автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование параметров гидромониторно-землесосных комплексов с дополнительным внутризабойным циклом водоснабжения гидромониторов

Л « -И

ПГосуДЬрТ&вённый комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московский государственный горный университет

На правах рукописи

КАШТАНОВ Павел Борисович

УДК 622.022.01:621.2

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДР0М0НИТ0РН0-ЗЕМЛЕС0СНЫХ КОМПЛЕКСОВ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ВНУТРИЗАБОЙНЫМ ЦИКЛОМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ГИДРОМОНИТОРОВ

Специальность 05.05.06 — «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель канд. техн. наук, доц. ШЕЛОГАНОВ В. И.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук К.АШПАР Л. Н., канд. техн. наук СМОЙЛОВСКАЯ Л. А.

Ведущее предприятие — разрез «Колмогоровский» концерна «Кузбассразрезуголь».

о О/ ¿¿¿0/1Л ,00.

Защита диссертации состоится « ... » . . IУУ4 г.

в г/^ час. на заседании специализированного совета К-053.12.03 Московского государственного горного университета по адресу: 117935, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « ъ . 1994 г

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук, лроф. ШЕШКО Е. Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В настоящее время наибольший объем гидровскрыоних работ на угольных карьерах приходится на Кузнецкий бассейн. По данным концерна "Кузбассразрезуголь", общий объем вскрышных пород, который можно разрабатывать средствами гидромеханизации,составляет порядка в млрд. м3. В настоящее время разработано свыше 350 млн. м3, причем годовые объемы гидровскрышных работ могут быть значительно увеличены и доведены до 100 млн. м1 в год.

К достоинствам гидромеханизированной разработки могао отнести-поточность; высокую производительность труда; относительно небольшую себестоимость; малую стоимость, незначительную массу и небольше размеры основного оборудования; экологическую безопасность.

Так, например, по данным концерна "Кузбассразрезуголь^ удельные эксплуатационные затраты на разработку вскрыши средствами гидромеханизации в среднем в 2 ' раза ниже, чем при применении автомобильного или железнодорожного транспортаt и даже ниже, чем затраты на разработку вскрыши по бестранспортной- технологии, а относительная производительность труда рабочего гидроучастка в 1,5 раза выше, чем производительность в среднем по разрезу.

Однако, несмотря на высокую производительность труда, низкие удельные эксплуатационные затраты и металлоемкость с порядка 2 кг-м3..гидромеханизация имеет и ряд недостатков, сдерживающих расширение области ее применения. К ним относятся: сравнительно высокая энергоемкость гидромеханизации; большой абсолютный расход еоды на гидромониторный размыв и, как следствие,- необходимость отвода значительных земельных площадей под гидроотвалы.

Например, на разрезах Кузнецкого бассейна удельные затраты электроэнергии на разработку вскрыш составляют порядка 10-13 кВтч/м3, при удельном рзсходе воды на' размыв 10-12 м3/м3. Таким образом , обоснование структуры и параметров гидромониторно-землесосных комплексов, позволяющих снизить электро- и водопотреб-ление, является актуальной научной задачей.

Цель работы. Обоснование структуры и разработка методики

расчета основных параметров гидромониторно-землесосного комплекса с дополнительной внутризабойной установкой водоснабжения гидромониторов, позволяющего снизить удельные'затраты электроэнергии и абсолютный расход вода на разработку и гидротранспорт вскрышных пород.

Идея работы. Снижение электро- и воДопотребления при гидромеханизированной разработке вскрышных пород достигается за счет увеличения концентрации твердого в гидросмеси путем организации дополнительного внутрйзабойного цикла водоснабжения гидромониторов.

Научные полонения, разработанные лично соискателей,и новизна.

1.Потери напора в гидромониторах при работе на частично осветленной мелкодисперсной гидросмеси с'плотностью до 1060 кг/м3 практически не отличаются от потерь напора при работе на воде в том же режиме. Поэтому для расчета характеристик гидромониторов при работе на частично осветленной гидросмеси могут быть использованы зависимости для расчета характеристик гидромонитора при работе на воде.

2.Длина зумпфа-сгустителя гидромониторно-землесосного комплекса с дополнительной установкой водоснабжения гидромониторов прямо пропорциональна подаче данной установки в степени 1.67 и .обратно пропорциональна крупности частиц в квадрате.

3.Плотность гидросмеси и удельный расход воды на гидротранспорт при наличии дополнительной внутризабойной установки водоснабжения зависят от соотношения подач основной и дополнительной насосных установок, целесообразное значение которого составляет 0,8-1,2.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается;

достаточным объемом экспериментальных данных, использованием современных методов математической • статистики и планирования экспериментов, удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных данных, полученных в производственных условиях разреза "Колмогоровский" (расхождение результатов не превышает 10/. при доверительной вероятности 0,9).

Значение работы.

Научное значение-работы заключается в установлении зависимостей

мевду напором перед гидромонитором и расходом частично осветленной гидросмеси, длины секционного зумпфа от подачи внутризабойной насосной установки и крупности частиц, плотности гидросмеси и удельного расхода вода на гадротранспорт от соотношения подач основной и дополнительной насосных станций.

Практическое значение работы заключается в разработке структуры и методики расчета параметров основного оборудования гидромонитор-но-землесосннх комплексов с дополнительной внутризабойной установкой водоснабжения гидромониторов.

Реализация выводов я рекомендаций работы.

Структура и методика расчета параметров основного оборудования гидромониторно-земласосного комплекса с дополнительной внутризабойной установкой водоснабжения гидромониторов принята к использованию разрезом "Колмогоровский" концерна

"Кузбассразрезуголь" при организации участка гидромеханизации. Ожидаемый экономический эффект от внедрения составляет 369000 руб. < в ценах 1991. >

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы докладывались на научно-практическом семинаре с международным участием ^Проблемы повышения надежности, уровня безаварийности эксплуатации электротехнических и электромеханических систем, комплексов и оборудования горных и про-' мышленных предприятий" (Москва, МГГУ,1993г.> и техническом совете разреза "Колмогоровский" <Белово, 1992г.)

Публикации.

По теме диссертации опубликованы четыре научные работы.

Объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит /45 страниц машинописного текста, 20 рисунков

/3 таблиц, список использованной литературы из' 66 наименований и 2 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Исследованиями установлено, что .энергозатраты на гидротранспорт могут быть в значительной степени снижены за счет увеличения концентрации твердого в гидросмеси. Так,по.'данным В.И.Шелоганова,при гидротранспорта песчаир —глинистых пород, которыми в основном представлены вскрышные породы Кузбасса, снижение удельного расхода воды на гидротранспорт с 10-12 м3/м3 до 4-5 м?м3 позволяет снизить удельные затраты электроэнергии на 40-70«. Кроме того, снижение удельного расхода вода на гидротранспорт позволяет уменьшить абсолютный расход воды в системе водоснабжения в 1,7-2,2 раза, а следовательно,уменьшить площади,отводимые под гидроотвалы.

В то же время концентрация твердого в гидросмеси определяется гидромониторным размывом, возможности которого в отношении повышения концентрации твердого в гидросмеси, за счет увеличения напора перед гидромонитором практически исчерпаны. Поэтому сгущение гидросмеси целесообразно осуществлять после гидромониторного размыва с использованием осветленной гидросмеси в системе водоснабжения. Это можно осуществить при помощи гидромониторно-землесосного комплекса с дополнительной внутризабойной установкой водоснабжения гидромониторов, принципиальная схема .которого представлена на рис.1.

Он включает в себя две установки водоснабжения: внешнюю, осуществляющую подачу воды с гидроотвала, и внутризабойную, подающую осветленную гидросмесь. Повышение концентрации твердого в гидросмеси происходит при этом за счет того, что в зумпф поступает гидросмесь от дополнительного гидромонитора, твердая составляющая которой попадает в систему гидротранспорта, а жидкая составляющая циркулирует меаду зумпфом и'гидромонитором.

Организация гщромониторно-землесосных комплексов по данной схема позволяет повысить эффективность гидромеханизации в двух направлениях:

- при постоянной производительности гидромониторно-землесосного . комплекса по твердому снизить энергозатраты и абсолютный расход воды на разработку;

-увеличить производительность. гидромониторно-землесосного комплекса по твердому без дополнительного расхода воды.

Исследований работы таких гидромониторно-землесосных комплексов до настоящего времени практически не было. Все исследования

Рис.Т. Схема гидромониторно-землесосного комплекса с дополнительной внутризабойной установкой водоснабжения гидромониторов.

относились к обоснованию целесообразности их применения.

В связи с этим в работе были поставлены и решены следующие задачи-.

- исследование режимов работы и влияния твердой составляющей на износ гидромониторов при работе на частично осветленной гидросмеси;

- обоснование структуры гидромониторно-землесосного комплекса, формы и параметров зумпфов;

- исследование влияния внутризабойного цикла водоснабжения на повышение концентрации твердого в гидросмеси и разработка методики расчета основных параметров внутризабойных установок водоснабжения;

- обоснование параметров гидромонитарно-землесосных комплексов с внутризабойными установками водоснабжения.

Режим работы гидромонитора' определяется его напорной характеристикой. Аналитически уравнение напорной характеристики гидромонитора при работе на частично осветленной гидросмеси имеет

ВДД" ' Vh Vh

Н™= KQ + ----+ - + hr" (1>

™ " 2g 2д Т

где

О

ксг - потери напора в гидромониторе;

vis

£- - потери напора в насадке;

2д

VÜ

- скоростная часть напора;

- дополнительные потери напора, обусловленные наличием в гидросмеси твердых включений.

В общем случае дополнительные потери напора зависят от размера твердых частиц, соотношения в гранулометрическом составе мелких и крупных частиц и от скорости движения гидросмеси.

Исследованиями ряда ученых в ' области русловых потоков, гидротранспорта и насосов для абразивных гидросмесей [Великанов H.A.; Р.Дтран; Евдокимов П.Д.; Кивотовский Л.С.; Смойловская Л.А. ' и дро было установлено, что при скоростях движения гидросмесей значительно больших критических потери напора при движении гидросмеси равны- потерям при движении- воды в том ха режиме.. При этом ряд ученых разделение частиц на мелкие и крупные производят по размеру граничного зерна, когда все частицы меньших размеров

движутся вместе с жидкостью, а все более крупные частицы движутся относительно нее.

По данным Л. А.Смойловской,для граничного зерна критерий подобия " распределения частиц имеет вид

р -р J'а

г* го г

const, С2>

" Ро '10 V V

где

ир- гидравлическая крупность граничного зерна;

V*- местный стандарт пульсации скорости;

рт и ро- плотность соответственно твердого материала и воды;

V- кинематическая вязкость жидкости;

а- ускорение движения жидкости в сукающихся каналах гидромонитора.

Введем, по аналогии с насосами для гидросмесей, понятие критерия граничной крупности зерен для гидромонитора, приняв рт=2650 кг/м3; ро=1000 кг/м3. При этом

.1 ' '..- х 1 .за . (3)

/ V Уор

Как следует из полученного критерия, основное значение при определении величины граничного зерна имеют ускорение и средняя скорость движения жидкости в каналах гидромонитора, так как практически вязкость для рассматриваемых гидросмесей изменяется мало.

Решая полученное выражение относительно диаметра граничного зерна, при использовании гидромонитора ГВД-250 получаем 0,039и.

В связи с тем что вскрышные породы Кузнецкого бассейна представлены в основном супесями и суглинками с максимальным диаметром частиц 0,5 мм, что меньше диаметра граничного зерна, можно предположить, что дополнительные потери напора в гидромониторе возникать не будут, а характеристику гидромонитора, как и при работе на воде, можно представить в виде

Нги" ' • <4>

где в^, - обобщенный коэффициент сопротивления гидромонитора.

й ' « к + 0,0826 <1 + £н> гм --- . <5)

0,0826 (1+£н)

Анализ соотношения численных значений величин К и-—--

сИ5

позволяет представить обобщенный коэффициент сопротивления гидромонитора в видб

.к» Л-' (б)

~ а*

где К' - эмпирический коэффициент зависящий от марки гидромонитора.

Для проверки принятого допущения были проведены экспериментальные исследования в производственных условиях разреза "Колмогоровский". В задачу исследований входило:

- получение характеристик гидромонитора при работе на частично осветленной гидросмеси при использовании насадок различного диаметра и сравнение полученных характеристик с характеристиками гидромонитора при работе на воде;

- изучение физико-механических свойств частично осветленной гидросмеси, поступающей на гидромонитор.

Экспериментальная установка включала два последовательно соединенных землесоса ЗГМ-2М, работающих на гидромонитор ГМД-250. Землесосы забирали из забойного зумпфа верхний естественно, осветленный слой гидросмеси и направляли его в забой автономного гидромонитора. Для изменения рекима работы гидромонитора использовалось дросселирование потока при помощи задвижки. В процессе эксперимента йзмерялйсь водопроизводительность и давление' перед гидромонитором и отбирались пробы гидросмеси, по которым определялись ее плотность и гранулометрический состав при помощи специально разработанного пробоотборника.

Всего было проведено 74 измерения. В процессе обработки результатов давление пересчитывалось в напор в метрах с учетом плотности гидросмеси. Полученные данные представлены на рис.2 в виде графической зависимости в координатах Нм=' Г (02/сИ).

Обработка полученных результатов методом наименьших квадратов показала, что исследуемая зависимость с достаточной точностью аппроксимируется уравнением ^

Н„= 0,096 — •

т.е. 0,09б/йя . (7)

Нгм,ц

60 £0 40 30 20 10

• —Ц в ^

<3° А г/ • / а * с а

1

а • /1 %

в • ук ' /» Г &

Л У {

1

100 ж 100 НОО яю $00 т ¿од 900

Рис.2.Апщ:оксимация экспериментальных даннихг • - диаметр насадки гидромонитора МОчм. 4 - диаметр насадки гидромонитора ПОмм. о - диаметр насадки гидромонитора К-ймм.

Сравнение экспериментальных характеристик гидромонитора при работе на частично осветленной гидросмеси и на воде показало, что-потери напора, обусловленные наличием в гидросмеси твердых включений, составляют всего 2» общих потерь напора, что подтверждает первоначальную предпосылку о равенстве потерь напора при движении частично осветленной гидросмеси потерям при движении воды в том же режиме.

Очевидно, что из оборудования внутризабойных насосно-гидромониторных установок наибольшему износу будут подвергаться гидромониторы, и в первую очередь их насадки^в которых скорость движения гидросмеси будет максимальной. Поэтому.в работе рассматривался износ именно гидромониторов. При этом предполагалось, что процесс износа проточных каналов гидромонитора при движении гидросмеси будет подобен процессу гидроабразивного износа в трубах. Вопросам гидроабразивного износа посвящены работы ученых: В.Я.Богданова; Б.М.Шкун-дина; С.П.Турчанинова; М.М.Хрущева; Е.Н.Маслова; Н.И.Аксенова; В.В.Ляшевича и др.

Анализ существующих методик расчета гидроабразивного износа материалов потоком гидросмеси позволил произвести расчет величины износа гидромониторов в зависимости от плотности и гранулометрического состава частично осветленной гидросмеси, который показывает, что в зависимости от степени осветления износ гидромониторов при работе на глинистых и пылеватых грунтах . будет • в 2-4 раза больше износа гидромониторов при работе на технически чистой воде.

Следовательно, эффективность работы гидромониторно-землесосного комплекса с внутризабойным циклом водоснабжения во многом будет зависеть от степени осветления гидросмеси.

Все возможные способы осветления гидросмеси можно подразделить на две группы:

- с применением в технологической цепи сгущающего оборудования;

- без применения специального сгущающего оборудования.

В первой группе наибольший интерес представляют схемы с использованием в качества сгущающего оборудования аппаратов, типа гидроциклона. Однако анализ схем с использованием гидроциклонов и их разновидностей показал малую их эффективность при сгущении гидросмесей, включающих, большое количество глинистых частиц. Кроме того, аппараты

типа гидроциклона имеют ограниченную производительность? не сочетающуюся с производительностью современных гидромониторно-землесосных комплексов, составляющей 6-12 тыс.м3/час. Более эффективными при работе на пеочано-глинистых гидросмесях могут быть устройства и аппараты, в которых сгущение происходит под действием силы тяжести -отстойники, сгустители. Однако для достижения вышеуказанных произво-дительностей они должны иметь очень большие размеры. В то же время зумпф гидротранспортной установки можно представить как пирамидальный отстойник большой емкости с разгрузкой сгущенного продукта грунтовыми насосами. Зумпф в этом случае состоит из двух секций: для сгущенной гидросмеси и для осветленной гидросмеси. Секции зумпфа разделены порогом перелива, через который происходит перелив верхнего наиболее осветленного слоя гидросмеси.

Для определения параметров секционных зумпфов была разработана теоретическая модель движения твердых частиц в таких зумпфах. При этом траектория движения частиц будет отличаться от прямолинейной вследствие влияния грунтовых насосов, расположенных вдоль оси потока.

Условие осаждения частиц определенной граничной крупности при такой модели процесса имеет вид

г, г \ , (8)

где 1 - время горизонтального перемещения частиц граничной крупности;

L

= Vn cosa • (9)

t2-,время осаждения частиц граничной крупности на глубину h слоя слива:

h

- t = - . (10)

2 Wo, '

С другой стороны, скорость потока гидросмеси зависит от ее расхода, который определяется как суша подач внутризабойной насосной станции и гидротранспортнСй установки. Выражая подачи внутризабойной насосной станции и гидротранспортной установки через

- -

геометрические параметры зумпфа и подставляя в них значение скорости потока гидросмеси из условия осаждения частиц? получаем зависимость длины зумпфа от производительности внутризабойной насосной станции и крупности частиц.

5/3

о.»

(11)

ВОТ

о

(ш о о Ь /71)'

гу пж » о У

Однако данным методом расчета можно пользоваться только в том случае, если уровень гидросмеси в зумпфе остается постоянным, а как показывают наблюдения, уровень гидросмеси в зумпфе подвержен значительным колебаниям.

Для стабилизации процесса осветления было разработано всасывающее заборное устройство, обеспечивающее автоматическое регулирование уровня гидросмеси в зумпфе, за счет изменения режима работы землесосной установки путем впуска воздуха во всасывающий трубопровод. В.П.Непомнящим предложена " формула для определения площади сечения воздухоподводящей трубки:

О.ЛО - 0)

кр о к р

> а и

(12)

где

критическая подзча грунтового насоса;

0 - подача насоса нэ естественной характеристике;

ц- коэффициент расхода;

Н^вакуумметричвокоедавление во всасывающем трубопроводе.

Принимая площадь щели равной площади поперечного сечения воздушной трубки, определим конструктивные размеры щели, задавшись пределами регулирования. Начало регулирования должно начинаться при уменьшении уровня гидросмеси в зумпфе ниже расчетного и заканчиваться при обнажении порога перелива. В этом случае длина щели воздухоподводящей трубки будет численно равна высоте слоя слива порога, перелива, которую можно определить по формуле

дг/з

! - (13)

■ га а о Ъ

где ш - коэффициент расхода водослива; а - коэффициент затопления; о - коэ<1фициент сжатия; Ъ- ширина порога перелива.

Ширина щели воздухоподводящей трубки будет определяться по формуле

а--^75--=- • (И)

Как отмечалось выше ? применение гидромониторно-землесосных комплексов с внутризабойным циклом водоснабжения позволяет повысить концентрацию твердого в гидросмеси за счет того, ■ что в зумпф гидротранспортной установки поступает гидросмесь от дополнительного гидромонитора, твердая составляющая которой попадает в систему гидротранспорта.

Плотность- получаемой гидросмеси при этом будет выражаться-зависимостью

где

К =

(НК)(1-щ)(р»-ро>

р = р + - , (15)

р ° (1+К)(1-т)+д

С1вз .Оон

Характер изменения плотности гидросмеси в зависимости от соотношения К = Овэ/СЗсн и удельного расхода воды на размыв представлен на рис.3. Чтобы проследить влияние внутризабойного цикла водоснабжения на удельный расход воды на гидротранспорт,можно воспользоваться зависимостью

Рис.3. Зависимость плотности гидросмеси от соотношения подач внутриэабойной и основной насосных станцИ и удельного расхода вода на размыв.

ч1 = ттг • <1б>

Характер изменения удельного расхода воды на гидротранспорт от соотношения К = /О и удельного расхода' воды на размыв представлен на рис.4.

; Как показывает анализ этих зависимостей^они тлеют вид выполаки-вающихся кривых, не имеющих оптимума. Зона значительного выполажива-ния кривых соответствует значениям К = 0,8 ... 1,2 , что и следует считать за целесообразное соотношение между производительностями внутризабойной и основной насосных станций. В этом случае при удельном расходе воды на гидромониторный размыв q = 10 ... 14 м3/м3 удельный расход воды на гидротранспорт составит 4 ... 7 м3/м3, что позволит сократить абсолютный расход воды на гидравлическую разработку в 1,7 ... 2,2 раза.

Плотность гидросмеси в системе гидротранспорта при этом составит ИЗО ... 1200 кг/м3 . при исходной плотности после гидромониторной разработки 1070 ... 1100 кг/м3. С целью уточнения полученных зависимостей был проведен эксперимент по определению численных значений плотности гидросмеси в системе гидротранспорта. При этом из магистрального пульповода брались пробы гидросмеси при работающем внутризабойном цикле водоснабжения гидромониторов и при работе гидрокомплекса по традиционной схеме. После обработки результатов эксперимента среднее значение плотности гидросмеси в первом случав составило 1123 кг/м3, а во втором - 1075 кг/м3.

Изложенный выше теоретический анализ и результаты экспериментальных исследований позволили разработать методику расчета основных параметров гидромониторно-землесосных комплексов с внутризабойным циклом водоснабжения гидромониторов. ■ Исходными данными расчета являются:

-сезонная производительность гидрокомплекса - 0о, кг'/год;

-напор перед гидромонитором - Н . м;

-удельный расход еоды на размыв - я, м3/м3;

-пористость породы - т;

-количество рабочих дней в сезоне - N ;

-количество смен в сутки - п;

-продолжительность смены - То, час;

Рис.4. Зависимость удельного расхода воды на гидротранспорт , от соотношения подач внутриэабойной и основной насосных станций и удельного расхода волн на размыв.

-коэффициент технического использования гидротранспортной установки - Кв;

-диаметр насадки гидромонитора - а , м.

Расчет производится в следующей последовательности: -водопроизводительность одного гидромонитора

О = 11742 йе /Й~ ; (17)

гм н гн ' '

- производительность гидротранспортной установки по твердому

СЬ

О, = --. (18)

' N Т п К

р о в

- производительность основной насосной станции

О = 0 q, ; (19)

с« т^

- производительность внутризабойной насосной станции.

0ВЗ = ) : (20)

где q'- удельный расход воды на гидротранспорт, соответствующий целесообразному значению соотношения подач внутризабойной и основной насосных станций. При К=<Э /0^=0,8 ... 1,2 аначение q^ рекомендуется выбирать из интервала 4...7 м3/м3 (рис.4);

- необходимое количество гидромониторов

Оон

п

гон

<3г>

п 0в а

газ = -г ; (21 )

Огм

- округленно по правилам арифметики значений п и пга> до целых чисел}

- пересчет значений удельного расхода воды на гидротранспорт q" и производителыюстей основной и внутризабойной насосных станций, в зависимости от действительного количества гидромониторов п'^и п'>>.

П г ■ я

1 + -

П' гон

: (22)

- производительность гидротранспортной установки

' 0 = О (1чш}и) . (23)

гу т

Для обоснования параметров гидромониторно-землесосных комплексов с внутризабойным циклом водоснабжения гидромониторов, в соответствии с вышеизложенной методикой, был разработан алгоритм и программа расчета. По данной программе был проведен расчет параметров основного оборудования гидрокомплекса с дополнительной внутриза-бойной установкой водоснабжения гидромониторов при различных значениях сезонной производительности. Как показывает анализ полученных результатов,внутризабойный цикл водоснабжения с использованием существующего оборудования можно организовать на разрезах с сезонной производительностью гидрокомплекса до 3,0 млн. м3/год. Для получения больших производительностей необходимо создание специального насосного оборудования для внутризабойных установок водоснабжения, способного обеспечить напоры 180-200 м, охватывающего диапазон подач ЗЬОО - Ы)00 м3/ч, предназначенного для работы на частично осветленной гидросмеси с крупностью твердых частиц не более 0,5--Ьш,и с содержанием твердого к жидкому по массе не более Т:Ж = I.: 15 -У: 20 .

При расчете годового экономического эффекта от применения гидромониторно-землесосных комплексов с внутризабойным циклом водоснабжения гидромониторов в качестве базового варианта рассматривался гидрокомплекс разреза "Колмогоровский" .^оочитайныйна сезонную производительность 3 млн. м3/год. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения гидромониторно-землесосного комплекса с внутризабойным циклом водоснабжения гидромониторов составляет 369000 руб. (в ценах 1991 г.)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате теоретических и экспериментальных исследований/ • выполненных в диссертационной работе, дано новое решение актуальной научной задачи: обоснование структуры и параметров гидромониторно-землесосных комплексов с дополнительным внутризабойным циклом водоснабжения гидромониторов, позволяющих - снизить удельные затраты электроэнергии и абсолютный расход воды на разработку и гидротранспорт вскрышных пород.

Выполненные экспериментальные и теоретические исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Одним из перспективных направлений снижения энерго- и водопотребления при гидромеханизированной разработке пород ' и полезных ископаемых является повышение концентрации твердого в системе гидротранспорта.

2. Наиболее целесообразным способом повышения концентрации твердого в гидросмеси является применение гидромониторно-землесосных комплексов с дополнительной внутризабойной установкой водоснабжения гидромониторов, с использованием в качестве сгустителя зумпфа гидротранспортной установки.

3. Экспериментально установлено, что напорные характеристики гидромониторов при работе на частично осветленной тонкодисперсной гидросмеси плотностью до 1060 кг/м3 практически не отличаются от характеристик - гидромониторов при работе на воде и могут

раоочитыватьоя" по тем же зависимостям. Величина дополнительных потерь напора, обусловленная наличием в гидросмеси твердых включений, составляет 2% общих потерь напора.

