CC BY
16
© С.И. Протасов, Д.А. Поклонов, 2015
УДК 622.271.6(075.8)
С.И. Протасов, Д.А. Поклонов
ПАРАМЕТРЫ ГИДРОКОМПЛЕКСА С ГИДРОМОНИТОРОМ ГД-300 ДЛЯ РАЗРЕЗА «КРАСНОБРОДСКИЙ»
Приведен расчет параметров гидрокомплекса с гидромонитором ГД-300 для условий разреза «Краснобродский».
Ключевые слова: гидромониторно-землесосный комплекс, гидромонитор ГД-300, расчет параметров, разрез «Краснобродский».
Гидромеханизированный способ отработки вскрышных пород на разрезе «Краснобродский» применяется на Новосергеевском поде (участок «Разген»), расположенном в северо-западной части Прокопьевско-Киседевского геодого-экономического района Кузбасса. В пределах карьерного подя четвертичные отдожения представлены породами Сергеевской и Краснобродской свит. Осадки Сергеевской свиты в обобщенном виде представдяют собой гдины коричневые, яркие, обычно с красноватым оттенком, пдотные, песчанистые, часто с примесью песчано-гравийного материада, с известковыми конкрециями, с пятнами и разводами гидроокисдов жедеза. Породы Краснобродской свиты - это сугдинки и серые супеси с зеденоватым, годубоватым, коричневым оттенками, пдастич-ные, иногда запесоченные, с охристыми пятнами гидроокисдов жедеза горизонтадьно и кососдоистые. В породах свиты особенно у подошвы значитедьна примесь песчаного и гравийного материада. На бдижайшем расстоянии 200 м к востоку от V экспдуатационного бдока Новосергеевского подя разреза в додине реки Прямой Ускат расподожен гидроотвад ддя скда-дирования вскрышных пород разреза разрабатываемых способом гидромеханизации.
Общий объем рыхдых отдожений в границах участка гидромеханизации составдяет 78 мдн м3. С учетом недобора и существующих навадов общий объем рыхдых отдожений, подде-
жаших удалению гидромеханизированным способом, равен 68 млн м3 (87 %).
По трудности разработки рыхлые четвертичные отложения относятся к V группе. Мошность наносов на участке гидромеханизации составляет от 5 до 25 м.
Годовая мошность участка гидромеханизации - 2000 тыс. м3 наносов.
Для расчета приняты следуюшие исходные параметры:
— Система водоснабжения: урез воды в пруде-отстойнике: фактический +309 м, принят к расчету +310; отметка основания насыпи насосной станции +311 м; длина магистрального водовода ~ 900 м, максимальная длина забойного водовода ~ 400 м.
— Система гидротранспортирования: забойная землесосная станция — отметка основания +300 м, дно зумпфа +294 м, отметка уровня гидросмеси в забойном зумпфе +299 м; длина магистрального пульповода до дамбы гидроотвала 2600 м; длина пульповода по дамбе - определяется расчетом; отметка гребня дамбы фактическая +325 м. (в расчете принимаем +329 м с учетом наростки дамбы).
Определены параметры системы гидротранспортирования: Qр = 3980 м3/ч и Нр = 49 м, которые может обеспечить один грунтовый насос ГрТ 4000/71.
Расчетная подача насосной станции 3640 м3/ч. Для ее обеспечения целесообразно использовать два рабочих гидромонитора ГМД-250М или, при возможности, один ГД-300. В результате экспериментальных исследований в промышленных условиях, проведенных авторами [1—3] установлены значения коэффициента потерь напора в гидромониторе ГД-300 производства ООО «Завод Гидромаш» (г.Новокузнецк), допушенного Ростехнадзором в 2013 году к постоянному применению на открытых горных работах. Численные значения коэффициентов потерь напора в гидромониторах составляют: для гидромонитора ГД-300 - кг = 26,6; для гидромонитора Т-521 (аналог ГД-300, изготовленный ООО «Юргинский машзавод») - кг = 22,0. Таким образом, удалось определить расчетный напор насосной станции Ннср = 219 м и выбрать оборудование: насосы Д 6300-80 с электродвигателем, имеюшим частоту врашения 500 мин-1, и ЦН 3000-197, которые соединяем последовательно.
