Расчет комбинированной скважинной гидродобычи при апробировании золотоносных россыпей

1.

к.т.н. горный инженер, геотехнолог, гидрогеолог
Николай Дмитриевич Бычек (Россия. Астрахань)
Астрахань. тел. +7 927 586 3826 e-mail: sapropex@mail.ru
Расчет комбинированной скважинной гидродобычи при апробировании
золотоносных россыпей
Апробирование золотоносных россыпей с помощью скважинной гидродобычи (СГД) –
это современный метод разведки и добычи россыпного золота, который позволяет
оценить запасы по более представительным пробам, чем при обычном бурении и отборе
проб, и извлекать металл с минимальными затратами на вскрышные работы.
Суть метода. Скважинная гидродобыча основана на разрушении пород водой под
высоким давлением и транспортировке пульпы (смеси воды, песка и золота) на
поверхность через скважины.
Применение для апробирования россыпей. Апробирование (опробование) россыпей с
помощью СГД включает:
Бурение скважин по сети (обычно квадратной или линейной) для определения
мощности пласта и содержания золота.
Гидравлическое разупрочнение золотоносного слоя – вода под давлением
размывает породу, превращая её в пульпу.
Откачку пульпы на поверхность и её обработку (промывку на шлюзах, в
концентраторах).
Анализ проб для определения содержания золота и подсчёта запасов.
Преимущества метода
✅ Меньший объём вскрыши – не требуется полное удаление торфов, как при открытой
добыче, шурфовании или проходке канав.
✅ Высокая скорость опробования – можно быстро получить данные по крупным
площадям.
✅ Экономичность – снижение затрат на горные работы и транспортировку.
✅ Экологичность – меньше нарушений ландшафта по сравнению с драгами или
карьерами.
Ограничения
❌ Зависимость от гидрогеологических условий – метод эффективен только в рыхлых,
хорошо размываемых породах.
❌ Потери мелкого золота – часть металла может уходить с водой в хвосты.
❌ Необходимость очистки воды – требуется оборотное водоснабжение или фильтрация.

2.

Где применяется? Метод особенно эффективен для:
Глубокозалегающих россыпей (где традиционная добыча нерентабельна).
Полигонов с низким содержанием золота (где важен большой объём
опробования).
Труднодоступных месторождений (тайга, заболоченные территории, джунгли,
непроходимые места вне дорог).
Скважинная гидродобыча – перспективный метод апробирования и добычи россыпного
золота, особенно в условиях, где традиционные способы экономически невыгодны.
Однако его применение требует тщательного геологического обоснования и правильной
организации процесса.
Исходные данные:
Примерная глубина залегания золотоносного слоя апробирования: 25 м
Диаметр пульповыдачной трубы: 100 мм
Объем откачиваемой пульпы: 90 м³/ч = 0,025 м³/с
Диаметр камеры смешения гидроэлеватора: 65 мм
Длина камеры смешения: 335 мм
Длина диффузора: 190 мм
Гидромонитор и гидроэлеватор подключены к одной водоподающей трубе.
1. Расчет оптимального соотношения расхода воды на гидромонитор и
гидроэлеватор
Для эффективной работы системы необходимо, чтобы:
Гидромонитор обеспечивал размыв породы.
Гидроэлеватор поднимал пульпу на поверхность.
Оптимальное соотношение расхода воды:
Для гидроэлеватора: 70–80% общего расхода.
Для гидромонитора: 20–30% общего расхода.

3.

Принимаем:
Расход на гидроэлеватор: 70% (0,7Q).
Расход на гидромонитор: 30% (0,3Q).
Общий расход воды (Q):
Объем пульпы (90 м³/ч) состоит из воды и твердой фазы.
Принимаем коэффициент разжижения K = 5 (1 часть грунта на 5 частей воды).
Тогда:
Общий расход воды:
Q = 75 м³/ч = 0,0208м³/с
Распределение:
На гидроэлеватор: 0,7 от 75 = 52,5 м³/ч
На гидромонитор: 0,3 от 75 = 22,5 м³/ч
2. Расчет диаметра насадки гидромонитора
Скорость струи гидромонитора:
h = 25 м (напор).
Расход через насадку гидромонитора:

4.