4. Для получения осветленной гидросмеси с необходимыми по условиям износа оборудования физико-механическими свойствами рекомендуется применять секционные зумпфы с порогом перелива. Разработанная математическая модель процесса осаждения твердых частиц в т^ких зумпфах позволяет определить их параметры в зависимости от требуемой степени осветления и производительности внутризабойной установки водоснабжения.

5. Для стабилизации процесса осветления разработано специальное всасывающее устройство грунтовых насосов, позволяющее поддерживать постоянный уровень гидросмеси в зумпфе. Параметры таких устройств

определяются с учетом подач внутризабойной насосной станции и гидротранспортной системы.

6. При организации внутризабойного цикла водоснабжения оптимальное соотношение между подачами внутризабойной и основной насосных установок составляет 0,8-1,2. В этом случае при удельном расходе воды на гидромониторный размыв q=I0-I4 м3/м3 удельный расход воды на гидротранспорт составит q'=4-7 м3/м3, что позволит сократить абсолютный расход воды на гидравлическую разработку в 1,7-2,2 раза. Плотность гидросмеси в системе гидротранспорта при этом составит 1130-1200 кг/м3 при исходной плотности после гидромониторной разработки 1070-1100 кг/м3.

7.При использовании для внутризабойной установки водоснабжения серийно изготовляемого насосного оборудования максимальная сезонная производительность гидромониторно-землесосных комплексов может составлять до 3,0 млн.м3/год. Для получения больших производи*ель-ностей необходимо создание специальных насосов, способных обеспечить напоры 180-200 м, охватывающих диапазон подач 5500-5000 м3/ч, предназначенных для работы на частично осветленной гидросмеси с крупностью твердых частиц не более 0,5-1,0 мм. и с содержанием твердого к жидкому по массе не более Т:Ж = I : 1Ь - I : ¿0 .

б. Экономический эффект от внедрения гидромониторно-землесосных комплексов с дополнительной внутризабойной установкой водоснабжения гидромониторов достигается не только за счет экономии электроэнергии, но и в результате уменьшения типоразмеров или количества насосного оборудования, а также уменьшением диаметра или количества водоводов и пульповодов.

Для условий разреза "Колмогоровский" ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения гидромониторно-землесосного комплекса с дополнительной установкой водоснабжения гидромониторов составляет 369000 руб (в ценах 1991 года).

Основные положения диссертации .опубликованы в следующих работах:

I. В.И.Шелоганов, П.Б.Каштанов. Знерго- и водосберегающий гид-

ромониторно-землесосный комплекс. (Проблемы повышения надежности,

уровня безаварийности эксплуатации электротехнических и алектромеха-

нических систем, комплексов и оборудования горных и промышленных предприятий. Часть 2: Сб. науч. трудов.) —М.: МГГУ, 1994 г., с. 86—90.

2. В. И. Шелоганов, П. Б. Каштанов, Г. В. Павленко. Обоснование направлении создания энерго- и водосберегаю-щих карьерных гидромониторно-землесосных комплексов. Депонировано в Информационно-аналитическом центре горных паук МГГУ. Справка № 120. Опубликовано в ГИАБ № 9—12, 1993 г.

3. П. Б. Каштанов. Определение параметров зумпфа гид-ромониторно-землесосного комплекса с внутриза-бойным циклом водоснабжения. Депонировано в Информационно-аналитическом центре горных наук МГГУ. Справка № 119. Опубликовано в ГИАБ № 9—12, 1993 г.

4. В. И. Шелоганов, П. Б. Каштанов. Влияние внутриза-бойного цикла водоснабжения на концентрацию гидросмеси и удельный расход воды на гидротранспорт. Депонировано в Информационно-аналитическом центре горных наук МГГУ. Справка № 118. Опубликовано в ГИАБ № 9—12, 1993 г.

*1одп. в псч. 17.05.1994 г.

Эбъем 1 п. л. Тираж 100 экз.

Формат 60x90/16 Заказ № 799

Типография Московского государственного горного университета. Ленинским проспект, G