Ехнология гидровскрышных работ

Исходя из условий наибольшей эффективности применяем схему гидромониторного размыва пород встречным забоем, так как струя разрабатывает породу с подбойкой. Недостаток размыва встречным забоем – увлажнение рабочей площадки.

Процесс размыва пород включает следующие операции: образование вруба (подрезку), способствующего обрушения забоя, смыв обрушенной породы, промывку пульпоприемной канавы. Размыв породы с подбойкой уступа чаще осуществляется при минимальной высоте вруба, которая должна составлять не более 0,2-0,4 м. Подрезка должна осуществляться при плавном повороте гидромонитора, чтобы скапливалась вода во врубе. Размыв несвязных пород может осуществляться без подрезки. Обрушенная порода смывается равномерно. Операция по смыву обычно совмещается с операцией по подрезке забоя с таким расчетом, чтобы вода после подрезки использовалась на смыве. Смыв ведется при равномерной консистенции пульпы во избежание оседания твердого по пути движения к землесосу.

- Определение максимального расстояния гидромонитора от забоя ( ) (формула 12.14 [1]):

,

где - минимальное расстояние гидромонитора от забоя, м; - шаг передвижки гидромонитора ( ), м.

,

где - высота уступа, м; - коэффициент, приближения ( = 0,8-1,2 при ручном управлении; = 0,3-0,4 при дистанционном управлении).

.

.

Величина недомыва зависит от характера транспортируемых пород и принятой организации работ. Недомыв может достигать 35% от общего объема вскрыши. Удаление недомыва непосредственным размывом породы является не эффективным. Обычно его разрабатывают экскаваторами или тракторными стругами и, после концентрации в одном месте, размывают гидромониторами. Для уменьшения недомыва удлиняют всасывающую трубу землесоса. В этом случае на расстояние одного шага передвижки землесоса предусматривают не один, а два зумпфа (через 15-20 м). В результате расстояние стекания пульпы укорачивается, а объем недомыва и число передвижек землесоса уменьшается.

Исходя из горно-геологических и горнотехнических условий (тип разрабатываемых пород, количество уступов, тип и количество гидромониторов) принимаем «технологическую схему разработки уступа продольными заходками гидромониторами с жестким присоединением к водоводу» (схема 2, ст. 353 [3]).

Элементы системы разработки приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Элементы системы разработки

Показатели	Обозначения	Величина
Ширина заходки, м
Шаг передвижки гидромонитора, м
Длина блока, м
Ширина блока, м

- Ширина гидромониторной заходки (формулы 23.1-23.7, ст. 319 [1]):

,

где - длина рабочего участка гидромониторной струи, зависящая от категории разрабатываемых пород и напора на насадке гидромонитора, м;

- коэффициент, учитывающий приближение гидромонитора к забою (для гидромонитора с ручным управлением ); - шаг передвижки гидромонитора, м.

,

где - напор на насадке гидромонитора (принимаем ), м; - необходимый напор для размыва пород; - коэффициент, зависящий от типа пород, ).

м,

,

.

Принимаем ( равняется двум длинам трубы).

.

- Длина фронта работ гидромонитора должна удовлетворять условию:

,

где - коэффициент, учитывающий недомыв уступа по высоте ( );

- коэффициент, учитывающий глубину пульповодной канавы ( );

- глубина зумпфа ( ), м;

- уклон пульповодной канавы ( ).

.

- Ширина рабочей площадки определяется по формуле:

,

где - число отрабатываемых заходок на одно положение землесосной станции (n=3);

- расстояние от нижней бровки уступа до зумпфа, м; - ширина зумпфа ( ), м;

- ширина землесосной установки ( ), м;

- ширина транспортной полосы (при одностороннем движении ), м;

- ширина призмы возможного обрушения, м.

,

,

,

где - угол естественного откоса уступа, град; - угол откоса рабочего уступа, град.

,

.

- Объем пород, разрабатываемый с одного положения гидромонитора:

,

.

- Длина блока, разрабатываемого одной гидромониторной установкой:

,

где - глубина пульповодной канавы в месте ее примыкания к зумпфу ( ), м;

- уклон недомыва ( );

- отношение высоты недомыва к высоте уступа.

- Ширина блока

,

.

- Объем недомыва (недомыв породы в забое убирается через две передвижки гидромонитора):

,

где - коэффициент недомыва ( ).

.

идротранспорт вскрыши

Расчет напорного гидротранспорта твердого материала состоит из выбора диаметра трубопровода и соответствующего оборудования для обеспечения заданной производительности гидромониторной установки (расчет производится по методике В.В. Трайниса, ст.1-5 ).

Приближенный расчет

1. Определение часовой производительности землесосной установки по пульпе:

,

где - производительность гидромониторной установки по твердому, ; - пористость грунта.

,

где - годовой объем вскрыши, ;

- число рабочих дней в году, сут.;

- число рабочих смен в сутки ( );

- продолжительность рабочей смены ( ), ч;

- коэффициент использования гидромонитора во времени ( при применении напорного гидротранспорта и отвала с устройством дамб обвалования (безэстакадный намыв) (таблица 12.6 [1])).

