книги из ГПНТБ / Охрименко В.А. Подземная гидродобыча угля учеб. пособие

В. А. ОХРИМЕНКО, А. И. КУПРИН, И. Г. ИЩУК

ПОДЗЕМНАЯ

ГИДРОДОБЫЧА

УГЛЯ

И З Д А Н И Е 2, П Е Р Е Р А Б О Т А Н Н О Е И Д О П О Л Н Е Н Н О Е

Под общей редакцией канд. техн. наук И. Г. ИЩУКА

Допущено Министерством угольной промышленности СССР

в качестве учебного пособия для горных техникумов

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О « Н Е Д Р А »

М о с к в а 1974

УДК [622.234.5 + 622.232.5] : 622.33(075)

# Пій

Охрименко В. А., Куприн А. TL, Ищук И. Г. Подземная гидро­ добыча угля. Изд. 2, перераб. и доп. (1 изд.— 1966). М., «Недра», 1974. 312 с.

В книге в систематизированном виде изложены основные во­ просы и условия применения подземной гидродобычи угля: вскрытия и систем разработки, подготовки шахтных полей и участков, гидро­ отбойки угля в забоях, проведения выработок, гидротранспорта, гид­ роподъема, обогащения и обезвоживания угля, а также энергоснаб­ жения гидрошахт.

Рассмотрены конструкции машин и оборудования, применяемых при гидродобыче, — гидромониторов, насосов, углесосов, механогидравлических машин и вспомогательного оборудования. Отдельные главы книги посвящены автоматизации процессов гидромеханизации, экономике и научной организации труда при подземной гидравличе­ ской угледобыче.

Книга предназначена в качестве учебного пособия для горных техникумов, преподавателей учебно-курсовой сети и может быть по­ лезна инженерно-техническим работникам угольной промышленности.

Таблиц 25, иллюстраций 128, список литературы — 21 назв.

• -"ѴІ+ '

і

*

,'.»К- *

В В Е Д Е Н И Е

Важнейшей задачей, поставленной XXIV съездом КПСС перед угольной промышленностью, является значительное улучшение тех­ нико-экономических показателей, в первую очередь увеличение производительности труда и снижение себестоимости добычи угля при непрерывном улучшении условий труда. Эта задача может быть решена техническим перевооружением угольной промышлен­ ности на базе новой высокопроизводительной техники и прогрес­ сивной технологии добычи угля. Среди других мер совершенствова­ ния угледобычи предусмотрено дальнейшее развитие гидравличе­ ского способа добычи угля расширением области применения механогидравлической выемки, совершенствование систем разра­ ботки и технических средств на основе внедрения дистанционного и программного управления выемочными машинами.

При обычной технологии угледобычи процесс выемки угля разделяется на отдельные операции, для выполнения которых применяется специальное оборудование — комбайны, конвейеры и др. Помимо основных операций по добыче угля, приходится выполнять ряд вспомогательных.

При подземной гидравлической добыче уголь отбивают струей воды, выбрасываемой гидромонитором, установленным на некото­ ром расстоянии от забоя. Все последующие операции (доставка угля, транспортирование его к стволу, подъем на поверхность и обогащение) производятся с применением воды.

Сравнительный анализ капитальных вложений, необходимых для строительства гидрошахт и шахт с обычной технологией (в анало­ гичных по производственной мощности предприятиях), показывает, что размеры этих вложений в строительство гидрошахт Кузнецкого бассейна на 20—30%, для гидрошахт Донецкого бассейна на 10% и для гидрошахт Карагандинского бассейна на 12% ниже, чем для шахт с обычной технологией.

Гидравлический способ добычи угля способствует значитель­

ному повышению безопасности труда по сравнению с обычной тех­ нологией.

Известно, что на шахтах с обычной технологией добычи угля

наибольшее количество несчастных случаев происходит в очистных забоях.

При гидравлической добыче работы ведут, как правило, без крепления очистного пространства. Управление гидромонитором осуществляется с безопасного расстояния из подготовительной

Глава I

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГИДРАВЛИКЕ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Слово «гидравлика» состоит из двух греческих слов: «хюдор» — жидкость и «аулос» — труба, канал; таким образом, в переводе на русский язык слово «гидравлика» обозначает движение жидкости в трубе, канале.

Гидравлика — прикладная техническая наука, изучающая физи­ ческие свойства жидкостей, законы равновесия и движения капельножидких тел, а также разрабатывающая способы примене­ ния этих законов к решению практических задач.