Оптимальный диаметр насадки гидромонитора: ≈20 мм
3. Расчет диаметра насадки гидроэлеватора
Для гидроэлеватора важны:
Диаметр камеры смешения (65 мм).
Коэффициент эжекции (отношение расхода пульпы к расходу воды).
Принимаем коэффициент эжекции Kэ = 1,5 (для песчано-глинистых пород).
Расчет:
dнасадки = (0,3–0,5)⋅Dкамеры
dнасадки = 0,4⋅65 = 26 мм
Оптимальный диаметр насадки гидроэлеватора: ≈25–30 мм
4. Расчет диаметра водоподающей трубы
Общий расход воды: 75 м³/ч = 0,0208 м³/с.
Скорость воды в трубе: (оптимально 1,5–2,5 м/с)
Принимаем v = 2 м/с.
Выбираем стандартную трубу: 125 мм (для снижения потерь напора).
5. Дальность размыва незатопленной струи гидромонитора
Формула дальности струи:
где:
v=22,1 м/сv=22,1м/с (скорость струи),
α=30∘α=30∘ (оптимальный угол наклона).
Теоретическая дальность размыва: ~40–45 м (на практике меньше из-за сопротивления
воздуха).
На практике дальность размыва обводненных песчано-глинистых пород: ~15–25
м (из-за сопротивления среды).

5.

6. Консистенция откачиваемой пульпы
Объем твердого в пульпе:
Qгрунта = 15 м³/ч
Qводы = 75 м³/ч
Консистенция (соотношение твердого к воде):
Плотность пульпы:
При плотности грунта 2,6 т/м³ и воды 1 т/м³:
Выводы:
1. Соотношение расхода воды:
o Гидроэлеватор: 52,5 м³/ч (70%),
o Гидромонитор: 22,5 м³/ч (30%).
2. Диаметр насадок:
o Гидромонитор: 20 мм,
o Гидроэлеватор: 25–30 мм.
3. Диаметр водоподающей трубы: 125 мм.
4. Дальность размыва струи: 40–45 м.
5. Консистенция пульпы: 1:5 (грунт : вода), плотность ~1,27 т/м³.
7. Расчет диаметра водоподающей трубы
Общий расход воды: 75 м³/ч = 0,0208 м³/с.
Оптимальная скорость воды в трубе: 2 м/с.
Площадь сечения трубы:
Диаметр трубы:
Выбираем стандартную трубу: 125 мм (для снижения потерь напора).
8. Расчет производительности и напора насоса

6.

8.1. Требуемая производительность насоса
Общий расход воды: 75 м³/ч (с учетом потерь берем ~80–85 м³/ч).
8.2. Требуемый напор насоса
Глубина 25 м (статический напор).
Потери в трубах:
o При скорости 2 м/с и длине трубопровода ~30 м (с учетом подъема и
горизонтальных участков),
o Потери: ~5–8 м.
Напор для гидромонитора: 25 м (преодоление глубины + создание скорости
струи).
Напор для гидроэлеватора: 30–35 м (подъем пульпы + потери).
Итого требуемый напор: ~40–45 м
9. Подбор водоподающего насоса (российского производства)
Рекомендуемый насос:
Грунтовый насос ГРАУ 160/40
Производительность: 90–160 м³/ч
Напор: 40–50 м
Диаметр патрубков: 125–150 мм
Двигатель: 45–75 кВт
Альтернатива:
Насос ЦНС 105/95
Производительность: 90–120 м³/ч
Напор: 45–50 м
Подходит для работы с абразивными средами.
Итоговые параметры системы
Параметр
Значение
Расход воды
75 м³/ч (52,5 м³/ч на элеватор, 22,5 м³/ч на монитор)
Диаметр насадки
гидромонитора
20 мм
Диаметр насадки
гидроэлеватора
25–30 мм
Диаметр водоподающей трубы
125 мм
Дальность размыва
15–25 м

7.

Параметр
Значение
Консистенция пульпы
1:5 (грунт:вода), плотность 1,27 т/м³
Требуемый насос
ГРАУ 160/40 (90–160 м³/ч, 40–50 м) или ЦНС
105/95
Уточнение расчета системы гидродобычи с обводненными песчано-глинистыми
породами (ρ=2600 кг/м³)
1. Гидравлический расчет системы
1.1. Определение расхода воды:
Принимаем коэффициент разжижения K=5 (оптимален для песчано-глинистых пород)
Объем твердой фазы:
Расход воды:
1.2. Распределение расхода:
Гидроэлеватор: 60% (45 м³/ч) - для надежного подъема пульпы
Гидромонитор: 40% (30 м³/ч) - для эффективного размыва
Обоснование: Увеличение расхода на гидромонитор улучшает размыв, но требует
проверки по условиям подъема.
2. Расчет критических параметров
2.1. Насадка гидромонитора:
Скорость струи:
Диаметр насадки:
Принимаем 22 мм (стандартный ряд)
2.2. Насадка гидроэлеватора:
По формуле Овсянникова для эжекторов:

8.

Принимаем 25 мм (с запасом на абразивный износ)
3. Трубопроводная система
3.1. Водоподающая труба:
Суммарный расход: 75 м³/ч
Оптимальная скорость: 1.8 м/с
Расчетный диаметр:
Выбираем трубу Ø125 мм (ГОСТ 3262-75)
3.2. Пульпопровод:
Проверка скорости пульпы (90 м³/ч, Ø100 мм):
*Соответствует рекомендуемым 2.5-3.5 м/с для предотвращения заиливания*
4. Параметры размыва
4.1. Дальность струи:
Уточненная формула для условий:
*Для обводненных пород эффективная дальность размыва ≈ 8-12 м*
4.2. Удельный расход воды на размыв:
2 м³/м³ - соответствует нормам для песчано-глинистых пород
5. Насосное оборудование
5.1. Требуемые параметры:
Полный напор:

9.

Производительность:
Q = 75 × 1.15 (запас) = 86 м³/ч
5.2. Подбор насоса:
Насос 1Д200-90 (Россия)
Подача: 90 м³/ч
Напор: 50 м
Мощность: 45 кВт
Материал проточной части: чугун СЧ20 с резиновой футеровкой
*Альтернатива: ЦНС 105-96 (для абразивных сред)*
6. Проверочные расчеты
6.1. Работа гидроэлеватора:
Коэффициент эжекции:
(соответствует нормальному режиму)
6.2. Плотность пульпы:
Сводная таблица параметров
Параметр
Значение
Примечание
Общий расход воды
75 м³/ч
45 - элеватор, 30 - монитор
Диаметр насадок
22/25 мм
Гидромонитор/гидроэлеватор
Трубопроводы
Ø125/100 мм
Вода/пульпа
Дальность размыва
8-12 м
Для обводненных пород
Консистенция пульпы
1:5
Т:Ж = 1:5 (ρ=1267 кг/м³)
Насос
1Д200-90
Q=90 м³/ч, H=50 м
Рекомендации по эксплуатации
1. Контроль износа насадок (замена каждые 50-100 часов)
2. Поддержание скорости пульпы не менее 2.5 м/с
3. Регулировка соотношения расходов в зависимости от:

10.

o
o
o
степени обводнения пород
гранулометрического состава
глубины разработки
Примечание: Для более точного расчета рекомендуется выполнить поверочный
гидравлический расчет с учетом реальных характеристик насоса и местных
сопротивлений.
Рекомендованные насосы российского производства
Вариант 1: Насос ЦНС 105-96
Параметр
Значение
Тип
Центробежный, консольный
Производительность
105 м³/ч
Напор
50 м
Мощность
45 кВт
Материал
Чугун с резиновой футеровкой
Применение
Для абразивных сред
Производитель
Ливгидромаш (Россия)
Преимущества:
Специальное исполнение для работы с абразивными средами
Высокий КПД (до 72%)
Ремонтопригодность
Вариант 2: Насос 1Д200-90
Параметр
Значение
Тип
Центробежный, одноступенчатый
Производительность
90 м³/ч
Напор
50 м
Мощность
37 кВт
Материал
Износостойкий чугун
Применение
Водоснабжение, ирригация

11.

