Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ТОРФЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Изобретение относится к способам добычи торфа из водонасыщенных с высоким уровнем грунтовых вод месторождений без вывода их из естественного процесса функционирования и восстановления запасов.

Известен способ добычи полезных ископаемых, в частности торфа, и комплекс для его осуществления (заявка RU №2005137965, опубл. 20.06.2007 г.), подъемник с лебедкой для подъема и заглубления рабочего органа в виде системы соосно расположенных внешней и внутренних труб, связанных с гидромонитором, пульпопровод, буровую установку, а также комплекс снабжен водозаборным насосом со шлангами-трубопроводами, вакуумным насосом, соединенным с пульпопроводом, а платформа выполнена в виде понтона и соединена жесткой сцепкой с тягачом-вездеходом, при этом рабочий орган снабжен связанным с внешней трубой торфососом.

Недостатками способа являются его многооперационность, сложность и многотипность требуемых для его осуществления машин и оборудования (тягач-вездеход, насосы, дизельная установка, буровая установка и пр.), сложность поддержания рациональных режимов работы разнотипных машин и оборудования, невозможность использования для добычи торфа из малых месторождений и из участков контурной зоны высокотехнологичных месторождения без вывода их из естественного процесса восстановления запасов, невозможность использования избирательной технологии разработки, селективной и раздельной выемки кускового и измельченного торфа в контурной части месторождений.

Известен способ добычи фрезерного торфа (патент RU №2150003, опубл. 27.05.2000 г.), включающий фрезерование торфяной залежи на смежных картах технологической площадки, ворошение, валкование и последующую уборку торфа из валков в штабель. Количество смежных карт на технологической площадке четное, формирование многоцикловых валков осуществляют послойно, уборку торфа начинают с 1-й карты технологической площадки с последующим переходом на N/2+1 карту, где N - число карт на технологической площадке, при этом слои торфа в штабеле формируют в обратной последовательности по отношению к слоям многоциклового валка. Штабели торфа формируют на концах смежных карт, расположенных по центру технологической площадки.

Недостатками способа являются большие сложная многостадийная и многооперационная технология (обустройство технологических площадок и картов, фрезерование, сушка, ворошение, валкование и последующая уборка торфа из валков, начиная с первой карты каждой площадки), неустойчивая технология ведения работ вследствие сложности способа и требуемой многотипности машин и оборудования для осуществления способа, невозможность использования для добычи торфа из малых месторождений и из участков контурной зоны высокотехнологичных месторождений без вывода их из естественного процесса восстановления запасов, невозможность использования избирательной технологии разработки, селективной и раздельной выемки кускового и измельченного торфа в контурной части месторождений.

Известен способ добычи торфа (патент RU №2206750, опубл. 20.09.2002 г.), включающий разработку залежи рыхлением, одновременное с рыхлением валкование, причем каждый последующий валок формируют со смещением на ширину основания предыдущего валка, уборку и формирование штабелей. После перехода среднесуточных температур воздуха через 0°С путем шлюзования поднимают уровень грунтовых вод до середины слоя криогенной текстуры, после его оттаивания открывают шлюзы и понижают уровень грунтовых вод до проектной величины и производят дальнейшую разработку залежи.

Недостатками способа являются необходимость применения периодического оттаивания с подъемом воды шлюзованием, сложность, многостадийность и затратность технологии с применением фрезерования, сушки и валкования в процессе, необходимость обустройства и поддержания в рабочем состоянии грунтовых дорог на картах технологических площадок разрабатываемых месторождений; невозможность использования для добычи торфа из малых месторождений и из участков контурной зоны высокотехнологичных месторождения без вывода их из естественного процесса восстановления запасов, невозможность использования избирательной технологии разработки и селективной выемки торфа.

Известен способ добычи фрезерного торфа (авторское свидетельство №1268731, опубл. 07.11.1986 г.), включающий фрезерование торфяной залежи, ворошение, валкование и последующую уборку торфа из валков. При этом валкование торфа на каждой карте производят в один последовательно наращиваемый в течение нескольких технологических циклов валок, формируемый в каждом цикле послойно таким образом, что сухой торф распологается в нижнем слое, а более влажный - в верхнем слое по откосам валка, расположенного в любой части по ширине карты, но не ближе 1 м от картового канала. Уборку торфа в штабель производят послойно или частями по длине валка после образования первых 2-5 цикловых валков.

