Формирование трасс шарнирного трубопровода положительной плавучести для гидроподъема полезных ископаемых при подводной добыче

• Автор: Кабанов, Максим Леонидович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Обоснование актуальности разработки комплексов для добычи полезных ископаемых морскогодна
1.1. Состояние геологических исследований шельфовой зоны
1.2. Полезные ископаемые морского дна
1.3. Железомарганцевые конкреции
1.4. Современные технические средства для разработки подводных месторождений
Выводы по первой главе
ГЛАВА 2. Принципиальная схема комплекса для добычи полезных ископаемых с поверхности морского дна
2.1. Условия работы подводных добычных комплексов
2.2. Схема предлагаемого комплекса для добычи полезных ископаемых с поверхности морскогодна
2.3. Шарнирный трубопровод, используемый в рассматриваемом комплексе
Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. Разработка математической модели шарнирного трубопровода положительной плавучести
3.1. Ограничения математической модели
3.2. Математическая модель на основе уравнения цепной линии
3.3. Математическая модель трассы трубопровода, верхний конец которого близок к поверхности
3.4 Математическая модель с учетом ограничения взаимной подвижности звеньев трубопровода
Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования и обработка их результатов
4.1. Гидравлические сопротивления в гибком шарнирном
трубопроводе
4.2. Аналитические исследования потерь напора в шарнире при
изменении угла его поворота
4.3. Задачи экспериментальных исследований
4.4. Описание экспериментального стенда
4.5. Планирование эксперимента
4.6. Обработка экспериментальных данных
4.7. Анализ экспериментальных данных
Выводы по четвертой главе
ГЛАВА 5. Методика расчета энергообеспечения добычи полезных ископаемых с поверхности морского дна
5.1. Описание варианта энергоснабжения комплекса
5.2. Энергозатраты при добыче донных отложений
5.3. Определение потерь напора в гибком шарнирном
трубопроводе
5.4. Методика расчета потерь в гибком шарнирном трубопроводе
Выводы по пятой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА ПС
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Сегодня все труднее становится удовлетворить возрастающий спрос на минеральное сырье только за счет разработки континентальных месторождений полезных ископаемых из-за их истощения, высоких затрат на разработку месторождений, залегающих в сложных горно-геологических условиях и на больших глубинах. Основная масса крупных материковых месторождений цветных металлов и радиоактивных элементов уже открыта, разведаны их запасы и многие из них разрабатываются [64]. Однако, мировой океан, который на протяжении тысячелетий рассматривался лишь как источник продуктов питания и среда для транспортных перевозок, на данном этапе развития науки и техники способен за счет своих ресурсов удовлетворить потребности промышленности в сырье на много лет вперед. Ведь уже в настоящее время более 30 стран мира ведут пробную или промышленную добычу полезных ископаемых с поверхности морского дна. В ряде стран эти работы ведутся не один десяток лет. Разработка подводных россыпей за рубежом дает до 100% циркония и рутила, около 70% ильменита и более 40% касситерита. По данным американских экономистов морские россыпи уже в 1968 г. дали сырья на 50 млн. долл. Некоторые страны полностью или в значительной степени удовлетворяют свои потребности в том или ином минеральном сырье за счет разработки подводных месторождений. Так, США почти полностью удовлетворяют потребность промышленности в цирконии за счет подводно? разработки пляжевых и шельфовых россыпей Северной Америки. Из этих жч россыпей добывается до 50% ильменита.
С 1935 г. в США производится подводная разработка платины, причем сс дна моря добывают более 90% от общего количества. Содержание платины ! россыпях достигает 10 г/м’. За год добывается 765 тыс. м-’ платиноносны: песков. Глубина разработки около 30 м. На береговых россыпях Аляски боле 100 лет добывалось золото, при этом его было добыто на сотни миллионо долларов. К настоящему времени эти береговые россыпи истощены. Однак

В зарубежной практике значительных успехов в области, создания эрлифтных снарядов добился венгерский трест Дорогские угольные шахты, который выпускает несамоходные эрлифтные снаряды производительностью по грунту 70—150 мЗ/ч при максимальной глубине разработки 40 м.
Группа компаний «Коллинз» использует драги с эрлифтным подъемом при добыче алмазов у берегов Юго-Западной Африки с глубин 10—30 м. Южнее бухты Людериц алмазные россыпи разрабатываются с глубины 100 м при помощи эрлифтного снаряда с гибким грунтозаборным пульповодом оснащенным гидравлическим рыхлителем.
Для глубоководной разработки полезных ископаемых морского дна эрлифтные снаряды использует американская компания «Дипси Венчарс». Эта компания производила опытную разработку марганцевых конкреций с глубины 900 м. Все оборудование эрлифтного снаряда размещалось на специальном судне водоизмещением 7500 т. В центре судна была смонтирована шахта, через которую специальным подъемным устройством спускали грунтозаборный пульповод диаметр 250 мм. В нижней части вертикальный отрезок пульповоде
при помощи шарового шарнире соединялся с наклонным отрезком смонтированным в защитной форме расположенным под углом 30° I горизонту. Заборный конец пульповод; соединялся со специальны;!
сгребающим устройством. При рабоъ установка обеспечивал;
производительность до 60 т/ч. Позж компания создавала промышленны образцы эрлифтных снарядов таког типа с годовой производительносты 1 млн. т марганцевых конкреций.

-К) ,
' П.шт
5(10 750 1000 1250 1
Напорное гидротрамегюртиропание
" Эрлифт
Рис. 1.4.6. Сравнительная характеристика КПД гидравлических и гидропневматических систем для различных трубопроводов.