Параметр
Значение
Производитель
ОАО "Насосэнергомаш"
Преимущества:
Оптимальное соответствие расчетным параметрам
Надежная конструкция
Доступность запчастей
Проверка условий работы
Для ЦНС 105-96:
Рабочая точка: Q=90 м³/ч, H=45 м
Находится в зоне максимального КПД (~70%) на характеристической кривой
Запас по напору 5 м (10%)
Для 1Д200-90:
Небольшой запас по производительности (90 ** 86 м³/ч)
Полное соответствие по напору
Рекомендации по установке
1. Обвязка насоса:
o Обратный клапан на напорной линии
o Вибрационный компенсатор
o Манометры на входе/выходе
2. Режим работы:
o Пуск только при заполненной системе
o Контроль вибрации (не более 4.5 мм/с)
3. Техобслуживание:
o Замена сальников каждые 2000 часов
o Контроль износа рабочего колеса (допуск ±2 мм)
Итоговая спецификация
Параметр
Значение
Тип насоса
ЦНС 105-96 или 1Д200-90
Производительность
90-105 м³/ч
Напор
50 м
Привод
Электродвигатель 45 кВт
Материалы
Чугун СЧ20, резиновая футеровка

12.

Параметр
Значение
Гарантия
12 месяцев
Оба насоса соответствуют требованиям. Для интенсивной работы с абразивной пульпой
предпочтительнее ЦНС 105-96, для экономии энергии - 1Д200-90.
Расчет диаметров насадок для комбинированной скважинной гидродобычи с двумя
гидромониторами
Конструктивно при апробировании золотоносных россыпей используем скважинный
гидромониторно-гидроэлеваторный снаряд (СГГС) с одной гидромониторной
горизонтальной насадкой размыва слоя и одной вертикальной насадкой разжижения
пульпы для поддержания требуемой консистенции. Для отбора представительной пробы
на определение содержания золота в россыпи достаточно дальность размыва до 4 м.
Исходные данные:
Глубина разработки: 25 м
Дальность размыва каждой струи: 6 м
Общий расход воды: 75 м³/ч (из предыдущих расчетов)
Распределение расхода:
o Гидроэлеватор: 45 м³/ч (60%)
o Два гидромонитора: 30 м³/ч (40%), по 15 м³/ч на каждый
Давление (напор) на входе: 25 м (≈2.5 атм)
1. Расчет диаметра насадок гидромониторов
1.1. Определение скорости струи для заданной дальности размыва
Формула дальности незатопленной струи:
Где:
L = 6 м (требуемая дальность)
α = 30° (оптимальный угол наклона)
g = 9.81 м/с²
Решаем для скорости v:
1.2. Учет потерь энергии (коэффициент скорости φφ)

13.

Для гидромониторных насадок φ = 0.95−0.98.
Принимаем φ = 0.96:
1.3. Расчет диаметра насадки
Для одного гидромонитора:
Расход Q = 15 м³/ч = 0.00417 м³/с
Формула расхода: Q = v⋅S, где
Решаем для d:
Вывод: Диаметр насадки каждого гидромонитора: 25 мм.
2. Проверка давления и мощности струи
2.1. Требуемое давление для создания скорости 8.54 м/с
Фактический напор (25 м) значительно превышает минимально необходимый (4.1
м), значит:
Струя будет иметь избыточную энергию.
Возможна корректировка диаметра насадки для увеличения скорости (если
требуется более интенсивный размыв).
2.2. Альтернативный вариант (увеличение скорости струи)
Если задать скорость 12 м/с (для более эффективного размыва):
При этом:
25 м напора достаточно.
Рекомендация:
Диаметр насадки: 20-25 мм (20 мм для более мощного размыва, 25 мм для
экономии энергии).
3. Сравнение с одно-гидромониторной системой

14.

Параметр
1 гидромонитор (30 м³/ч)
2 гидромонитора (15 м³/ч каждый)
Диаметр насадки
22 мм
20-25 мм
Скорость струи
21 м/с
8.5-12 м/с
Дальность размыва
12-15 м
6 м (на каждый)
Зона охвата
Узкая
Широкая (две струи)
Преимущества двух гидромониторов:
Более равномерный размыв забоя.
Меньшая нагрузка на каждую насадку.
4. Подбор насоса (актуальные параметры)
Для системы с двумя гидромониторами + гидроэлеватором:
Общий расход: 75 м³/ч (45 элеватор + 30 мониторы).
Напор: 45-50 м (как в предыдущем расчете).
Рекомендуемый насос:
ЦНС 105-96 (Q=105 м³/ч, H=50 м) – с запасом производительности.
1Д200-90 (Q=90 м³/ч, H=50 м) – точное соответствие.
Итоговые параметры системы
Компонент
Параметры
Диаметр насадок
20-25 мм (на каждый гидромонитор)
Расход на 1 монитор
15 м³/ч
Скорость струи
8.5-12 м/с
Дальность размыва
6м
Рекомендуемый насос
ЦНС 105-96 или 1Д200-90
Вывод: Для системы с двумя гидромониторами оптимальный диаметр насадок 20-25 мм,
что обеспечит:
Заданную дальность размыва (6 м).
Равномерную разработку забоя.
Сбалансированную нагрузку на насос.
Дополнительные рекомендации:

15.

