Стець Сергій Євгенійович. Обгрунтування параметрів свердловинної гідротехнології видобутку цеоліт-смектитових туфів

Короткий опис

Стець Сергій Євгенійович. Обгрунтування параметрів свердловинної гідротехнології видобутку цеоліт-смектитових туфів : Дис... канд. наук: 05.15.02 2008

Стець С.Є. Обгрунтування параметрів свердловинної гідротехнології видобутку цеоліт-смектитових туфів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спецільністю 05.15. 02 „Підземна розробка родовищ корисних копалин” Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2007 р.
Дисертація присвячена обґрунтуванню параметрів свердловинної гідротехнології видобутку цеоліт-смектитових туфів та розробці рекомендацій по використанню свердловинного гідровидобутку.
Для обґрунтування параметрів свердловинної гідротехнології видобутку цеоліт-смектитових туфів проведені експериментальні та теоретичні дослідження процесів гідророзмиву породи, переміщення гірської маси та підйому гідросуміші на поверхню з використанням ерліфта.
За результатами стендових досліджень процесу переміщення породи в потоці, що утворюється на дні виймальної камери, встановлені залежності і закономірності, які зв’язують параметри потоку з характеристиками зруйнованої породи, а також властивостями і формою дна виймальної камери.
Розроблені рекомендації до розрахунку основних технологічних параметрів
СГВ, які враховують потреби раціонального використання мінеральних ресурсів, охорони природи та навколишнього середовища.

У дисертації, яка є завершеною науково-дослідною роботою, вирішена актуальна наукова задача, яка полягає у встановленні залежностей процесу розмиву цеоліт-смектитового туфу, самопливного гідротранспортування у видобувній камері та ерліфтного підйому пульпи на денну поверхню, які є необхідними для обґрунтування параметрів свердловинної гідротехнології видобутку цеоліт-смектитових туфів, що забезпечить оптимальні режими роботи обладнання і всього видобувного комплексу та дозволить створити методики оцінки і аналізу процесу видобутку.
Найбільш важливі наукові і практичні результати, висновки і рекомендації полягають у наступному:
1. Порівняно з цеолітовими туфами інших родовищ Рівненські цеоліт-смектитові туфи характеризуються значно меншим вмістом цеолітової породи, яка замінена смектитовими мінералами. Це, при збереженні корисних сорбційних і катіонообмінних властивостей, покращує їх технологічні властивості з точки зору застосування свердловинної гідротехнології при видобуванні.
2. При збільшенні діаметра насадки і тиску води радіус розмиву збільшується а продуктивність зростає по експоненціальних законах. Залежності енергозатрат від розмірів насадки гідромонітора та тиску робочого агента мають квадратичний характер: із збільшенням тиску робочого агента перед насадкою енергоємність розмиву зростає, а питома витрата води знижується.
3. Доведено, що з метою запобігання утворенню врубу та підвищення ефективності видобування туфів, на відстанях до 6 м від насадки гідромонітора кут нахилу струмини до поверхні розмиву не повинен перевищувати 5...7. При цьому швидкість руху струмини по вибою обмежується до 1,4 м/с, а висота вибою при розмиві через насадки діаметром 25...35 мм не повинна перевищувати 20 см.
4. Залежності транспортувальної здатності потоку від витрати води з насадки гідромонітора і похилу дна камери є лінійними. Збільшення коефіцієнта шорсткості дна виймальної камери призводить до збільшення різниці в швидкостях зрушення дрібних класів по відношенню до великих. Коли рівень пульпи в привибійному просторі камери був високим (явище спостерігалося при значенні похилу < 0,13), енергія падаючої частинки цим шаром гасилася і частинки, що осіли, не могли переміщатися. Іншими словами, на периферії виймальної камери необхідно підтримувати турбулентний рух і оптимальний за умовами зносу частинок рівень пульпи.
5. За результататми досліджень встанавлено, що для умов свердловинного гідровидобутку цеоліт-смектитових туфів доцільне застосування ерліфта з кільцевою форсункою та регульованим зачиненням щілини, а також системою змінних насадок. Аналіз залежностей продуктивності ерліфта з кільцевою форсункою від витрати повітря показує, що при збільшенні густини гідросуміші до = 1,35 т/м3максимальна продуктивність ерліфта при відносних заглибленнях форсунки 0,6 і 0,8 зменшується в порівнянні з продуктивністю по воді і відповідно складає 62 і 73 %. Із збільшенням питомої ваги гідросуміші максимум продуктивності ерліфта настає при великих витратах стисненого повітря.
6. Доведено, що потрібна для підтримки порід покрівлі стійкість камерних виробок забезпечується пошаровим відпрацюванням корисної копалини в межах камери з одночасним формуванням міжкамерних ціликів на повну потужність, і зміцненням їх підтримуючою призмою з корисної копалини для глибин розробки більше 50 м. Виймання корисної копалини в потужних пластах пропонується, в межах контурів камери, проводити в декілька стадій із розбиттям потужності пласта породи на певну кількість відрізків з раціональною висотою.
7. Досліджені процеси і встановлені системи рівнянь для розрахунку динамічних моделей перетікання пульпи по дну виймальної камери. З досліджень видно, що параметри перетікання пульпи по дну виймальної камери визначаються режимом роботи і характеристиками гідромонітора.
8. Розроблені рекомендації з використання свердловинної гідротехнології в залежності від мінерального складу породи і умов залягання, та методика вибору параметрів процесу гідроруйнування і гідротранспортування породи на денну поверхню.
Загальний очікуваний економічний ефект складе більше 1 млн. грн.