CC BY
102
© Е.А. Кононенко, К.С. Белоусов, 2009
УДК 622.362
Е.А. Кононенко, К.С. Белоусов
АНАЛИЗ РАБОТЫ И ВОЗМОЖНОСТИ ГИДРОЭЛЕВАТОРНОГО ЗЕМСНАРЯДА В УСЛОВИЯХ КАРЬЕРА ТУЧКОВСКОГО КОМБИНАТА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Приведен анализ гидродобычи песка установкой УГБ-2 при отработке обводненных запасов на карьере Тучковского комбината строительных материалов.
Ключевые слова: гидродобыча песка, карьер, гидросмесь, грунтовой насос.
Семинар № 17
E.A. Kononenko, K.S. Belousov THE ANALYSIS OF THE WORK AND POSSIBILITY OF THE HYDRO-ELEVATING DREDGE IN THE CONDITIONS OF THE TUCHKOVSKIY INDUSTRIAL COMPLEKS OF BUILDING MATERIALS
The hydroextration analysis of sand by means of UGB-2 installation during paying by work of the irrigation supply on Tuchkovo enterprise of building materials is presented in this article.
Key words: sand hydromining, pit, hydraulic blend, soil pump.
1ГЛонструкции, достоинства и недостатки гидроэлеваторных землесосных снарядов специалистам известны достаточно хорошо. Такие земснаряды для разработки грунтов применялись еще во время строительства ряда Волжских гидротехнических сооружений. [1] Позднее некоторую разновидностью гидроэлеватора, которую называют инжектором (от латинского injicere
- «бросать внутрь»), стали устанавливать на всасывающей линии землесоса или в устье всасывающей трубы. В первом случае инжектор является всасы-вающе-нагнетательным аппаратом. Воздействуя на внешнюю область всасывающей трубы это устройство, способствует забору смеси грунта с водой и
продвижению ее по всасывающему трубопроводу. В таком случае повышается всасывающая способность землесоса, увеличивается глубина всасывания, устраняется кавитация, что обеспечивает возможность разрабатывать горные породы при более высоких консистенциях гидросмеси и с больших глубин. Во втором случае инжектор представляет собой водоструйный насос, который может функционировать самостоятельно или создавать дополнительный подпор гидросмеси во всасывающей линии грунтового насоса. Самостоятельное использование водоструйных насосов сдерживалось из-за их ограниченных возможностей, в первую очередь - расстояния транспортирования, а также сравнительно низкого коэффициента полезного действия (К.П.Д.).
В последнее время по целому ряду причин, особенно в Московской области, стало целесообразным не ограничивать глубину отработки песчано-гра-вийных месторождений уровнем грунтовых вод, т.е. условиями применения традиционной технологии (экскаваторной выемки на авто транспорт),
го
| Сю |й \ А
а используя спецсредства осуществлять
Рис. 1. Характеристики гидроэлеваторного земснаряда УГБ-2
выемку обводненных запасов полезного ископаемого. В таких условиях не требуются существенный гидроподъем и перемещение гидросмеси на значительное расстояние. Как правило, карта намыва строительных материалов находится в пределах 300 м от забоя земснаряда, а величина геодезической высоты подъема гидросмеси не превышает 5 м.
Для работы в подобных горнотехнических условиях в МГГУ был разработан и успешно эксплуатировался на карьере Тучковского комбината строительных материалов (ТКСМ) гидроэлеваторный земснаряд УГБ-2, именуемый как гидродобычная установка Бабичева [2]. В литературных источниках не удалось обнаружить характеристику этого земснаряда - зависимость Нг = Г (Ог), которая характеризует работу насосов всех типов: грунтовых, водяных, углесосов, землесосов и т.п. Изменение величины напора (Нг) в зависимости от величины подачи гидросмеси (О г)
является главным параметром обору-дования, который необходим технологам для эффективного применения
Рис. 2. Характеристики внешней сети пульповодов гидроэлеваторного земснаряда УГБ-2
данного оборудования.
Известно, что любое гидротранспортное оборудование снижает подачу гидросмеси при возрастании величины сопротивления внешней сети, а это приводит к снижению его производительности по твердому и росту себестоимости продукции.
Анализ имеющихся статистических данных по изменению подачи гидросмеси гидроэлеваторного земснаряда в условиях карьера ТКСМ от расстояния транспортирования гидросмеси показал, что при длине пульповода 250 м производительность по твердому находилась в диапазоне 17300-18090 м3 в месяц, а при увеличении дальности до 300 м, она сокращалась до величины 14100-15200 м3. Эти данные, к сожалению, характеризуют лишь качественную картину изменения главного параметра добычного оборудования, так как при определении производительности не фиксировалась геодезическая высота подъема гидросмеси, категория разрабатываемых пород и многое другое, однако они убедительно доказывают необходимость исследования данного вопроса. Производительность и себестоимость добычи тесно взаимосвязаны, а правильное планирование ведения работ земснарядом позволит достигнуть минимальных значений затрат на их проведе-ниеС. целью определения производительности гидроэлеваторного земснаряда УГБ-2 в соответствии с методиками, изложенными в [3, 4, 5] произведен расчет характеристик инжектора гидродобычной установки УГБ-2: диаметр камеры смешения - 0,138 м; диаметр отверстия всаса - 0,116 м; толщина стенки диффузора - 0,004 м; площадь сечения гидрорыхлителя - 314 мм2, а кольцевого эжектора - 2879,38 мм [6]. Для водоснабжения используется водяной насос 1Д630-90. Расход воды на гидрорыхле-
ние - 68,7 м3/ч, а на пульпообразование
- 561,3 м3/ч. В расчетах были приняты следующие значения величины 8 = рвс/ро (рвс - плотность всасываемой в эжектор гидросмеси, ро - плотность воды): 1,05; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4, которым на рис. 1 соответствуют графики характеристик гидроэлеваторного земснаряда.