Использовать сопла с керамическими вставками для уменьшения износа.
Регулировать расход через каждый гидромонитор задвижками для оптимизации
размыва.
Расчет диаметров насадок для трех гидромониторов на СГГС с дальностью размыва
4м
Конструктивно при апробировании золотоносных россыпей используем скважинный
гидромониторно-гидроэлеваторный снаряд (СГГС) с двумя гидромониторными
горизонтальными насадками размыва слоя и одной вертикальной насадкой разжижения
пульпы для поддержания требуемой консистенции. Для отбора представительной пробы
на определение содержания золота в россыпи достаточно дальность размыва до 4 м.
1. Исходные данные
Количество гидромониторов: 3 шт
Дальность размыва каждой струи: 4 м
Общий расход воды: 75 м³/ч (из предыдущих расчетов)
Распределение расхода:
o Гидроэлеватор: 45 м³/ч (60%)
o Гидромониторы: 30 м³/ч (40%), по 10 м³/ч на каждый
Напор (давление): 25 м вод. ст. (≈2.5 атм)
Угол наклона струи: 30°
Коэффициент скорости (φ): 0.96
2. Расчет диаметра насадок
2.1. Определение скорости струи для L = 4 м
Используем формулу дальности струи:
Подставляем значения:
2.2. Учет потерь энергии (φ = 0.96)
Реальная скорость на выходе из насадки:

16.

2.3. Расчет диаметра насадки
Для одного гидромонитора:
Расход Q = 10 м³/ч = 0.00278 м³/с
Формула расхода: Q = v⋅S, где
Вычисляем диаметр:
Оптимальный диаметр: 22-23 мм (стандартный ряд).
3. Проверка давления
3.1. Минимальный требуемый напор
Фактический напор (25 м) значительно превышает минимальный, что позволяет:
Уменьшить диаметр насадки для увеличения скорости (если требуется более
интенсивный размыв)
Или использовать стандартные 23 мм для экономии энергии
4. Рекомендации по выбору диаметра
Диаметр
насадки
Скорость
струи
Дальность
размыва
Особенности
19 мм
10 м/с
4-5 м
Максимальный размыв, но
быстрый износ
22-23 мм
7-8 м/с
4м
Баланс между эффективностью и
долговечностью
25 мм
5-6 м/с
<4 м
Малый размыв, но минимальный
износ
Вывод:
Лучший выбор: 23 мм (компромисс между дальностью и ресурсом)
Для легкоразмываемых пород можно использовать 19-20 мм
5. Проверка общей нагрузки на насос
Суммарный расход 3 гидромониторов: 10×3 = 30 м³/ч

17.

Расход гидроэлеватора: 45 м³/ч
Общий расход: 75 м³/ч (соответствует возможностям насоса ЦНС 105-96)
Напор:
Давление на выходе каждого гидромонитора:
Достаточно для работы 3 гидромониторов параллельно
6. Компоновка системы
Водоподающая труба: Ø125 мм
Крепление насадок:
o Резьбовое соединение для быстрой замены
7. Итоговые параметры
Параметр
Значение
Диаметр насадок
23 мм (рекомендуемый)
Расход на 1 монитор
10 м³/ч
Скорость струи
7-8 м/с
Дальность размыва
4м
Давление на входе
25 м (2.5 атм)
Общий расход системы
75 м³/ч
Рекомендуемый насос
ЦНС 105-96 (Q=105 м³/ч, H=50 м)
8. Дополнительные рекомендации
1. Материал насадок:
o Карбид вольфрама или керамика для увеличения срока службы
2. Регулировка:
o Установка регулировочных вентилей на каждую ветку
3. Контроль износа:
o Замена насадок при увеличении диаметра на 2-3 мм от исходного
Вывод:
Система с 3 гидромониторами (Ø23 мм) обеспечит:
Равномерный размыв забоя на 4 м каждым гидромонитором
Сбалансированную нагрузку на насос
Устойчивую работу при общем расходе 75 м³/ч

18.

