Главная Статьи Техника и технология недропользования Систематизация способов разработки обводненных прибрежных и акваториальных месторождений aрктической зоны

Систематизация способов разработки обводненных прибрежных и акваториальных месторождений aрктической зоны

Кисляков В.Е., Корзун О.А.
Печать
Норильский горно-металлургический комбинат им. А. П. Завенягина

Решение сырьевой проблемы на сегодняшний день возможно за счет поиска новых нетрадиционных источников минерального сырья. Одним из решений представляется освоение полезных ископаемых Арктической зоны. Дмитрий Медведев, Президент РФ: «Наша первая и главная задача превратить Арктику в ресурсную базу России ХХI века…» [1].

В пределах материковой части Арктики располагаются уникальные запасы и прогнозные ресурсы медно-никелевых руд, олова, платиноидов, агрохимических руд, редких металлов и редкоземельных элементов, крупные - золота, алмазов, вольфрама, ртути, черных металлов, оптического сырья и поделочных камней.

The classification of the mining methods used at flooded, offshore and aquatic area fields in the arctic zone

Based on the survey information, the authors propose a classification of the mining methods used at flooded, offshore and aquatic area fields in the Arctic zone

Основные ресурсы минерального сырья Арктики сосредоточены в северных частях Кольской, Таймыро-Норильской, Маймеча-Котуйской и Уджинской, Таймыро-Североземельской, Анабарской и Якутской, Верхоянской и Яно-Чукотской провинциях [2].

На шельфе и арктических архипелагах установлены запасы и прогнозные ресурсы всех категорий россыпного олова, золота, алмазов, марганца, полиметаллов, серебра, флюорита, поделочных камней, различных самоцветов. Имеются предпосылки открытия месторождений эндогенного золота, редкометальных элементов, меди, фосфоритов, железа и ряда других полезных ископаемых [2].

Таким образом, территории и акватории Арктики характеризуются огромными ресурсами минерального сырья, поэтому необходимо тщательное изучение, систематизация и обобщение природных, горно-геологических и горнотехнических условий эксплуатации обводненных, прибрежных и акваториальных месторождений.

Основные направления совершенствования технологии разработки обводненных, прибрежных и акваториальных месторождений арктической зоны заключаются в выборе технологии разработки по классификационным признакам, учитывающим условия эксплуатации месторождений: без осушения и с осушением (рис.1).

Разработка обводненных, прибрежных и акваториальных месторождений Арктической зоны Рис. 1.
Разработка обводненных, прибрежных и акваториальных месторождений Арктической зоны

В том случае, если месторождение осушается, то его разработку осуществляют открытым, либо подземным способом. В том случае, когда разработка обводненных, прибрежных и акваториальных месторождений по горнотехническим условиям проводится без осушения, необходимы подводные горные работы.

Месторождения могут разрабатываться сезонно, с продлением сезона добычных работ или круглогодично. В данном случае размещение добычного оборудования осуществляют под водой, над водой, либо в прибрежной зоне в летних условиях, а в зимнее время - подо льдом.

При размещении добычного оборудования под водой существует два способа разработки: людный и безлюдный.

К людному способу разработки относятся обитаемые подводные аппараты и разработка подводного грунта с помощью водолаза с использованием гидромониторной струи. В связи с большим разнообразием подводные аппараты можно классифицировать, например, в зависимости от глубины погружения, на три группы. К первой группе относятся наиболее многочисленные аппараты для работ на континентальном шельфе с глубиной погружения до 1000 м. Ко второй - аппараты, рассчитанные на глубину 2000-4000 м и используемые в пределах материкового склона. Третья группа аппаратов предназначена для максимальных глубин [3,4].

Основными критериями сравнительной оценки подводных обитаемых аппаратов являются: рабочая глубина погружения, численность экипажа, параметры системы жизнеобеспечения, количество манипуляторов, транспортабельность. Например, аппарат PC-1202 с блочной конструкцией корпуса, снабженной водолазным отсеком и опорами регулируемой длины, используется для осмотра дна, размещения зарядов взрывчатых веществ, отбора кернов и образцов грунта, обеспечения работы электроинструментов и видеосвязи. Так, в Германии разработана обитаемая глубоководная система DSWS для производства различных подводных работ. Система состоит из подводного носителя аппаратуры и устройств UWAG, обеспечивающего буя, передающего устройства и двух сменных капсул - буровой и водолазной [5,6].

Японская фирма «Коматцу» разработала подводный бульдозер для глубин до 60 м, управление которым осуществляется либо водолазом, либо по кабелю с обеспечивающего судна. В Хьюстоне (США) переоборудован обычный гусеничный экскаватор с ковшом емкостью 0,58 м³ для рытья подводной траншеи по трассе морского выпуска сточных вод. Для механизации подводных буровых работ в Великобритании использовали гусеничную буровую установку с пневматическим приводом [3,4].

К безлюдному способу относятся автономные подводные аппараты, полуавтономные подводные аппараты и дистанционно управляемые.

Автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) представляет собой автоматический самоходный носитель исследовательской аппаратуры, способный погружаться в заданный район океана на глубину до 6 км, двигаться по программной траектории, выполнять требуемые работы и по окончанию программы возвращаться на обеспечивающее судно или береговую базу. АНПА работает под водой автономно, без связующего кабеля. Передача команд на борт аппарата и телеинформации обратно осуществляется с помощью гидроакустической системы связи. Гидроакустическая навигационная система совместно с интегральной бортовой навигационной системой позволяют непрерывно определять местоположение аппарата, а оператору на судне - отслеживать траекторию его движения в реальном масштабе времени. Время непрерывной работы АНПА под водой зависит от проекта аппарата, типа его энергоисточника и может составлять от единиц до нескольких десятков часов (например, автономность аппарата «Тифлонус» составляет 35 ч, «TSL» - 8 ч, «CR-01» - 10 ч, «Скат» - 4 ч, «САНПА» - неограничена) [7].

