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

внутренней полости корпуса питателя, невозможность создания плотной герметизирующей пробки при транспортировании твердого материала, трудность работы шнековых питателей на сильно увлаж­ ненном материале (при этом резко падает производительность системы).

Барабанный питатель (рис. 98, б) относится к питателям непре­ рывного действия. При вращении барабана 1, расположенного в корпусе 2, загружаемый материал вытесняет часть воды из пуль­ попровода 3 через патрубок 4 в бункер 5.

Недостатки: подверженность износу движущихся деталей, вы­ зываемого перерезанием потока материала, утечки высоконапор­ ной воды, большая мощность двигателя.

Роторный питатель (рис. 98, в) состоит из ротора 1, корпуса 2, бункера 3, водоспускной трубы 4 и пульпопровода 5.

При вращении ротора происходят попеременная загрузка кар­ манов 6 из бункера 3 и их освобождение при помощи напорной воды.

В момент, показанный на рйсунке, загружается левый карман. Правый карман соединен с водопроводом. Перед загрузкой мате­ риала вода из кармана выливается по водоспускной трубе 4, что облегчает и ускоряет загрузку.

Роторным питателям присущи те же недостатки, что и бара­ банным.

Бункерный питатель (рис. 99) представляет собой вертикаль­ ную или наклонную камеру большого диаметра (3 м и более), длиной 20—30 м. Минуя шиберную заслонку и клапан, материал поступает в питатель, который перед загрузкой заполняется водой в таком количестве, чтобы объем загруженного материала был не­ сколько меньше незаполненного обърма камеры питателя. В этом случае клапан будет выше уровня воды, что обеспечивает его без­ отказную работу. После закрытия клапана в камере остается воз­ дух. который удаляется при помощи вантуза.

Основное достоинство описанного бункерного питателя заклю­ чается в том, что за один цикл загружается значительный объем материала, что упрощает работу дозирующих устройств.

По проекту ДонУГИ на шахте № 6 «Капитальная» сдан в экс­ плуатацию породный гидрокомплекс с бункером-питателем БП-1. При помощи установки вся порода из шахты глубиной 320 м вы­ дается по трубам диаметром 200 мм без перегрузки в гидропородоотвал на расстояние около 1,5 км.

Гидротранспортирование крупнокусковой породы (размер кус­ ков до 100 мм) осуществляется насосами, установленными на поверхности.

Бункер-питатель состоит из двух загрузочных камер емкостью 52 м3 каждая.

Для сооружения камер были пройдены загрузочный и разгру­ зочный горизонтальные ходки, а между ними — вертикальные ге­ зенки глубиной 17 м и диаметром в проходе 4 м. Внутри гезенка

•220

смонтирована обечайка диаметром в цилиндрической части 3 м из листового железа толщиной 10 мм. Пространство между обечай­ кой, служащей одновременно опалубкой, заполнено железобето­ ном. Таким образом, загрузочная камера представляет собой одно целое с окружающими целиками горных пород, воспринимающих всю нагрузку, которая возникает от давления внутри камеры.

В настоящее время установкой выдано на поверхность свыше 140 тыс. т породы при рабочем давлении в камерах порядка 45 ат.

Рис. 99. Бункерный питатель:

/ — шиберная заслонка; 2 — клапан; 3 — вантуз; 4, 5 и 6 — задвижки,

регулирующие промывку камеры при загрузке; 7 — задвижка сливного патрубка

В период забучивания пульпопровода при работающем транспорт­

стендах ДонУГИ совместно с Донгипрошахтом разработал проект подъемного гидрокомплекса с универсальным бункер-питателем УБП. По этому проекту построен подъемный гидрокомплекс на гидрошахте № 1 «Красноармейская» (Донбасс) производитель­ ностью 400 т/сутки по углю и 5100 т/сутки по горной массе. Однако бункер-питатели имеют серьезные недостатки, заключающиеся в том, что их камеры не выдерживают большого давления. На глу­ боких шахтах их заменяют эрлифтными и углесосно-эрлифтными подъемами.

221

Питатель

222

§ 21. ЭРЛИФТНЫЙ И УГЛЕСОСНО-ЭРЛИФТНЫЙ ПОДЪЕМ

Эрлифт представляет собой установку, предназначенную для откачки воды, а также водопесчаной и водоугольной смесей с ниж­ него горизонта на верхний. Принцип действия эрлифта основан на законе сообщающихся сосудов.

Схема применения эрлифтов для гидроподъема угля из шахты показана выше (см. рис. 13).