Для более интенсивного размыва можно уменьшить диаметр до 19-20 мм, но потребуется
чаще менять насадки.
Расчет диаметров насадок для системы с 4 гидромониторами (дальность размыва 4
м)
Конструктивно при апробировании золотоносных россыпей используем скважинный
гидромониторно-гидроэлеваторный снаряд (СГГС) с двумя гидромониторными
горизонтальными насадками размыва слоя и двумя вертикальными насадками
разжижения пульпы для поддержания требуемой консистенции. Для отбора
представительной пробы на определение содержания золота в россыпи достаточно
дальность размыва до 4 м.
1. Исходные данные и распределение расходов
Общий расход воды: 75 м³/ч (из предыдущих расчетов)
Распределение:
o Гидроэлеватор: 45 м³/ч (60%)
o 4 гидромонитора: 30 м³/ч (40%), по 7.5 м³/ч на каждый
Требуемая дальность размыва: 4 м
Угол наклона струи: 30°
Напор на входе: 25 м (≈2.5 атм.)
Коэффициент скорости (φ): 0.96
2. Расчет диаметра насадок
2.1. Определение скорости струи для L = 4 м
Формула дальности струи:
Подставляем значения:
2.2. Учет потерь (φ = 0.96)
Реальная скорость на выходе из насадки:

19.

2.3. Расчет диаметра насадки
Для одного гидромонитора:
Расход
Формула расхода:
Вычисляем диаметр:
Оптимальный диаметр: 19–20 мм (стандартный ряд).
3. Проверка давления
3.1. Минимальный требуемый напор
Фактический напор (25 м) значительно превышает минимальный, что позволяет:
Уменьшить диаметр насадки для увеличения скорости (если нужно усилить
размыв).
Или использовать стандартные 20 мм для экономии энергии.
3.2. Вариант с увеличенной скоростью (10 м/с)
Если задать vреал = 10м/с:
При этом:
25 м напора достаточно даже для 16 мм насадок.
4. Рекомендации по выбору диаметра
Диаметр
насадки
Скорость
струи
Дальность
размыва
Особенности
16 мм
10 м/с
4–5 м
Максимальный размыв, но
быстрый износ

20.

Диаметр
насадки
Скорость
струи
Дальность
размыва
Особенности
19–20 мм
7–8 м/с
4м
Баланс между эффективностью и
долговечностью
25 мм
5 м/с
<4 м
Малый размыв, но минимальный
износ
Вывод:
Лучший выбор: 20 мм (компромисс между дальностью и ресурсом).
Для легкоразмываемых пород можно использовать 16 мм.
5. Проверка общей нагрузки на насос
Суммарный расход 4 гидромониторов: 7.5×4 = 30 м³/ч
Расход гидроэлеватора: 45 м³/ч
Общий расход: 75 м³/ч (соответствует возможностям насоса ЦНС 105-96).
Напор:
Давление на выходе каждого гидромонитора:
Достаточно для работы 4 гидромониторов параллельно.
6. Компоновка системы
Водоподающая труба: Ø125 мм
Распределительный коллектор:
o 1 вход (125 мм) → 4 выхода (по 40–50 мм на каждый гидромонитор).
Крепление насадок:
o Резьбовое соединение для быстрой замены.
7. Итоговые параметры
Параметр
Значение
Диаметр насадок
20 мм (рекомендуемый)
Расход на 1 гидромонитор
7.5 м³/ч
Скорость струи
7–8 м/с
Дальность размыва
4м
Давление на входе
25 м (2.5 атм.)

21.