Определение действительного режима работы оборудования системы водоснабжения, произведенное в соответствии с методикой [4], показано на рис. 1 и 2.
Рис. 1. График определения действительных режимов работы оборудования насосно-гидромониторной установки при применении двух ГМД-250М
И. м
250
200
150
100
50
' 'л ;т
- 1 Цщ Ч яе /
у ч
\ А N
/
А ч
НЛ /
Л /
1000 2000 / 3000 4000
-1-о
Рис. 2. График определение действительных режимов работы оборудования насосно-гидромониторной установки при применении ГД-300
На рис. 1 приняты сдедующие обозначения: Нд — напорная характеристика насоса Д6300-80 с частотой вращения 500 мин-1; Ицн — напорная характеристика насоса ЦН3000-197; Нсм — напорная характеристика магистрадьного трубопровода; Исз — напорная характеристика забойного трубопровода; Ит110 — напорная характеристика гидромонитора с насадкой диаметром 110 мм; Ис — характеристика внешней сети.
При исподьзовании насадок диаметром 110 мм действи-тедьные режимы работы оборудования будут характеризоваться сдедующими параметрами. Режим работы насосной установки: суммарная подача насосной установки = 3800 м3/ч; суммарный напор насосной установки И^д = 190 м. Режим работы насоса Д6300-80: действитедьная подача Qд = 3800 м3/ч; действитедьный напор Ид = 36 м; действитедьный КПД Пд = 85 %.
Режим работы насоса ЦН3000-197:действитедьная подача Qд = 3800 м3/ч; действитедьный напор Ид = 154 м; действитедьный КПД пд = 71 %. Режим работы гидромониторов: действитедьный расход через каждый гидромонитор Qгмд= 1900 м3/ч; действитедьный напор перед каждым гидромонитором Игмд = 178 м.
В сдучае применении одного гидромонитора ГД-300 с насадкой 160мм вместо двух гидромониторов ГМД-250М опре-дедение действитедьных режимов работы показано на рис. 2.
На рис. 2 приняты анадогичные обозначения: Нд — напорная характеристика насоса Д6300-80 с частотой вращения 500 мин-1; Нцн — напорная характеристика насоса ЦН3000-197; Нсм — напорная характеристика магистрадьного трубопровода; Нсз — напорная характеристика забойного трубопровода; Нгд160 — напорная характеристика гидромонитора ГД-300 с насадкой диаметром 160 мм; Нс — характеристика внешней сети.
При исподьзовании насадки диаметром 160 мм действи-тедьные режимы работы оборудования будут характеризоваться сдедующими параметрами. Режим работы насосной установки: суммарная подача насосной установки Qxд = 3780 м3/ч; суммарный напор насосной установки И^д = 191,7 м. Режим работы насоса Д6300-80: действитедьная подача Qд = 3780 м3/ч;
действитедьный напор Ид = 37,4 м; действитедьный КПД пд = 86 %. Режим работы насоса ЦН3000-197: действитедьная подача Qд = 3780 м3/ч; действитедьный напор Ид = 159,7 м; действитедьный КПД пд = 71,5 %. Режим работы гидромониторов: действитедьный расход через гидромонитор Qгмд= 3780 м3/ч; действитедьный напор перед каждым гидромонитором Игмд = 191,7 м.
Проведенные расчеты позводяют в усдовиях работы гид-ромониторно-земдесосного компдекса разреза «Красноброд-ский» заменить два гидромонитора ГМД-250М с насадками 110 мм на один ГД-300 с насадкой 160 мм.
