Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Хныкин В.Ф. Гидровскрышные работы на карьерах горнорудной промышленности

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
6.98 Mб
Скачать

вить, что сила удара струп о преграду в пределах основного

ра­

бочего участка

струп

изменяется

весьма

незначительно.

 

 

 

 

 

Экспериментальным!]-! и теоретическими

исследованиями

дока­

зано,

что независимо

от

исходных параметров

закономерность из­

 

 

 

 

 

 

 

 

менения осевых и средних дина­

 

 

 

 

 

 

 

 

мических давлений в гидромони­

 

 

 

 

 

 

 

 

торных

струях

 

может

быть

вы­

 

 

 

 

 

 

 

 

р а ж е н а

в

виде

уравнения,

в

ко­

 

 

 

 

 

 

 

 

тором

в

качестве

обобщающего

 

 

 

 

 

 

 

 

критерия

используется

 

длина

 

 

 

 

 

 

 

 

начального

 

участка.

Д л и н а

на­

 

 

 

 

 

 

 

 

чального

участка

гидромонитор­

 

 

 

 

 

 

 

 

ной

 

струи является о б о б щ а ю щ и м

 

 

 

 

 

 

 

 

параметром

при

определении

не

 

 

 

 

 

 

 

 

только осевых динамических дав­

 

 

 

 

 

 

 

 

лений,

но

н

 

производительности

 

 

 

 

f

6

l/la

 

гидромонитора.

 

Об

этом,

в

част­

 

 

 

 

 

ности,

можно

судить

по

общему

 

-dg-75MM

dg=89nM

 

 

 

 

 

виду

зависимостей

(рис. 45),

по­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

строенных по результатам экспе­

 

 

 

 

 

 

 

 

риментальных

исследований

[34J.

 

 

 

 

 

 

 

 

При

этих

экспериментах

напоры

 

 

 

 

 

 

 

 

воды изменялись от 30 до

110 м

 

 

 

 

 

 

 

 

вод.

ст.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализ

построенных

 

на

 

рис.

 

 

 

 

 

 

 

 

45

и 46 зависимостей

показывает,

 

 

 

 

 

 

 

 

что с уменьшением расстояния от

 

 

 

 

 

 

 

 

насадки

гидромонитора

до

забоя,

 

 

 

 

 

 

 

 

т.

е.

с

уменьшением

 

отношения

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

7

и

с

ні

 

і—>

 

 

производительность

 

гндро-

 

-іїд'бЗмм

dg=$lMM

 

монитора

увеличивается,

 

дости­

Рис.

45.

График

зависимости

произ­

гая

на

расстоянии,

равном

дли­

не

 

начального

участка

 

струи,

водительности

гидромонитора

максимальной

величины.

 

Поэто­

 

 

/

для пород I I I ка-

 

ГМН-250 от —

му

 

зависимости,

представленные

 

 

 

 

 

 

 

на

рис. 45, в пределах

начально ­

тегории

при диаметрах

насадки:

го

 

участка

струи,

когда

 

 

< 1 ,

а —76 м м и 89 м м : 6 — 51 и 63 м м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

имеют

вид горизонтальных линий, а

 

в

пределах

основного

участка

струи,

когда

—— > 1 , вид

гипербол.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К а к

отмечалось

ранее,

эффективность

применения

гидравличес­

кого

способа

разработк и

>на карьерах

зависит

 

от

рационального

использования напорной

воды

при

 

гидравлическом

разрушении

пород

в массиве и

размыве

предварительно

разрыхленных

пород

забоя . В связи с этим большой интерес представляет изучение за­ висимости удельного расхода напорной воды от расстояния между

насадкой гидромонитора и забоем, напора воды перед насадкой гидромонитора и от диаметра насадки. Удельный расход воды с увеличением напора при прочих равных условиях постепенно умень­ шается. Это объясняется тем, что при увеличении напора воды од­ новременно возрастает контактное динамическое давление струи, а

следовательно, повышается

эффек ­

тивность гидравлического

разруше ­

ния породы.

to

Рассмотрим, как изменяется

удельный расход

напорной воды в

зависимости от расстояния

между

насадкой гидромонитора и

забоем.

