CC BY
23
--------------------------------------- © С.Г. Лейзерович, В.Н. Ельников,
2006
УДК 622.272.4:622.691.24
С.Г. Лейзерович, В.Н. Ельников
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАПОЛНЕНИЯ ХВОСТАМИ ОБОГАЩЕНИЯ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ ПОДЗЕМНЫХ КАМЕР И ХАРАКТЕРА ИЗНОСА ВЕРТИКАЛЬНОГО ПУЛЬПОВОДА
Семинар № 17
анее выполненные исследования • количество выносимых из камеры
Л. и промышленные эксперименты на шахте им.Губкина показали, что при свободном переливе воды при заполнении средней части камер твердым происходит достаточно хорошее осветление пульпы. Для заполнения верхней части возводили легкие перемычки в вентиляционных сбойках камер, которые обеспечивали отстой пульпы.
В настоящее время, на основе исследования выноса твердого из камер при переливе испытана и отработана технология заполнения верхней части ранее отработанных камер хвостами обогащения производится свободным переливом осветленной пульпы через верх при одновременном осаждении и наращивании твердого компонента, без возведения перемычек.
При этом средний расход пульпы увеличился на 15-20 %, а залповый - до 50 %. В таблице приведены результаты анализа воды на содержание твердого по пути её движения от заполняемой камеры до камеры-отстойника, из которых следует:
• осветление воды при переливе зависит от многих факторов (глубина до хвостов, скорость выхода потока из камеры, которая в свою очередь зависит от часового расхода пульпы и ширины слива;
• уменьшение глубины выпадения твердого в камере увеличивает вынос твердого незначительно;
хвостов при всех факторах незначительно и не превышает в среднем 2-3т на 1000 м3 слива при наличии залповых сбросов.
Наличие камеры-осветлителя, в которой происходит естественная очистка воды до 1 г/л и менее, позволяет предотвратить дополнительное загрязнение шахтного водосборника.
На рис. 1 показан перелив воды из заполняемой хвостами камеры. На рис. 2 -прудок у нисходящих скважин в камеру-отстойник. Такая схема перепусков пульпы и воды позволяет в дальнейшем использовать камеру-отстойник как рядовую камеру для заполнения гидравлической закладкой, т.к. к ней происходит очень незначительное наполнение хвостов (см. таблицу). При этом сохраняется компактность всех работ при минимальном количестве ограждающих перемычек.
Анализ состояния осевших хвостов был проведен после осушения камеры и бурения в ней скважины. Оказалось, что на вновь образованной поверхности камер наблюдается тенденция скопления более мелких фракций в направлении слива пульпы, но о закономерности говорить не приходится. С обоих сторон камер имеются участки с преобладанием частиц менее 50 мкм доля которых может достигать 98 % и которые являются определяющими для оценки
Содержание твердого по пути движения воды от заполняемой камеры до места сбора
Запол- няемая камера Глубина до хвостов Твердое, г/л Примечание
место отбора проб
край камеры поток у почвы штрека 25 м от камеры по штреку 50 м от камеры по штреку устье скв. перед камерой-отстойником
1 2 3 4 5 6 7 8
Содержание твердого в поступающей пульпе 345г/л
1 24,5 0,5 1,1 2,3 1,1 0,5
1 17,5 - 2 - - 1,0
1 15,5 1,0 - - - 2,5
1 14,4 3,9 - 2 - 1,9
1 3,5 24* 0,2 - - 0,4 * Узкий выход
1 1,0 - 2,3 - - 3 На пов-ти камеры «острова»
хвостов («остр.»хв.)
2 1,5/ - 13 - - 0,2 «Остр.» со стор. подачи
2,8* 2,0 1,1 * со стороны слива
2 1,0 - 0,2 - - -
2 0,4/ - 1,1 - - - * со стороны слива
1,5* ежедн. остан.
3 26 - 0,3 - - 1,0
3 25,5 - 3,5 - - - Дебит больше обычного, цвет
красный
3 22,5 - 3,5 - - - -//-//-//-
3 22* 0 Заливка остановлена, проба с поверхности. * со стороны слива
3 22,5 1,4 Начало перелива - - со стороны слива
3 19,0 - 2,2 - - 2,8 со стороны слива
3 18,0 - 1,2 - 4,0* 3,6 *100 м от камеры
Содержание твердого в сливе из камеры-отстойника 0,01-1г/л
Рис. 1. Сброс воды переливом из заполняемой хвостами камеры
Рис. 2. Сброс воды в камеру-отстойник через нисходящие скважины
номерация труб сверху
Рисунок 3 Изменение толщины стенок и износ труб по глубине
влажности массива. Установлено также, что доля фракций менее 1 мкм обычно не превышает 5-7 %. Преобладающей фракцией при этом является диапазон частиц 50-10 мкм - до 50-80 %.
