Введение к работе
; ' "'' . Актуальность работы. Освоение минеральных ресурсов дна Мирового ' "-океана всё более определённо представляется как одно из перспективных направлений получения новых источников сырья для постоянно растущего потребления цветных, чёрных, редких и благородных металлов.
Целесообразность такого освоения возрастает, с одной стороны, по мере выявления новых площадей и форм полезного ископаемого !/лро-вого океана, а с другой стороны, необходимостью вовлечения на суше месторождений все с более низкими содержаниями, находящихся в сложнейших горно-геологических и гидрометеорологических условиях.
Наиболее изученными океаническими месторождениями являются железо-марганцевые конкреции, которые стали полигонами для создания технических средств и технологии разведки и добычи не только для этого вида полезного ископаемого, но и для многих других океанических месторождений твердых полезных ископаемых. Созданные в СССР и за рубежом образцы аппаратов и методики разведки показывают высокую стоимость таких работ. При этом нужно учитывать юридические аспекты проблемы. Страна-первооткрыватель, а к таким странам отнесен Советский Союз, получает право на создание национального предприятия на поле конкреций при условии его эксплуатации в течение не более 20 лет при годовом производстве никеля не свыше 46500 т, что соответствует годовой добыче 4,1 млн т влажных конкреций. Эта же страна должна разведать такое же по запасам поле конкреций для органа ООН, созданного для организации международного предприятия. В настоящее время рост затрат на разведку 1 кв.м поля конкреций по мере приближения к более высоким категориям достоверности сделал их равновеликими с возможными затратами на выемку и подъём конкреций на борт плавучего судна.
Если на первых этапах было принято считать, что выемка могла проводиться со сравнительно высокими (до 60 %) потерями запасов в недрах без существенного влияния на уровень общих затрат, то на сегодняшний день при росте затрат на геологоразведочный процесс и низкой степени извлечения конкреций из недр затраты на добычу увеличиваются почти вдвое. Такое положение требует пересмотреть подход и технологические требования к созданию выемочных технических средств в целях уменьшения потерь полезного ископаемого.
Извлечение конкреций из недр в не меньшей степени зависит от полноты покрытия площади поля конкреций Фактическими проходами заходов выемочного агрегата, т. е. от технологических параметров разработки. Анализ существующих технических решений по снижению потерь в различных областях горной н-чуі;и позволил сделать вывод о u^f-ov*
разности применения валовой гидравлической виеиют. Такое решение представлялось как перспеспективное для наиболее полного извлечения конкреций из недр. Следовательно, исследование процесса валовой гидравлической выемки океанических конкреций при предварительном размыве с целью снижения их потерь в недрах является актуальной научной задачей.
Решение актуальной научной задачи становится особенно важным в настоящее время, когда необходимо определить перспективность разведочных работ на полях фосфоритовых конкреций, кобальтовых и других образований, мощность которых в глубину так же, как и у железо-марганцевых конкреций, несоизмерима с двумя другими линейными параметрами залегания.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планами общесоюзной программы по исследованию и использованию мирового океана в интересах народного хозяйства на 1986-1990 гг. 09.12. ОЙ.
Целью настоящего исследования являлось установление параметров процесса валовой' гидравлической выемки океанических конкреций при предварительном размыве, обеспечиващем максимальное извлечение запасов из недр.
Основная идея исследования состоит в том, что при определённых соотношениях гидравлических параметров размыва и механических и технологических параметров движения достигается наиболее полное извлечение гранул из донных осадков океана.
Под гидравлическими параметрами понимается скорости размыва и всасывания, под механическими - скорость перемещения агрегата и вероятность отклонения от заданной линии перемещения, под технологическими параметрами - ширина захвата,отношение ширины гахвата к ширине вахсдки, т.е. ширины выемки к ширине заходки.
Научные положения, выносимые ьвтором на защиту, и их новизна:
-
Величина извлечения запасов ХЖ из недр зависит от соотношения скоростей размыва и всасывания, создаваемых при валовой гидравлической выемке с предварительным размывом. При этом наиболее полное извлечение наблюдается при скорости размыва в полтора раза выше скорости всасывания. -'
-
Потери конкреций в недрах нелинейно увеличиваются с увеличением скорост" движения выемочных агрегатов в пределах заходок, причем наиболее резко это происходит при скорости более 0,06 м/с.
-
Ширина вачодки выемочного агрегата при гидравлической выемке с предварительным размывом должна не менее, чек вдвое превышать точность определения положения агрегата по отношению к оси заходки.
Научное значение работы состоит в установлении параметров процесса гидравлической выемки конкреция из донных отлохений при пред-
верительном размыве, обеспечивающем снижение потерь запасов в недрах.
Практическое значение работы состоит в разработке конструкции рабочего органа выемочного агрегата, обеспечивающего процесс валовой гидрзвлической выемки океанических конкреций при предварительном размыве донных отложений, методик расчета его производительности и параметров заходок, а также экономической методики оценки эффективности различных технических конструкций выемочных агрегатов.
Достоверность научных положений и результатов, выводов и рекомендаций диссертационной работы основана на представительном объеме экспериментальных исследований, достаточность которых обоснована методами математической статистики, теоретическим анализом, многократными апробациями математических моделей и технико-экономическими расчетами.
Апробация диссертации.. Результаты диссертации докладывались на заседаниях кафедры "Технологии, механизации и организации открытых горных работ" Московского горного института, проблемной научно-исследовательской лаборатории подводной добычи полезных ископаемых МГИ, научно-техническом совете института ВНИШокеанмаш, в рабочей комиссии Мингео СССР (Москва, Новороссийск, Геленджик).
Публикации. По теме диссертации автором опубликованы две работы.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 82 наименований, изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 2 рисунка, 24 таблицы и 2 приложения на 23 страницах.