Развитие гидромеханизации

Гидравлический способ разработки месторождений известен с древних времен. В России его стали применять с 1800 г. в основном на золотоносных приисках при наличии естественного напора воды и естественных уклонов для самотечного (безнапорного) гидравлического транспорта. Известно, что на Урале в 30-х годах XIX в. проводились примитивные гидравлические работы на песках для извлечения из них золота.
В 1852 г. американец Эдуард Маттисон на калифорнийских приисках применил для разработки золотосодержащих россыпей напорную струю воды. В 70—80-е годы XIX в. этим способом в Калифорнии добывали около 15 т золота в год.
В Сибири гидравлический способ добычи золота был испытан в 1867 г. на забайкальских золотых приисках. В 1886 г. М.А. Шостак гидравлической установкой производил разработку золотосодержащих пород на Куджертайском прииске в Забайкалье, На этой установке в России был впервые применен гидроэлеватор для транспортирования гидросмеси. В Западной Сибири в 1899 г. на р. Чебалсук (бассейн р. Абакан) удачно применен гидравлический способ разработки россыпных месторождений золота. Затем этот способ начинают использовать в Красноярском крае, Баргузинской тайге и в других районах Сибири.
В 1915 г. русский инженер Р.Э. Классон предложил гидравлический способ разработки торфяных месторождений, который заключался в следующем: торфяную массу размывали мощной водяной струей и образующуюся смесь воды с торфом с помощью специальных машин-торфонасосов перекачивали на поля для сушки.
На строительстве Днепрогэса в 1929—1931 гг. часть земляных работ была впервые выполнена с помощью гидромеханизации. Затем гидромеханизация была применена в 1934—1935 гг. на строительстве завода Азовсталь, в 1933—1936 гг. — Туломской электростанции вблизи Мурманска. В 1934—1937 гг. на строительстве канала им. Москвы впервые в СССР был осуществлен намыв напорных земляных сооружений. В 1936—1941 гг. на строительстве Верхневолжских гидроузлов (Рыбинском и Угличском) около 20 % всех земляных работ было выполнено способом гидромеханизации: здесь намывались железнодорожные насыпи высотой до 20 м, сооружался широкий отводной канал от гидроэлектростанции на р. Шексне, добывались и обогащались песок и гравий.
С 1938 г. гидромеханизацию начинают внедрять в транспортное строительство (железнодорожная линия Синарская — Челябинск, карьеры балласта на р. Оке в районе Серпухова и Каширы).
После Великой Отечественной войны бурное развитие гидромеханизация получает в гидротехническом строительстве на Дону, Волге, Днепре. До 70 % общего объема земляных работ было выполнено способом гидромеханизации на строительстве Волжских, Днепровских ГЭС, комплекса гидротехнических сооружений Волго-Донского канала. На строительстве гидроэлектростанций на Волге — им. Ленина и им. XXII съезда КПСС — были достигнуты рекордные в мировой строительной практике показатели интенсивности земляных работ способом гидромеханизации: 35 млн м3 в год, 5,5 млн м3 в месяц и 310 тыс. м3 в сутки.
В угольной промышленности гидромеханизацию применили в 1939 г. на строительстве Люторического карьера. В 1940 г. этот способ был успешно применен на строительстве Байдаковского карьера, а в 1943 г. — Батуринского карьера (г. Еманжелинск, Челябинская обл.).
В дальнейшем начиная с 1945 г. в угольной промышленности на открытых работах гидромеханизация применялась на карьерах трестов «Вахрушевуголь», «Волчанскуголь», «Коркин-уголь», «Райчихинскуголь», «Красноярскуголь», на строительстве Ермолаевского карьера, а в 1951 г. — угольных карьеров Кузбасса.
Несмотря на многообразие структур гидромеханизированных предприятий в народном хозяйстве бывшего Советского Союза, определяющую роль в то время в основном играли гидромеханизированные организации трех министерств: союзная контора «Монтажгидромеханизация», основанная в 1936 г., Мин-монтажспецстроя; хозрасчетное бюро «Гидромеханизация», основанное в 1938 г., Минтрансстроя; трест «Энергогидромеханизация», основанный в 1946 г., Минэнерго, а также ряд трестов и контор, выполнявших большие объемы различных годных и строительных работ.
Наибольшее развитие гидромеханизированный способ получил при добыче строительных горных пород, и особенно на обводненных песчаных и песчано-гравийных месторождениях, а также при строительстве технических сооружений.
Гидравлический способ широко применяется при разработке золото-, платино- и алмазоносных россыпей. При разработке континентальных и прибрежно-морских россыпей целесообразно применять драги. Гидравлические и дражные разработки россыпей применялись и применяются в основном на Дальнем Востоке, в Восточной и Западной Сибири и на Урале.
В отечественном драгостроении осуществляется оснащение драг новейшими одно- и многостадиальными схемами обогащения песков с использованием саморазгружающихся шлюзов и автоматизированного сполоска концентрата, отсадочных машин, винтовых сепараторов и другого современного оборудования, обеспечивающего наиболее полное извлечение ценных компонентов.
