Расчет самотечно-пневматического транспортирования смеси

Длину транспортирования смеси на горизонтальном участке можно увеличить за счет пневматической энергии (энергии сжатого воздуха) путем установки (врезки) пневмоэжекторов (рис. 3.4.4).

Рис. 3.4.4. Пневмоэжектор с обратным

клапаном для подачи сжатого воздуха

в закладочный трубопровод:

1 – патрубок; 2 – конус эжектора;

3 – шток; 4 – стальная пластина;

5 – запорное устройство; 6 – резина;

7 – трубопровод

Длина горизонтального самотечного участка определяется по формуле (6.4). Расстояние от вертикального или наклонного става труб до первого пневмоэжектора определяется по формуле

L_c = L_г – Р_в/Δр,

где Р_в – давление сжатого воздуха, МПа.

Длина участка пневмотранспортирования

где V_птр, V_с – скорость движения смеси на участке пневмотранспорта и самотека, м/с. Как правило, V_п находится в пределах V_п = 4–10 м/с.

Первый рабочий пневмоэжектор устанавливают в конце самотечного участка, второй – на расстоянии 60–100 м от первого и т. д. Возможная длина доставки самотечно-пневматическим транспортом может достигать до 2000–2500 м.

Оборудование трубопровода

Для транспортирования твердеющих смесей применяются стальные трубы диаметром 76–220 мм и толщиной стенки 4–14 мм или полиэтиленовые трубы диаметром 90–280 мм, рассчитанные на рабочее давление 0,245–0,981 МПа. Соединение стальных труб фланцевое или сваркой, полиэтиленовых – обычно клеевое.

3.4.5. Исходные данные для проектирования твердеющей закладки

(горнотехнические условия закладки)

Годовая производительность рудника (участка) Р = 1,2 млн т, глубина разработки Н = 400 м, горизонтальная мощность залежи М = 45 м, угол падения α = 85^о, объемный вес пород γ_п = 0,025 МН/м³, объемный вес закладки γ_з = 0,02 МН/м³, ширина целика а_ц = 20 м, высота целика h_ц = 35 м, длина камеры L = 75 м.

3.4.6. Расчетно-пояснительная часть

Определение нормативной прочности закладки

Для стадии выемки запасов блока нормативная прочность рассчитывается по формуле (3.4.1):

где К_з = 1,5–2,0 – коэффициент запаса прочности; К_д = 1,0 – коэффициент, учитывающий длительную прочность целика, К_ф = 0,6 + 0,4а_ц/h_ц = 0,6 + 0,4 ∙ 20/35 = = 0,83 – коэффициент формы целика; а_ц = 20 м – ширина целика; h_ц = 35 м – высота целика;

^{– напряжение в искусственном массиве, МПа; Кα =} = cos²α + 0,4sin²α = cos²85^о + 0,4sin²25^о = 0,4; S_ц = Mа_ц = 45 ∙ 20 = 900 м² – площадь целика; S₁ = 1800 м² – площадь кровли, приходящаяся на искусственную опору; Н_пр = L= 75 м – высота пригружающей толщи;

Для стадии выемки целиков между заложенными камерами нормативная прочность закладки (3.4.2)

Для дальнейших расчетов принимаем наибольшее значение = 5,3 МПа.

Расчет состава и параметров транспортирования твердеющей смеси

Исходя из наличия компонентов смеси принимаем состав закладочной смеси со сложным вяжущим: (Ц^* + Ш) + К + П + В, где Ш – бесцементное вяжущее – шлак; Ц^* – добавка цемента; К – крупный заполнитель; П – песок; В – вода.

Цемент М400 (R_ц = 40 МПа), шлак с активностью R_ш = 5 МПа, крупный заполнитель – щебень с крупностью кусков до 20 мм, мелкий заполнитель – песок.

Расход сложного вяжущего определяем по формуле (3.4.3):

Ш = 600 – Ц^* = 600 – 125 = 475 кг/м³.

Принимаем предварительно расход воды В = 450 л/м³, тогда расход крупного и мелкого заполнителя

К = 0,32 ∙ 940 = 308 кг/м³; П = 940 – 308 = 632 кг/м³.

Уточненный расход воды определяется исходя из процентного соотношения крупного и мелкого заполнителя и их влажности.

Расчетный состав закладочной смеси получится следующий:

На 1 м³ требуется Ц = 125 кг, Ш = 475 кг, К = 308 кг, П = 632 кг, В = 450 л.

После лабораторных испытаний полученной закладочной смеси на прочность и усадку состав ее корректируется.

Удельный вес пульпы:

γ_п = 0,01 (450 + 308 + 632 + 125 + 475) = 19,9 кН/м³.

Необходимый объем закладочной смеси:

Q_п = 1200 ∙ 1,3 (1,02/2,5) = 640 тыс. м³/год.

Часовая производительность закладочного комплекса:

Q_пч = 640000/(300∙2∙6) = 180 м³.

^{Диаметр трубопровода: b}

Выбираем стандартный диаметр трубопровода: d = 330 мм.

Максимальная длина горизонтального участка самотечного транспорта:

L_с = 0,75∙400(10∙19,9/100 – 1) – 2 – 4∙20 – 3∙10 = 490 м.

При необходимости транспортировки закладочной смеси на расстояние, превышающее L_с, предусматривают ее пневмодоставку до места укладки, для чего в конце трубопровода через 40–60 м врезают патрубки, подводящие сжатый воздух.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ломоносов Г. Г. Производственные процессы подземной разработки рудных месторождений. М.: Изд-во «Горная книга», 2013. 517 с.

2. Баранов А. О. Расчет параметров технологических процессов подземной добычи руд. М.: Недра, 1985. 224 с.

3. Закладочные работы в шахтах: справочник / под ред. Д. М. Бронникова, М. Н. Цыгалова. М.: Недра, 1989. 400 с.