CC BY
31
1. Длительные наблюдения приземных концентраций озона и окиси углерода в Восточной Сибири / В.Л. Потемкин, О.Г. Нецветаева, Т.В. Ходжер, Н. Акимото, Й. Каджи, Р. По-чанарт // Сибирский экологический журнал. 1999. № 6. С. 601-603.
2. Regional background ozone and carbon monoxide variations in remote Siberia (East Asia) / R. Pochanart, Akimoto H., Kho-dzher T., Kajii Y., Potemkin V. // Journal of Geophysical Research. 2003. V. 108. № D1. 4028. Р. 7-18.
3. Measurements of atmospheric condensation nuclei size distributions in Siberia / V.S. Bashurova, V. Dreiling, T.V. Hodger, R. Jaenicke, K.P. Koutsenogii, P.K. Koutsenogii, М. Kraemer, V.I. Makarov, V.A. Obolkin, V.L. Potjomkin, A.Y. Pusep // Journal of Aerosol Science. 1992. V. 23. № 2. P. 191-199.
4. Потемкина Т.Г., Потемкин В.Л. Сравнительная характеристика речного стока в озера Байкал и Хубсугул // География и природные ресурсы. 2002. № 3. С. 39-43.
5. Потемкин В.Л., Шультайс Э.В. Сезонная динамика концентрации приземного озона над Восточным Саяном // Оптика атмосферы и океана. 2004. Т. 17 (4). С. 317-321.
6. Increasing risk for negative ozone impacts on vegetation in northern Sweden / Р.Е. Karlsson, L. Tang, J. Sundberg, D. Chen, А. Lindskog, Н. Pleijel // Environmental Pollution. 2007. V. 150. P. 96-106.
7. Национальное управление по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (National Aeronautics and Space Administration - NASA). Официальный сайт [Электронный ресурс]. URL: ftp://toms.gsfc.nasa.gov/pub/ep-toms/data/
ский список
8. Тимофеева С.С., Латышева И.В., Потемкин В.Л. Динамика грозовой активности и ее влияние на вариации озона в регионе оз. Байкал // Вестник ИрГТУ. 2008. № 2 (34). С. 24-27.
9. Tropospheric ozone in the pre-alpine and alpine regions / S. Sandroni, P. Baci, G. Boffa, U. Pellegrini, A. Ventura // The Science of the Total Environment. 1994. V.156. P. 169-182.
10. Seasonal variability of measured ozone production efficiencies in the lower free troposphere of Central Europe / P. Zanis, A. Ganser, С. Zellweger, S. Henne, М. Steinbacher, J. Staehelin // Atmospheric Chemistry and Physics. 2007. V.7. P. 223-236.
11. A 10-year study of background surface ozone concentrations on the island of Gozo in the Central Mediterranean / М. Saliba, R. Ellul, L. Camilleri, Н. Gusten // Journal of Atmospheric Chemistry. 2008. V. 60. P. 117-135.
12. Cristofanelli P., Bonasoni P. Background ozone in the southern Europe and Mediterranean area: Influence of the transport processes // Environmental Pollution. 2009. V. 157. P. 1399-1406.
13. Ozone, carbon monoxide and nitrogen oxides time series at four alpine GAW mountain stations in central Europe / S. Gilge, C. Plass-Duelmer, W. Fricke, А. Kaiser, L. Ries, В. Buchmann, M. Steinbacher // Atmospheric Chemistry and Physics. 2010. V. 10. P. 12295-12316.
14. Laurila T. Observational study of transport and photochemical formation of ozone over northern Europe // Journal of Ge-ophys. Res. 1999. V. 104. P. 26235-26243.
15. Monks P. A review of the observations and origins of the spring ozone maximum // Atmospheric Environment. 2000. V. 34. P. 3545-3561.
УДК [622.271.1+622.69]:622.271.7
ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ПЕСКОВ НА РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ПО УДЕЛЬНОМУ РАСХОДУ ДИЗТОПЛИВА
© В.Г. Пятаков1, В.В. Гущенко2, А.С. Соколов3
Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов (ОАО «Иргиредмет»), 664025, Россия, г. Иркутск, б-р Гагарина, 38.
Представлены показатели фактического расхода дизельного топлива при разработке и транспортировке песков по существующей и предложенной авторами схеме горных работ. Проведен анализ технологических процессов и эффективности работы разрабатывающего и транспортного оборудования. На основании значений, полученных при реализации представленных схем, определен удельный расход дизельного топлива. Для экономической оценки технологии этот критерий принят как показатель энергопотребления. Определен объем экономии топлива при работе по предложенной технологии.
