Гидротранспортные установки на горных предприятиях применяют для транспортирования и подъема на поверхность угля, руд и других полезных ископаемых, а также для доставки закладочных материалов в выработанное пространство.
На карьерах гидротранспорт применяют для перемещения вскрышных пород в отвалы и для транспортирования полезного ископаемого к потребителю.
Гравитационные самотечные гидротранспортные установки
На горных предприятиях получили распространение гидротранспортные установки, схемы которых приведены на рис. 6.11.
Гравитационные самотечные гидротранспортные установки (рис. 6.11, а) применяют на шахтах и карьерах для транспорта породы и полезного ископаемого 1 по трассам с уклоном не менее 0,03, производительностью по гидросмеси до 600 м3/ч.
Разновидности гидротранспортных установок
- Гравитационные гидротранспортные установки с вертикальным участком трубопровода (рис. 6.11, б) используют для подачи в шахту закладочных материалов 2 при грузопотоках по гидросмеси до 150 м3/ч.
- Гидротранспортные установки (рис. 6.11, в) с искусственным напором, создаваемым насосом 3, применяют для транспортирования полезного ископаемого по горизонтальным, наклонным и вертикальным трассам при грузопотоках до 1600 м3Fч. Высота подъема, приходящаяся на один насос 3, может достигать 300 м, длина горизонтальных установок 12 км.
- Гидротранспортные установки (рис. 6.11, г) с насосом 4, подающим в трубопровод 6 воду, и питателем 5, направляющим груз в трубопровод после насоса, применяют для подъема груза на большую высоту (до 500 м) при грузопотоках до 600 м3/ч, однако имеются установки такого типа производительностью до 1600 м3/ч с длиной до 10 км.
- Существуют гидротранспортные установки, транспортирующие измельченный уголь на сотни километров.
- Гидроэлеваторы (см. рис. 6.11, д) применяют для обслуживания небольших грузопотоков при малых расстояниях и невысоких напорах. Эрлифты используют для подъема дробленых материалов из шахт и рудников.
Принцип работы
Перемещение гидросмеси при самотечном транспорте происходит либо прямо по почве, либо по канавкам или желобам. Желоба укладывают на почву внахлестку с уклоном от 0,03 до 0,08.
Для гидротранспортных установок с искусственным напором используют трубопроводы, собираемые из стальных цельнотянутых или сварных труб длиной 2-6 м и диаметром до 600 мм. Трубы между собой соединяют фланцами или специальными быстроразъемными безболтовыми соединениями. Трубопроводы оборудуют задвижками и вентилями.
Для предохранения насосов 3 и 4 (см. рис. 6.11, в, д) от гидроударов при внезапной их остановке на трубопроводах предусматривают обратные клапаны.
Насосы для гидросмеси
Насосы для гидросмеси могут быть центробежными, поршневыми или плунжерными. Наибольшее распространение получили центробежные.
Основные их отличия от центробежньгх насосов для воды заключаются в наличии рабочих колес с малым числом лопаток и большими пропускными отверстиями.
Детали таких насосов выполняют из износостойких материалов, в корпусах предусматривают люки с крышками для осмотра и очистки рабочего колеса в случае его забивки транспортируемым материалом.
Для гидротранспортных установок с насосом и питателем используют обычные водяные насосы, как правило, центробежные. В установках этого типа транспортируемый материал подают в напорный трубопровод с помощью различного типа питателей (загрузочных аппаратов) непрерывного или цикличного действия.
Скорость гидросмеси
Во избежание забивки трубопровода материалом должно выполняться условие:
- D>3аmах, где D — диаметр трубопровода, мм;
- amах — максимальный размер наибольшего куска транспортируемого груза, мм.
Скорость гидросмеси должна быть такой, чтобы в процессе гидротранспорта не происходило осаждение крупных кусков материала. Такая скорость называется критической, и ее можно принимать на основе экспериментальных данных по табл. 6.13.
Пневмотранспортные установки большого распространения на горных предприятиях не получили, однако могут использоваться для транспорта мелкокусковых и пылевидных горных пород и руд. Наиболее широко их используют для доставки закладочных пород.
Основные элементы пневмотранспортных установок
- трубопроводы,
- воздуходувки или компрессоры,
- закладочные машины,
- отделители.
Устройство пневмотранспортных установок
Трубопроводы собирают из чугунных или стальных труб диаметром 50—250 мм. Скорость аэросмеси в пневмотранспортных установках достигает 10—20 м/с, что вызывает повышенный износ труб, поэтому используют толстостенные (до 12 мм) трубы.
На поворотах внутренние стенки труб футеруют вкладышами из базальта или твердых сплавов.
Питатели, или, как их принято называть, закладочные машины, предназначенье для загрузки трубопроводов транспортируемым грузом. Применяют закладочные машины цикличного и непрерывного действия.
Закладочные машины цикличного действия основаны на принципе шлюзования груза при передаче его из загрузочной камеры в камеру высокого давления. В напорный трубопровод груз подается с помощью лопастного питателя.
В питателях барабанного типа транспортируемый груз из загрузочной воронки попадает в ячейки вращающегося барабана, и при сообщении ячеек с напорным трубопроводом груз из них выдувается сжатым воздухом, благодаря чему осуществляется практически непрерывная подача груза.
Отделители (разгрузочные устройства) представляют собой камеру большого объема с площадью поперечного сечения, в 50—100 раз превышающего площадь поперечного сечения трубопровода, в результате чего при входе груза в отделитель скорость воздушной струи падает до 0,2—0,8 м/с, и груз осаждается на дно отделителя, откуда выгружается барабанным питателем, встроенным в днище отделителя.
Консистенция гидросмеси
Установлено, что для надежного транспортирования частиц материала в потоке воды по трубе необходимо соблюдать определенное соотношение твердой и жидкой составляющих гидросмеси (смеси воды с транспортируемым грузом) по объему.
Это соотношение называют консистенцией гидросмеси:
где
- VT — объемная производительность по горной массе, м3/ч;
- Vж — объемный расход жидкости, м3/ч.
Для гидротранспорта рядового угля, породы и дробленой руды рациональная консистенция гидросмеси составляет 1/2 — 1/4;
для зернистых материалов и пылевидных 1/2,0 — 1/2,5.
Производительность Vr (м3/ч) гидротранспортной установки по гидросмеси:
где
- F = πD2/4 — площадь поперечного сечения трубопровода диаметром D, м;
- v — скорость движения гидросмеси, м/с.