Н а

сравнительно

близких

расстоя­

ниях

от забоя при

подрезке

уступа

и размыве обрушенных пород удель­ ные расходы воды имеют постоян­ ную величину, определяемую в к а ж ­ дом конкретном случае исходными параметрами струи и физико-меха­ ническими свойствами.

Рис. 46. Обобщенная зависимость отношения производительности гидромонитора к максимальной

производительности от

С увеличением расхода воды через насадку гидромонитора увеличивается производительность гидромонитора при размыве по­ род в единицу времени. Такое увеличение расхода воды дости­ гается двумя путями: увеличением диаметра насадки при постоян­ ном напоре воды или увеличением давления воды при неизменном диаметре насадки. Первый путь хотя и позволяет повысить произ­ водительность гидромонитора, однако в этом случае удельный рас­ ход воды, необходимой д л я разрушения и размыва пород, воз­ растает.

Анализ

кривых, показанных на рис.

47, дает

возможность сделать вывод

о том, что

увеличение расхода воды че­

рез гидромонитор путем увеличения на­ пора воды при одном и том ж е диаметре насадки позволяет повысить производи­ тельность гидромонитора и снизить удельный расход напорной воды. С по­ вышением напора увеличивается не толь­ ко расход воды через насадку, но и динамическое давление струи по контак­ ту с породой. Эффект снижения удельно­ го расхода воды в этом случае в зна­ чительной степени связан с повышением динамических давлений струи.

В связи с изложенным большой прак­ тический интерес представляет изучение зависимостей удельного расхода воды

Рис. 47. Зависимость удель­ ных расходов воды от рас­ стояния между насадкой гидромонитора и забоем при напорах воды перед на­

садкой диаметра 63 мм:

/ — Я 0 = 3 0 м : 2 — Я о - 5 0 м; 3— Я о - 9 0 м : І — # о = 1 1 0 м

от величины осевого динамического давления

струи по

контакту

с забоем

при разных исходных параметрах гидромониторной

струн,

т. е. при

разных напорах и диаметрах насадок

(рис.

48).

При

определении значений осевых динамических давлений струи по контакту с горным массивом в зависимости от напора воды и диаметра насадки были использованы уравнения (18) и (19). Ре­

зультаты

экспериментов, проводившихся

при

различных

напорах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н на разных расстояниях от за­

 

 

 

 

 

К

 

 

 

 

боя,

 

для

определенных

условии

14

 

 

 

 

 

 

 

 

месторождения

 

изображаются

 

 

 

 

 

 

 

 

одной обобщенной

зависимостью,

12

 

 

 

3

\

 

 

представленной

на рис.

48

кри­

10

 

 

 

 

вой

 

7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

Величина

удельного

расхода

 

г

>

 

• *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

воды

при

определенных

парамет­

 

 

д о

 

 

 

 

 

 

 

рах

 

гпдромониторногр

 

забоя

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

принятой

технологической

схеме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ведения работ

зависит

от группы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р а з р а б а т ы в а е м ы х

 

пород

и

вели­

 

1

2

3

4

5

6

 

т,кгс/см2

чины

контактного

динамического

 

 

давления струп. Эксперименталь ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 48. Изменение удельных расхо­

ные

 

исследования

показывают,

что

с увеличением

динамического

дов

воды

в зависимости

от

величины

давления

струи

 

по

контакту

с

осевого

динамического

 

давления

 

 

горным массивом удельный рас­

 

 

струн

по контакту

с

забоем:

 

/ — пссчапо-глшшстые

породы

(суглинки);

ход

 

воды

постепенно

уменьшает­

2 — разрыхленные мело-мергельные

поро­

ся.

К а ж д ы й

тип

 

горных

пород

ды; .? - - плотные

глинистые

и

выветрелые

 

мело-мергельные

породы:

4 — мело-мер­

характеризуется

своей

функцио­

 

 

гельные

породы в

массиве

 

нальной

зависимостью

 

величины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

контактного

динамического

давления

 

от удельного

расхода

воды.

Н а Южно - Лебедннском карьере проводились экспериментальные

исследования, в ходе которых

велась р а з р а б о т к а

мело-мергельных

пород без

предварительного

рыхления.