Ключевые слова: золотодобыча; россыпное месторождение; расход дизельного топлива; многолетнемерзлые породы.
SPECIFIC DIESEL FUEL CONSUMPTION-BASED SELECTION OF ALLUVIAL SAND MINING TECHNOLOGY AND TRANSPORTATION AT PLACER DEPOSITS V.G. Pyatakov, V.V. Gushchenko, A.S. Sokolov
Irkutsk Research Institute of Precious and Rare Metals and Diamonds (Irgiredmet JSC), 38 Gagarin Blvd, Irkutsk, 664025, Russia.
1 Пятаков Виктор Георгиевич, доктор технических наук, начальник отдела гидротехнических сооружений и разработки россыпных месторождений, тел.: 89025150448, e-mail: [email protected]
Pyatakov Viktor, Doctor of technical sciences, Head of Hydrotechnical Structures and Alluvial Deposit Development Department, tel.: 89025150448, e-mail: [email protected]
2Гущенко Виталий Викторович, кандидат технических наук, зав. сектором разработки россыпных месторождений, тел.: 89500669626, e-mail: [email protected]
Gushchenko Vitaly, Candidate of technical sciences, Head of Alluvial Deposit Development Sector, tel.: 89500669626, e-mail: [email protected]
3Соколов Александр Сергеевич, инженер I категории, тел.: 89025444106, e-mail: [email protected] Sokolov Aleksandr, I Category Engineer, tel.: 89025444106, e-mail: [email protected]
The article compares the figures of actual consumption of diesel fuel under mining and transportation of alluvial sands according to the current mining scheme and the one proposed by the authors. Flow sheets and operation efficiency of mining and transportation equipment are analyzed. Based on the values obtained under the implementation of the proposed flow sheets, the specific consumption of diesel fuel has been determined. This criterion is used as a power consumption indicator in order to perform economic evaluation of the technology. The volume of fuel saving resulting from the application of the proposed flow sheet is determined. Keywords: gold mining; placer deposit; diesel fuel consumption; permafrost rocks.
Главная особенность разработки многолетне-мерзлых песков заключается в том, что их выемка ведется путем периодического снятия оттаявшего слоя бульдозерами. При такой технологии требуется достаточно большая площадь добычного блока, и чем больше производительность промывочной установки и суровее климат, тем больше должна быть площадь добычного блока. Например, для центральной части Магаданской области при суточной производительности промывочной установки 2000 м3 площадь добычного блока должна быть не меньше 40000 м2. При уменьшении площади блока следует либо снижать суточную производительность по промывке песков, либо применять механическое рыхление мерзлоты, что, во-первых, повышает затраты и, во-вторых, приводит к потерям золота при промывке мерзлых песков.
В 2013 г. на одном из предприятий Магаданской области было проведено сравнение существующей технологии добычных работ и предложенной авторами.
Суть существующей технологии представлена на рис. 1. Талый слой песков бульдозером подается в навал, из которого они колесным погрузчиком доставляются к промывочной установке. Места расположения бульдозерных навалов песков на площади блока бессистемно изменяются, но принцип их формирования неизменен - талый слой песков снимается при
движении бульдозера от периферии блока в сторону промывочной установки. Обычно бульдозер передвигает пески в гору.
По данным натурных наблюдений среднее расстояние транспортировки песков бульдозером составило 50 м, а колесными погрузчиками - 250 м. Однако были отмечены случаи, когда дальность перемещения песков бульдозером достигала 165 м.
Безусловно, чем больше доля бульдозерной транспортировки в общей дальности (300 м), тем больше удельный расход дизельного топлива (ДТ).
По мнению авторов, существующая технология нерациональна при отработке блоков с большой площадью и приводит к высокому удельному расходу ДТ, что, в конечном итоге, повышает эксплуатационные затраты.
