CC BY
45
© Е.А. Ермолович, 2013
УДК 622.61/.67; 622.7:658.78 Е.А. Ермолович
РАСЧЕТ ДАЛЬНОСТИ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ САМОТЕКОМ 70%-Й ГИДРОСМЕСИ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ, СГУЩЕННОЙ ФЛОКУЛЯНТОМ MAGNOFLOC 155
Установленные экспериментально-аналитическим методом значения коэффициента m для уточнения расчета потерь напора при движении закладочной гидросмеси по трубопроводу позволили достоверно определить дальность ее транспортирования в самотечном режиме для условий ОАО «Комбинат КМАруда». Ключевые слова: гидравлическая закладка, гидросмесь отходов обогащения железистых кварцитов, предельная дальность транспортирования, удельные потери напора.
Гидравлическая закладка отличается высокой производительностью труда, хорошим заполнением всех пустот и сравнительно небольшой усадкой закладочного массива (8 -12 %). К недостаткам этого вида закладки можно отнести загрязнение и обводнение горных выработок. Сгущение закладочной гидросмеси существенно уменьшает вредные последствия гидрозакладки, однако сокращает дальность транспортирования пульпы. Для выбора наиболее рационального способа и схем подачи закладочной смеси в камеры необходимо рассчитывать предельную дальность пульпы по горизонтальному участку в зависимости от ее свойств и характеристик трубопровода.
Расчеты выполнялись для действующих условий ОАО «Комбинат КМАруда»:
- внутренний диаметр трубопровода - 0,2 м;
- глубина закладочной скважины -221,4 м;
- разность отметок при подаче закладочной смеси от скважины до камеры 5/17 - (+)5,4 м;
- скорости потока 2,1 м/с; 1,77 м/с; 1,59 м/с. Это соответствует ин-тенсивностям потока 238 м3/ч; 200 м3/ч; 180 м3/ч, соответственно.
Для данных параметров рассчитаем предельную дальность транспортирования пульпы по горизонтальному участку, считая, что решающими факторами в этом случае являются максимальная плотность пульпы и полное использование высоты напора, по формуле Дарси-Вейсбаха:
Т-2gHD м L--, м,
AV
(1)
где Э - диаметр трубопровода, м, Э=0,2 м; д - ускорение свободного падения, м/сек2.
Считаем, что высота напора используется на 80 %, поэтому в вычислениях используем величину 0,8Н.
В этом уравнении необходимо знать А,п, т.е. коэффициент сопротивления трубопровода движению пульпы, или удельные потери напора, м/м:
^П- Х'^о,
(2)
где х - коэффициент, учитывающий свойства гидросмеси; Л0 - удельное сопротивление движению воды, для скорости потока 2,1 м/с; 1,77 м/с; 1,59 м/с и диаметра трубопровода 0,2 м Л0 = 0,0145 м/м; 0,015 м/м; 0,0152 м/м соответственно [1].
Наиболее приемлемой для определения х считается формула Деви:
V т
х=1 +
УЛ
ц
(3)
где Чп - скорость выпадения частиц в воде, м/с;
чп=-, (4>
где V - рабочая скорость движения пульпы, м/с; Н = 221,4-5,4=216 -длина вертикального участка трубо-
провода, м; ц - весовая плотность пульпы, %; т - опытный коэффициент, равный 0,5-1,0; причем большие значения принимаются при малых скоростях и слабом разжижении. Экспериментально-аналитическим методом автором данной работы установлены значения этого показателя для гидросмесей отходов обогащения железистых кварцитов в зависимости от скорости потока и консистенции пульпы для диаметров трубопровода Э=0,2. Данные приведены в таблице.
Для закладочной смеси с содержанием твердого по весу 70 %:
2 1
Vп=-:-=0,0122 м/с,
216 • 0,8
ц=70%;
ц°'78=70°'78 = 27,5;
0,0122• 27,5 19 09
Х=1 +- = 12,02;
2,1-0,0145
Лп=12,02-0,0145 = 0,174 м/м;
т 2 • 9,81 • 216 • 0,8 • 0,2
Ь=-^- = 884 м.
