Дражное дело (драгирование)

Дражное дело (драгирование)

ДРАЖНОЕ ДЕЛО, драгирование (dredging) - механизированный способ, разработки россыпных месторождений золота, платины и других полезных ископаемых при помощи особых механизмов - драг.

Описание драги. Драга представляет собою плавучую землечерпательную машину, снабженную приспособлениями для промывки вычерпываемого грунта.

Общий вид драги во время работы изображен на рисунке, а схематический продольный разрез и план драги - на фиг. 1 и 2. Здесь 1 - понтон, на котором расположены все аппараты драги, 2 - черпаковая рама, укрепленная на центральной мачте 3 и несущая на нижнем конце нижний барабан 4; рама может подниматься и опускаться, вращаясь около оси, проходящей в проушины верхнего конца рамы; нижний конец рамы подвешен на канатах к передней мачте 5.

Общий вид драги во время работы

План драги

Вокруг черпаковой рамы ходит цепь черпаков, огибая нижний и верхний 6 барабаны; последний является ведущим и покоится на центральной мачте.

Поднятый черпаками материал россыпи (песок, гравий, глина, валуны) вываливается из черпаков при огибании ими верхнего барабана и через завалочный люк 7 поступает в промывочную бочку 8, представляющую собою барабанный грохот. Здесь материал при вращении бочки разделяется: мелкая часть его проваливается через отверстия бочки и поступает сначала на поперечные, а потом на продольные шлюзы 9, представляющие собою низкие желоба прямоугольного сечения, снабженные приспособлениями для улавливания драгоценного металла.

Общий вид драги во время работы

Шлюзы устраиваются двусторонние, а на больших драгах и двухъярусные, как это изображено на фиг. 1; правые и левые, верхние и нижние шлюзы разгружаются в колоды 10, которые отводят материал за корму драги. Крупный материал - галька и валуны - разгружаются у нижнего конца бочки и скатываются по желобу 11 на нижний конец элеватора, в большинстве случаев представляющего собою ленточный конвейер, установленный на элеваторной раме 12; эта рама подвешена к задней мачте 13. Во время работы драга передвигается при помощи канатов или канатов и свай 14; сваи подвешены к задней мачте. Кроме указанных частей, на понтоне установлены: лебедки 15, с барабанами для канатов, передвигающих драгу и поднимающих и опускающих рамы и сваи; центробежные насосы 16, подающие воду в завалочный люк, бочку и на шлюзы; моторы 17, приводящие в движение механизмы драги. Для удобства монтажа и ремонта устраивают подвижные тали и подъемники 18. Управление драгой сосредоточено в пилотской будке 19.

Схема работы. Во время работы драга плавает на озере или реке, на дне которых залегают разрабатываемые металлоносные отложения, или же в специально устроенном водоеме - дражном пруде. Драга вырабатывает россыпь впереди себя, разгружая промытые продукты в отвал, образующийся за кормой драги. В зависимости от способа передвижения драги форма забоя и путь драги различны; если поступательное движение драги осуществляется при помощи каната, то схема работы принимает вид, изображенный на фиг. 3;

Схема работы драги

здесь 1 - передние боковые канаты, 2 - задние боковые канаты, 3 - головной канат, натяжением которого достигается нажим черпачной цепи на забой. В процессе работы драга передвигается от одного борта пруда к другому, описывая дугу окружности, центр которой находится в точке закрепления головного каната. При работе драги на сваях драга вращается около одной из двух свай, причем приводится в движение одним из боковых канатов; на схеме (фиг. 4) сплошной линией показано крайнее левое положение драги; из этого положения драга, вращаясь на свае 1, переходит в крайнее правое положение (линейный пунктир); затем свая 1 поднимается, свая 2 опускается, и драга совершает движение в противоположную сторону,  опять в свое крайнее левое положение (точечный пунктир).

Схема работы драги

Однако, это положение не тождественно с предыдущим; за время вращения около свай драга успела продвинуться вперед на некоторое расстояние, называемое шагом драги; величина этого шага зависит от расстояния между сваями и величины угла вращения драги. Смотря по характеру обогащенного металлом слоя драга вырабатывает или сразу всю толщу наносов и даже часть плотика (рыхлые обваливающиеся наносы) или выбирает эту толщу по слоям (плотные глинистые наносы), для чего приходится поднимать черпачную раму из ее предельного нижнего положения на соответствующую высоту.