Параметр
Значение
Общий расход системы
75 м³/ч
Рекомендуемый насос
ЦНС 105-96 (Q=105 м³/ч, H=50 м)
8. Дополнительные рекомендации
1. Материал насадок:
o Карбид вольфрама или керамика для увеличения срока службы.
2. Регулировка:
o Обводные углы входа и выхода
3. Контроль износа:
o Замена насадок при увеличении диаметра на 2–3 мм от исходного.
Вывод:
Система с 4 гидромониторами (Ø20 мм) обеспечит:
Равномерный размыв забоя на 4 м каждым гидромонитором.
Сбалансированную нагрузку на насос.
Устойчивую работу при общем расходе 75 м³/ч.
Для более интенсивного размыва можно уменьшить диаметр до 16–18 мм, но потребуется
чаще менять насадки.
Проверочный расчет площади сечения водоподающей трубы
1. Исходные данные
Общий расход воды (Q): 75 м³/ч = 0,0208 м³/с
Рекомендуемая скорость воды в трубе (v):
o Для напорных трубопроводов: 1,5–2,5 м/с
o Принимаем 2,0 м/с (оптимально для минимизации потерь и избежания
заиливания)
2. Формула расчета площади сечения
S = vQ
где:
S – площадь сечения трубы, м²
Q – расход воды, м³/с
v – скорость воды, м/с
Подставляем значения:

22.

3. Перевод площади в диаметр (для проверки)
Совпадает с ранее рассчитанным диаметром 125 мм (с запасом).
4. Итоговое значение площади сечения
S = 0,0104 м² = 104см²
5. Проверка для других скоростей
Скорость
(м/с)
Площадь сечения
(м²)
Диаметр трубы
(мм)
Примечание
1,5
0,0139
133
Меньшие потери, но крупнее
труба
2,0
0,0104
115
Оптимальный вариант
2,5
0,0083
103
Риск заиливания
Площадь сечения водоподающей трубы – 0,0104 м² (104 см²).
Это соответствует:
Диаметру 115 мм (расчетному)
Стандартной трубе Ø125 мм (фактический выбор с запасом)
6. Дополнительные параметры трубы
Толщина стенки: Для давления 4–6 атм (с запасом) – 4–5 мм
Материал: Сталь 20 или полиэтилен низкого давления (ПНД)
Потери напора: При длине 30 м и скорости 2 м/с – ~3 м (в пределах допустимого)
Рекомендация: Использовать трубу Ø125 мм (площадь сечения 122,7 см²) для
гарантированного протока без перегрузки насоса.
Итоговый ответ: Внешний диаметр СГГС ≈ 171.4 мм
Для инженерных применений можно использовать трубу 168×20 мм или 180×26.5 мм.
Проверка расчета комбинированной скважинной гидродобычи при апробировании
золотоносных россыпей
1. Исходные данные

23.

Глубина: 25 м
Плотность породы: 2600 кг/м³
Объем пульпы: 90 м³/ч
Конструкция:
o 4 насадки гидромонитора (по 20 мм)
o Гидроэлеватор (камера смешения: Ø65 мм, длина 335 мм, диффузор 190 мм)
o Пульповыдачная труба внутри водоподающей (S₁ = 7854 мм², S₂ = 104 см²)
2. Расчет расходов воды
2.1. Общий расход воды (Q)
Принимаем коэффициент разжижения K = 5 (1 часть грунта на 5 частей воды):
Объем грунта:
Объем воды:
Qводы = 5×15 = 75 м³/ч
2.2. Распределение расхода
Оптимальное соотношение:
Гидроэлеватор: 60% (45 м³/ч) – для подъема пульпы.
Гидромонитор: 40% (30 м³/ч) – распределяется на 4 насадки по 7.5 м³/ч.
3. Расчет насадок
3.1. Гидромонитор (4 насадки Ø20 мм)
Скорость струи при напоре 25 м:
Проверка расхода на 1 насадку:
Превышает расчетные 7.5 м³/ч → необходимо снизить скорость регулировкой
давления.
3.2. Гидроэлеватор (насадка)
Диаметр насадки:

24.

Рекомендуется: 20–25 мм (для эжекции пульпы).
4. Параметры трубопроводов
4.1. Водоподающая труба
Площадь сечения: 104 см² → диаметр:
Стандартный размер: 125 мм (с запасом).
4.2. Пульповыдачная труба
Площадь 7854 мм² → диаметр 100 мм.
5. Дальность размыва струи
Для насадки 20 мм и скорости 21.7 м/с:
Для обводненных пород: 6–8 м (с учетом сопротивления).
6. Консистенция пульпы
Соотношение 1:5 (грунт : вода).
Плотность:
7. Насос
7.1. Требуемые параметры
Производительность: 75 м³/ч (с запасом 90 м³/ч).
Напор:
7.2. Подбор насоса (Россия)
Варианты:
1. ЦНС 105-96
o Q = 105 м³/ч, H = 50 м

25.