В настоящее время гидромеханизация широко применяется по направлениям:
• намыв насыпей для строительства автомобильных и железных дорог, площадей под жилую и промышленную застройку, оснований взлетно-посадочных полос аэродромов и вертолетных площадок, резервов песка и гравия для стройиндустрии и строительства;
• дноуглубительные работы, укрепление береговой линии рек, водохранилищ и морей, создание акваторий морских и речных портов, расчистка фарватеров крупных, средних и малых рек;
• намыв гидротехнических объектов (плотины, каналы, противопаводковые сооружения, водосбросы и др.);
• обустройство газовых и нефтяных месторождений;
• рекультивация нарушенных земель;
• выполнение вскрышных работ на горных предприятиях;
• сооружение и эксплуатация хвостохранилищ горно-обогатительных предприятий;
• эксплуатация золохранилищ ТЭЦ;
• добыча, обогащение и классификация песка и песчаногравийной массы.
Одним из условий дальнейшего совершенствования гидромеханизации горных и строительных работ является техническое перевооружение предприятий. В настоящее время ведутся работы по улучшению технических характеристик грунтовых насосов и повышению надежности их узлов. Проточные части грунтовых насосов выполняются из композиционных материалов (защитные покрытия корпусов насосов — из резин повышенной стойкости), что придает более высокую конструктивную надежность и повышенную стойкость к абразивно-кавитационному изнашиванию (НПО «Композит»), Замена стальных труб (пульпопроводов) на резинотканевые позволяет уменьшить диаметр трубы на 25—50 мм или увеличить длину транспортирования при неизменном грунтовом насосе за счет значительного уменьшения удельных потерь напора.
В этом случае при проектировании и создании гидротранспортных установок предпочтительным являются более быстроходные грунтовые насосы с относительно большими подачами и относительно меньшими напорами (НПО «Композит»). С внедрением новых защитных покрытий стойкость эластичных трубопроводов, по сравнению со стальными, увеличивается в семь раз. Данные трубопроводы (диаметром до 1000 мм) могут быть изготовлены плоскосворачиваемыми, с фланцевыми соединениями, что позволяет отказаться от традиционных шаровых соединений. Плоскосворачиваемость дает возможность перевозить их намотанными на барабан любым видом транспорта, включая авиацию.
Разрабатываются новые плавучие землесосные снаряды с погружными грунтовыми насосами, обеспечивающие разработку грунта с глубины до 30 м с относительно низкими показателями металло- и энергоемкости.
Разработаны и изготавливаются разборные земснаряды с погружным грунтовым насосом, основными преимуществами которых являются снижение удельных энергетических затрат на 1 м3 грунта за счет работы с более высокой консистенцией гидросмеси и возможность быстрой сборки-разборки и перебазировки земснаряда с одного объекта работ на другой (ГУП трест «Энергогидромеханизация»).
Значительный вклад в развитие науки и теории проектирования для отечественной гидромеханизации внесли ученые: в горном деле: Н.Д. Холин, Н.В. Мельников, Г.А. Нурок, И.М. Ялтанец, EA. Кононенко и др.; в теории гидромониторной струи: Г.А. Абрамович, Г.Н. Poep, Г.П. Никонов, С.С. Павловский, Г.А. Нурок, В.Ф. Хныкин и др., на железорудных карьерах и в гидротехническом строительстве: С.Б. Фогельсон, НА. Лопатин, Б.А. Волнин, BA. Мелентьев, Л.И. Огурцов, A.П. Юфин и др.; в гидромелиоративных работах: А.М. Царевский, Д.Л. Меламут и др.; в транспортном строительстве: Н.П. Дьяков, В.И. Глевицкий и др.; в скважинной гидродобыче: B.Ж. Аренс, Д.Н. Шпак, Н.И. Бабичев, В.Л. Колибаба и др.; в теории подводной разработки горных пород (грунтов); И.И. Михеев, Д.В. Рощупкин, С.П, Огородников, А.И. Харин, В.А. Балябин и др.; в области переработки, обогащения и классификации материалов: М.А. Дементьев, П.В. Ляшенко, В.В. Длоугий, Д.М. Минц, Т.И. Пеняскин, С.В. Овчарук и др.; в теории гидротранспорта горных пород: В.В. Трайнис, А.Е. Смолдырев, B.C. Кнороз, Н.А. Силин и др.; в гидравлической разработке россыпей: С.М. Шорохов, Г.М. Лезгинцев, В.Г. Лешков, В.П. Дробаденко, С.В. Потемкин и др.; в области разработки и создания нового оборудования гидромеханизации: В.А. Мороз, Б.М. Шкундин, Е.П. Жарницкий, Л.М. Молочников, Л.А. Смойловская и др.; по проблемам гидромеханизированных работ в сложных погодно-климатических условиях: Ю.А. Попов, А.А. Цернант, Е.А. Бессонов и др.; в гидромеханизации дноуглубительных работ: А.С. Стариков, К.А. Пятницкий, Н.Г. Упоров, А.П. Уваров, Я.Ф. Бородулин и др.; по проблемам морской добычи полезных ископаемых: Г.А. Нурок, Ю.В. Бубис, В.А. Лобанов, Ю.В. Бруякин и др.; в гидравлической разработке сапропелевых месторождений: В.Б. Добрецов, С.М. Штин и др.