.

2. Плотность пульпы:

,

где - плотность воды, ; - удельный вес породы, .

.

3. Консистенцию пульпы принимаем по удельному расходу воды, т.е. Т:Ж = 1:7.

4. Концентрация (объемная) твердых частиц в пульпе:

,

.

5. Ориентировочное значение диаметра пульповода определяем на основании данных таблицы 1.7.( ).

Необходимо, чтобы при выбранном диаметре пульповода фактическая скорость была на 10-20% выше значения критической скорости, т.е. .

Задаемся рядом значений диаметров пульповода, при этом значение фактической скорости определится по формуле:

, м/с.

- при диаметре пульповода 400мм ( )

,

.

- при диаметре пульповода 600мм ( )

Таблица 1.5 Критические скорости движения пульпы Vкр, м/с

Грунт	Диаметр пульповода, мм,	Консистенция пульпы
T:Ж=1:5	T:Ж=1:10	T:Ж=1:15
Лессовидные суглинки		1,88	1,68	1,57
	2,12	1,88	1,77
	2,32	2,07	1,94

,

на 20%, следовательно, принимаем диаметр пульповода .

6. Потери напора при гидротранспорте

Потери напора при гидротранспорте определяют из выражения:

, м,

где - потери напора обусловленные высотой подъема пульпы, м.вод.ст.;

- потери напора, расходуемые на всасывание пульпы, м.вод.ст.;

- потери напора во всасывающем трубопроводе ( ), м.вод.ст.;

- потери напора по длине пульповода, м.вод.ст.;

- местные потери ( ), м.вод.ст.;

- остаточный напор ( ).

,

где - разность отметок оси землесоса в карьере и оси трубопровода на гидроотвале, м.

,

где - высота всасывания пульпы ( ), м.

м.вод.ст.

,

где - потери напора на 1м длины пульповода, м; L – длина пульповода, м.

,

где - потери напора при движении чистой воды, м/м;

К – коэффициент, учитывающий консистенцию пульпы (К=1,2).

,

где - коэффициент гидравлических сопротивлений

- скорость движения чистой воды ( ), м/с.

м/м,

м/м,

м.вод.ст.

м.вод.ст.

м. вод. ст.

7. По производительности и напору Н = 45,8 м.вод.ст. определяем тип и количество землесосов для землесосной установки.

Принимаем 2 землесоса марки 16Р9-М 1 землесос марки ГРТ 1600/50. Землесосы соединяем параллельно. Техническая характеристика землесосов приведена в таблице 5.1. Схема соединения землесосов показана на рисунке 5.1.

Таблица 5.1. Техническая характеристика землесосов

Марка землесоса	Характеристика насоса	Характеристика электродвигателя	Масса насоса, кг
Подача, м3/ч	Напор, м	Диаметр рабочего колеса, мм	Частота вращения, об/мин	Мощность, кВт
16Р9-М						-
ГРТ 1600/50

Рис. 5.1. Схема соединения землесосов

8. Детальный расчет напорного гидротранспорта

При детальном расчете производим проверку и уточнение выбранных приближенным методом диаметра пульповода и грунтовых насосов по действительному значению критической скорости.

Расчет производим по методике В.В. Трайниса для гидротранспорта кусковатых смесей.

Критическую скорость при движении гидросмеси по трубопроводам в турбулентном потоке рассчитывают по формуле:

,

где С – коэффициент, учитывающий содержание R мелких частиц по массе (породные частицы менее 2 мм);

- эмпирический коэффициент (для породы Кэ =1,4);

- коэффициент сопротивления при свободном падении твёрдых частиц в жидкой среде;

- коэффициент гидравлических сопротивлений (при ,

Таблица 5.2

D, м	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,6
	0,0165	0,0160	0,0155	0,0155	0,015

- при

,

,

,

,

м/с.

Так как фактическая скорость течения пульпы значительно превышает критическую (6,7>3,6), проверяем режим течения пульпы в пульповодах диаметром 500мм.

м/с,

м/с.

Окончательно принимаем диаметр пульповода 500 мм.

идроотвалообразование

Исходя из расположения проектируемого гидроотвала и надежности пород в основании, данный отвал, по классу ответственности, относится к III классу группе Б. По приемной способности, отвал относится к III категории.

- В случае полного использования вместимости гидроотвала, его объем определяется по формуле:

,

где - объем укладываемых пород в массиве, ;

- коэффициент набухания породы

- объем воды в отстойнике, равный 5-10-дневному расходу гидросмеси, подаваемой в отвал, ;

- объем стока водосбора ( ), .

,

где Т – время намыва отвала, лет; - годовой объем вскрыши, млн. .

Таблица 6

Породы	Коэффициент набухания
Суглинок	1,2-1,5

,

,

,

- Ориентировочный объем начального обвалования

,

где - коэффициент начального обвалования (для гидроотвала на равниной местности ).

.

