Анотація до роботи:

Стець С.Є. Обгрунтування параметрів свердловинної гідротехнології видобутку цеоліт-смектитових туфів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спецільністю 05.15. 02 – „Підземна розробка родовищ корисних копалин” Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2007 р.

Дисертація присвячена обґрунтуванню параметрів свердловинної гідротехнології видобутку цеоліт-смектитових туфів та розробці рекомендацій по використанню свердловинного гідровидобутку.

Для обґрунтування параметрів свердловинної гідротехнології видобутку цеоліт-смектитових туфів проведені експериментальні та теоретичні дослідження процесів гідророзмиву породи, переміщення гірської маси та підйому гідросуміші на поверхню з використанням ерліфта.

За результатами стендових досліджень процесу переміщення породи в потоці, що утворюється на дні виймальної камери, встановлені залежності і закономірності, які зв’язують параметри потоку з характеристиками зруйнованої породи, а також властивостями і формою дна виймальної камери.

Розроблені рекомендації до розрахунку основних технологічних параметрів

СГВ, які враховують потреби раціонального використання мінеральних ресурсів, охорони природи та навколишнього середовища.

У дисертації, яка є завершеною науково-дослідною роботою, вирішена актуальна наукова задача, яка полягає у встановленні залежностей процесу розмиву цеоліт-смектитового туфу, самопливного гідротранспортування у видобувній камері та ерліфтного підйому пульпи на денну поверхню, які є необхідними для обґрунтування параметрів свердловинної гідротехнології видобутку цеоліт-смектитових туфів, що забезпечить оптимальні режими роботи обладнання і всього видобувного комплексу та дозволить створити методики оцінки і аналізу процесу видобутку.

Найбільш важливі наукові і практичні результати, висновки і рекомендації полягають у наступному:

1. Порівняно з цеолітовими туфами інших родовищ Рівненські цеоліт-смектитові туфи характеризуються значно меншим вмістом цеолітової породи, яка замінена смектитовими мінералами. Це, при збереженні корисних сорбційних і катіонообмінних властивостей, покращує їх технологічні властивості з точки зору застосування свердловинної гідротехнології при видобуванні.

2. При збільшенні діаметра насадки і тиску води радіус розмиву збільшується а продуктивність зростає по експоненціальних законах. Залежності енергозатрат від розмірів насадки гідромонітора та тиску робочого агента мають квадратичний характер: із збільшенням тиску робочого агента перед насадкою енергоємність розмиву зростає, а питома витрата води знижується.

3. Доведено, що з метою запобігання утворенню врубу та підвищення ефективності видобування туфів, на відстанях до 6 м від насадки гідромонітора кут нахилу струмини до поверхні розмиву не повинен перевищувати 5...7. При цьому швидкість руху струмини по вибою обмежується до 1,4 м/с, а висота вибою при розмиві через насадки діаметром 25...35 мм не повинна перевищувати 20 см.

4. Залежності транспортувальної здатності потоку від витрати води з насадки гідромонітора і похилу дна камери є лінійними. Збільшення коефіцієнта шорсткості дна виймальної камери призводить до збільшення різниці в швидкостях зрушення дрібних класів по відношенню до великих. Коли рівень пульпи в привибійному просторі камери був високим (явище спостерігалося при значенні похилу < 0,13), енергія падаючої частинки цим шаром гасилася і частинки, що осіли, не могли переміщатися. Іншими словами, на периферії виймальної камери необхідно підтримувати турбулентний рух і оптимальний за умовами зносу частинок рівень пульпи.

5. За результататми досліджень встанавлено, що для умов свердловинного гідровидобутку цеоліт-смектитових туфів доцільне застосування ерліфта з кільцевою форсункою та регульованим зачиненням щілини, а також системою змінних насадок. Аналіз залежностей продуктивності ерліфта з кільцевою форсункою від витрати повітря показує, що при збільшенні густини гідросуміші до = 1,35 т/м³ максимальна продуктивність ерліфта при відносних заглибленнях форсунки 0,6 і 0,8 зменшується в порівнянні з продуктивністю по воді і відповідно складає 62 і 73 %. Із збільшенням питомої ваги гідросуміші максимум продуктивності ерліфта настає при великих витратах стисненого повітря.

6. Доведено, що потрібна для підтримки порід покрівлі стійкість камерних виробок забезпечується пошаровим відпрацюванням корисної копалини в межах камери з одночасним формуванням міжкамерних ціликів на повну потужність, і зміцненням їх підтримуючою призмою з корисної копалини для глибин розробки більше 50 м. Виймання корисної копалини в потужних пластах пропонується, в межах контурів камери, проводити в декілька стадій із розбиттям потужності пласта породи на певну кількість відрізків з раціональною висотою.

7. Досліджені процеси і встановлені системи рівнянь для розрахунку динамічних моделей перетікання пульпи по дну виймальної камери. З досліджень видно, що параметри перетікання пульпи по дну виймальної камери визначаються режимом роботи і характеристиками гідромонітора.

8. Розроблені рекомендації з використання свердловинної гідротехнології в залежності від мінерального складу породи і умов залягання, та методика вибору параметрів процесу гідроруйнування і гідротранспортування породи на денну поверхню.

Загальний очікуваний економічний ефект складе більше 1 млн. грн.

