РАСЧЕТ СГГС ПРИ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧЕ САПФИРОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ИЛАКАКА НА МАДАГАСКАРЕ
Расчёт параметров скважинного гидромонитора при производительности насоса 93 м³/час
(P = 4,5 МПа, σ = 0,25 МПа, Dскв = 370 мм)
Исходные данные:
- Производительность насоса (Q): 93 м³/час = 0,0258 м³/с
- Давление (P): 4,5 МПа
- Коэффициенты:Скорости (φ): 0,95
Расхода (μ): 0,9
Плотность воды (ρ): 1000 кг/м³
Скорость истечения:
Площадь сопла:
Диаметр сопла:
Вывод:
- Рекомендуемый диаметр сопла: 20 мм
- Проверка: При d = 20 мм, Q = 93 м³/ч — соответствует возможностям насоса.
Расчёт максимального расстояния размыва
Уравнение для компактной струи:
где:
- Px = 0,25Px = 0,25 МПа (требуемое давление для размыва)
- P0 = 4,5P0 и скачать= 4,5 МПа
- D = 0,02d = 0,02 м
Решаем для x:
Вывод:
- Максимальное расстояние размыва: 2,3 м (при сохранении давления ≥ 0,25 МПа).
Производительность по размыву породы
Удельный расход воды для песчано-галечниковых пород:
- q = 3–5 м³ воды / 1 м³ породы
Объём размываемой породы:
С учётом потерь (КПД ≈ 0,7–0,8):
Vреал скачать≈ 16 – 20 м³/час
Вывод:
- Теоретическая производительность: 23 м³/час
- Практическая (с потерями): 16–20 м³/час
Зона размыва за один проход
Угол раскрытия струи: 10–15°
Диаметр зоны размыва на расстоянии 2,3 м:
Dразмыва = 2⋅x⋅tan(15°) = 2 × 2,3 × 0,268 ≈ 1,23 м
Вывод:
- Диаметр зоны размыва: 1,2–1,3 м
Вывод:
Гидромонитор с d = 20 мм и Q = 93 м³/ч обеспечивает:
- Размыв породы на расстоянии до 2,3 м
- Производительность 16–20 м³/час
- Зону обработки диаметром 1,2–1,3 м
Для увеличения эффективности рекомендуется увеличить давление до 6–8 МПа.
Расчёт скважинного гидроэлеватора для подъёма сапфироносной пульпы (Илакака, Мадагаскар)
Скважинный гидроэлеватор предназначается для подьма сапфироносной песчано-гравийной пульпы по скважине и подачу ее на промприбор для промывки.
Проектом предусматривается установка скважинного кольцевого гидроэлеватора конструкции к.т.н. Н. Бычека, что обеспечивает проход галечниковых пород и вынос их с пульпой на поверхность без заторов на входе в элеватор.
Проектом предусматривается установка передвижного прискважинного промприбора на расстоянии не более 25 м от нее.
Обычный грансостав поднимаемых пород в пульпе до 40 мм. Однако, согласно Геологического отчета встречаются сапфиры в диаметре до 5-6 см.
Это означает, что горловина типового гидроэлеватора должна быть в диаметре не менее 80 мм.
Настоящий расчет выполнен из расчета минимального и максимального диаметра горловины элеватора: 40-80 мм.
Исходные данные:
- Давление воды (P): 4,5 МПа (≈ 459 м вод. ст.)
- Расход воды (Qв): 60 м³/ч = 0,0167 м³/с
- Глубина скважины (H): 30 м
- Диаметр скважины (D): 370 мм
- Плотность воды (ρв): 1000 кг/м³
- Плотность пульпы (ρп): 1,5–1,8 т/м³ (примем 1,6)
- Содержание твёрдого (C): 20% (0,2)
- КПД гидроэлеватора (η): 0,3–0,5 (примем 0,4)
1.1. Производительность по пульпе (Qп)
Гидроэлеватор работает по принципу эжекции: вода увлекает за собой пульпу.
Коэффициент эжекции (K):
Для глубины 30 м и давления 4,5 МПа принимаем K = 2 (оптимально для данного напора).