Конструкция отдельных частей драги. Наиболее ответственной частью драги является деревянный или металлический (стальной) понтон. Металлический понтон легче деревянного (приблизительно на 40%), что обусловливает меньшую осадку драги; он имеет более продолжительный срок службы (15 и более лет, в то время как деревянные понтоны служат 8—10 лет), безопасен в пожарном отношении и требует меньшего ремонта. Однако, первоначальные затраты на устройство металлического понтона больше, особенно при дальней перевозке к месту работы, при плохом состоянии дорог. В этом случае выгоднее построить понтон на месте, если, конечно, имеется поблизости годный для постройки лес. Сооружение деревянного понтона требует высокосортных сухих лесных материалов и точной работы. Общий вид понтона изображен на фиг. 5.

Общий вид понтона

Понтон имеет в передней части вырез для прохода черпающего аппарата; наружные углы понтона в передней части скашиваются или закругляются в целях более полной выработки угловых частей дражного пруда; в некоторых случаях (при небольшой глубине черпания) дно понтона в кормовой части (иногда и в передней) скашивается под некоторым углом к горизонтальной плоскости, для того чтобы разгружающийся со шлюзов материал, образуя отвал на дне дражного пруда, не мешал свободному маневрированию драги. Понтон д. б. особенно жесткой конструкции, как в продольном, так и в поперечном направлениях. Это достигается большим числом прочных сопряжений частей остова понтона.

Конструкция металлического понтона

Основными элементами конструкции металлического понтона являются (фиг. 6) шпангоуты, состоящие из флоров 1 и бортовых ветвей 2, соединенных в стыках брикетами 3; шпангоуты располагаются по длине понтона на определенном расстоянии и обшиваются снаружи стальными листами. Бортовые ветви шпангоута сверху соединены с бимсами 4 при помощи книц 5; флоры шпангоутов соединены с бимсами вертикальными связями-пиллерсами 10. Для придания понтону большей жесткости в поперечном направлении иногда устраиваются раскосы 6. Жесткость понтона в продольном направлении достигается наружной обшивкой, палубой и внутренними стенками, которые служат продолжением стенок выреза, а также стрингерами 7 и карлингсами 8. В крупных драгах устраиваются еще и дополнительные стрингеры 9, а иногда - кильсоны 9', укладываемые вдоль понтона.

Форма и размер сортов стали (угловая, коробочная, тавровая и др.) выбираются в зависимости от размеров драги и распределения нагрузки, которая гл. обр. совпадает с местами укрепления мачт. Большое внимание уделяют способу сочленения мачт с остовом понтона и надлежащей связи между мачтами, которая также увеличивает прочность понтона в продольном направлении. Мачты делают деревянные и металлические. Наиболее опасным местом в понтоне является передняя часть его у выреза; поэтому стенки выреза и носовой части делают из более толстых листов; кроме того, понтон разделяется водонепроницаемыми перегородками на несколько изолированных частей. Размеры понтона зависят от мощности дражной установки, а также от глубины черпания; отношение длины понтона к его ширине - от 2,5 до 3.

Черпающий аппарат драги состоит из черпаковой рамы, барабанов и черпаков. Черпаковая рама представляет собою клепаную балку, длина которой зависит от глубины черпания. На верхнем конце рама имеет отверстия для прохождения оси, при помощи которой рама подвешивается к центральной станине или к валу верхнего барабана, а на нижнем конце - выступы, несущие подшипники для оси нижнего барабана. На верхней поверхности рамы укреплены ролики, по которым движутся черпаки.

Драга в процессе сборки

На рисунке изображена драга в процессе сборки: черпаковая рама еще не поднята, но ролики на ней уже укреплены. Цепь черпаков при своем движении огибает стальные барабаны. Нижний барабан имеет шестигранную (фиг. 7), а иногда и круглую формы.