Наименее исследованной частью при ведении закладочных работ на основе тонкомолотых очень абразивных кварцсодержащих хвостов оказались вопросы вертикального транспорта. Это связано с тем, что создание полномасштабных стендов дорого, долгосрочно и недостаточно информативно из-за отсутствия первичной информации по производственному циклу эксплуатации.
В период стабильной подачи пульпы и промывочной воды с ОФ-1 в количестве до 150 м3/час вертикальный трубопровод 0168 мм справляется с пропуском этого объема. При этом давление в ставе на гор.-71 м колеблется за весь годовой период наблюдений в диапазоне 0,13-0,30 МПа с преобладанием 0,2 МПа. При опробовании подачи пульпы в купол камер давление в вертикальном ставе возросло до 0,3-0,35 МПа при увеличении высоты подъема примерно на 30 м. Непропорционально
малое возрастание напора в трубопроводе связано, по-видимому, с тем, что при подаче через наклонную скважину в купол прекратились толчки пульпы, в результате чего скорость истечения стабилизировалась. При подаче пульпы в обычную камеру на горизонте прокладки трубопровода скорость истечения очень неравномерна, что создает дополнительное сопротивление движению и требуется соответственное давление.
В период подачи пульпы в шахту на глубине 27-28 м от поверхности произошло нарушение целостности вертикального става закладочного трубопровода. Во избежание повторных разрушений вертикального става при подъеме он был стянут тросом, таким образом, поднимали всю колонну.
В период ремонтно-восстановительных работ было проанализировано состояние каждой трубы от оголовка до подземного горизонтального участка.
Осмотр става показал, что часть муфт труб имели заводской брак, не устраненный при монтаже, что привело при длительной эксплуатации к разрушению це-
Рис. 4. Бороздовое истирание верхней трубы вертикального пульпопровода
лостности трубопровода из-за усиленного износа стыка и его разгерметизации. Подъем всей колонны труб позволил провести анализ износа по глубине.
Толщина труб была замерена по 25
поднятым отрезкам труб длинной 9-11 м каждый. Замеры производились с точностью до 0,1 мм по периметру сечения в четырех диаметральных точках на зачищенных от налета ржавчины и солей участках
Рис. 5. Износ трубы в оголовке закладочной скважины (А и Б), С - отверстия для подъема оголовка
каждого торца трубы.
Динамика изменения толщины труб по глубине трубопровода и результаты анализа характера их износа представлены на рис. 3, из которого видно, что наибольшему износу подвержена верхняя часть трубопровода. Это подтверждается также тем, что вдоль верхних труб четко видны борозды от движения пульпы (рис. 4), которые к низу постепенно уменьшаются и затем исчезают.
Износ труб уменьшается с глубиной по линейной зависимости с высокой корреляцией (0,89). Для устранения влияния разброса замеров износа по длине трубы, отраженных на рисунке 3, результаты были сгруппированы в точки, средние из данных по 4 трубам. Результаты обработки показывают, что корреляция приближается к функциональной зависимости уменьшения истирания с глубиной (0,98). На рис. 3 виден пульсирующий характер снижения износа. Это, по-видимому, связано с тем, что наличие наблюдаемого периодического подпора в 0,1-0,25 МПа при движении пульпы в закладочном трубо-
проводе создает некоторую компрессию воздуха в вертикальном ставе при движении её вниз. Выход пульпы в закладываемую камеру всегда носит пульсирующий характер, наблюдаемый визуально. Вследствие этого скорость движения пульпы в вертикальном ставе также носит пульсирующий характер и на определенных участках замедляется, а не носит характер свободного падения. В результате наблюдается бороздковый износ в верхней части трубопровода и отсутствие бороздок нижней части.
Повышенный износ трубопровода в верхней части подтверждается также износом оголовочной воронки (рисунок 5), которая имеет межремонтный период в 23 раза меньший, чем основная магистраль. Поэтому необходимо нанесение на оголовки специальных полимерных мастик, которые позволят иметь в целом равнопрочную конструкцию пульповода. После реконструкции ожидается, что его пропускная способность составит не менее 0,5 млн т (в пересчете на сухую массу).
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------
Лейзерович С.Г. - заведующий лабораторией технологии подземных горных работ, ОАО «НИ-ИКМА»,
Ельников В.Н. - главный инженер, ОАО «Комбинат КМАруда».