С цедью опредедения экономической эффективности расчет затрат на систему водоснабжения будем производить на одну гидротранспортную установку. Ддя разреза «Красноброд-ский» эффективность удваивается, т.к. пдановая работа предусматривает экспдуатацию двух гидротранспортных установок. В соответствии с выше представденными расчетами сравнение затрат осуществдяется по двум вариантам: на обеспечение работы двух (в работе) гидромониторов ГМД-250М с насадками диаметром 110 мм и одного (в работе) гидромонитора ГД-300 с насадкой 160мм. Резудьтаты расчета экономической эффективности приведены в табд. 1.
Таблица 1
Результаты расчета экономической эффективности
№ пп Показатели Сушествуюший вариант гидрокомплекса с ГМД-250М Предлагаемый вариант гидрокомплекса с ГД-300
объем инвестиций, тыс. руб. годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб. объем инвестиций, тыс. руб. годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб.
1. На одну гидротранспортную установку ГР-4000/71 5695,230 2085,855 3944,140 1040,81
2. Ддя разреза «Красноброд- ский» 11390,460 4171,710 7888,280 2081,62
Экономический эффект ддя разреза «Краснобродский» 3502,18 2090,09
Таблица 2
Параметры технологических схем гидромониторно-землесосного комплекса с гидромонитором ГД-300 для условий разреза «Краснобродский»
№ п/п Наименование технологического параметра Ел. измерения Обозначение и величина
1 Действительный напор, развиваемый гидромонитором м. вод. ст. Нд=159,7
2 Часовая производительность забойной гидротранспортной установки по гидросмеси по твердому м3/ч Qp=540
3 Сезонная производительность гидроустановки (участка) тыс.м3/г од 2070
4 Высота разрабатываемого уступа м Ь=20
5 Коэффициент приближения гидромонитора к забою — е = 0,4
6 Безопасное расстояние от гидромонитора до забоя м 1тю~ 8
7 Шаг передвижки гидромонитора м Б=21
8 Длина рабочего участка струи гидромонитора м ¿о=37
9 Ширина заходки гидромонитора м А=46
10 Ширина разрабатываемого блока м /=230
11 Длина блока, разрабатываемого на одно положение забойного зумпфа м Ь=460
12 Глубина забойного зумпфа м Ьз=6
13 Ширина и длина забойного зумпфа (не менее) м а = Ь =5
14 Суммарная длина фронта, отрабатываемая за сезон одной гидротранспортной установкой м Ьф=900
15 Скорость подвигания фронта работ на гидроучастке м/сезон уф = 230
Замена гидромониторов ГМД-250М на ГД-300 для обеспечения работы гидротранспортной установки разреза «Краснобродский» обеспечивает сокращение объема инвестиций на 3502,18 тыс. руб. и уменьшение годовых эксплуатационных расходов на 2090,09 тыс. руб.
В результате определения диаметра насадок гидромониторов с учетом режима работы насосной станции, нам стало известно значение величины действительного напора воды перед гидромонитором Нгмд = 191,7 м. Учитывая коэффициент потери
Рис. 3. Технология разработки уступа двумя рабочими гидромониторами: 1 - ось гидромонитора; 2 - ось зумпфа забойной землесосной станции; 3 - недомыв
напора в гидромониторе (для гидромонитора ГД-300 - кг = =26,6), действительный расход воды гидромонитора QrMд= =3780 м3/ч и напор перед каждым гидромонитором Нгма = = 191,7 м, можно установить фактическую величину потерь напора в нем
Ьг = кг Юг^/3600)2 = 26,6 (3780/3600)2 = 29,33 м
и напора на размыв Нн = Нгъш - Ьг = 191,7 - 29,33 ~ 162 м.
Становится возможным обосновать основные параметры технологической схемы отработки забоя гидромонитором ГД-300, а, учитывая величину сезонной производительности 2070 тыс.м3/год, параметры блока, их количество и скорость подви-гания фронта горных работ за сезон.