Достоинства эрлифтного подъема: простота конструкции, не­ большие размеры, легко регулируемая производительность в про­ цессе эксплуатации.

Однако при эрлифтном подъеме расходуется примерно в 1,5— 1,8 раза больше энергии, чем при углесосном.

К недостаткам эрлифтного подъема следует также отнести не­ обходимость дополнительной углубки ствола для размещения петли эрлифта.

Последовательное включение эрлифта с углесосом позволяет легко регулировать производительность подъема и не требует до­ полнительной углубки ствола шахты. При использовании углесоса 10УВТ-2Н и давлении сжатого воздуха в эрлифте до 12 кгс/см2 можно обеспечить подъем угля с глубины 600—700 м.

Эрлифтный подъем установлен на шахте № 2 «Красноармей­ ская», высота подъема 380 м. Начиная с 1970 г. многоступенчатый эрлифт работает на гидрошахте им. 50-летия СССР. Высота подъ­ ема угля составляет 725 м.

Глубина погружения эрлифта h (см. рис. 13) для повышения эф­ фективности работы установки должна быть возможно большей.

При известном рабочем давлении компрессора давление сжа­ того воздуха у смесителя рекомендуется принимать примерно на 1 кгс/см2 меньше (с учетом потерь давления в воздухопроводе и не­ обходимости в начальный момент преодолеть давление столба пульпы в смесителе)

А = 0°раб — 1) 10 М ВОД. СТ,

где Рраб — рабочее давление компрессора, кгс/см2.

Глубина погружения исчисляется от уровня пульпы в пульпосборнике, а при углесосно-эрлифтном подъеме — от наивысшей точки подъема пульпы, достигаемой под воздействием напора уг­ лесоса, т. е. высота расположения смесителя во втором случае

Hx— H — h — kh,

где Н — напор углесоса;

Ah — потери напора в пульпопроводе. Высота подъема пульпы эрлифтом

h0= N r — H1—hl,

где Нт— полная высота подъема пульпы, м (при эрлифтном подъ­ еме Hr= h0).

223

Средний диаметр пульпопровода

k — коэффициент, зависящий от параметров эрлифта.

При Q= 50H-300 м 3/ ч ; /і0=Ю 0и-300 м и а=0,2ч-0,45 и а = 0,1и- н-0,2 значения коэффициента соответственно составляют 0,24 и 0,25—0,26.

Расход сжатого воздуха, отнесенного к нормальным условиям

изотермического к. л. д. установки можно принять равным: при <3= 0,1 н-0,25 т)из = 0,25-Р0,32; при а = 0,25ч-0,50 т]из= 0,36ч-0,40.

§ 22. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ УГЛЯ В СОСУДАХ

Сущность транспортирования угля в сосудах заключается в том, что сосуд, загруженный смесью воды с рядовым углем при кон­ центрации Т : Ж, равной 1 : 0,6 по объему, вводится специальным аппаратом в трубопровод, где он перемещается напорным потоком воды от насоса. Расстояние между сосудами, движущимися в тру­ бе, зависит от продолжительности времени введения их в трубу и скорости перемещения.

Внешний диаметр сосуда принимают меньше внутреннего диа­ метра трубы на величину, обеспечивающую свободный проход со­ суда в трубе, имеющей закругления.

Перекачиваемая по трубе жидкость будет обтекать сосуд с уг­ лем по кольцевому зазору с некоторой скоростью. При этом сосуд придет в движение только тогда, когда скорость превысит опреде­ ленную величину.

При гидроподъеме угля в сосудах (рис. 100) вода от насоса непрерывно подается в одну из ячеек шлюзового барабана 1, из которой она выталкивает сосуд в грузовую трубу 2. '

Сосуд 3, вошедший в ячейку разгрузочного барабана 4, вклю­ чает его привод. Барабан, вращаясь по часовой стрелке, увлекает и одновременно опрокидывает сосуд вверх дном. Повернувшись на 180°, барабан и сосуд останавливаются, уголь высыпается, по-

224

рожний сосуд 5 выпадает из ячейки разгрузочного барабана, затопляется водой и под действием собственного веса спускается вниз по трубопроводу 10 для очередной загрузки углем. Сосуд 6, войдя в ячейку шлюзового барабана, замыкает контакт 7, благо­ даря чему включается электродвигатель привода барабана. При повороте последнего на угол 120° очередной сосуд переместится под напорный поток. Скорость ввода со­ суда 6 в ячейку барабана регули­ руется задвижкой 8. Сосуды загру­ жаются углем с конвейера 11 через воронку 9.