 

По результатам исследований построена зависимость изменения

удельных

расходов воды при

размыве плотных

мело-мергельных

пород от контактных динамических давлений струи (см. рис. 48,

кривая 4).

К а к

видно

из этого

графика,

с

уменьшением

осевых

динамических давлений

струи

по контакту

с р а з р а б а т ы в а е м ы м и

породами

(при

динамических

давлениях

 

меньше

7—8

кгс/см2 )

удельный

расход

воды

резко возрастает и

процесс

гидравлической

разработки полускальных мело-мергельных пород становится не­

эффективным .

Это происходит потому, что при постоянном

расхо­

де воды через

насадку гидромонитора и резком увеличении

удель­

ного расхода воды соответственно сокращается сезонная произво­ дительность по породе и пропорционально возрастают все состав­ л я ю щ и е стоимости гидравлической разработки 1 м 3 породы.

Из сравнения кривых 4 и 2 видно, что предварительное рых­ ление мело-мергельных пород позволило резко повысить эффектив -

і-юсть гидравлического разрушения, вследствие чего удельные рас­

ходы

напорной воды уменьшились примерно

в 3—4 раза .

 

 

На

основании

математической

 

обработки представленных на

рис. 48 экспериментальных данных получено

следующее уравнение

для

определения

удельного расхода

напорной

воды:

 

 

 

 

 

 

= —

, м 3 М

 

 

(21)

где

М—коэффициент,

зависящий

от

условий применения

гид­

 

 

равлического

разрушения

в

забое

(определяется

опыт­

 

 

ным путем);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п—показатель

эффективности гидравлического

разрушения,

 

 

определяемый

опытным

путем.

 

 

 

 

Эмпирический

коэффициент М учитывает

влияние

многих

фак­

торов на эффективность гидравлической разработки горных пород. Среди этих факторов прежде всего д о л ж н ы быть выделены такие, которые определяют особенности разрабатываемого забоя (сопро­ тивляемость горных пород гидравлическому разрушению, высота уступа, ширина гидромониторного забоя, уклон подошвы з а б о я ) , способ размыва и систему разработки .

Значения эмпирического коэффициента М, определенные опыт­ ным путем, для различных пород разрабатываемого забоя следую­ щие:

 

 

 

 

 

м

Плотные суглинистые породы (Исовский прииск),

высота усту­

па 6 м

 

 

 

 

12

Мело-мергельные породы, разрыхленные буровзрывным методом

(Южно-Лебединский карьер), высота уступа 25

м . . . . .

. 94

Плотные, трудноразмываемые глинистые

породы;

рыхлые, вы-

ветрелые мело-мергельные породы (Южно-Лебединский карьер),

высота уступа 25 м

 

 

 

141

Полускальные

мело-мергельные

породы

(Южно-Лебединскнй

и

Лебединский

карьеры КМА),

высота уступа 25

м

282

Показатель эффективности гидравлического разрушения горных пород не зависит от категории разрабатываемых горных пород и от их сопротивляемости гидравлическому разрушению, а опреде­ ляется в основном технологическими особенностями гидравличес­ кой разработки .

Анализ результатов экспериментальных исследований, представ­ ленных на рис. 48, показывает, что при гидравлической разработке россыпных месторождений, для которых характерен большой удельный вес з а т р а т рабочего времени на дезинтеграцию размы ­ ваемых пород непосредственно в забое и транспортирование обра­ зующейся пульпы из забоя гидромониторными струями, показатель

эффективности

гидравлического разрушения

является сравнитель­

но низким.

Д л я

условий гидравлических

разработок

россыпей

Исовского

прииска

(см. рис. 48, кривая / ) « =

0,8. На гидровскрыш­

ных разработках, не требующих тщательной

дезинтеграции размы­

ваемой породы

в забое (поскольку в ней не

содержится

полезного

компонента, подлежащего 'извлечению на обогатительных установ- к а х ) , гидромониторная струя используется при размыве горных

пород более

рационально. Обработка экспериментальных данных

(см. рис. 48,

кривые 2, 3 и 4) показала, что д л я этих условий по­

казатель эффективности гидравлического разрушения имеет боль­ шее значение (/г =1,75) .

