В долинах золотого песка

Гидроустановкой вначале разрабатывали мерзлые илистые торфа. Струя, с огромной силой вылетавшая из насадки гидромонитора, подрезала около основания высокий уступ породы, который обрушался. Объем такого «обвала» достигал 700 м³. Обрушенную породу оставляли оттаивать естественным путем, смывая, по мере оттаивания, верхние слои.

В 1899 г. в Западной Сибири на р. Чебалсук (в бассейне р. Абакан) Е. А. Черкасовым был успешно применен гидравлический способ для разработки россыпного месторождения золота. Канал для подвода воды к установке, сооруженной Е. А. Черкасовым, включал всего 500 м деревянных лотков (сплоток). Водоподводящий стальной трубопровод имел длину около 400 м и диаметр 45 см; напор воды у гидромонитора составлял 21,0 м, а ее расход — 150 л/сек.

Несмотря на то, что мощность установки Е. А. Черкасова была значительно ниже, чем мощность гидроустановки, примененной в 1890 г. на р. Ныгри, достигнутые показатели были достаточно высокими для того времени. Установкой добывалось 300–500 м³ породы в сутки, производительность труда одного забойного рабочего составляла 20–30 м³ в 10-часовую смену.

Следует отметить, что Е. А. Черкасов ввел такие усовершенствования в процесс гидравлической добычи золота, которые применяются и в настоящее время (использование вспомогательной воды на самотечных гидроустановках, устройство предохранительных клапанов и др.).

Хорошие результаты, полученные Е. А. Черкасовым, способствовали внедрению гидравлического способа добычи золота на россыпных месторождениях Красноярского края, Забайкалья, Баргузинской тайги и других районов Сибири. Однако в целом гидравлический способ не получил в царской России должного распространения. Годовая добыча золотосодержащих пород всеми действовавшими гидроустановками составляла менее 0,5 млн. м³.

Трубопровод прошлого века.

Во время первой мировой войны в Сибири и на Дальнем Востоке гидроустановки почти не эксплуатировались, приходя постепенно в негодность.

После Великой Октябрьской социалистической революции, в период 1923–1927 гг., наиболее рентабельные гидроустановки были восстановлены, а с 1928 г. началось широкое строительство новых гидроустановок. В 1930 г. в г. Иркутске были созданы специальные курсы по подготовке инженеров и техников для внедрения гидромеханизации при разработке золотосодержащих россыпей. Строительство и ввод в эксплуатацию новых гидроустановок определили значительный рост добычи золота гидравлическим способом, дореволюционный уровень которой уже к 1932 г. был значительно превзойден.

Большое внимание в эти и последующие годы было уделено созданию землесосных снарядов, успешно применявшихся в России еще в XIX в. при углублении фарватеров рек и строительстве портов. Для изучения возможности разработки золотосодержащих россыпей плавучими земснарядами под руководством Б. Э. Фридмана в 1940–1942 гг. был спроектирован, построен и испытан опытный плавучий земснаряд.

Основной механизм при гидравлическом способе разработки — гидромонитор, выбрасывающий с большой скоростью плотную, компактную струю воды, которая обладает значительной энергией и используется для разрушения, размыва и перемещения горных пород, слагающих россыпи.

Специальное приспособление в виде большого деревянного брандспойта, примененное в 30-х годах прошлого века на Урале для размыва золотосодержащих песков, и было прототипом современного гидромонитора.

В нашей стране создано много различных конструкций гидромониторов, однако все они в основном схожи между собой. Гидромонитор состоит из четырех основных частей: неподвижного нижнего колена, вращающегося верхнего колена, ствола и насадки. Ствол-труба имеет форму усеченного конуса, оканчивающегося насадкой из стального литья. В стволе сделаны прорези, в которые вставлены струенаправляющие ребра. Гидромонитор устроен таким образом, что его можно легко поворачивать в горизонтальной плоскости кругом — на 360°.

В зависимости от расстояния гидромонитора от забоя во время работы различают гидромониторы ближнего и дальнего боя.

По конструкции гидромониторы делятся на два основных типа: с центральным, или «королевским», болтом и на шарикоподшипниках. Гидромониторы с королевским болтом имеют большой вес (от 680 до 1100 кг), недостаточную плотность соединения подвижных частей, сложны в управлении; применение их связано с большими потерями напора (при расходе воды 180200 л/сек). Гидромониторами на шарикоподшипниках управлять проще, в остальном же им свойственны те же недостатки, что и гидромониторам с королевским болтом.

Управление гидромонитором с помощью водила.

В последнее десятилетие создан более совершенный гидромонитор ГМН, который широко применяется при разработке золотосодержащих россыпей. Разработана и испытана конструкция уравновешенного гидромонитора ГМЦ-150-ДУ с дистанционным управлением. Пульт дистанционного управления рассчитан на одновременную работу двух гидромониторов. При разработке мерзлых россыпей, когда оттаивание пород происходит за счет солнечной радиации, применяют гидромониторы на гусеничном ходу, так как гидромониторную установку приходится часто перемещать.

Советские ученые внесли большой вклад в изучение гидромеханизации добычи полезных ископаемых и, в частности, в разработку вопросов создания гидромониторных струй и управления ими.

Еще в 1836 г. в Петербурге вышла в свет книга П. П. Мельникова, в которой впервые в мировой литературе были детально рассмотрены вопросы, касающиеся работы струи, вылетающей из гидромонитора.

Для наиболее эффективного использования энергии напорной струи воды гидромонитор нужно располагать как можно ближе к забою. При этом, в целях безопасности, расстояние от забоя до гидромонитора не должно превышать высоты размываемого уступа, вследствие чего гидромонитор приходится часто передвигать к забою, на что тратится много времени. Чтобы избежать перерывов в размыве грунта, применяют два спаренных гидромонитора: один размывает породу, другой в это время передвигается к забою.

Гидравлический способ разработки включает три основные операции: размыв горной породы, транспортировку размытой породы при помощи воды и укладку ее в отвал.

Вода к гидромонитору подается по трубам под напором 5—40 ат. Струя воды, направленная на рыхлые отложения, превращает их в разжиженную массу, называемую пульпой. Пульпа транспортируется самотеком по желобам гидроэлеваторными или землесосными установками. В отвале из пульпы осаждается порода, а осветленная вода поступает в водохранилище для повторного использования.

Возможность использования гидравлического способа зависит главным образом от трех факторов: наличия источников водоснабжения, размываемости пород и интенсивности их водоотдачи при укладке отвалов. Если имеются обильные источники водоснабжения, породы хорошо размываются и легко «отдают» воду, — в этом случае гидромеханизация обеспечивает высокую производительность труда.

К достоинствам гидромеханизации относятся небольшие габариты применяемого оборудования и простота его эксплуатации. Недостатки гидравлического способа — большая энергоемкость при создании искусственного напора воды, а также сезонность работ.

Гидравлические работы в зависимости от горных и гидрогеологических условий ведут с применением безнапорной и напорной воды при естественном и искусственном напорах.

Дистанционное управление работой гидромониторов.

Безнапорной водой (буторный способ) размывают породу с целью ее обогащения. Таким образом разрабатывают многие золотоносные россыпи при содержании металла во всей толще рыхлых отложений. При достаточном количестве воды, свободной площади для бесперебойного размещения хвостов, при необходимом уклоне поверхности и плотика (не менее 0,025—0,03), а также правильной организации работ буторно-смывной способ характеризуется высокими экономическими показателями.