При применении гидромониторно-землесосного комплекса на карьерах для разработки вскрышных пород, размыв уступа чаше всего осушествляется встречным забоем. Гидромониторный забой перемешается от зумпфа гидротранспортной установки, расположенного на нижней плошадке разрабатываемого уступа, к границам блока (рис. 3) [5]. Рекомендуемые для условий разреза «Краснобродский» параметры технологических схем гидромониторно-землесосного комплекса с гидромонитором ГД-300 приведены в табл. 2.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Поклонов, Д. А. Определение необходимых диаметров насадок гидромониторов с учетом режима работы насосной станции / Д. А. Поклонов, Ю. И. Литвин, С. И. Протасов // Вестник КузГТУ. - Кемерово, 2012. - № 4. - С. 52-55.
2. Протасов, С. И. Гидрокомплексы угольных разрезов Кузбасса / С. И. Протасов, Д. А. Поклонов // Маркшейдерия и недропользование. - 2013. -№ 1(63). - С. 19-21.
3. Поклонов, Д. А. Экспериментальное исследование напорных характеристик гидромонитора ГД-300 // Маркшейдерия и недропользование. -2013. - № 5. - С. 51-53.
4. Шелоганов, В. И. Насосные установки гидромеханизации. Учебное пособие / В. И. Шелоганов, Е. А. Кононенко.- М.: МГГУ, 1999.
5. Типовые технологические схемы ведения горных работ на угольных разрезах. -М.: Недра, 1982. ГДТТТ^
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Протасов Сергей Иванович — кандидат технических наук, профессор, protasov@kuzbass-niiogr.ru,
Поклонов Даниил Анатольевич — аспирант, psi.rmpio@kuzstu.ru, Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» (КузГТУ).
UDC 621.864:62-82
THE PARAMETERS OF THE BARRAGE WITH GIANT DG-300 IN THE SECTION «PROCESSING» FOR THE COAL MINING «KRASNOBRODSKY»
Protasov S.I., candidate of technical Sciences, professor, Kuzbass state technical University named after T. F. Gorbachev, Russia,
Poklonov D.A., engineer, Kuzbass state technical University named after T. F. Gorbachev, Russia.
The calculation of the parameters of the barrage with giant DG-300 for the conditions of the section «processing» is presented.
Key words. Jet-suction complex, hydromonitor DG-300 giant DG-300, calculation settings, the coal mining «Krasnobrodsky».
REFERENCES
1. Poklonov, D. A. Opredelenie neobhodimyh diametrov nasadok gidromonitorov s uchetom rezhima raboty nasosnoj stancii (Determination of the required diameters of the nozzles jetting with regard to the operation of the pumping station) / D. A. Poklonov, Ju. I. Litvin, S. I. Protasov // Vestnik KuzGTU. Kemerovo, 2012. No 4. pp. 52-55.
2. Protasov, S. I. Gidrokompleksy ugol'nyh razrezov Kuzbassa (Hydrocomplex coal mines of Kuzbass) / S. I. Protasov, D. A. Poklonov // Markshejderija i nedropol'zovanie. 2013. No 1(63). pp. 19-21.
3. Poklonov, D.A. Jeksperimental'noe issledovanie napornyh harakteristik gidro-monitora GD-300 (Experimental study of discharge characteristics of giant DG-300) // Markshejderija i nedropol'zovanie. 2013. No 5. pp. 51-53.
4. Sheloganov V.I. Nasosnye ustanovki gidromehanizacii (Pumping plant dredging). Uchebnoe posobie / V.I. Sheloganov, E. A. Kononenko. Moscow: MGGU, 1999.
5. Tipovye tehnologicheskie shemy vedenija gornyh rabot na ugol'nyh razrezah (Typical technological scheme of mining operations at the coal mines). Moscow: Nedra,
1982.