Тогда:
Объём твёрдого в пульпе (Qтв):
Масса поднимаемого материала (Gтв):
При плотности сапфироносной породы 2,6 т/м³:
*(Реально из-за потерь ≈ 50–80 т/ч.)*
1.2. Диаметр горловины элеватора
Оптимальное соотношение для эжектора:
При dсопла = 16 мм (из расчёта гидромонитора):
Рекомендуемый диаметр горловины: 40–50 мм.
1.3. Скорость смеси в трубопроводе
Диаметр трубопровода (Dтр):
Принимаем Dтр = 150 мм (для снижения потерь).
Скорость пульпы (vп):
*(Норма для гидротранспорта: 2–4 м/с – подходит.)*
1.4. Потери напора в системе
1.4.1. Потери на подъём пульпы
1.4.2. Гидравлические потери в трубах
Формула Дарси-Вейсбаха:
- λ ≈ 0,03 (для стальных труб)
- L = 30 м (глубина)
- D = 0,15 м
- v = 2,8 м/с
1.4.3. Суммарные потери
1.5. Проверка работоспособности элеватора
Необходимый напор для элеватора:
Доступный напор: 459 м (4,5 МПа) → Элеватор работоспособен.
Гидроэлеватор с параметрами:
- диаметр горловины 40–50 мм,
- трубопровод 150 мм,
- расход воды 60 м³/ч,
эффективно поднимает 50–80 т/ч сапфироносной породы с глубины 30 м. Система имеет запас по напору, что позволяет регулировать производительность.
Рекомендации:
- Использовать вибросита для отделения сапфиров от пульпы.
- Контролировать крупность частиц (желательно до 20–30 мм).
- Оптимизировать соотношение вода/порода для снижения энергозатрат.
Расчёт скважинного гидроэлеватора для сапфироносных пород (Илакака, Мадагаскар) с максимальным диаметром горловины
Исходные данные:
- Давление воды: 4,5 МПа (459 м вод. ст.)
- Диаметр горловины элеватора: 80 мм
- Глубина скважины: 30 м
- Диаметр скважины: 370 мм
- Плотность пульпы: 1,6 т/м³
- Содержание твёрдого: 20%
- КПД элеватора: 0,4
1.1. Определение скорости истечения воды
Формула Торричелли:
1.2. Расход воды (Qв)
Площадь сечения горловины (d = 80 мм):
Расход:
Но такой расход нереалистичен для скважины 370 мм!
Корректируем:
Принимаем реальный расход для данного давления и диаметра скважины:
Qв = 150 м³/ч (0,0417 м³/с)
Производительность по пульпе
2.1. Коэффициент эжекции (K)
Для глубины 30 м и напора 459 м:
2.2. Объём пульпы (Qп)
2.4. Масса поднимаемого материала (Gтв)
При плотности породы 2,6 т/м³:
Реально: ≈150–200 т/ч (с учётом потерь)
3.1. Потери на подъём пульпы
3.2. Потери в трубах
Принимаем Dтр = 200 мм, скорость пульпы:
По Дарси-Вейсбаху:
3.3. Суммарные потери
3.4. Требуемый напор элеватора
Доступный напор (459 м) >> 129 м → система работоспособна.
Вывод
Гидроэлеватор с горловиной 80 мм и расходом 150 м³/ч способен поднимать 150–200 т/ч сапфироносной породы с глубины 30 м.
Рекомендации:
Примечание: Для более точного расчёта требуется уточнение:
- Реального расхода воды при d=80 мм,
- Вязкости пульпы,
- Конкретного КПД элеватора.
Посмотреть и скачать Презентацию в формате PDF можно на нашем канале в ВК
Расчет параметров СГГС под конкретно заданные горно-геологические условия месторождения и заданную производительность осуществляет Поставщик технологии, технического проектирования бизнеса и подготовки спецификации оборудования - к.т.н. горный инженер, геотехнолог, гидрогеолог Н.Д.Бычек
Комментарии
Отправить комментарий