Мощность: 45 кВт
2. 1Д200-90
o Q = 90 м³/ч, H = 50 м
o Мощность: 37 кВт
o
Выбор: ЦНС 105-96 (запас по производительности).
Итоговая таблица параметров СГГС
Параметр
Значение
Расход воды
Диаметр насадки
гидромонитора
75 м³/ч (45 – элеватор, 30 – монитор)
20 мм – 4 шт., 22 мм – 4 шт., 23 мм – 4 шт., 25 мм – 4
шт. Заглушка – 4 шт.
Диаметр насадок
гидроэлеватора
20 мм (4 шт.), 25 мм – 1 шт. 30 мм – 1 шт. Заглушки – 1
шт.
Диаметр труб
Водоподающая: 125 мм, Пульповая: 100 мм
Дальность размыва
Расчетная 6–8 м (требуемая – 4 м)
Консистенция пульпы
1:5 (ρ = 1267 кг/м³)
Насос
ЦНС 105-96 (Q=105 м³/ч, H=50 м)
Рекомендации
1. Регулировка давления на гидромонитор для снижения скорости струи до 10–12
м/с.
2. Защита насадок от износа (карбид вольфрама).
3. Контроль скорости пульпы (≥2.5 м/с) для предотвращения заиливания.
Расчет показывает, что система обеспечит стабильную гидродобычу с заданными
параметрами.
Сравнительная таблица параметров СГД с разным количеством гидромониторов
Параметр
1
гидромонито
р
2
гидромонитор
а
3
гидромонитор
а
4
гидромонитор
а
Общий расход
воды, м³/ч
75 (45
элеватор + 30
монитор)
75 (45 элеватор
+ 30 монитор)
75 (45 элеватор
+ 30 монитор)
75 (45 элеватор
+ 30 монитор)
Расход на 1
монитор, м³/ч
30
15
10
7.5

26.

1
гидромонито
р
2
гидромонитор
а
3
гидромонитор
а
4
гидромонитор
а
Диаметр
насадок, мм
22
20–22
18–20
18–20
Скорость
струи, м/с
21.7
12–15
10–12
8–10
Дальность
размыва, м
12–15
8–10
6–8
4–6
Зона охвата
забоя
Узкая
(точечный
размыв)
Две зоны
Три зоны
Равномерное
покрытие
Давление на
выходе, атм
2.5
2.5
2.5
2.5
Консистенция
пульпы (Т:Ж)
1:5
1:5
1:5
1:5
Рекомендуемы
й насос
ЦНС 105-96
(Q=105 м³/ч,
H=50 м)
ЦНС 105-96
ЦНС 105-96
ЦНС 105-96
Параметр
Ключевые выводы
1. Производительность системы
o Независимо от количества гидромониторов, общий расход воды (75
м³/ч) и производительность по пульпе (90 м³/ч) сохраняются.
o Насос ЦНС 105-96 подходит для всех вариантов (запас по напору и
расходу).
2. Эффективность размыва
o С увеличением числа гидромониторов:
Уменьшается нагрузка на каждую насадку.
Снижается скорость струи и дальность размыва, но
растет равномерность обработки забоя.
o Для глубинных работ (25 м) оптимальны 2–4 гидромонитора (баланс
между дальностью и зоной охвата).
3. Рекомендации по выбору:
o 1 гидромонитор: Для локального размыва твердых пород.
o 2–3 гидромонитора: Для песчано-глинистых пород с умеренной
обводненностью.
o 4 гидромонитора: Для рыхлых, обводненных пород с необходимостью
равномерной выемки.
4. Важно:

27.

o
o
При использовании 3–4 гидромониторов обязательна установка
регулирующих вентилей для балансировки расходов.
Диаметр насадок 18–20 мм обеспечит компромисс между износостойкостью
и эффективностью размыва.
Для обводненных песчано-глинистых пород рекомендуется вариант с 4
гидромониторами (Ø20 мм, расход 7.5 м³/ч каждый), так как он обеспечит максимально
равномерную разработку забоя при минимальном риске заиливания.