§ а. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ГИДРОУСТАНОВКИ

При анализе возможности применения математико-аиалнтичес- кнх методов определения оптимального режима работы гидроуста­ новки, выполняющей заданный объем гидровскрышных работ, в начале настоящей главы были сформулированы основные задачи, решение которых должно способствовать достижению поставленной

цели.

Общий

порядок расчетов при определении оптимального ре­

ж и м а

работы

гидроустановки на к а р ь е р е должен сводиться к вы­

бору таких гидродинамических параметров гидромониторных струн,

которые могут

позволить р а з р а б а т ы в а т ь породы с

минимальными

затратами, а

т а к ж е к выбору соответствующего

р е ж и м а работы

водоснабжающей насосной установки, определению числа одновре­ менно работающих гидромониторов и землесосов и установлению наивыгоднейших параметров гидромониторного забоя .

О п р е д е л е н и е

к о н т а к т н о г о

д и н а м и ч е с к о го

д а в л е н и я с т р у и .

Изучение общего характера представленных

на рис. 48 зависимостей показывает [30], что с

увеличением дина­

мических давлений по

контакту с разрушаемой

породой происхо­

дит постепенное уменьшение удельного расхода воды. Как у ж

е от­

мечалось', к а ж д ы й тип

горной породы

имеет свое определенное

зна­

чение динамического

давления струи

гидромонитора по контакту

с забоем, обеспечивающее наименьший удельный расход воды. Получение минимально возможных удельных расходов воды является весьма благоприятным, поскольку в этом случае вторая и третья составляющие стоимости гидравлической разработки 1 м 3

породы

достигают

в уравнении

(17) минимальных

значений.

Однако

зависимость

контактных

динамических

давлений

струи от

з а т р а т

на электроэнергию в общей стоимости

1 м 3 породы носит

более сложный характер . П р и определенном значении давления воды удельная энергоемкость гидравлического разрушения дости­ гает минимальной величины, а дальнейшее увеличение давления воды у насадки и по контакту с забоем, несмотря на некоторое снижение удельных расходов воды приводит к постепенному уве­ личению удельных расходов электроэнергии, а следовательно, к повышению эксплуатационных расходов. В ходе наблюдений за работой гидравлических установок на различных карьерах и в ре­ зультате специальных исследований [14] установлено, что оптималь­ ное контактное динамическое давление струи, соответствующее при выбранных параметрах гидромониторного з а б о я и способе размыва

Т а б л и ц а 27

 

 

 

 

 

 

 

Напор у

насадки

Я 0

и у д е л ь н ы й

h

 

 

 

 

 

 

 

р а с х о д

воды q при высоте у с т у п а

 

 

 

 

 

 

Средне е

А = 0

м

Л--=15

м

h = 20 м

 

Х а р а к т е р и с т и к а пород по степени

у д е л ь н о е д а в ­

 

 

т р у д н о с т и

размыва

 

ление струн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у з а б о я ,

 

=.

 

 

 

я

 

 

 

 

 

 

к г с / с м 2

s

s

 

я

 

 

 

 

 

 

 

а?

 

а:

&

 

&

Легкие

(суглинок

легкий,

рых­

0,45—0,80

55

5

60

4

 

3

лый,

супесь легкая) .

. . .

70

Средние

(суглинок легкий,

су­

2,00—2,50

70

6

90

 

110

4

глинок

средний)

 

 

5

Тяжелые

(суглинок

плотный,

3,80—4,00

80

7

110

6

150—170

5

суглинок тяжелый) . .

. . .

Очень

тяжелые (глина

песчани­

5,60—6,00

90

 

150

7

180—200

6

стая

с гравием)

 

 

 

8

породы определенному давлению воды у насадки,' — это давление, при котором одновременно достигаются минимальные удельные

расходы воды и электроэнергии.

 

Н а основании анализа [14] 'работы

гидроучастков Батуринско-

го и Ермолаевского угольных карьеров

были определены значения

(табл. 27) средних удельных динамических давлений струи, обес­ печивающих максимальную производительность гидромонитора и

минимальный

удельный расход воды при разработке типичных

для угольных

карьеров вскрышных пород.