Публікації автора:

За темою дисертації опубліковано 14 наукових праць. Основні результати викладені у наступних публікаціях:

1. З.Р. Маланчук, С.Р. Боблях, С.Є. Стець, М.О. Семенюк, О.С.Стадник. Вивченість та проблеми видобутку туфів Рівненщини // Зб. наук .пр. ”Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво”. - Рівне: НУВГП. - 2005. - Вип. № 30. - С. 257 - 262.

2. З.Р. Маланчук, Р.В. Жомирук, С.Є. Стець, В.П. Рачковський, Т.В. Гринюк Основні фізико-хімічні та технологічні властивості туфів Рівненщини // Зб. наук. пр. ”Геотехнічна механіка”. - Дніпропетровськ: ІГТМ НАНУ. - 2005. - Вип. № 59. - С. 106 - 114.

3. Маланчук З.Р., Стець С.Є., Мандзюк Р.В. Результати досліджень по визначенню основних показників видобутку туфів методом свердловинної гідротехнології // Зб. наук. пр. „Вісник Національного університету водного господарства та природокористування”. - Рівне: НУВГП. - Вип. № 4(32), Ч.1. - 2005. - С. 207 - 214.

4. З.Р. Маланчук, С.Є. Стець, С.Р. Боблях, Є.З. Маланчук. Особливості залягання та гідровидобутку туфу в Рівненсько-Волинському регіоні // Зб. наук. пр. „Вісник Криворізького технічного університету”. - Кривий Ріг: КТУ. - 2006. - Вип. № 3(13). - С. 35 - 39.

5. Стець С.Е., Експериментальне дослідження процесу гідророзмиву цеоліт-смектитових туфів // Зб. наук. пр. „Вісник Національного університету водного господарства та природокористування”. - Рівне: НУВГП. - Вип. № 4(36), Ч.1. - 2006. - С. 365 - 370.

6. Маланчук З.Р., Стець С.Є. Дослідження гідродинамічної моделі ерліфтного пристрою для свердловинного гідровидобутку цеоліт-смектитових туфів // Зб. наук. пр. ”Геотехнічна механіка”. -Дніпропетровськ: ІГТМ НАНУ. -2006. -Вип. № 63. -С. 68 - 73.

7. Стець С.Е., Моделювання процесу гідротранспорту пульпи по дну виймальної камери // „Вісник Національного університету водного господарства та природокористування”. Зб. наук. пр. Вип. № 2 (38), Рівне. -2007. – С. 366 - 371.

8. Маланчук З.Р., Стець С.Є., Маланчук Є.З., Мельник В.С. Дослідження основних технологічних параметрів гідровидобутку цеоліт-смектитових туфів Рівненщини // Зб. наук. пр. Вісник КТУ. -Кривий Ріг: КТУ. -2007. -Вип. № 16. –С .29 - 33.

9. З.Р.Маланчук, С.Р. Боблях, С.Є. Стець, В.П. Рачковський. Особливості складу та будови цеоліт-смектитових туфів в кар’єрах Рівненсько-Волинського регіону // Тези доповідей міжнародної промислової конференції ”Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях”, п. Славське, Карпати. - 2006. - С. 109 - 110.

10. Стець С.Є. Особливості використання і класифікація родовищ туфів за фізико-хімічними властивостями та мінералогічним складом. // Тези доповідей міжнародної промислової конференції ”Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях”, п. Славське, Карпати. - 2006. - С. 22 - 23.

11. З.Р. Маланчук, С.Р. Боблях, В.П. Рачковський, С.Є. Стець. Техніка та технологія свердловинної гідротехнології видобутку важких металів з техногенних розсипів // Сб. тр. ХІІІ междунар. науч. - техн. конф. в г.Севастополе. В 5 - ти томах. - Донецк: ДонНТУ, 2006. Т. 3 - С. 10 - 15.

12. З.Р. Маланчук, А.Д. Калько, С.Р. Боблях, Є.З. Маланчук, С.Є. Стець, В.П. Рачковський. Проблеми та перспективи застосування свердловинної гідротехнології для розвитку мінерально-сировинної бази Рівненсько-Волинського регіону // Тези доповідей міжнародної промислової конференції ”Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях”, п.Славське, Карпати. -2007. - С. 134 - 136.

13. Стець С.Є. Обгрунтування параметрів гідровидобутку цеоліт-смектитових туфів // Тези доповідей міжнародної промислової конференції ”Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях”, п.Славське, Карпати. -2007. -С. 180 - 182.

14. Клепач М.І., Мельник В.С., Стець С.Є., Маланчук Є.З. Аналіз процесу управління гідромоніторним розмивом при свердловинному гідровидобутку корисних копалин // Тези доповідей 7–ї міжнародної науково-технічної конференції студентів і аспірантів „Автоматизація технологічних процесів. Пошук молодих”, Донецький національний технічний університет, м. Донецьк, 2007, С. 125 - 128.

Внесок автора в роботи, опубліковані в співавторстві:

[1, 2] - проведений аналіз народногосподарського застосування туфів, встановлені типи мінералізації, проведений аналіз мінерального складу туфів; [3] – проведений техніко-економічний аналіз; [4] - описані особливості гідравлічного руйнування слабозв’язних туфів; [6, 8] – проводив і описував експеримент по підйому пульпи, проводив математичне моделювання процесу; [9] – досліджені особливості складу цеоліт-смектитових туфів; [11] – досліджені техногенні розсипи збагачувальних фабрик; [12] – проведено аналіз сировинної бази Рівненщини; [14] – визначав та досліджував параметри процесу розмиву.