Гидромеханизация

ГИДРОМЕХАНИЗАЦИЯ (от греч. hydor — вода и mechane — орудие, машина * а. hydromechanization, hydraulic mining; н. Hydromechanisierung; ф. hydromecanisation; и. mineria hidraulica) — способ механизации горных земляных работ, при котором все или основная часть технологических процессов производится энергией потока воды. На открытых работах использование энергии воды для строительных и горных работ было известно около 2 тысяч лет назад. Так, в 1 в. до н.э. вода применялась при разработке на золотоносных и оловоносных россыпях. В дальнейшем энергию потока воды использовали для проходки каналов, траншей, создания оросительных систем. В России впервые энергия напорной струи воды была использована в 1830 для добычи золота на Урале. Разработка золотосодержащих песков проводилась за счёт естественного напора воды. Трудами русских учёных (П. П. Мельников в 40-х гг. 19 в., И. А. Тиме в кон. 19 в. и др.) были установлены теоретические основы гидромониторной разработки и гидротранспорта горных пород. Развитию гидромеханизации в России способствовало также создание акционерного товарищества "Гидротехник" (1874), которое выполняло дноуглубительные работы.

Большим достижением в развитии открытых гидравлических разработок явилось первое применение гидроэлеваторов для подъёма пульпы при гидродобыче золота на Куджертайском прииске в Забайкалье (работы организованы М. А. Шостаком в 1886). В 1904-13 гидравлические разработки успешно велись на сибирских приисках. Годовой объём гидравлической разработки россыпей в дореволюционный период не превышал 450-500 тысяч м3. В 1911 русским акционерным обществом "Сормово" в Баку были выполнены дноуглубительные и намывные работы в Биби-Эйбатской бухте. В 1914 русским инженером Р. Э. Классоном разработан гидравлический способ добычи торфа (гидроторф) — первый в истории техники торфодобывания способ массового производства торфяного топлива. В 1915 на шахте "София" в Макеевке проведены первые опыты по подземной гидравлической отбойке угля.

Реклама



После Октябрьской революции 1917 развитие гидромеханизации в горном деле в СССР связано с успешной разработкой озокерита, организованной Н. Д. Холиным в 1928 на остров Челекен в Каспийском море с применением землесоса (после этого гидравлический способ производства работ стал называться гидромеханизацией). Гидромеханизация была успешно использована на строительстве Днепрогэса (1929). Начиная с 1930 разработаны отечественные конструкции торфососов (ТПД-2, ТПД-4 и др.). В 1935-36 на строительстве канала им. Москвы было смонтировано 95 гидромеханизированных установок, которые разработали свыше 10,5 млн. м3 грунта. В середине 30-х гг. также созданы первые отечественные грунтовые насосы (землесосы), электрические земснаряды (см. землесосный снаряд), разработана технология гидравлической выемки и обогащения песка и гравия с большим содержанием валунов, методы возведения намывных плотин. На строительстве канала применено гидроотвалообразование при колёсной доставке пород к месту укладки, внедрена и исследована параллельная и последовательная работа землесосов. В 1935 под руководством В. С. Мучника начались опытно-промышленные работы с использованием гидромеханизации на шахтах Урала, с 1938 — в Кузнецком угольном бассейне, а с 1939 — в Донецком бассейне. В 1938 гидромеханизация была применена также для подземной добычи марганцевых руд на шахтах треста "Никополь-марганец" (Е. М. Ильинский и З. О. Шохрин). В 1939 впервые в угольной промышленности страны гидромеханизация горных работ использована на строительстве Байдаковского и Люторического угольных карьеров.

Во время Великой Отечественной войны 1941-45 гидромеханизация получила развитие для производства вскрышных работ на угольных карьерах Урала. В 1943 гидровскрышные работы были успешно внедрены на Батуринском угольном карьере. Здесь впервые в угольной промышленности был применён гидротранспорт горных пород от экскаваторных забоев. В 1950 гидромеханизация получила распространение на карьерах трестов "Вахрушевуголь", "Волчанскуголь", "Коркинуголь", "Райчихинскуголь", "Красноярскуголь". С помощью гидромеханизации выполнены значительные объёмы работ в гидротехническом строительстве (на восстановлении Беломорско-Балтийского канала — 40% общего объёма земляных работ, строительстве Цимлянской ГЭС — 50%, Горьковской и Куйбышевской ГЭС — соответственно 81 и 70%; гидравлическим способом в 1945-54 возведена Мингечаурская плотина, в тело которой было намыто 14 млн. м3 грунта). Большое значение в этот период имели результаты работы комиссии под руководством Н. В. Мельникова, которая наметила основные направления развития техники, технологии и научных исследований в области гидромеханизации. В 1952-53 пуском гидрошахт "Тырганские уклоны" и "Полысаевская-Северная" в Кузбассе началось промышленное освоение шахтной гидромеханизации. Важное место в развитии гидромеханизации открытых работ в угольной промышленности занимает Кузбасс, где с 1951 гидромеханизация начала применяться на Бачатском угольном карьере. Здесь впервые были испытаны и освоены новые методы разработки горных пород в тяжёлых геологических и сложных климатических условиях Сибири. Были разработаны технология гидравлической выемки полускальных пород, методы подготовки пород к размыву (безнапорным водонасыщением, взрывным способом, дроблением пород). Применена технология работ на продлённом сезоне. При разработке рудных месторождений наиболее показательно применение гидромеханизации на вскрышных работах на КМА. В конце 60-х гг. в СССР началось освоение отдельных процессов гидромеханизации при подводной добыче полезных ископаемых на континентальном шельфе.

В СССР созданы научные основы технологии гидромеханизации открытых горных работ (Н. Д. Холин, Н. В. Мельников, Г. А. Нурок, Г. П. Никонов), разработаны технологические схемы гидромеханизации на приисках (В. А. Флоров, С. М. Шорохов, Б. Э. Фридман и др.), на железорудных карьерах и в гидротехническом строительстве (С. Б. Фогельсон, Н. А. Лопатин, Б. М. Шкундин, Б. А. Волнин, В. Д. Журин и др.), при железнодорожном строительстве (Н. П. Дьяков, Н. Г. Вавилов, Л. М. Ростов, Г. В. Биткин и др.), подземной добыче угля (В. С. Мучник, Б. А. Теодорович, А. С. Кузьмич, И. А. Кузьмич, Г. П. Никонов, М. Н. Маркус, Б. Я. Экбер, Н. Ф. Цапко и др.), гидромелиоративных работах (А. М. Царевский, Д. Л. Меламут и др.).

В отраслях народного хозяйства, не связанных непосредственно с горным производством, гидромеханизация эффективно применяется в сельском хозяйстве (очистка ирригационных каналов; при добыче и намыве удобрительных илов из озёр), в рыбной промышленности (для выгрузки рыбы из сетей и шаланд, транспортирования рыбы по трубам или желобам на рыбные заводы), на тепловых электростанциях (для гидротранспортирования золы и шлака), в мостостроении (для выемки грунта из кессонов и котлованов).

Научные исследования по вопросам гидромеханизации горных работ ведутся в Московском горном институте, институтах ВНИИгидроуголь, ИГД им. А. А. Скочинского, Укрниигидроуголь, ВНИПИГорцветмет.