарядами. — М.: Изд-во «Мир горной книги», 2006. - 546 с.

1. СИСТЕМЫ И АГРЕГАТЫ ПЕРЕКАЧКИ ПЕСЧАНОЙ ПУЛЬПЫ

Заключение диссертации по теме «Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты», Чигрин, Максим Иванович

5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Рассмотренная в работе гидравлическая система перекачки песчаной пульпы позволяет снизить затраты на привод насоса земснаряда до 20% и обеспечить уменьшение растекания пульпы на карте намыва.

2. Созданное математическое описание процесса течения пульпы в напорном гидропроводе позволяет прогнозировать поведение частиц песка в потоке и обоснованно назначать дистанцию отвода осветленной пульпы из верхней части пульпопровода в исходный водоем.

3. Экспериментально доказано влияние соударений частиц песка в потоке пульпы на дистанцию ее расслоения, достаточную для установки гравитационного сгустителя, а также существование перспективы использования комбинированных гравитационно-центробежных сгустителей для дальнейшего повышения эффективности работы напорного гидротранспорта.

4. Разработанная математическая модель работы напорной гидролинии перекачки пульпы с гравитационным сгустителем адекватна физически протекающим процессам и дает возможность обоснованно рассчитывать гидравлическую систему перспективного способа гидронамыва песка.

5. Предложенный метод повышения эффективности работы системы гидронамыва песчаной пульпы может быть рекомендован для использования в напорном гидротранспорте.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Чигрин, Максим Иванович, 2010 год

1. Бессонов Е.А. Технология и механизация гидромеханизированных работ: Справочное пособие. М.: Центр, 1999. -342 с.

2. Гальперин A.M., Дьячков- Ю.Н. Гидромеханизированные природоохранные технологии. М.: Недра. 1993. - 216 с.

3. Егоров В.К. Научные и практические достижения в области гидромеханизации/ Егоров В.К., Каменецкий В.Л., Харченко С.Л., Штин С.М. М.: МГТУ, 2001.-186 с.

4. Емельянов В.И. Опыт эксплуатации мощной землеройно-транспортной техники при разработке' россыпных месторождений. — М.: ЦНИИЦВЕТМЕТ экономики и информатики, 1989. Вып. 5.-118 с.

5. Кисляков В.Е. Гидротехнические сооружения. — Красноярск: КИЦМ, 1987. -86 с.

6. Лезгинцев . Г.М. Гидромеханизация разработки россыпей и методы расчетов. М.: Наука, 1968. 416 с.

7. Мельников Н.В. Теория и практика открытых разработок/ Мельников Н.В., Реентович Э.И. Симкин Б.А. и др. М.: Недра, 1979. -214 с.

8. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. М.: Недра, 1985. - 244 с.

9. Славутский С.О. Открытые горные работы гидравлическим способом. -М.: Недра, 1965.-314 с.

10. Ю.Харин А.И. Гидромеханизация земляных работ в строительстве/ Харин А.И., Новиков М.Ф. М.: Стройиздат, 1989. - 192 с.

11. Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. М.: Недра, 1973. — 316 с.

12. Ялтанец Н.М. Проектирование открытых гидромеханизированных и дражных разработок и месторождений. М.: МГТУ, 2003. — 758 с.

13. ГЗ.Ялтанец Н.М. Гидромеханизация: Справочный материал. М.: МГГУ, 1999. -348 с.

14. Шкундин Б.М. Гидромеханизация в энергетическом строительстве. — М.: Энергоиздат, 1986. — 184 с.

15. Костромитинов К.Н. Эффективность разработки россыпей и пути ее повышения. Иркутский университет, 1990. - 124 с.

16. Юфин А.П. Гидромеханизация. — М. Стройиздат, 1974. - 544 с.

17. Хныкин В.Ф. Гидравлическая разработка россыпных месторождений. -М.: МГРИ, 1988.-212 с.

18. Огородников С.П. Гидромеханизация разработки грунтов. М.: Стройиздат, 1986.-256 с.

19. Ялтанец И.М. Технология и комплексная механизация открытых горных пород. Часть 3. Гидромеханизированные и подводные горные работы. Книга 1: Разработка пород гидромониторами и землесосными снарядами. -М.: Изд-во «Мир горной книги», 2006. — 546 с.

20. Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. М.: Недра, 1973. — 322 с.

21. Токмаков П.И. Экология и охрана природы при открытых горных работах/Токмаков П.И., Коваленко B.C., Михайлов A.M., Калашников А.Т. М.: Изд-во МГГУ, 1994. - 198 с.

22. Колбасин A.A. Рациональная разработка недр и охрана природы на карьерах/ Колбасин A.A., Середа Г.Л., Тартаковский В.Н и др. — М.: Недра, 1983.-242 с.

23. Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений. М.: Недра, 1985. — 196 с.

24. Мельников Н.В. Теория и практика открытых разработок/ Мельников Н.В., Реентович Э.И., Симкин Б.А. и др. М.: Недра, 1979. - 288 с.

25. Ялтанец И.М. Технология разработки обводненных песчаных месторождений в условиях Крайнего севера/ Ялтанец И.М., Бессонов Е.А.1. М.:МГИ, 1989.-234 с.

26. Буянов Ю.Д. Разработка месторождений нерудных полезных ископаемых/ Буянов Ю.Д., Краснопольский A.A. М:: Недра, 1980. - 164 с.

27. Емельянов В.И. Опыт эксплуатации мощной землеройно-транспортной техники при разработке россыпных месторождений. — М.: ЦНИИЦВЕТМЕТ экономики и информатики, 1989. Вып. 5.-248 с.