Нижний барабан

Он снабжен ребордами во избежание соскакивания цепи черпаков. Грани обоих барабанов снабжают сменными накладками из марганцевой стали. На рисунке изображены нижний конец рамы, нижний барабан и часть цепи черпаков.

Нижний конец рамы, нижний барабан и часть цепи черпаков

Подшипники осей нижнего барабана и роликов тщательно закрыты. Верхний, ведущий барабан (фиг. 8) укрепляется на валу шпонками и снабжается установочными кольцами во избежание бокового движения. Число граней обычно 6.

Верхний, ведущий барабан

Особое внимание обращают на прочность оси верхнего барабана, так как она подвергается сильным и неравномерным напряжениям; диаметр ее в больших современных драгах доходит до 0,5 м. Черпаки непосредственно выполняют работу черпания грунта, и поэтому форма черпака в каждом отдельном случае определяется характером грунта. Черпаки и в особенности их режущие края (губы) изготовляются из лучших сортов специальных сталей (хромоникелевой, марганцевой). Толщина стенок - от 6 до 10 мм, а толщина губы - до 30 мм; вес черпака больших драг достигает 2,5 т. Черпак состоит из двух или из трех частей; днища с двумя проушинами впереди и выступом сзади, тела черпака и губы. Весьма существенной для бесперебойной работы драги является прочность соединения черпаков в одну бесконечную цепь. В зависимости от способа соединения получается: 1) сплошная цепь черпаков, когда черпаки следуют непосредственно один за другим (применяется преимущественно в драгах т. н. американского типа) или 2) прерывистая цепь, когда черпаки следуют один за другим с интервалом в один черпак (применяется преимущественно в драгах, т. н. новозеландского типа). Число черпаков, подаваемых драгой американского типа в одну минуту, 19—22, драгой новозеландского типа 12—13. Сплошная цепь черпаков обеспечивает более спокойную работу драги (менее сильные толчки), но зато, при наличии в россыпи крупных валунов, черпаки изнашиваются быстрее: случается, что их днища продавливаются находящимися в нижележащем черпаке валунами в тот момент, когда черпаки, обогнув нижний барабан, располагаются по прямой линии. Соединительные болты изготовляются из лучших сортов стали: фирма Juba Construction С°, например, изготовляет их из кованой хромоникелевой стали, подвергнутой специальной закалке в масле. Диаметры болтов в больших драгах достигают 0,2 м.

Промывочными аппаратами на драге являются бочка и шлюзы. Добытый черпаками материал, пройдя через колосники (для удаления крупных валунов) и завалочный люк, направляется в бочку. Назначение бочки - привести материал в достаточно разрыхленное состояние, отделить валуны и крупную гальку и направить на шлюзы материал, содержащий зерна диаметром не крупнее 18 мм. На драгах применяются почти исключительно полые цилиндрические бочки диаметром до 3 м и длиной до 17 м; угол наклона бочек около 4°. Общий вид бочки изображен на рисунке.

Общий вид бочки

Боковые поверхности бочек состоят из приклепанных к каркасу перфорированных листов котельного железа, обычно с круглыми увеличивающимися от верхнего конца к нижнему отверстиями диаметром от 8 до 18 мм. Бочка приводится во вращение от одного или двух роликов трения; кроме роликов, поддерживающих бочку, устанавливаются еще упорные ролики, препятствующие скольжению бочки в направлении уклона. Вода, необходимая при процессе протирки материала, доставляется в бочку под напором через особую трубу. Нижняя часть бочки заключена в кожух, под которым находится распределитель. Назначение последнего - равномерно распределить просеивающийся через отверстия бочки материал на обе стороны шлюзов. Схематическое изображение положения бочки, кожуха и шлюзов представлено на фиг. 9:

Схематическое изображение положения бочки, кожуха и шлюзов

здесь 1 - бочка; 2 - подводящая воду труба; 3 - протираемый материал; 4 - кожух; 5 - верхний ярус шлюзов; 6 - нижний ярус шлюзов, 7 - вспомогательные шлюзки, направляющие провалившуюся с верхних шлюзов часть материала на нижние шлюзы; 8 - вода из насадок водоподводящей трубы, подаваемая под давлением.