Для определения производительности землесосного снаряда при различных значениях расстояния транспортирования и геодезической высоты подъема гидросмеси были построены графические зависимости сопротивления внешней сети. Точки пересечения характеристики гидроэлеваторного земснаряда и соответствующей характеристики внешней сети определяют рабочую точку или фактическую величину подачи гидротранспортного оборудования. На рис. 2, в качестве примера показаны точки пересечения характеристик гидроэлеваторного земснаряда УГБ-2 и внешней сети при расстояниях транспортирования 100 и 300 м соответственно для значений геодезической высоты подъема гидросмеси 5, 10 и 15 м (величина 8 = 1,1). Далее графически (рис. 3), в соответствии с показанным построением (по стрелкам) определяем производительность гидроэлеваторного земснаряда по твердому. Аналогично приведенному примеру были определены рабочие точки и производительность установки УГБ-2 по гидросмеси для всех принятых значений 8 (1,1; 1,2; 1,3; 1,4) при расстоянии транспортирования 100, 300 и 500 м с величиной геодезического подъема гидросмеси 5, 10 и 15 м. В результате удалось определить
зависимость изменения теоретической производительности гидроэлеваторного земснаряда по твердому для различных условий его эксплуатации (рис. 4).
Расчет величины эксплуатационных затрат
Рис. 3. Графики изменения про-водитеуьности--------гидроэлева-
^Удельные затраты, орного земснаряда по твердо-
зависимости от
Проведенные расчеты позволяют определить годовую производительность установки УГБ-2 в конкретных условиях по известной формуле:
Ог
%
100
к
60
гі
ч ч ЫЬ м*
ы», А \ ч Ч
Мг* /Аи ч ХЧ V \ ч ч \ ч
ч ч N. /7 // - / Нг’5«
Н,'/& \ Мй, У
—• - 1 '
N • Ти
м3/год,
где О. - теоретическая производительность земснаряда, м3/ч; N - количество рабочих дней за сезон (для Московской области N=300-350); Тсм - время смены, 12 часов; п - число смен работы в сутки, 2; Ки - коэффициент использования земснаряда, 0,7.
Величина От определяется по графику (рисунок 4). Для пород III группы (песчано-гравийные грунты) величина 8 = 1,1, при /тр = 300 м и Нг = 5 м (характерные условия эксплуатации на карьере ТКСМ) От = 27,5 м3/ч. В таком случае годовая производительность составит 138600 м3/год.
Для определения себестоимости добычи песка был произведен расчет величины эксплуатационных затрат, результат которого представлен в таблице.
/00
200
ъоа
ш
500
Рис. 4. Графики изменения производительности гидроэлеваторного земснаряда по твердому в зависимости от расстояния транспортирования и геодезической высоты подъема гидросмеси
При расчете величины эксплуатационных затрат учитывались издержки на весь комплекс технических средств по добыче песка, включая гидроэлеваторный земснаряд, бульдозер (ДЗ-170) и погрузчик (ТО-28). Капитальные затраты на оборудование, включая трубопровод, приключательное и пусковое устройства, и его монтаж составили 17325 тыс. руб.
При стоимости одного кубометра песка ~160 руб. и себестоимости добычи ~138 руб./м3 обеспечивается достаточно высокая
1. Каменев П.Н. Гидроэлеваторы и другие струйные аппараты. Машстройиздат, М. 1950.
2. Бабичев Н.И., Дворовенко А.Е. Конструкция и опыт эксплуатации новых типов гидродобычных установок для разработки обводненных залежей песчано-гравийных смесей. Издательство МГГУ, ГИАБ, Гидромеханизация № 4, М. 2006.
3. Коржаев С.А. Пути улучшения работы гидроэлеваторов и метод их расчета.
эффективность применения гидроэлеваторного земснаряда.
Предлагаемая методика и произведенные расчеты позволяют осуществить расчет себестоимости разработки одного кубометра горных пород при применении гидроэлеваторного земснаряда в конкретных горнотехнических условиях, определяемых категорией горных пород, расстоянием транспортирования и геодезической высотой подъема гидросмеси.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- М.: Институт горного дела, 1961.
4. Гришко А. П. Стационарные машины карьеров. - М.: Недра, 1982.
5. Юфин А.П. Гидромеханизация. - М.: Стройиздат, 1974.
6. Бекренев С.В., Белоусов К.С. Тучковский комбинат строительных материалов: история, современное состояние и опыт решения производственных задач. Горный журнал № 1, 2007. ЕШ
— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------
Кононенко Е.А. - доктор технических наук, профессор, каф.ТО, alkon393@ yandex.ru Белоусов К.С. - аспирант, каф. ИЗОС,
Московский государственный горный университет,
Moscow state mining university, Russia, ud@msmu.ru