Применение гидротранспортиро­ вания угля в сосудах обеспечивает высокую консистенцию пульпы (1:1 и выше) и значительное повышение кусковатости транспортируемого ма­ териала, а также более благоприят­ ные условия работы напорного аг­ регата.

Однако следует отметить, что применение данного вида транс­ порта сопряжено со значительными затратами на изготовление сосудов, загрузочных и разгрузочных аппа­ ратов.

§ 23. РАСЧЕТЫ ГИДРО­ ТРАНСПОРТА

портного потока.

Основную долю стоимости транспортирования составляет по­ требление электроэнергии. По данным ВНИИгидроугля, удельный вес расходов на электроэнергию при консистенции 1 : 16 составляет 43%, а при консистенции 1 :3 составляет 60%. Амортизационные отчисления при указанных консистенциях составляют соответст­ венно 50 и 29% общей себестоимости транспортирования 1 т угля на 1 км. В настоящее время транспортирование угля осуществля­ ется при консистенции 1 : 5—4 : 7, при этом расходы на электро­ энергию составляют 70—80% общих расходов на транспорт.

Расчет напорного гидротранспорта

Существует очень много методов расчета напорного гидротранс­ порта.

Ниже приведен наиболее простой и дающий вполне удовлетво­ рительные результаты метод, предложенный проф. В. С. Мучником.

Сущность его сводится к вычислению диаметра пульпопровода и потерь напора в зависимости от допустимой скорости движения пульпы и ее консистенции.

О п р е д е л е н и е с к о р о с т и д в и ж е н и я п у л ь п ы . При движении по трубам, когда максимальные размеры кусков рядо­ вого угля не превышают 100 мм, минимальные скорости движения

Для более точного определения скорости движения угольной пульпы в зависимости от диаметра пульпопровода можно пользо­ ваться эмпирической формулой, предложенной А. И. Борисовым,

Если известен расход пульпы, то дополнительные потери на­ пора при движении угольной пульпы в металлических трубопро­ водах диаметром от 200 до 400 мм определяются согласно опыт­ ным данным, приведенным ниже.

Критическая скорость движения угольно-водяной пульпы и потери напора в шахтных пульпопроводах по формулам В. В. Трайниса:

226

іи и to — потери напора соответственно при движении пульпы

иводы, м вод. ст. на 1 м;

С— коэффициент, зависящий от содержания R мелких

ут — удельный вес твердых частиц, т/м3;

V — средняя скорость движения пульпы, м/с.

Отношение жидкого к твердому по объему связано с объемным весом пульпы уп следующим соотношением:

т — коэффициент пористости угля (ориентировочно 0,1).

Пример. Определить диаметр пульпопровода и мощность двигателя угле­ соса, если его производительность по углю Q=100 т/ч, расход технической воды по шахте 400 м3/ч, приток воды 50 м3/ч, объемный вес угля 1,3 т/м3, длина пульпопровода 250 м, геодезическая высота подъема 180 м.

Р е ш е н и е . Объемная часовая производительность по углю

Общий приток воды, поступающей в шахту,

QB= 400 + 50 = 450 мЗ/ч.

Отношение твердого к жидкому

Пользуясь кривой зависимости расхода пульпы от диаметра пульпопровода (см. рис. 101), выберем диаметр пульпопровода. В данном случае ближайший стандартный диаметр будет равен 275 мм,

Минимально допустимая скорость движения пульпы ѵ = 1 + 3 ,5 • 0,275 — 1,96 м, с.

Действительная скорость движения пульпы

Для шахтных пульпопроводов Я0= 0,02-ь0,035.

Дополнительные потери, отнесенные к единице длины напора, Аг'=0,009. Общие потери напора + = 0,03+ 0,009=0,039.

228

Ч — к. п. д. углесоса (т] = 0,6).

Рассмотренный метод расчета рекомендуется ВНИИгидроуглем при условии, что консистенция пульпы не превышает 1: 2,5, а вклю­ чения породы не превышают 15—20% общего веса твердого.

Для расчета напорного гидротранспорта породы можно реко­ мендовать метод приближенного расчета С. И. Горюнова [2].

Потери напора

лений (выбирают в зависимости от гранулометрического состава перемещаемого материала).

Для породы крупностью 0—100 мм с преимущественным содер­ жанием крупных частиц породы при определении Xs можно поль­

229