Шлюзы представляют собою приспособления, назначение которых - улавливать зерна золота, освобожденные из механической смеси их с песком и глиной. Шлюзы - неширокие (0,6—0,9 м) желоба, часто металлические, установленные с уклоном (0,100—0,125) и снабженные трафаретами для улавливания зерен золота (см. Гидравлические разработки). Из распределителя материал поступает сначала на поперечные шлюзы, а затем на продольные. Площадь шлюзов бывает весьма различна, и в новейших драгах заметна уже тенденция к неуклонному увеличению отношения площади шлюзов к объему промываемой породы: с этой целью шлюзы располагают и по бокам понтона на кронштейнах. На драгах с емкостью черпака менее 8 фт.3 приходится до 250 фт.2 поверхности шлюзов на 1 фт.3 емкости черпака. При большей емкости черпака устраивают двухъярусные шлюзы. Промытый материал выгружается на некотором расстоянии за кормой понтона, а крупный обломочный материал (галька, валуны) транспортируется в отвал при помощи элеваторов ленточного или коробчатого типа. В новейших драгах устанавливают два, иногда даже три элеватора.

Сваи, около которых драга вращается во время работы, представляют собою железные клепаные или деревянные (из 4 брусьев) балки; они движутся в особых направляющих - сваедержателях, расположенных у кормовой части понтона, и поднимаются металлическими канатами при помощи блоков, укрепленных на задней мачте. Нижняя часть сваи снабжается литым из стали башмаком, которым она врезается в дно водоема. Вес свай больших драг достигает 60 т.

Насосы, подающие воду в бочку, работают под давлением около 4 atm; остальные насосы снабжают водой шлюзы, завалочный люк и некоторые другие приспособления. Расход воды приборами драги большой и по объему равен в среднем десятикратному количеству промываемой породы.

Типы и условия применения драг. Кроме описанного типа (стакерные драги), встречаются, хотя и редко, другие типы:

а) землесосные драги, в которых добыча материала производится при помощи мощного центробежного насоса, засасывающего металлоносный материал со дна водоема;

б) одночерпаковые драги, черпающий аппарат которых представляет собою паровую лопату, монтированную на понтоне, и

в) щипцовые драги, в которых подъем металлоносного материала производится устройством, аналогичным соответствующей части канатного экскаватора щипцового типа.

Применение драг значительно увеличило число разрабатываемых месторождений россыпного золота. Например, в 1927 г. в Аляске, где работали 34 драги, 52% россыпного золота было добыто этим способом. Применение дражного способа разработки требует наличия некоторых предпосылок технического и экономического характера, а именно: 1) россыпь не должна залегать глубоко (так, мощная 17-футовая драга, устанавливаемая на Ленских приисках и спроектированная для глубины черпания в 24 м, является одной из наиболее глубоко работающих драг); 2) если россыпь находится не на дне водных бассейнов, то должна существовать возможность устройства дражного пруда; 3) россыпь должна содержать достаточное количество драгоценного металла и не изобиловать крупными валунами, превышающими размеры черпаков; 4) плотик д. б. «разбурным», т. е. поддаваться разрушающему действию черпаков, т. к. в противном случае значительная часть металла будет потеряна (обычно при дражных разработках теряется до 20% содержащегося в россыпи металла); 5) россыпь должна содержать достаточные запасы подлежащего переработке материала, обеспечивающие, по крайней мере, 10-летний срок амортизации.

Производительность и стоимость драгирования. Теоретическая производительность драги определяется числом черпаков, подаваемых в единицу времени, их емкостью и степенью их наполнения. По емкости черпаков (в фт.3) драги и получают свои определения: трехфутовая, семнадцатифутовая и т. д. Лонгридж, на основании многочисленных наблюдений над работой новозеландских драг, дает для степени наполнения черпаков пределы 50,2% и 65,8%, в среднем - 57%; по данным американской практики, степень наполнения черпаков при благоприятных условиях (рыхлые наносы, рыхлый бедрок, высокий забой) поднималась до 85—87%, при каменистом же грунте опускалась ниже 33%. Кроме того, значительное влияние на степень наполнения оказывает опыт лица, непосредственно управляющего работой драги. Часовая производительность американских драг в Калифорнии, по данным Дженина (Janin), выражается в следующих цифрах.