При оценке эффективности размыва горных пород целесооб­ разнее пользоваться величиной не среднего удельного, а осевого динамического давления струи, поскольку между этими парамет ­ рами имеется наиболее тесная корреляционная связь [30]. С уве­ личением сопротивляемости горных пород гидравлическому раз ­ рушению эффективность гидравлической разработки снижается, а значения оптимального осевого динамического давления гидромо­ ниторной струи и минимально возможного удельного расхода воды возрастают. В табл . 28 приведены показатели эффективности гид­ равлического разрушения горных пород, полученные на основе

экспериментальных

данных.

Д а н н ы е табл . 27

и 28 могут быть использованы при проекти­

ровании гидромеханизации на карьерах, горные породы которых имеют физико-механические свойства, аналогичные свойствам по­ род р а с с м а т р и в а е м ы х карьеров . Значения оптимальных осевых динамических давлений и удельных расходов воды дл я других

горных пород

следует определять экспериментальным путем.

 

Р а с ч е т

р а с х о д а в о д ы и в ы ' б о р н а с о с н о г о

о б о ­

р у д о в а н и я .

Производительность гидромониторно-землесосной

установки при размыве горных пород находится в тесной

связи с

производительностью по воде и напором

насосной установки. По ­

этому от правильного выбора насосного

оборудования и

р е ж и м а

Т а б л и ц а 28

 

Оптнмпльное

Х а р а к т е р и с т и ка горных п о р о д , р а з р а б а т ы в а е м ы х гидромеха­

осевое

динами­

ческое

д а в л е ­

низацией

ние с т р у и ,

 

к г с / с м 2

М и н и м а л ь н о иозможныл

у д е л ь н ы й р а с ­ ход в о д ы ,

м а / м "

Плотные суглинистые породы

(Исовский

прииск) . . .

6,3—6,8

2,8—3,0

Мело-мергельные породы, разрыхленные

в результате

 

 

применения буровзрывного метода (Южио-Лебедин-

7,3

3,4

cKiiii карьер КМА)

 

 

Плотные трудноразмываемые глишк'тые породы четвер­

8,0

3,8

тичных отложений (Южно-Лебедннскнй

карьер КМА)

Полускальные мело-мергельные

породы

(Южно-Лебе-

8,7

6,8

 

 

 

его работы

зависит эффективность работы гидромониторов в забое

и стоимость

разработки I м 3

породы.

 

 

Путем изменения характеристик центробежных насосов в ши­

роком диапазоне и режимов работы гидромониторной

установки

можно выбрать

рабочую точку на характеристике насоса, парамет­

ры которой обеспечивали бы максимально возможную

производи­

тельность гидроустановки

при размыве горных

пород.

 

Результаты

исследований

[31], выполненные

при гндроотбойке

угля в Кузбассе, позволили

установить, что обычно дл я

гидроэнер­

гетических расчетов методы определения параметров струи, осно­

ванные

на принципе достижения

ее максимальной энергии, дл я кон­

кретных

условий

разрушения

горных

пород

гидромониторными

струями

неприемлемы. Это объясняется

прежде

всего тем, что про­

изводительность

гидромонитора

при

размыве

пород определяется

не только расходом и давлением

воды

у насоса,

но и величиной ди­

намического давления струи по контакту с забоем и определенной зависимостью удельного расхода воды от этого давления . В соот­ ветствии с общим видом зависимости, приведенной на рис. 48, раз­ мыв породы струей воды может производиться при разных кон­ тактных давлениях струи. Пр и этом могут изменяться удельные расходы воды, а следовательно, могут быть приняты и разные зна­

чения производительности

насосной

установки по воде в пределах

ее расходной

характеристики.

 

 

 

 

М е ж д у производительностью

гидромонитора

по породе и про­

изводительностью

насоса

по воде имеется с л о ж н а я

зависимость,

з а т р у д н я ю щ а я

в

практических

условиях определение рабочих па­

раметров насоса,

при которых

производительность

гидромонитора

по породе достигает максимального значения.