К полуавтономным подводным аппаратам относятся земснаряды, перемещающиеся по дну, соединенные гибким напорным трубопроводом (пульпопроводом) с жестким береговым [8].

К дистанционным управляемым подводным аппаратам относятся подводные бульдозеры, экскаваторы, скреперы, устройства с использованием хладагента, погружные землесосы, управление которыми осуществляется дистанционно по кабелю и по радио. Например, фирма «Коматцу» создала уже более ста бульдозеров-амфибий (скреперы-амфибии), с дизельным двигателем для строительства на мелководье. Бульдозер управляется оператором дистанционно по радио. Он контролирует положение бульдозера по длине и наклону части трубы, выступающей над поверхностью воды [3,4].

Также к этой группе относится разработанный МГИ проект плавучего земснаряда, оснащенного погружным землесосным агрегатом «Моллюск», соединенным гибким трубопроводом (пульпопроводом) длиной до 200 м, с базой земснаряда, и имеющей подледную системы канатного перемещения этого добычного органа по подводному забою [8]. В эту же группу входят плавучие платформы (например, нефтяная буровая платформа Noble Clyde Boudreaux и FLIP «перевертыш») [9,10].

К плавучему оборудованию относятся драги, земснаряды, экскаваторы с грейферным ковшом, экскаваторы-драглайны (на понтонах).

Разработку полезного ископаемого в прибрежной зоне осуществляют с помощью традиционного землеройно-транспортного оборудования (канатно-скреперные установки, скреперно-землесосные комплексы и т.д.).

Добычные работы в зимний период могут осуществляться как с образованием майны, так и без образования (подо льдом) (рис.2).

Способы образования майны Рис. 2.
Способы образования майны

Существует три способа майнообразования: смешанные, механические и тепловые. Механические способы включают проведение ледокольных, ледорезных и взрывных работ. Тепловые - размыв льда потокообразователями и при помощи компрессоров, тепловыми резаками и бойлерными, пневматическими установками и с помощью переброски теплых вод из бассейна в бассейн («сифон»).

При смешанных способах используют радиационную оттайку путем зачернения ледяного покрова, плавающие пены, разрушающие лед напорные струи от грунтовых насосов земснарядов, ручную околку льда, а также намораживание искусственной ледяной платформы методом свободной заливки специальными насосами вокруг комплекса добычных и обогатительных судов до опускания и смерзания ее с донными породами [8].

Таким образом, перспективы развития горной промышленности Арктической зоны настоятельно требуют дальнейшего совершенствования, научного обоснования и внедрения современной технологии разработки месторождений полезных ископаемых, как в рамках описанных направлений, так и принципиально новых.

 

В.Е. Кисляков,
доктор технических наук, профессор,
О.А. КорзунО.А. Корзун,
аспирант, Сибирский федеральный университет,
г. Красноярск

 

Литература

  1. Первый канал. Официальный сайт [Электронный ресурс], Режим доступа: http://www.1tv.ru/news.htm.
  2. Природные ресурсы. [Электронный ресурс], Режим доступа: http://arctictoday.ru/region/resources/200000052.
  3. Гольдин Э.Р., Забела К.А. Механизация строительства подводных сооружений, М: Недра, 1979. - 129 с..
  4. Годес Э.Г. Строительные подводно-технические работы, Л.: Стройиздат. Ленингр.отд-ние, 1974. - 159 с.
  5. Скуба В.А., Авксентьев И.В., Викулов М.А. Условия эксплуатации месторождений полезных ископаемых Крайнего Севера, Новосибирск: Наука, 1982. - 146 с.
  6. Баладинский В.Л. Машины и механизмы для подводных работ, М: Недра,1979. - 191 с.
  7. Автономные необитаемые подводные аппараты. [Электронный ресурс], Режим доступа: http://www.imtp.febras.ru/anpa/anpa.html.
  8. Ялтанец И.М., Кулигин В.И. Гидромеханизация открытых горных работ, М: МГГУ, 1996. - 739 с.
  9. Популярная механика [Журнал], 2007 - № 9 (59), 122 с.
  10. Популярная механика [Журнал], 2008 - № 5 (67), 122 с.

 


 
Дорогие читатели! Вы можете прокомментировать данный материал. Интересные идеи, непредвзятые точки зрения и конструктивные замечания - приветствуются.

Вышел новый номер

Увидел свет новый номер журнала «Маркшейдерия и Недропользование»
№ 6 (92), ноябрь-декабрь 2017 г.

Подписка - 2018

Уважаемые коллеги! Началась подписка на журнал «Маркшейдерия и Недропользование» на 2018 год.
Как подписаться
Информация

Календарь выставок и форумов

Нет информации о выставках на ближайшие 30 дней

Выставки и форумы одной строкой

Дата проведения: 17.10.2017 - 19.10.2017. 10-я специализированная выставка «Горное дело: Технол... далее
Дата проведения: 12.09.2017 - 15.09.2017. 13-я Международная выставка и конференция по о... далее
Дата проведения: 23.05.2017 - 24.05.2017. XIV Всероссийский Конгресс «Государственн... далее

Котировки

Курсы Валют  Дата ЦБ РФ
USD
12.12.17 59,2348
EUR
12.12.17 69,8023
100 KZT
12.12.17 17,6725
10 CNY
12.12.17 89,5191
LME - Лондонская биржа цветных металлов цены ($/тн):
 

Подписка на новости

Подпишитесь на новости. Введите Ваш e-mail

Подписка на RSS канал

Нашли ошибку в тексте? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter