ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

IX. 1. Технические пределы применимости

Гидравлический транспорт применяется для транс­ портирования полезного ископаемого по выработкам, подъема его на поверхность и подачи на обогатитель­ ные фабрики или обезвоживающие установки, а также для транспортирования породы в отвалы или подачи закладочных материалов в выработанное пространство.

Производительность установок самотечного гидро­ транспорта определяется сечением желобов или труб, профилем трассы, крупностью и удельным весом транс­ портируемого материала, расходом воды; при соответ­ ствующем выборе сечения и уклона потока может быть неограниченно велика.

Надежное самотечное гидротранспортирование обес­ печивается при уклонах, значения которых приведены в табл. IX. 1. При уклонах более 20° самотечное гидро­ транспортирование производится по трубам, так как из открытых желобов пульпа выбрасывается вследствие большой скорости потока.

Установка с углесосом 16УВТ имеет производитель­ ность 440 т/ч рядового угля крупностью до 90 мм с со­

проводу поршневой насос У8-3 обеспечивает производи­ тельность 140 т/ч при напоре 40 ат и дальности транс­ портирования 12 км по горизонтали; при напоре 150 ат дальность транспортирования возрастает до 45 км. Ес­

ли установить группу насосов для работы на общий трубопровод, то при соответствующем увеличении про­ изводительности установки дальность транспортирова­ ния возрастет до 27 км при напоре 40 ат и 100 км при напоре 150 ат. Устанавливая по трассе перекачные стан­ ции с соответствующими насосными установками, мож­ но обеспечить гидротранспортирование материала на сотни километров.

При самотечном гидротранспортировании размеры кусков материала должны быть в 1,5—2 раза меньше ширины желоба; при напорном транспортировании круп­ ность материала должна соответствовать размерам про­ точной части углесосов или насосов (см. табл. IX. 7); в остальных случаях материал по крупности не должен превосходить 0,5 диаметра транспортного трубопровода.

Особенностью гидротранспортирования является не­ обходимость предварительного дробления материала до транспортабельных размеров. В процессе транспортиро­ вания происходит дальнейшее измельчение материала, особенно в углесосах (табл. IX. 3).

Вопрос о целесообразности применения гидравличе­ ского или обычного механического транспортирования в каждом конкретном случае должен решаться на ос­ нове технико-экономического сравнения с учетом их технических пределов применимости, преимуществ и не­ достатков (см. IX. 3).

Т а б л и ц а IX,. 3

Ситовый состав угля шахты № 3 «Ново-Гродовка» треста

________________ Селидооуголь_____________________

1 Уголь марки Г транспортировался по желобам и тремя угле­ сосами 5LLIHB по трубопроводу от выемочного участка до по­ верхности.

IX. 2. Экономические показатели

Гидравлический транспорт отличается полной меха­ низацией всех процессов транспортирования материала, вследствие чего трудоемкость его значительно меньше, чем при всех других видах шахтного транспорта.

* Проектная величина.

Основные факторы, повышающие трудоемкость транспортирования на гидрошахтах в настоящее время: недостаточная износостойкость оборудования и повы­ шенный объем ремонтных работ, недостаточная механи­ зация процессов вспомогательного транспортирования (материалов, оборудования и др.), неполное освоение гидрошахтами проектной мощности вследствие мало­ го срока эксплуатации. Трудоемкость транспортирования может быть снижена до проектной, так как действие указанных факторов временное.

На действующих гидрошахтах расход воды на 1 Ж8 материала составляет от 8 до 17 м3. При улучшении ор­ ганизации работ в очистных и подготовительных забоях расход воды может быть снижен до 6—7 м3 на 1 м3 материала.

Энергоемкость составляет 30,7—33,4 кет • ч на 1 м3 материала, что в три-четыре раза больше, чем при обыч­ ном шахтном транспорте. Факторы, повышающие энер­ гоемкость гидротранспортирования: более низкий к. л. д. оборудования, повышенный расход воды.

IX. 3. Достоинства и недостатки

Д о с т о и н с т в а : большая пропускная способность^ непрерывность процесса, возможность полной автомати­ зации, малочисленность обслуживающего персонала. Установки гидротранспорта отличаются простотой; са­ мотечные и трубопроводные магистрали имеют малые размеры в сечении, что позволяет уменьшить сечение горных выработок. Гидротранспорт обеспечивает беспе­

регрузочное транспортирование из шахты: угля — до групповых ОФ или ЦОФ, породы— в отвалы, удален-, ные от шахты, поэтому комплекс шахтного транспорта и поверхности значительно упрощается. При гидротранс­ портировании на большие расстояния магистрали мож­ но прокладывать по кратчайшей трассе, так как встреча­ ющиеся препятствия могут быть легко преодолены.

в процессе транспортирования; большая энергоемкость по сравнению с другими видами транспорта; необходи­ мость обезвоживания материала в том случае, когда он не подвергается мокрому обогащению; удорожание обо­ гащения, снижение отпускной цены, когда материал не должен измельчаться для обогащения. Недостатком в настоящее время является также малый срок службы оборудования гидротранспорта, в основном углесосов, насосов и трубопроводной арматуры, из-за большого гидроабразивного износа. Однако этот недостаток мо­ жет быть устранен применением износостойких матери­ алов и совершенствованием конструкции оборудования.

§ 2. ОБОРУДОВАНИЕ УСТАНОВОК

IX. 4. Желоба

Для самотечного гидротранспортирования пульпы применяются желоба из стали марки Ст. 3 толщиной 3 мм (рис. IX. 1). Конец каждого желоба сужен на

Рнс. IX. 1. Желоб для самотечного гидротранспортнрэвання

7 мм для укладки внахлестку. Уплотнения между ними необходимо ставить только при укладке их с малым уклоном выше уровня почвы.

Эмалированные желоба позволяют уменьшить уклон выработки на 0,02—0,03, однако они не получили рас­ пространения из-за быстрого разрушения эмалевого по­ крытия крупнокусковым материалом, содержащимся в пульпе при безнапорном транспортировании.

IX. 5. Трубы и элементы трубопроводов

Пульпа движется по трубам при напорном гидро­ транспортировании по горизонтали или на подъем, а также при самотечном вниз по трассе с углом наклона более 20°

Для напорных пульповодов и для сети водоснабже­ ния напорной водой применяют бесшовные стальные тру­ бы диаметром от 100 до 500 мм.

Длина труб магистральных пульповодов и водоводов принимается по ГОСТ 8732—58 до 12,5 м. При нарезных и очистных работах трубы водоводов применяют дли­

ной 2—3 м.

Соединение труб магистральных трубопроводов про­ изводят с помощью быстроразъемных соединений, уста-

навливаемых через три-четыре трубы; остальные стыки соединяют сваркой. Если в подземных условиях сварку

Для отключения какой-либо части трубопровода при­ меняется запорная арматура: задвижки, вентили, кра­ ны. На водоводах гидрошахт применение запорной арматуры общего назначения малоэффективно вследст­ вие быстрого износа рабочих поверхностей и потери гер­ метичности за короткий срок. В зависимости от техни­ ческого назначения, давления воды, диаметра трубопро­ вода запорная арматура снабжается ручными, электро­ механическими или гидравлическими приводами.

производить нельзя, все трубы собирают на быстроразъ­

ки с заглушками на быстро­ разъемных соединениях для облегчения удаления пробок в случае их образования.

Рис. IX. 4. Вентиль разгруженный односторон­

воды в одну сторону. Перекрытие потока производится поступательно перемещающимся поршнем с самоуплот­ няющимися манжетами. Поршень имеет внутренние про­ ходные каналы, вследствие чего давление над и под ним уравновешивается. Так как диаметры уплотнений одинаковы, то поршень гидравлически разгружен, вен­ тиль открывается и закрывается одним человеком при давлении воды до 100 ат. Крышка крепится к корпусу быстроразъемным соединением. На крышке может быть установлен электромеханический привод (или гидравли­ ческий при замене шпинделя штоком), если вентиль включается в систему дистанционного или автоматиче­ ского управления.

Гидравлически разгруженные вентили имеют вес в три-шесть раз меньший, чем клиновые задвижки на те же условные проходы.

Задвижка клиновая с электроприводом на давление 64 ат приведена на рис. IX. 5. Задвижка имеет обвод для снижения усилий при открывании. Привод 87ВО-80 с трехфазным электродвигателем АОС-42-4Ф2 на напря­ жение 220/380 в, мощностью 2,8 кет. Время открывания или закрывания задвижки электроприводом 0,8 мин. Предусматривается установка задвижки приводом вверх и на ребро; при установке на ребро электропривод дол­ жен быть перестановлен червяком вниз.

Пульпосброс автоматический типа ПА (рис. IX. 6) включают в пульповод вставкой, имеющей снизу окно.

Рис. IX. 5. Задвижка клиновая 30с-97бр с невыдвижным шпин* делем и электроприводом

вием собственного веса и пружины опускается, пово­ рачивает защелку и освобождает рычаги. Под давлени­ ем пульпы на крышку замок отходит в сторону, и крыш­ ка открывается, поворачивая рычаг выключателя, бло­ кирующего включение двигателей установки. Если за­ мок не сбрасывается сразу, то при опускании сердечник ударяет вилкой по шарнирному соединению рычагов, сни­ мает замок и освобождает крышку. В рабочее положе­ ние пульпосброс устанавливают вручную. В цепь элек­ тромагнита могут включаться реле, срабатывающие при других аварийных режимах: уменьшении скорости пуль­ пы ниже критической, обратном ее движении и др.

На перегибах трубопроводов в вертикальной плоско­ сти, если в них может скапливаться воздух, необходимо устанавливать вантузы.

Для предупреждения обратного движения воды или пульпы в трубопроводы включают обратные клапаны.

Для защиты гидротранспортных систем от гидроуда-

Для увеличения срока службы пульповодов применя­ ют закалку труб токами высокой частоты, а также фу­ теровку их вкладышами из плавленого базальта, изно­ состойкой стали, керамики. Для продления срока служ­ бы за счет более равномерного износа внутренней по­ верхности производят поворот труб на 90—120° через периоды времени, определяемые в зависимости от интен­ сивности работы и количества пропущенного материа­ ла; периодические повороты труб увеличивают срок службы их приблизительно в четыре раза.

Трубы стальные бесшовные из стали марки Ст. 4 внутренним диаметром 150 мм и толщиной стенки 8 мм способны пропустить до полного износа при четырех­

тыс. m

Гидрошахта «Полысаев- ская-Северная»

«Коксовая-1* им. XXII партсъезда, участок гид­ родобычи

«Коксовая-1», участок гидродобычи

«Зимннка» 3—4, гндроучасток № 16 «Тырганские уклоны»

«Заминка» 3—4, гидроучасток Л* 1

«Красногорская», гид­ роучасток № 4

«Томь-Усинская» № 1— 2, участок гидродобычи

Т а б л и ц а IX. 6

Сроки службы пульповодов для гидравлической закладки на шахте «Коксовая» им. XXII партсъезда (Кузбасс), ч

Количество пропущенной породы в разрыхленном со­

для транспортирования рядового угля крупностью до 70—90 мм, в отдельных случаях — для закладки породы в выработанное пространство (5УНД) или подачи тех­ нической воды. Гидротранспортные установки с углесо­ сами отличаются компактностью, простотой монтажа и управления. Вместе с тем углесосы имеют низкий к. п. д. (0,5—0,6), значительно измельчают материал; срок службы проточной части углесосов мал (300—800 ч)

Трубы стальные бесшовные горячекатаные, ГОСТ 8732—58 (толщина стенки 10 мм, сталь марки Ст. 4)

Трубы стальные электросварные футерованные цилиндрическими вкладышами из литого базальта (толщина стенок

вкладышей 20 мм)

IX. 6. Углесосы

Для напорного гидротранспорта чаще всего приме­ няют углесосы (землесосы) (табл. IX. 7). Они служат

1 — корпус; 2 — рабочее колесо; 3 — всасывающий патрубок; 4 — крышка всасывающей стороны с износостойкой наплавкой кар-

из-за большого гидроабразивного износа вследствие вы­ соких скоростей пульпы, свойственных центробежным машинам. Корпуса и подшипниковые группы указанных углесосов, кроме 16УВТ, рассчитаны на последователь­ ную работу двух углесосов на одном горизонте.

Углесос БУНД (рис. IX. 9 и IX. 10) одноколесный консольный с односторонним осевым всасыванием пред­ назначен для работ при проведении подготовительных выработок: транспортирования угля к участковой углесосной станции или закладки породы в выработанное

пространство. Уплотнение вса­ сывающей воронки рабочего колеса торцовое; износ компен­ сируется подачей уплотняюще­ го кольца тремя винтами. Уп­ лотнение на напорной стороне сальниковое или щелевое. По­ дача чистой воды в уплотнения не предусмотрена. Осевые уси­ лия (в обе стороны) восприни­ маются радиально-упорными шарикоподшипниками задней опоры.