28. Попов Ю.А. Гидромеханизация в Северной строительно-климатической зоне/ Попов Ю.А., Рощупкин Д.В., Пеняскин Т.П. Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1982. - 224 с.

29. Нурок Г.А. Гидроотвалы на карьерах/ Нурок Г.А., Лутовинов А.Г., Шерстюков А.Д. М.: Недра, 1977. - 266 с.

30. Жарницкий Е.П. Землесосные снаряды с погружными насосами. — М.: Недра, 1988.-348 с.

31. Джсваршеишвили А.Г. Системы- трубного транспорта горнообогатительных предприятий. — М.: Недра, 1981. — 116 с.

32. Некрасов Б.Б. Насосы, гидроприводы и гидропередачи/ Некрасов Б.Б., Беленков Ю.А. М.: Изд-во МАМИ, 1976. - 128 с.

33. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М.: Машиностроение, 1971.- 672 с.

34. Стариков A.C. Технологические процессы земснарядов. М.: Транспорт, 1989.-223 с.

35. Тур В.И. Насосы и насосные станции/ Тур В.И., Минаев A.B., Карелин В.Я. М.: Стройиздат, 1977. - 264 с.

36. Шелоганов В.И. Насосные установки гидромеханизации/ Шелоганов В.И., Кононенко Е.А. М.: МГТУ, 1999. -186 с.

37. Шкундин Б.М. Машины для гидромеханизации* земельных работ. Справочное пособие. М.: Стройиздат, 1982. 146 с.

38. Юфин А.П. Гидромеханизация. М.: Изд-во литературы по строительству, 1965.-496 с.

39. Поваров А.И. Гидроциклоны. М.: Госгортехиздат, 1960. 184 с.

40. Пат. РФ № 2111313. Способ повышения концентрации пульпы при гидронамыве. Ткаченко Н.М., Артюшин В.А., Савва Л.Г., Чернышков А.П., Щерба В.Е., Болштянский А.П., Казанцев В.В., Жанко Ю.Н. По заявке 5068139; Заявл. 26.06.92; Опубл. 20.05.98; Бюл. № 14.

41. Кругов В. И. Основы научных исследований/ В. И. Крутов, И. М. Грушко, В. В. Попов и др.; Под ред. В. И. Крутова, В. В. Попова. — М.: Высш. шк., 1980.-400 с.

42. Болдин А.П., Максимов В.А. Основы научных исследований и УНИРС. — М.: Изд-во МАДИ (ГТУ), 2002. 276 с.

43. Юфин А.П. Гидромеханизация. М.: Изд-во литературы по строительству, 1965.-406 с.

44. Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы/ Т.М. Башта, С.С. Руднев., Б.Б. Некрасов, О.В. Байбаков, Ю.Л. Кирилловский. М.: Машиностроение, 1982.-423 с.

45. Лебедев. И.В., Трескунов С.Л., Яковенко B.C. Элементы струйной автоматики. М.: Машиностроение, 1973. — 360 с.

46. Гершунский Б. С. Основы электроники и микроэлектроники. — К.: Вища школа. 1989.-423 с.

47. Практикум по полупроводникам и полупроводниковым приборам; под ред. К. В. Шалимовой. — М.: Высшая школа. 1968. 464 с.

48. Федотов Я. А. Основы физики полупроводниковых приборов. — М.: Советское радио. 1970. — 591 с.

49. Yariv A. Introduction То Optical Electronics. — М.: Высшая школа. 1983. — 400 с.

50. Kittel С. Introduction To Solid State Physics, 3d Ed. New York: Wiley, 1967. -p. 38.

51. Kittel С. Elementary Solid State Physics. New York-London: Wiley, 1962.

52. Калашников С.Г. Электричество. M.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 624 с.

53. Корицкий Ю.В. Электротехнические материалы, М.: Энергия, 1976. -320 с.

54. Б.С. Гершунский. Основы электроники и микроэлектроники. — К.: Вища школа, 1989,423 с.

55. Чернова А. А. Современная кристаллография. В 4-х томах. Т. 4 /Коллектив авторов, под редакцией Б.К. Вайнштейна (отв. ред.), А. А. Чернова, JL А. Шувалова.— М.: Наука, 1981.-657с.

56. Евтихеев H.H. Измерение электрических и неэлектрических величин/ H.H. Евстихеев, Я.А. Купершмидт, В.Ф. Папуловский, В.Н. Скугоров. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 352 с.

57. A.B. Кравцов. Электрические измерения. — М.: Агропромиздат, 1988. — 239 с.

58. Нефедов В.И. Электро-радиоизмерения/ В.И. Нефедов, A.C. Сигов, В.К. Битюков, Ю.И. Борисов, В.И. Хахин, Е.В. Самохина. М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, 2005. - 384 с.

59. Бринтли К. Измерительные преобразователи. М.: Энергоатомиздат, 1991. — 144 с.

60. Новицкий П.В. Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. JL: Энергоатомиздат, 1985. - 248 с.

61. Тойберг П. Оценка точности результатов измерений. — М.: Энергоатомиздат, 1988. 88 с.

62. Степнов М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний. -М.: Машиностроение, 1972. — 232 с.

63. В.Г. Блохин. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов/ В.Г. Блохин, О.П. Глудкин, А.И. Гуров, М.А. Ханин. М: «Радио и связь», 1997. - 232 с.

64. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.

65. Страус В. Промышленная очистка газов. М.: Химия, 1981. - 616 с.

66. Ужов В.Н., Мягков Б.И. Очистка промышленных газов фильтрами. М.: Химия, 1970.-319 с.