 

 

На рис. 49 расходная характеристика насоса показана в виде

кривой /, а кривая 2 является

гидравлической

характеристикой

водовода, по которому напорная

вода

подается от насоса к гидромо­

нитору в забой. Рабочие

параметры

насоса характеризуются точ-

кой а пересечения кривых 1

и 2. При изменении гидравлической

ха­

рактеристики

водовода

ра.бочая

точка на

расходной

характеристи­

ке насоса

может

смещаться

влево

(точка Ь) или вправо (точка

с).

Это

вызовет

изменение

рабочих

параметров

насосной

установки,

т. е. расхода

Q

и

напора

И. Например, при увеличении расхода

воды в соответствии с расходной

характеристикой

насоса

будет

уменьшаться

напор,

развиваемый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

насосом.

 

 

 

 

расхода

воды

Р,кгс/смг

 

 

 

 

 

 

 

С

 

увеличением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

увеличивается

 

 

производитель­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ность

гидромонитора

по

породе,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

так как при этом увеличивается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расход напорной воды через на­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

садку гидромонитора. Но увели­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чение

расхода

воды

вызывает

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

одновременно

уменьшение

рабо­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чего

 

напора

насоса,

а

следова­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тельно, снижение

напора

воды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

перед гидромонитором и динами­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ческого

давления

 

по

 

контакту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

струи с забоем. Это, в свою оче­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

редь,

 

приводит

 

к

увеличению

Рис. 49.

Гидравлические

характери­

удельного

расхода

воды

и

к

уменьшению

производительности

 

 

 

 

стики:

 

 

 

/ — насоса;

2 — в о д о в о д а :

Р — н а ч а л ь н о е

гидромонитора

по

 

породе.

М о ж ­

 

д а в л е н и е , р а з в и в а е м о е

н а с о с о м ;

Рп-~

д а в ­

но

подобрать

такое

 

значение

л е н и е

(напор)

воды

на

н а п о р н о м

п а т р у б к е

производительности

насосной ус­

н а с о с а ; PQ—давление

 

п е р е д

н а п о р н ы м

пп-

т р у б к о м

насоса;

Рг

— р а з н о с т ь отметок

оси

тановки, при котором производи­

насоса

и с т в о л а

г и д р о м о н и т о р а ;

- сум ­

тельность

гидромониторов

при

м а р н ы е

потери

д а в л е н и я ( н а п о р а ) в

тру ­

размыве

породы

в

 

забое

будет

 

б о п р о в о д е и г и д р о м о н и т о р е ( л и н е й н ы е и

 

 

м е с т н ы е ) ;

Q — р а с х о д

насоса

 

максимальной .

При

нахождении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

экстремума функции производительности насосной установки от расхода д л я условий применения гидромеханизации на карьерах необходимо удельный расход воды определять в зависимости от напора при всех прочих неизменных условиях.

Величина удельного расхода воды зависит от давления воды, диаметра насадки и от параметров гидромониторного забоя (см. § 4) . Используя уравнение (18) закономерности изменения осевых

динамических

давлений

в пределах

основного участка гидромони­

торной струи,

приведем

в ы р а ж е н и е

(21) к виду:

где Р0— осевое динамическое давление струи на выходе из насадки. Подставив формулу (22) в уравнение (5) и объединив все пара ­ метры, не зависящие от исходного давления воды, в один коэффи­

циент, получим следующее выражение:

п

(23)

где С — постоянный коэффициент,

Значение коэффициента С д л я заданных условии разрабаты ­ ваемого забоя с достаточной степенью точности может быть при­

нято постоянным, независимым от давления воды у насадки

гидро­

монитора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n =

f(Q)

Д л я

нахождения

экстремального

значения

функции

давление струп при истечении из насадки

 

гидромонитора

Р0

долж ­

но быть выражено в функции от расхода Q насосной

установки.

Поэтому

сначала представим

давление

Р0

в

виде

следующей

 

зави­

симости:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Рп — давление

 

Po =

P*±Pv-P»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(24)

(напор)

воды

на

напорном

патрубке насоса;

Рг — разность

отметок оси насоса

и ствола

гидромонитора;

 

Рс

общие потерн напора в водоводе и

гидромониторе

(линейные

и

местные).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д а в л е н и е на напорном патрубке насоса

может быть

представ­

лено в виде следующего

уравнения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pa = P-RnQ\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(25)

где Р — начальное

давление,

развиваемое

 

насосом;

R„ — коэффи­

циент сопротивления, зависящий от конструкции

насоса.