Углесос 8ШНВ (рис. IX. II и IX. 12) консольный одноко­ лесный применяется для гидро­ транспортирования угля от участков к центральной углесосной станции гидрошахт и для гидроподъема на неглубоких шахтах небольшой производи­ тельности. Углесос 8ШНВ соз­ дан на базе углесоса 5ШНВ, широко применявшегося на

ним одинаковые характеристи-

ки и установочные размеры. У этих углесосов -примене­ ны защитные бронеди-ски по обе стороны рабочего ко­ леса и промывка чистой напорной водой для защиты от износа бронедисков, крышек и уплотнений.

Углесос 8УВД-2 одноколесный консольный (рис. IX. 13 и IX. 14) предназначен для участкового гидротранспор­ та и гидроподъема из шахт небольшой производитель­ ности глубиной до 200 м. Два из четырех каналов рабо­ чего колеса заглушены, что обеспечивает при высоком напоре (120 лО сравнительно небольшую производи-

ка подшипников жидкая, охлаждение — водой от шту­ цера разгрузки сальникового уплотнения. На всасываю­ щем патрубке имеется люк для очистки рабочего ко­ леса от попадающей щепы (без разборки всасывающего трубопровода).

’Землесос ЗГМ-2м одноступенчатый консольный с осевым всасыванием. Корпус стальной разъемный. Име­ ет бронедиски. Уплотнения промываются чистой водой. Положительные качества — высокий к. п. д. (при опти­ мальном режиме 0,74), надежность в работе. Применя-

стороны; б — защитные бронедиски; 7 — сальниковое уплотне-

нина с проточными каналами для охлаждения водой коробки подшипников; 12 — штуцеры для подачи чистой напорной воды, предохраняющей бронедиски, крышки н уплотнения

от износа пульпой

тельность (350 м*/ч). Углесос не имеет бронедисков и промывки уплотнений чистой водой. Крышка всасываю­ щей стороны, втулка сальникового уплотнения и торцо­ вая поверхность колеса со стороны всаса наплавляются износостойким материалом. На напорной стороне уплот­ нение комбинированное — щелевое и сальниковое. Смаз­

Рис. IX. 12. Характеристика углесоса 8ШНВ

ется для перекачки пульпы на высокопроизводительных участках и на поверхности. Характеристика дана на рис. IX. 15.

Углесосы 10УВТХ2м и 10УВЛХ2 (рис. IX. 16) ана­ логичные по конструкции и характеристике, предназна­ чаются в основном для гидроподъема из шахт глуби­ ной до 400 м, а также перекачки пульпы с нижних го­ ризонтов к центральному гидроподъему. Углесосы — двухступенчатые, спирального типа с горизонтальным разъемом корпуса. Всасывающие отверстия рабочих ко­ лес направлены в разные стороны для уравновешивания осевых сил.

Проточная часть корпуса защищена от износа смен­ ными протекторами. Уплотнения выполнены из уплотни­ тельных втулок и частично разгруженных сальников. Подшипники выносные, могут заменяться без разборки машины. Всасывающий и напорный патрубки располо-

жены в нижней части корпуса, что дает возможность разбирать углесос, не демонтируя трубопроводы. Угле­ сос и двигатель устанавливают на чугунной раме ве­ сом 2100 кг.

Углесос 10УВТ X 2м выпускается с рабочим колесом диаметром 600 мм на номинальный напор 230 м вод. ст. при расходе 900 м3/ч. Предусматривается выпуск угле-

В первом случае в горизонтальный участок всасы­ вающего трубопровода вставляют сальниковый шарнир (рис. IX. 19), позволяющий поворачивать с помощью лебедки опущенный в пульпосборник трубопровод во­ круг горизонтальной оои, поднимать его в период пуска углесоса или промывки, когда должна забираться во­ да из верхней части пульпосборника. или опускать для

nioS.cn

v , % V

ъ6 0 \х

Q-H, п=740об/мин

■7};П--7Ш

■300

■200

Мощность

FHC. IX. 17. Характеристика

углесоса 10УВТХ2м (ско­ рость вращения 1480 об/мин)

при работе на воде

для воды

Рис; IX. 18. Установка углесоса 16УВТ;

электродвигатель ДСП-170/74-4; 2 возбудитель; 3 — муфта; 4—углесоа

Рис. JX. 20. Всасывающее устройство УВ-1:

/ — цилиндрическая труба; 2 — направляющие всасывающего трубопровода; 3 — на­ конечник; 4 — днище с анкерами; 5 — подпитывающий патрубок с решеткой; 6 — ши­ бер; 7 — всасывающий трубопровод; 8 *- стойки