Regularities of hydromechanical amber extraction from sandy deposits

Abstract

Purpose is to analyze the efficiency of hydromechanical amber extraction from sandy deposits relying upon the determined regularities concerning the effect of parameters while carrying out a series of laboratory tests and full-scale experiments. Methods. Laboratory tests and full-scale experiments (Volodymyrets amber-bearing deposit, village of Berezhnytsia) were carried out to analyze effect of the parameters of a hydromechanical technique on the velocity of amber extraction. The experiments also involved studies of occurrence medium; in this context, boiling process was modeled; and factors and parameters effecting suspense medium formation were researched. Methods of mathematical statistics were applied to obtain dependences describing mining parameters effect on amber extraction velocity. Findings. Basic parameters of hydromechanical technique, effecting amber extraction velocity, have been determined. Efficient values of air supply to provide maximum velocity of amber floating have been identified. Mathematical dependences, determining amber floating velocity depending upon air supply and mechanical effect frequency, have been obtained. In this context, amber production capacity is 90 to 95%. Basic parameters effecting amber mining (i.e. environmental density; amplitude of oscillations and their frequency; and water and air supply to sandy deposit of amber-bearing sand) have been defined. Originality. It has been first proved that amber floating velocity is of polynomial nature dependence upon environmental density where extremum is with 0.004 – 0.006 m3/h air supply value; amber extraction experiences 2 – 3 times intensification, if environmental density (ρc) is 1670 – 1750 kg/m3, oscillation frequency is 26 – 36 Hz, amplitude is A = 1.0 – 2.4 mm, and air supply is qa = 0.004 – 0.006 m3/h. In this context, amber floating (v) is 0.09 – 0.12 m/s. If air supply is more than qa = 0.020 m3/h, amber extraction process stops. It has been first obtained polynomial dependence of amber flotation on oscillation frequency of operating device as well as on air supply to rock mass. Practical implications. The determined regularities of hydromechanical amber extraction from amber-bearing sand help make calculations, and select facilities for hydromechanical amber mining.

Мета. Дослідження ефективності процесу гідромеханічного вилучення бурштину з піщаних покладів на основі встановлених закономірностей впливу параметрів шляхом проведення серії лабораторних та натурних експериментів. Методика. Експериментальним шляхом в лабораторних та польових умовах (Володимирецьке бурштино-вмісне родовище, с. Бережниця) проведено дослідження впливу параметрів гідромеханічного способу вилучення на швидкість підняття бурштину. При проведенні експериментальних досліджень вивчалось середовище залягання, при цьому проводилось моделювання процесу кипіння й дослідження факторів і параметрів, що впливають на створення суспензного середовища. Із використанням методів математичної статистики отримано залежності, що описують вплив параметрів вилучення на швидкість підняття бурштину. Результати. Визначено основні параметри гідромеханічного методу, що впливають на швидкість вилучення бурштину. Встановлено раціональні значення величини подачі повітря для забезпечення максимальної швидкості спливання бурштину. Отримано математичні залежності, що визначають швидкість спливання залежно від по-дачі повітря та частоти механічного впливу, при цьому рівень видобутку бурштину сягає 90 – 95%. Визначені основні параметри, які впливають на інтенсивність підняття бурштину на денну поверхню, – густина середовища, амплітуда та частота коливань, подача води й повітря у піщане родовище бурштиновмісного піску. Наукова новизна. Вперше доведено, що швидкість спливання бурштину має поліноміальний характер залежності від густини середовища з екстремумом при величині подачі повітря 0.004 – 0.006 м3/год, а вилучення бурштину інтенсифікується у 2 – 3 рази при густині робочого середовища (ρc) 1670 – 1750 кг/м3, частоті коливання 26 – 36 Гц, амплітуді А = 1.0 – 2.4 мм, подачі повітря qa = 0.004 – 0.006 м3/год, при цьому швидкість спливання бурштину (v) рівна 0.09 – 0.12 м/с, а при збільшенні подачі повітря понад 0.020 м3/год процес вилучення бурштину припиняється. Вперше отримано поліноміальну залежність швидкості спливання бурштину від частоти коливань робочого органу та подачі повітря в масив. Практична значимість. Визначені закономірності гідромеханічного вилучення бурштину із бурштиновмісних пісків дозволяють проводити розрахунок та обирати обладнання для проведення гідромеханічного видобутку бурштину.

Цель. Исследование эффективности процесса гидромеханического извлечения янтаря из песчаных залежей на основе установленных закономерностей влияния параметров путем проведения серии лабораторных и натурных экспериментов. Методика. Экспериментальным путем в лабораторных и полевых условиях (Владимирецкое янтарное месторождение, с. Бережница) проведено исследование влияния параметров гидромеханического способа извлечения на скорость всплытия янтаря. При проведении экспериментальных исследований изучалась среда залегания, при этом проводилось моделирование процесса кипения и исследование факторов и параметров, влияющих на создание суспензионной среды. С использованием методов математической статистики получены зависимости, описывающие влияние параметров извлечения на скорость всплытия янтаря. Результаты. Определены основные параметры гидромеханического способа, влияющие на скорость извлечения янтаря. Установлены рациональные значения величины подачи воздуха для обеспечения максимальной скорости всплытия янтаря. Получены математические зависимости, определяющие скорость всплытия в зависимости от подачи воздуха и частоты механического воздействия, при этом уровень добычи янтаря достигает 90 – 95%. Определены основные параметры, влияющие на интенсивность всплытия янтаря на дневную поверхность, – плотность среды, амплитуда и частота колебаний, подача воды и воздуха в песчаное месторождение янтарного песка. Научная новизна. Впервые доказано, что скорость всплытия янтаря имеет полиномиальный характер зависимости от плотности среды с экстремумом при величине подачи воздуха 0.004 – 0.006 м3/ч, а извлечение янтаря интенсифицируется в 2 – 3 раза при плотности рабочей среды (ρc) 1670 – 1750 кг/м3, частоте колебания 26 – 36 Гц, амплитуде А = 1.0 – 2.4 мм, подачи воздуха qa = 0.004 – 0.006 м3/ч, при этом скорость всплытия янтаря (v) равна 0.09 – 0.12 м/с, а при увеличении подачи воздуха более 0.020 м3/час процесс извлечения янтаря завершается. Впервые получена полиномиальная зависимость скорости всплытия янтаря от частоты колебаний рабочего органа и от подачи воздуха в массив. Практическая значимость. Установленные закономерности гидромеханического извлечения янтаря с янтарных песков позволяют производить расчет и выбирать оборудование для проведения гидромеханической добычи янтаря.