Для промышленных испытаний была предложена технология разработки и транспортировки песков, представленная на рис. 2 и включающая следующие операции:
- срезка талого слоя бульдозером малой мощности (типа D65 или D85 Кот^и) и формирование навалов песков. Протяженность движения бульдозера принимается в пределах 8-15 м из расчета, что после заполнения отвала дальнейшее движение бульдозера с грунтом приводит лишь к росту расхода ДТ;
- погрузка песков из навала в автосамосвалы экс-
Рис. 1. Принципиальная схема добычных работ по существующей на предприятии технологии
220 м
Рис. 2. Принципиальная схема добычных работ по предложенной технологии
каватором обратная лопата с вместимостью ковша 23 м3. При отсутствии экскаватора допустимо использование существующих колесных погрузчиков WA-470 (Кот^и). Однако в этом случае расход ДТ будет больше, чем с экскаваторной погрузкой;
- доставка талых песков автосамосвалами грузоподъемностью 25-30 т до приямка вблизи промприбо-ра. Предпочтителен автосамосвал грузоподъемностью 30 т, например, БеЛАЗ.
Таким образом, суть технического решения в новой технологии заключается в сведении к минимуму дальности бульдозерной транспортировки и замене колесных погрузчиков на автосамосвалы.
По новой технологии участок работал 9 суток, что позволило получить достаточно представительные сведения о ее показателях.
При сравнении двух технологий в качестве критерия их эффективности принят удельный расход ДТ, исчисляемый в литрах на 1 м3 разработанных и доставленных к промывочной установке песков. Кроме собственно расхода топлива этот показатель отражает затраты на масла, фильтры, быстроизнашивающиеся элементы, ходовую часть, а также амортизацию, исчисляемую по моточасам, которые доминируют в
калькуляции себестоимости горных работ.
В ходе эксперимента определялись следующие показатели:
- объем породы в отвалах бульдозеров;
- объем породы в ковше погрузчика WA470;
- расход топлива для всех видов действовавшего оборудования, л/мин;
- продолжительность цикла работы оборудования на принятых дальностях транспортирования песков.
Расход топлива для обеих технологий рассчитывался по его суточному потреблению и количеству отработанных за сутки моточасов. Так как кроме проведения горных работ, при которых расход ДТ находится между средним и высоким уровнем, в моточасы машин входит время на прогрев двигателя, перегоны, ремонт при работающем двигателе, заправку топливом и на прочие режимы с низким расходом, то на средний расход топлива был введен поправочный коэффициент 1,05.
Объем породы в отвале бульдозеров определялся прямым измерением при остановленном бульдозере после наполнения отвала. Результаты измерений приведены в табл. 1.
Таблица 1
Объем призмы волочения породы бу /льдозерами
Марка бульдозера Объем призмы волочения отвала, м3 Коэффициент заполнения отвала для данных условий
по паспорту измеренный полученный принятый
Komatsu D 475 34 13,7
Komatsu D 375 22 8,8 - 0,4
Shantui SD 32 10 4,3 0,4
Komatsu D 65 3,7 1,5 -
Коэффициент разрыхления породы, по данным предприятия, принят равным 1,3.
Вместимость ковша погрузчика по паспорту составляет 4,1 м3. Обычно ковш заполняется с «шапкой», а с учетом коэффициента разрыхления 1,3 объем песков в ковше в пересчете на целик принят на предприятии равным 3,1 м3.
Результаты определения удельного расхода ДТ на операциях при существующей технологии представлены в табл. 2 и 3.
Таким образом, суммарный расход ДТ при разработке и транспортировке песков по существующей технологии составил 0,29+0,78=1,07 л/м3.
По предложенной технологии при производстве нижеуказанных работ была задействована следующая техника:
- на снятии талого слоя песков и формировании временного навала - бульдозер Б032 мощностью 235 кВт (БИапУ);
- на погрузке песков из навала в автосамосвал -колесный погрузчик WA470 (Кот^Би);
- на транспортировке песков от навала до промывочной установки - автосамосвал НМ350 (Кот^и) грузоподъемностью 30 т - 2 шт.
Порядок расчета удельного расхода ДТ при совершении указанных операций приведен в табл. 4-6.