Часовая производительность американских драг в Калифорнии, по данным Дженина (Janin)

Продолжительность рабочего сезона зависит от климатических особенностей местности; так, для калифорнийских драг число рабочих дней в году, когда возможна работа, нормально равно 363—364; в Аляске это число для драг средней мощности и неглубоко черпающих колеблется в пределах 120—150 дней, для Урала и большей части Сибири продолжительность рабочего сезона м. б. принята для мощных драг в 7 месяцев.

На выбор типа драги в смысле ее производительности влияют следующие факторы: запас песков, наличие крупных камней в россыпи (требуется большая емкость черпака) и условия доставки драги. При плохих дорогах доставка драги на место иногда обходится дороже самой драги; так, 17-футовая драга завода Bucyrus, установленная на реке Бодайбо в Ленско-Витимском районе, стоила на заводе 920000 р., а доставка ее обошлась свыше 1 млн. р.

Стоимость дражных разработок, выражаемая в коп. на 1 м3 переработанного материала, колеблется в очень широких пределах в зависимости от характера и размеров россыпи, числа и размеров драг, продолжительности рабочего сезона, стоимости рабочих рук, материалов и энергии и величины амортизации. По данным Кливленда, относящимся к 1927 г., 132 драги, действовавшие в Калифорнии в течение последних 28 лет и переработавшие около 760 млн. м3, показали среднюю стоимость 1 м3 в 17,6 коп. Стоимость драгирования по отдельным статьям расхода в % от общей стоимости выражается следующими цифрами:

Стоимость драгирования по отдельным статьям расхода

Примером высокой стоимости работ могут служить дражные разработки в Аляске (Yukon Gold С°); здесь стоимость 1 м3 колебалась от 50,8 до 89,0 коп. и выше для отдельных драг, работавших в неблагоприятных условиях; причинами высокой эксплуатационной стоимости 1 м3 для аляскинских драг являются: 1) короткий рабочий период, 2) дорогие рабочие руки и материалы и 3) распространенность вечной мерзлоты (расход по искусственной оттайке этой мерзлоты составлял свыше 50% от общей стоимости дражных работ). Для драг средней мощности (5—7,5-футовых), работавших в пределах СССР, стоимость 1 м3 колебалась для Урала от 16,0 до 22,4 к. и для Енисейской тайги - от 21,0 до 28,5 к. (по данным комиссии при «Совещательной конторе золото- и платинопромышленников»).

Рабочий и обслуживающий персонал на драге невелик, т. к. все производственные процессы, за исключением сполоска, механизированы. На больших электрических драгах в Калифорнии команда состоит из 11 чел.: один заведующий драгой, три драгера, три масленщика и четыре подсобных рабочих, из которых один является кузнецом. Иллюстрацией степени механизации всего процесса служит количество человеко-дней на 1 м3 добытого драгой материала: для лучших уральских драг оно равно 0,003—0,025, а для калифорнийских - 0,005—0,010; при разработке же россыпей мускульным трудом (Карийские прииски на Алтае) требуется до 0,5. Расход энергии зависит гл. обр. от глубины черпания и, особенно от характера материала россыпи и колеблется в пределах от 1,0 до 1,5 kWh, достигая в особенных случаях 3,1 kWh на 1 м3. При разработке россыпи одной драгой выгодно установить паровую драгу; при одновременной работе двух или более драг или при наличии в районе электрической станции, установка электрических драг представляется более рациональной.

Крупную статью стоимости драгирования составляют материалы, расходуемые при ремонте драги, что объясняется как большим весом расходуемого металла, так и высокой его стоимостью (специальные стали).

Значение драгирования в деле разработки россыпных месторождений золота весьма велико: громадные золотоносные площади, считавшиеся до введения этого способа нерентабельными, а равно разработки, заброшенные по причине низкого содержания в них драгоценного металла, получили промышленное значение и начали разрабатываться.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 7 - 1929 г.