Недостатками способа являются невысокие технологические возможности, значительные потери торфа при его уборке в штабель и низкое качество по влажности убираемого с поля торфа, невозможность использования для добычи торфа из малых месторождений и из участков контурной зоны высокотехнологичных месторождения без вывода их из естественного процесса восстановления запасов, невозможность использования избирательной технологии разработки и селективной выемки торфа.

Известен способ заготовки кускового торфа и торфодобывающая машина (патент RU №2492325, опубл. 10.09.2013 г.), принятый за прототип, содержащий этапы: добычи торфа с торфяной карты с использованием добывающего шнека, размещенного в выемочной трубе; подачи добытого торфа под давлением в выпускные патрубки, резки спрессованного торфа на куски и передачи их в штабель торфяной карты посредством ленточного конвейера или аналогичного устройства кускового торфа, причем передачу свежедобытого кускового торфа производят с его укладкой поверх ранее добытого кускового торфа, высушенного без применения ворошения и валкования. Кусковой торф передают в штабель, длина которого равна длине торфяной карты. Кусковой торф добывают с обеих сторон штабеля, расположенного в середине торфяной карты.

Недостатками способа являются сложная многостадийная технология с формированием штабеля и установкой ленточного конвейера в пределах торфяных карт, невозможность использования для добычи торфа из малых месторождений и из участков контурной зоны высокотехнологичных месторождения без вывода их из естественного процесса восстановления запасов, невозможность использования избирательной технологии разработки и селективной выемки торфа.

Технологическим результатом изобретения является возможность разработки малых месторождений и участков в контурных зонах высокотехнологичных месторождений с использованием избирательной технологии разработки и селективной выемки торфа без вывода месторождения из естественного процесса его функционирования и восстановления запасов, одностадийность и простота технологического процесса без стадий осушения месторождения и рекультивации отработанных площадей после выемки торфа, независимость процесса добычи торфа от погодных условий, увеличение коэффициента извлечения торфа из месторождений.

Технический результат достигается тем, что участок разделяется на смежные параллельные «четные» и «нечетные» заходки с шириной заходки, равной расстоянию между гусеницами комплекса, и протяженностью, равной длине участка, с отработкой сначала «четных» заходок, начиная с первой и последовательно до последней «четной» заходки, причем выемка верхнего связанного растительностью слоя торфа до уровня грунтовых вод в заходке осуществляется при прямом ходе добычного комплекса с пакетированием торфа пакетировщиком и транспортированием пакетов канатным конвейером в штабель, располагаемый за контуром месторождения, а выемка торфа из нижнего обводненного слоя этой заходки осуществляется при обратном ходе добычного комплекса механогидравлическим способом с образованием и гидротранспортированием торфяной пульпы по пульпопроводу в геотекстильные водоотделительные контейнеры, распологаемые также за контуром месторождения, при этом выемка торфа из «нечетных» заходок проводится после отработки всех «четных» заходок и восстановления их поверхностным растительным слоем несущей способности, достаточной для перемещения с опорой на них добычного комплекса.

Способ разработки торфяных месторождений поясняется следующим чертежом,

где фиг. 1 - общая схема разработки, на которой:

1 - заходка восстановительная (здесь: «нечетная»);

2 - заходка выемочная (здесь: «четная»);

3 - добычной комплекс;

4 - конвейер канатный;

5 - пульпопровод;

6 - водоотделительные контейнеры;

7 - грунтовая дорога;

8 - штабель пакетированного кускового торфа (из верхнего слоя торфа).

Способ разработки торфяных месторождений предусматривает избирательную технологию разработки и селективную добычу торфа из малых месторождений и из контурных зон высокотехнологичных месторождений выборочными участками, которые обычно не отрабатываются, без осушения и вывода их из естественного процесса функционирования и восстановления запасов.

Способ включает (фиг. 1) производственный участок длиной L_пу, состоящий из выемочного участка длиной L_к и шириной В и располагаемого в контурной зоне месторождения, и технологического участка длиной L_ту. Технологический участок включает штабель 8 пакетированного торфа длиной L_шт, зону 6 расположения водоотделительных контейнеров и грунтовую дорог 7. При этом целесообразно, чтобы длина штабеля 8 (L_шт) пакетированного торфа и длина зоны 6 расположения водоотделительных контейнеров не превышали ширину В выемочного участка.

