§ 2. Гидравлическая закладка

Гидрозакладочные установки можно разделить на два типа.

Напор в пульповоде установок одного типа естественный, за счет разности геодезических высот между началом пульповода на поверхности шахты и его концом на рабочем горизонте без при­менения внешнего источника энергии. Напор в пульповоде уста­новок другого типа создается специальным аппаратом (насос, пи­татель) без использования или с использованием разности геоде­зических высот. Такие установки увеличивают расстояние транс­портирования гидрозакладочного материала.

Гидрозакладочные установки первого типа широко приме­няются как в СССР, так и за рубежом.

Технологический процесс гидравлической закладки с уста­новкой первого типа состоит из приготовления закладочного ма-

366

териала, транспортирования его к смесительной камере вблизи стеолэ шахты, подачи туда же воды для образования пульпы, транспортирования пульпы по трубопроводу в шахту в вырабо­танное пространство и укладки закладочного материала. Затем отработанная вода отводится в сборники, осветляется и откачи­вается на поверхность в водоем для повторного использова­ния.

Наилучшим материалом для гидравлической закладки яв­ляется крупнозернистый песок с небольшим содержанием частиц крупностью менее 0,1 мм, которые могут выноситься с отработан­ной водой и заиливать горные выработки. Используются также дробленые породы из отвалов, хвостов обогатительных фабрик, карьеров с кусками крупностью не более 60 мм, но в этом случае технологический процесс значительно усложняется в связи с со­оружением дробильно-сортировочных комплексов.

Консистенция пульпы, т. е. отношение твердого Т к жидкому (воде) Ж, зависит от крупности частиц в закладочном материале. Так, для песка отношение Т : Ж равно 1,5, а для дробленых по­род может быть 2 и 3.

Режимы работы гидрозакладочной установки с естественным напором и ее производительность определяются соотношением приведенной длины всего пульповода L и высоты Н. Рабочая ско­рость и удельная плотность транспортируемой гидросмеси должны быть выбраны с таким расчетом, чтобы при промывке столб воды, равный высоте пульповода, обеспечивал движение гидросмеси исходной концентрации по горизонтальной части пульповода со скоростью не ниже критической. При такой скорости частицы пульпы перемещаются во взвешенном состоянии без осажде­ния.

Оптимальные режимы работы гидрозакладочной установки поддерживают путем стабилизации заданных расходов закладоч­ного материала и воды благодаря применению системы автомати­ческого управления и регулирования гидрозакладочных установок.

Рассмотрим технологическую схему гидрозакладки на шахте «Красный Октябрь» ПО Орджоникидзеуголь в Донбассе .

Для приготовления закладочного материала из породы, вы­даваемой из шахты, а также из террикона, сооружен дроби л ыю-сортировочный комплекс производительностью до 1000 м³ гото­вого закладочного материала в сутки. На оборудовании комплекса производится рассев исходных материалов на классы 0—50 мм и более 50 мм, дробление надрешетного продукта, повторное гро­хочение и удаление посторонних предметов.

Приготовленный закладочный материал посредством конвейера складируется в четырех аккумулирующих бункерах 1 (рис. 29.2) вместимостью 250 м³ каждый, что обеспечивает суточную потреб­ность шахты. Под каждым бункером установлено по два питателя 2 производительностью 180 м³/ч, которые передают закладочный материал на сборный ленточный конвейер 3, а с него на весоизме­рительный конвейер 4. Далее закладочный материал поступает

367

в смесительный наклонный желоб 6. Отсюда порода смывается струей воды, поступающей под напором через приемный бункер 7 по трубопроводу 8 диаметром 300 мм из бака 5 вместимостью 60 м³. В результате образуется пульпа. На трубопроводе установлен расходомер воды. Бак постоянно заполнен оборотной водой, поступающей из шахты по трубопроводу 11. Излишек воды из бака сливается в пруд-отстойник.

На смыв материала с наклонного желоба расходуется примерно 30 % воды, поступающей из бака, остальная вода идет под ворон­ку в пульповод, проложенный по вертикальному стволу шахты. Диаметр труб 175—200 мм.

Образовавшаяся пульпа под действием естественного напора по горизонтальному пульповоду 9, проложенному по квершлагу и вентиляционному штреку, поступает к передвижной водоотде-лительной установке 10, расположенной около лавы над заклады­ваемым пространством. Здесь происходит глубокое обезвожива­ние материала, улавливается примерно 90 % воды. Обезвоженный

368

материал укладывается самотеком в выработанное пространство за отшивкой, предварительно возведенной параллельно очистному забою. Отделенная вода отводится по трубам в водосборник 12 и затем откачивается насосной установкой 13 в бак для повторного использования.

В нижней части вертикального пульповода установлен изме­ритель давления пульпы. При длине вертикального пульповода 560 и 670 м можно обеспечить подачу пульпы за счет естествен­ного напора на расстояние до 2000 м с производительностью до 300 м³/ч закладочного материала и расходе воды около 550 м³/ч. Скорость движения пульпы 4—6 м/с. Отношение твердого веще­ства к жидкому в пульпе в среднем Т : Ж = 1 : 2. На шахте при­нято регулирование этого соотношения но твердому при постоян­ном расходе еоды.

Выемку угля в очистном забое сначала производили с помощью пневматических отбойных молотков, а затем комбайном «Темп». Комбайн в сочетании с гидрозакладкой в условиях крутого пласта впервые в мировой практике был применен на шахте «Красный Октябрь». Для удержания закладочного массива в выработан­ном пространстве ранее применялась усиленная отшивка досками, а затем в целях экономии леса стали использовать металлическую сетку с размером ячеек 10X 10 мм. Сетку прикрепляют к стойкам крепи (шесть стоек на 1 м длины), установленной параллельно линии очистного забоя. Шаг закладки в зависимости от состояния бокогмх пород принимают от 5 до 9 м, причем кратным расстоя­нию между стойками по простиранию.

Режим работы лавы принят четыре смены в сутки по шесть часов. Из них две добычные, одна для производства закладочных работ и одна ремонтно-подготовительная.

При эксплуатации гидрозакладочных установок следует со­блюдать следующие основные правила: перед началом и по оконча­нии работ необходимо промывать пульповод во избежание его за­купорки; между рабочими, занятыми по укладке закладочного материала в выработанное пространство, и оператором, работаю­щим на подаче гидросмеси из смесительной камеры, должна быть установлена телефонная связь; оператор должен следить за нор­мальной работой гидрозакладочной установки и контролировать по приборам расход воды, производительность по закладочному материалу (по давлению в пульповоде), уровень гидросмеси в во­ронке и воды в баке.

К преимуществам гидрозакладки следует отнести: высокую степень механизации и автоматизации работ; возможность гидро­транспорта закладочного материала на большие расстояния; вы­сокую производительность (до 300 м³/ч и более по твердому); воз­можность использования для гидротранспорта естественного на­пора; высокую плотность закладки; возможность применения при пологом, наклонном и крутом залегании пласта.

Недостатками гидрозакладки являются подача в шахту боль­шого количества воды, которая увлажняет воздух и загрязняет

369

горные выработки выносимыми мелкими частицами закладочного материала, большие капитальные затраты, значительная трудоем­кость работ, которая на первом этапе достигает 50—60 чел.-смен на 1000 т добытого угля, и быстрый износ труб.