 

 

 

 

Общие потери напора

в водоводе и

гидромониторе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рс =

t Q 2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(26)

где т — о б щ и й

коэффициент

линейных

и

местных

потерь

напора

в

водоводе и гидромониторе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение

( 2 4 )

с

учетом

выражений

 

( 2 5 )

и

( 2 6 ) примет

вид:

 

 

 

Po =

P±Pr-(Rn

 

+

^)Q*-

 

 

 

 

 

(27)

Подста-впв

уравнение

( 2 7 ) в формулу

 

( 2 3 ) , получим

уравнение

произодительностп гндромопиторно-землесосной установки, выра­ женной в функции от производительности насосной установки:

П =

Q [Р ± Рг -

(/?„ +

т) Q2 ]".

(28)

Поскольку функция

IJ=f(Q),

как это

'было показано

выше,

имеет экстремальное значение, для нахождения расходной харак ­ теристики насосной установки, соответствующей максимальной про­ изводительности гидромониторно-землесосной установки по породе,

необходимо взять первую производную уравнения

( 2 8 ) , приравнять

ее нулю и решить относительно

Q. Решение этой

задачи [ 3 2 ] по­

зволило установить, что рабочая

точка на расходной характерис­

тике насосной установки, при которой режим работы всей гидромо­ ниторно-землесосной установки является оптимальным, определя­ ется следующими параметрами:

оптимальным расходом воды насосной установки

п -

/

р ± Р

г

 

 

2(/г1 1

+

х ) '

оптимальным давлением

воды

на

 

напорном патрубке насоса

п . о п т

 

 

 

( 3 0)

 

 

 

 

Таким образом, режим работы насоса и водовода должен вы­ бираться с учетом достижения максимальной производительности гидроустановки при гидравлическом 'разрушении горных пород на­ порной струей. Приведенные формулы выведены для условий сов­ местной работы одного насоса и одного гидромонитора. В случае применения двух или нескольких насосов, соединенных одним на­ порным водоводом, необходимо строить их совместную расходную характеристику; если ж е напорная вода подается не к одному, а к двум или нескольким одновременно работающим гидромониторам, то необходимо их рассматривать как один условный (эквивалентный) гидромонитор.

О п р е д е л е н и е д и а м е т р а н а с а д к и и ч и с л а о д н о ­ в р е м е н н о р а б о т а ю щ и х г и д р о м о н и т о р о в . Д и а м е т р на­ садки гидромонитора 'и число гидроустановок определяются в зави­ симости от проектного объема гидромеханизационных р а б о т на карьере. Если объем гидромеханизационных работ не слишком ве­ лик и может быть выполнен одной гидроустановкой, оборудованной одним рабочим гидромонитором и забойным землесосом, то диа­

метр насадки гидромонитора определяется >по расходу воды

Q и

давлению

ее у насадки

гидромонитора На:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 3 1 )

Д а в л е н и е

воды у насадки гидромонитора Н0

может

быть

уста­

новлено

по

величине

давления на напорном

патрубке

насосной

установки в зависимости от рельефа местности, по которой проло­

жен

водовод, и потерь напора, необходимых

на преодоление мест­

ных

и линейных 'сопротивлений водовода.

 

После определения диаметра насадки d0

и напора Я 0 выбира­

ются наиболее современные типы гидромонитора и землесоса с р а с ­ ходной характеристикой, соответствующей расходу образующейся

при гидравлическом разрушении пульпы.

В случаях, когда проектный объем

гидромеханизационных ра­

бот настолько велик, что 'необходимо

применять несколько гидро­

установок, для выбранных типов гидромониторов в зависимости от

принятого

давления воды определяются оптимальные диаметры

насадок.

 

При

увеличении

диаметра

насадки

посте­

пенно

 

улучшается

компактность

струи

и

увели­

чивается

длина

ее

начального

участка.

 

Однако,

в связи

с

тем что ствол гидромонитора имеет определенный диа­

метр, с

точки зрения

законов гидродинамики

д о л ж н о

соблюдаться

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