Гидромониторная разработка

ГИДРОМОНИТОРНАЯ РАЗРАБОТКА (а. hydraulic mining; н. Wasserstrahlgewinnung; ф. abattage a l'aide du monitor hydraulique; и. arranque соn monitor hidrauliсо) — ведение горных работ посредством разрушения породного массива струёй воды гидромонитора; основной способ гидромеханизации. Гидромониторная разработка проводится с гидравлическим врубообразованием (подрезкой) или без него.

Гидромониторная разработка горных пород на открытых горных работах осуществляется встречным, попутным и попутно-встречным забоем. При размыве уступа встречным забоем (наиболее распространённый способ) направления движения струи гидромонитора и потока образующейся гидросмеси противоположны. Расстояние от гидромонитора без дистанционного управления (устанавливается на нижней площадке уступа) до забоя, по условиям безопасного ведения работ, — 0,8-1,2 высоты уступа. При гидромониторной разработке попутным забоем направления полёта струи гидромонитора (устанавливается на верхней площадке уступа) и потока гидросмеси совпадают. Размыв попутно-встречным или боковым забоем ведётся при плотных, трудноразмываемых породах и высоких уступах.

Гидромониторная разработка гидромониторно-землесосными установками осуществляется заходками. Высота уступа при гидромониторной разработке выбирается с учётом достижения максимальой производительности гидромонитора по породе и изменяется для средних условий от 15 до 20 м (в зависимости от производительности гидромонитора по воде и давления струи), в отдельных случаях от 20 до 35 м (карьеры КМА). Максимальное допустимое расстояние от гидромонитора до забоя и ширина гидромониторного забоя принимаются с учётом использования для размыва эффективной части струи. Например, при разработке глинистых пород струёй с напором у насадки 78-118 кПа ширина гидромониторного забоя 20-25 м. Вода к гидромониторам подаётся из водоёма насосами. Размытая порода с водой от забоя по площадке уступа или канаве поступает в зумпф, откуда грунтовым насосом перекачивается по трубопроводу к месту укладки. При благоприятном рельефе может быть применено самотёчное гидротранспортирование размытой породы. Для подтекания гидросмеси от забоя к зумпфу в процессе гидромониторной разработки на рабочей площадке уступа оставляется наклонный слой несмытой породы (недомыв). При ведении работ по кровле полезных ископаемых недомыв убирается бульдозером или экскаватором в навал. Уборка недомыва струёй воды требует большого удельного расхода воды, что резко снижает эффективность гидромониторной разработки.

Интенсивность размыва (характеризуется объёмом породы, разрабатываемой с помощью 1 м³ воды) возрастает при уменьшении связности породы, увеличении высоты уступа (до определённого предела), расхода воды через гидромонитор, при повышении компактности струи, уменьшении расстояния от гидромонитора до забоя (до допустимого значения). Необходимая величина контактного давления и высота уступа определяют параметры (напор и удельный расход воды) гидромониторной разработки (табл. 1).

Для интенсификации размыва плотных пород выполняют специальные мероприятия: предварительное рыхление породы экскаваторами, бульдозерами, с помощью буровзрывных работ, водонасыщением и др. Порода экскаватором или бульдозером подаётся в навалы, которые смываются струёй гидромонитора в зумпф. После буровзрывных работ порода, разрыхлённая в массиве и частично обрушенная, размывается струёй воды.

В условиях, пригодных для применения гидромеханизации, производительность труда при гидромониторной разработке в 2-2,5 раза выше, а себестоимость в 1,5-2 раза ниже, чем при экскаваторной разработке с вывозкой пород колёсным транспортом. Наибольший объём применения гидромониторной разработки — при разработке угольных месторождений (табл. 2).

Для гидромониторной разработки угля (обычно с крепостью f до 1,3) в условиях гидрошахт используются струи воды, формируемые в гидромониторных насадках диаметром 16-32 мм под давлением до 12 МПа. Уголь в приповерхностном слое массива разрушается в результате приложения гидродинамической нагрузки к площадке контакта струи с забоем. Производительность гидромонитора (масса угля, отбиваемого в единицу времени) при гидромониторной разработке на очистных работах обычно не менее 20 т/ч, на подготовительных — не менее 10-12 т/ч. Удельный расход воды, согласно условиям гидротранспорта и гидроподъёма пульпы, не превышает 3-5 м³/т. Расширение области применения гидромониторной разработки (на угли с f до 2, вязкие, слаботрещиноватые), повышение эффективности этого способа разрушения достигаются совершенствованием существующего гидравлического оборудования (например, повышением давления гидромониторных струй до 30 МПа и расхода воды до 500 м³/ч), созданием новых методов и средств гидромониторной разработки (гидроимпульсаторы и импульсные водомёты).

Достоинства гидромониторной разработки: поточность технологических процессов; относительно небольшой вес и простота оборудования; высокая производительность труда.

Недостатки: зависимость эффективности гидромониторной разработки от характера разрабатываемых горных пород; значительная энергоёмкость; сезонность работ. Дальнейшее совершенствование гидромониторной разработки связано с применением мощного высокопроизводительного оборудования с автоматическим управлением и развитием способов, в которых сочетаются гидравлические и другие виды разработок.

За рубежом гидромониторная разработка применяется при добыче фосфоритов (США), олова (Малайзия), урановой руды (ЮАР), угля (КНР и др.) и др.