Таблица 2
Расчет удельного расхода ДТ на формирование навала песков бульдозером при длине пути 50 м
Параметр Марка бульдозера
Komatsu D 475 Komatsu D 375 Shantui SD 32 Komatsu D 65
Объем перемещаемой за один цикл породы в рыхлом виде/в целике, м 3 13,7/10,5 8,8/6,8 4,3/3,3 1,5/1,2
Расход дизельного топлива по моточасам, л/ч / л/мин 115/1,92 77/1,28 46/0,77 18/0,30
Поправочный коэффициент 1,05
Расход дизельного топлива с учетом поправочного коэффициента, л/ч / л/мин 121/2,02 81/1,35 48/0,80 19/0,32
Средняя скорость передвижения бульдозе ра при подаче песков в навал, м/мин:
вперед 58 63 62 65
назад 78 85 73 83
Продолжительность цикла, мин 1,50 85 73 83
Удельный расход ДТ, л/м3 0,29 0,27 0,36 0,37
Средний взвешенный удельный расход ДТ при наваловке песков бульдозерным способом 0,29 -
Таблица 3
Расчет удельного расхода ДТ для колесного погрузчика Komatsu WA 470 на дальности 250 м_
Параметр Значение
Объем породы в ковше в рыхлом виде/в целике, м3 4,1/3,1
Расход ДТ по моточасам, л/ч / л/мин 27,0/0,45
Поправочный коэффициент 1,05
Расход ДТ с учетом коэффициента, л/ч / л/мин 28,4/0,47
Время заполнения ковша, мин 0,5
Время разгрузки и разворота, мин 0,25
Средняя скорость передвижения колесного погрузчика, м/мин 114
Продолжительность цикла, мин 5,14
Удельный расход ДТ, л/м3 0,78
Таблица 4
Формирование навала песков бульдозером Б032 при длине заходки 12 м_
Параметр Значение
Суточный (за 22 часа) расход ДТ, л 727
Часовый расход ДТ по моточасам, л/ч 33, 0
Часовый расход ДТ на чистой работе, л/ч (с учетом поправочного коэффициента 1,05, л/мин) 34,7 (0,58)
Продолжительность чистой работы бульдозера за период наблюдений, мин 24,27
Расход ДТ за период наблюдений (24,27 мин х 0,58 л/мин), л 14,08
Объем породы в целике, перемещаемой бульдозером за один цикл, м3 3,3
Продолжительность цикла, с 36,4
Количество циклов за период наблюдений 40
Объем породы, перемещенной в навал за период наблюдений, м3 132
Удельный расход ДТ за период наблюдений (14,08 л/132 м3), л/м3 0,11
Таблица 5
Погрузка песков из навала в автосамосвалы колесным погрузчиком ШЛ470_
Параметр Значение
Суточный (за 22 часа) расход ДТ погрузчика, л 406
Часовый расход ДТ по моточасам, л/ч 18,45
Часовый расход ДТ на чистой работе с учетом времени ожидания самосвала (с поправочным коэффициентом 1,05), л/ч 19,4
Продолжительность периода наблюдений, мин 222
Расход ДТ погрузчика за период наблюдений, л 71,8 л
Количество загруженных автосамосвалов за период наблюдений 40
Количество циклов погрузчика при загрузке одного автосамосвала 4
Объем породы в целике в ковше погрузчика, м3 3,1
Объем породы в целике, перевозимой автосамосвалом за 1 рейс, м3 12,4
Объем погруженной породы в целике за период наблюдений (40 х12,4), м3 496
Удельный расход ДТ на погрузке автосамосвалов (71,8 л/496 м3), л/м3 0,14
Таблица 6 Транспортировка песков от навала до промывочной установки (расстояние 300 м) автосамосвалом НМ350
Параметр Значение
Суточный расход ДТ автосамосвалом НМ350 по моточасам, л 323
Часовый расход ДТ по моточасам, л/ч 14,7
Часовый расход ДТ на чистой работе, л/ч (с поправочным коэффициентом 1,05, л/мин) 15,4 (0,257)
Продолжительность наблюдений при непрерывной работе автосамосвалов, мин 94,8
Количество израсходованного ДТ двумя автосамосвалами за период наблюдений (0,257 л/мин х 94,8 мин х 2), л 48,7
Количество рейсов автосамосвалов за период наблюдений 24
Объем песков в целике в кузове, м3 12,4
Объем песков в целике, перевезенных за период наблюдений (12,4 х24), м3 297,6
Удельный расход ДТ на перевозке песков автосамосвалами (48,7/297,6), л/м3 0,16
Таким образом, полный расход ДТ по предложенной технологии добычных работ составил 0,11+0,14+0,16= 0,41 л/м3, то есть он снизился на 0,66 л/м или на 62% по сравнению с существующей технологией. При сезонной производительности пред-
3
приятия 1,6 млн м по промываемым пескам с переходом на новую технологию расход ДТ можно снизить более чем на 1000 м3.
Статья поступила 06.02.2015 г.