Размеры дамбы обвалования устанавливают исходя из физико-механических свойств укладываемых в отвал пород (таблица 14.3 ).Высота дамбы 4м; ширина гребня 1,5; заложение откосов: внутреннего 1:1,5; наружного 1:1,75.

Принимаем длину пляжа (надводной его поверхности) равной 200м.

- Определение уклона поверхности пляжа:

,

где - Коэффициент, зависящий от состава породы ( );

- расход гидросмеси, подаваемой в отвал, л/с;

- весовая консистенция гидросмеси при выпуске, %.

,

,

3

Исходя из класса ответственности гидроотвала, по данным ВНИПИИстромсырья, возвышение гребня призмы над горизонтом воды в прудке должно составлять не менее 0,8м.

Исходя из физико-механических свойств разрабатываемых пород применяем безэстакадный способ намыва при непрерывной переукладке намывного пульповода сосредоточенном способом выпуска пульпы из торца пульповода (таблица 14.6. ). В связи с расположением гидроотвала на равнине, принимаем кольцевую схему заполнения емкости отвала с намывом по всему периметру гидроотвала и параллельным перемещением фронта работ.

При этом способе для намыва применяются пульповоды из труб с быстроразъемными раструбными соединениями. Порядок работы при этом следующий. По длине фронта намывных работ, при помощи бульдозера, возводится небольшая дамба попутного обвалования (без перерыва в намывных работах). Высота такой дамбы принимается 0,6-0,8м. На расстоянии 6-10м от дамбы укладывается пульповод с быстроразъемными соединениями. Намыв начинается из торца последнего звена пульповода, поддерживаемого краном. Выпускаемая из трубы пульпа укладывается под углом тонким слоем (25-30см при гидротехнических работах и до 1-1,5м при гидроотвальных работах). Трубы наращиваются без остановки работ. После намыва слоя кран опускает звено пульповода на намытую породу. В дальнейшем кран поднимает заранее подготовленное следующее звено и присоединяет его к пульповоду без остановки работ. Далее пульповод наращивается в той же последовательности. Когда пульповод достигает границы укладки, начинают вести намыв в обратном порядке, последовательно отсоединяя крайние звенья. Торец крайней трубы, оставшейся на породе, поднимают на 25-30см, а намыв продолжают от конечной к начальной границе отвала. С целью избежания намыва породы на уложенный пульповод при обратном порядке намыва применяют вторую линию пульповода, а первую демонтируют, укладывая ее для последующего намыва. Для переукладки звеньев применяют краны, смонтированные на базе экскаватора ТЭ-2М, или специальные краны. Данный способ намыва характеризуется малой трудоемкостью, небольшими затратами и незначительными простоями гидроустановок.

Для отвода отработанной воды применяем водосбросные колодцы шандорного типа.

- Число одновременно работающих на площадке намыва колодцев определяется по формуле 14.5 (ст.211 ):

,

где – коэффициент, учитывающий потери воды ( );

– расход воды, подаваемой на карту намыва (принимается с запасом, равным общему расходу потока гидросмеси), ;

- расход воды, пропускаемой водосливом колодца, .

колодца.

Принимаем расчетное число колодцев 2шт.- упрощенной конструкции и небольшой высоты (таблица 14.8 ).

Исходя из класса ответственности гидроотвала (III классу группе Б) принимаем 1 резервный колодец (таблица 14.9 ).

- Расход воды, сбрасываемой шандорным колодцем:

,

где - коэффициент расхода ( );

- ширина водосливной части колодца, м;

- высота слоя сливающейся воды над стенкой шандора ( ), м.

.

- Расход воды, пропускаемой водосбросной трубой колодца:

,

где - коэффициент расхода при истечении в атмосферу;

- площадь поперечного сечения трубы, ;

Н – напор воды над осью трубы, м.

,

где - коэффициент сопротивления ( (таблица 14.10 ));

- длина трубы, м; - диаметр трубы, м.

,

.

Водоотводные трубы водосборных колодцев уложены без опор, звеньями длиной 12 м непосредственно на поверхности отвала. Для предупреждения всплывания труб в первоначальный период ведения намывных работ засыпку труб рекомендуется производить в соответствии со следующими рекомендациями Гипромехпроекта:

- Условный диаметр водосборной трубы, мм500

- Ширина засыпки поверху, м0,9

- Высота засыпки над верхом трубы, м0,2.

Список литературы

1. Нурок, Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. / Г.А.Нурок - М.: Недра, 1985.- 470 с.

2. Ташкинов, А.С. Гидравлический расчет гидромониторов, напорного и самотечного гидротранспорта воды: лаб. Практикум / А.С. Ташкинов, КузГТУ. – Кемерово, 1997. – 28 с.

3. Типовые технологические схемы ведения горных работ на угольных разрезах - М.: Недра, 1982.- 410 с.

4. Ташкинов, А.С. Расчет напорного и самотечного гидротранспорта твердых материалов: лаб. практикум/ А.С. Ташкинов; КузГТУ. – Кемерово, 2000. – 30 с.

Размещено на Allbest.ru