Способ механизации горных работ, при котором все или основная часть операций технологического процесса осуществляется за счет энергии движущегося потока воды, называется гидромеханизацией.
Впервые в Советском Союзе подземный гидравлический способ добычи угля был разработан и осуществлен инженерами и учеными под руководством В.С.Мучника.
Опытные работы по разрушению угля напорной струей воды и по транспортированию угольной гидросмеси проводились в 1936 —1937 гг. на Урале. В послевоенные годы развернулись также работы по гидроразмыву и гидротранспортированию в отвалы вскрышных пород на карьерах.
Способы гидравлической добычи угля
Для гидравлической добычи угля применяются:
- гидравлический,
- механогидравлический,
- взрывогидравлический способы.
При гидравлическом способе вода высоконапорным насосом по водоводу подается к гидромонитору, из насадки которого выбрасывается струя воды под большим давлением (до 16 МПа), которая разрушает некрепкие уголь и породу.
Механогидравлический способ
Механогидравлический способ предусматривает разрушение угля или некрепкой породы механическим способом (исполнительными органами механогидравлических комбайнов), и смыв разрушенной горной массы из забоя водой, подводимой к комбайну, при давлении 3 МПа.
Механогидравлический способ получил широкое распространение при выемке крепких углей, когда использовать гидромониторы невозможно или нецелесообразно.
К этому способу можно отнести также выемку пород на открытых работах землесосными снарядами, снабженными рыхлителями.
Взрывогидравлический способ
Взрывогидравлический способ предусматривает разрушение полезного ископаемого или породы с применением буровзрывных работ, а транспортирование разрушенной горной массы — смывом водой под давлением.
Этот способ в настоящее время не получил широкого распространения и применяется иногда на подземных рудниках.
Гидросмесь
Размытые уголь или порода образуют вместе с водой гидросмесь.
Она характеризуется консистенцией, под которой понимается соотношение твердой (т) и жидкой (ж) фаз в гидросмеси.
Различают объемную консистенцию и массовую.
- Первая определяется отношением объема угля (породы) с естественной пористостью к объему воды и составляет обычно 1/4—1/10.
- Массовая консистенция характеризуется соотношением масс породы и воды.
Образовавшаяся гидросмесь транспортируется самотеком по желобам с уклоном не менее 0,03 (или по почве) к камере гидроподъема (зумпфу).
Обработка гидросмеси
Гидроподъем угля из неглубоких шахт производится углесосами, а из глубоких (более 400 м) — эрлифтами. Затем по трубопроводам гидросмесь поступает на обогатительную фабрику.
Отработанная вода из обогатительной фабрики поступает в систему отстойников, а из них — в резервуар осветленной технической воды. Благодаря этому вода используется многократно в замкнутом цикле.
На открытых горных работах гидросмесь из зумпфа перекачивается по трубам грунтонасосами (землесосами) к месту укладки — гидроотвалу.
При отстаивании в гидроотвале вода отделяется от породы, осветляется и подается к насосной станции для повторного использования.
Разрушение горной породы потоком воды, притекающим к всасывающей трубе, происходит и при разработке забоя плавучим землесосным снарядом (землесосом).
Преимущества гидромеханизации
Основные преимущества гидромеханизации:
- высокая производительность труда;
- возможность попутного обогащения полезного ископаемого;
- относительная простота и малооперационность технологического процесса;
- отсутствие пылеобразования;
- низкая стоимость и малые размеры оборудования.
Основные недостатки гидромеханизации при подземном способе добычи:
- большой удельный расход электроэнергии;
- уменьшение производительности при наличии трудно разрушаемых пород;
- высокий удельный вес вспомогательных операций,
- повышенная влажность шахтного воздуха.