Гидравлика состоит из двух основных частей — гидростатики и гидродинамики.

Гидростатика изучает законы равновесия жидкостей и взаимо­ действие покоящейся жидкости с соприкасающимися телами. Она изучает законы и свойства гидростатического давления, давление на стенки, основы плавания тел (закон Архимеда), теорию относи­ тельного покоя жидкости (например, покой вращающейся жидко­ сти в цилиндре).

Гидродинамика изучает законы движения жидкости (движение в трубах, каналах, истечение из насадок и отверстий, водосливы

ит. д.), а также законы взаимодействия жидкости с подвижными

инеподвижными преградами (взаимодействие жидкости со стен­ ками трубы, с твердыми частицами сыпучего материала, переме­ щаемого в потоке жидкости; взаимодействие струи с неподвижными стенками и т. д.).

§ 2. ВИДЫ ЖИДКОСТЕЙ

Жидкость — физическое тело, принимающее форму оболочки или сосуда, в котором она заключена.

По своим свойствам жидкости можно разделить на две группы:

5

Плотность в любой точке однородной жидкости при постоянных условиях постоянна.

Вязкость жидкости — способность препятствовать сдвигающим усилиям. Пусть плоскость 1 (рис. 1) движется относительно непод­ вижной плоскости 2 со скоростью До; пространство между ними заполнено жидкостью. Как показывают опыты, жидкость, находя­ щаяся у плоскости 2, прилипает к ней и скорость ее равна нулю,

W W / / / / / M W M / / / M

1

♦

т.

Рис. 1. Схема, поясняющая понятие вязкости жидкости

ажидкость у плоскости 1 прилипает

кплоскости 1 и движется со ско­ ростью До. Отдельные слои, нахо­ дящиеся между плоскостями, имеют

Ньютон (1723 г.) предложил при определении силы вязкости пользоваться следующей формулой:

Аѵ

7 = F\x ~Ап ’

где (Li — динамический коэффициент вязкости;

Аѵ — градиент скорости, характеризующий изменение скорости

по направлению, перпендикулярному течению. Динамический коэффициент вязкости связан с кинематическим

коэффициентом вязкости ѵ отношением

V

Р '

Для определения вязкости жидкости применяют вискозиметры. При определении вязкости с помощью вискозиметра Энглера (рис. 2 ) испытуемую жидкость наливают в латунный позолоченный

7

сосуд 1. После нагрева ее до 20° С открывают краном 2 калибро­ ванное коническое отверстие диаметром на выходе 2,8 мм и опре­ деляют время истечения жидкости из сосуда 1 в сосуд 3, То же повторяют с дистиллированной водой. Объем испытуемой жидкости и воды при этом принимается одинаковым и равным 200 см3.

Вязкость в градусах Энглера °Е определяется как отношение времени истечения испытуемой жидкости tm ко времени истечения воды tB

°Е =

Кинематический коэффициент вязкости ѵ и коэффициент вязко­ сти по Энглеру °Е связаны между собой уравнением

Данный метод может быть применим при условии, что

°Е > 1,15.

Сжимаемость и растяжимость жидкостей. В области не очень высоких давлений фактором сжимаемости можно пренебречь, однако в некоторых случаях игнорировать сжимаемость нельзя.

Относительное уменьшение объема жидкости при увеличении давления на одну единицу (например, на 1 кгс/см2) называется коэффициентом объемного сжатия

и обозначается буквой k0.

Сжимаемость жидкостей следует учитывать при гидравличе­ ском ударе и электрогидравлическом эффекте, когда давление внутри жидкости достигает значительной величины.

Растяжимость жидкостей весьма мала (при обычных условиях 0,36 гс/см2).

Поверхностное натяжение. Рассмотрим какую-либо частицу жидкости а, удаленную на некоторую глубину от поверхности (рис. 3). Эта частица испытывает воздействие смежных частиц.

8

Если жидкость находится в покое, то силы, действующие на частицу, уравновешиваются. Рассмотрим теперь частицу б у сво­

3)при борьбе с пылью на рудниках и шахтах путем орошения

кводе добавляют специальные реагенты, уменьшающие поверхност­ ное натяжение. Эффект подавления пыли при этом увеличивается

вдва-три раза.

§ 4. ОСНОВНОЙ ЗАКОН ГИДРОСТАТИКИ

9