Перед началом разработки выемочный участок разделяется на смежные параллельные заходки, «четные» 2 и «нечетные» 1, Длина заходки равна длине выемочного участка L_к контурной зоны месторождения, но не менее 50 м и не более 100 м, определяемых из условий мощности вынимаемого слоя торфа (0,7-1,5 м) в контурной (шельфовой) зоне месторождения, и по условиям доставки торфа в штабель. Ширина b заходки принимается минимальной из условий устойчивости положения бортов заходок и скорости восстановления растительного поверхностного слоя заходок, но не более расстояния между гусеницами ходовой тележки добычного комплекса 3.

Выемка торфа начинается с отработки первой «четной» заходки 2. Затем последовательно отрабатываются 4я, 6я и далее последовательно другие до последней «четной» заходки. «Нечетные» заходки в данном цикле не отрабатываются, а являются опорой ходовой тележки при прямом и обратном ходе выемочного комплекса.

Цикл работы добычного комплекса состоит из прямого хода от границы выемочного участка периферийной зоны месторождения по направлению в глубь месторождения с одновременным пакетированием торфа вынимаемого из верхнего слоя специальным пакетировщиком, используемым в известных технологиях добычи и переработки торфа; транспортировкой пакетированного торфа в штабель 8 канатным конвейером 4; обратного хода комплекса (к периферии) с механогидравлической выемкой с образованием торфяной пульпы и транспортированием ее по пульпопроводу 5 в водоотделительные контейнеры 6. Заканчивается цикл операций добычного комплекса перемещением его на следующую «четную» заходку на границе, разделяющей выемочный участок и периферийную зону.

При перемещении комплекса 3 от границы месторождения вглубь его (прямой ход) осуществляются выемка кускового торфа из верхнего связного слоя с использованием добывающего шнека или ковша, прессование и резка торфа с его пакетированием специальным пакетировщиком, используемым в известных технологиях добычи и переработки торфа, и последующим транспортированием канатным конвейером пакетов торфа за границу выемочного участка в штабель 8.

После выемки верхнего слоя в заходке осуществляется выемка торфа комплексом 3 при обратном ходе из слоя ниже уровня грунтовых вод механогидравлическим способом с помощью шнекового грунтозаборного устройства с образованием торфяной пульпы. Транспортирование торфяной пульпы за границу месторождения в зону 6 к водоотделительным контейнерам (например, геотекстильным контейнерам Geotube). осуществляется гидромеханическим способом по подвесному пульпопроводу 5.

Затем на границе выемочного участка и периферийной зоны комплекс перемещается на шаг, равный ширине шага b опорной базы комплекса 3, по направлению отработки заходок так, чтобы «вторая» гусеница шла по предыдущей нечетной заходке. Далее выемочный цикл повторяется.

Выемка «нечетных» заходок осуществляется после восстановления растительным слоем «четных» заходок 2, достаточной несущей способности для перемещения по ним выемочного комплекса 3. Далее выемочный цикл повторяется с выемкой торфа «нечетных» заходок в изложенной последовательности, аналогичной выемке «четных» заходок.

Возможность реализации способа подтверждается успешным применением в практике добычи и переработки торфа основных операций и технических средств, используемых в предлагаемом способе:

- фрезерование шнековой фрезой торфа с поверхности с одновременным перемещением продукта вдоль оси шнека, например, шнековым профилировщиком МТП-52 или зарубежным аналогом KTR-6;

- подготовка гидросмеси и гидротранспортирование ее по трубопроводу, например, по известной технологии «гидроторфа»;

- снятие очеса (верхнего слоя с поверхности месторождения) и выемка кускового торфа скреперным устройством;

- снижение влагосодержания торфяной массы за счет использования опробированных на практике геотекстильных контейнеров или Geotube.

Экологическим следствием применения изобретения является сохранение биологического процесса функционирования торфяного залежи месторождения, восстановления запасов торфа, исключение пожаров и негативного влияния на окружающую среду вследствие осушения всего месторождения, процессов фрезерования, ворошения и валкования.