0,174 • 2,12
Рассчитывая транспортирующую способность гидрозакладочной магистрали, состоящей из вертикального и горизонтального трубопровода, исходят из того, что сопротивление движению по длине трубопровода преодолевается напором установившегося столба смеси. Однако по окончании подачи закладки пульпопровод необходимо промывать водой, поэтому в какой-то момент сопротивление движению пульпы преодолевается весом столба воды. Исходя из этого должно быть соблюдено условие:
ь _1Л
- Лп
(5)
Значения коэффициента т для рабочих скоростей гидросмеси У(м/с) для расчета удельньх потерь напора при движении гидросмеси в трубопроводе с диаметром 0,2 м
Концен- V т V т V т V т
трация
смеси, %
70 2,24 0,76 2,10 0,78 1,77 0,82 1,59 0,84
68 2,47 0,72 2,21 0,75 1,86 0,79 1,67 0,81
65 2,67 0,68 2,40 0,71 2,0 0,75 1,8 0,77
63 2,82 0,63 2,53 0,68 2,1 0,72 1,91 0,74
60 3,06 0,60 2,74 0,64 2,30 1,68 2,1 0,70
58 - - 2,98 0,60 - - -
55 3,51 0,53 3,15 0,57 - - 2,38 0,64
53 - - 3,34 0,54 - - - -
50 - - - - - - 2,74 0,57
В противном случае магистраль при недостаточном весе вертикального столба воды закупорится при промывке. Для пульпы с содержанием
твердого по весу 70 % - Н = 5,66,
следовательно, длина горизонтального участка трубопровода с учетом промывки L = 5,66-216-0,8 = 978 м.
В процессе промывки создается наиболее неблагоприятное соотношение между имеющимся напором и сопротивлением движению закладочной смеси [2]. Самое невыгодное положение возникает при моментальном прекращении подачи закладочной смеси в трубопровод, когда через определенный промежуток времени оказывается целиком заполненным чистой водой вертикальный участок трубопровода, а в горизонтальном трубопроводе в это время продолжает двигаться закладочная смесь рабочей консистенции. В этом случае для предотвращения возможного падения скорости движения закладочной смеси ниже критической и осаждения материала в трубопроводе должно быть увеличено количество подаваемой в трубопровод воды и высота заполнения вертикального участка трубопровода Ь, которую найдем из выражения:
Ь=А,0Н+А, пЦ м. (6)
Для закладочной смеси с содержанием твердого по весу 70 % -Ь = 0,0145-216-0,8 + 0,174-884 = =156,3 м.
Таким образом, вертикальный столб воды Ь=156 м обеспечивает промывку водой трубопровода при рассчитанной длине транспортирования 884 м.
Итак, дальность транспортирования сгущенной до 70 % твердого пульпы со скоростью 2,1 м/с при интенсивности потока 238 м3/ч по
трубопроводу с внутренним диаметром 0,2 м ограничивается величиной 884 м.
Уменьшение интенсивности потока до 200 и 180 м3/ч позволит при неизменном внутреннем диаметре трубопровода 0,2 м снизить скорость до 1,77 м/с и 1,59 м/с соответственно, и дальность транспортирования при этом возрастет до 1258 м и 1568 м, а дальность с учетом промывки составит около 1000 м, что примерно соответствует реологической оценке. При этом износ труб по сравнению с первым вариантом уменьшится. Осуществление очистки трубопровода при помощи сжатого воздуха вместо традиционного метода очистки водой позволит не сокращать рассчитанную величину 1258 м и 1568 м. Для этого можно, например, использовать пневмоэжекторы особой конструкции, описанные в работе [3], которые позволят оперативно осуществить очистку без остановки закладочной установки.
Данный способ определения дальности транспортирования закладочной пульпы с установленными показателями для расчета коэффициента, зависящего от свойств гидросмеси, для определения потери напора при движении смеси по трубопроводу и полученные результаты были использованы ФГУП «Гипроцветмет» для проектирования подземной части закладочного хозяйства ОАО «Комбинат КМАруда» для определения максимального расстояния доставки хвостов в выработанное пространство. Экспериментально-аналитические данные подтвердились в результате эксплуатации трубопровода.
Увеличить длину самотечного участка можно уменьшая расход закладочной смеси, тем самым сокращая рабочую скорость ее движения.
Решение задач трубопроводного транспортирования гидросмесей за пределами длины самотечного участка возможно на основе использования поршневых шламовых насосов, в частности насосов фирмы
«Путцмайстер». Например при применении нового трехпоршневого насоса серии Triplex при давлении 100 бар может быть обеспечена производительность 210 м3/ч [4].
1. Добровольский В. В. Расчет режимов работы пульповодов гидрозакладочных установок под естественным напором. - М: ИГД им. Скочинского, 1970. - 60 с.
2. Балах Р. В. Разработка месторождений с закладкой хвостами обогащения. -Алма-Аты: Наука, 1977, 231 с.
3. Авторское свидетельство 1036938 СССР, Е 21 Р 15/08 Пневмоэжектор для
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
закладочного трубопровода / Пряничников Е.В., Зорин Ю.П., Светлаков К.Н., Атман-сикх С.А. - Опубл. 23.08.1983. Бюл. № 31. - 3 с.
4. Лаутербах Т. Закладка подземных пустот с помощью поршневых насосов. -аиекаЛ, 2006 (142). - № 4. - С. 40-44.
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Ермолович Елена Ахмедовна - доктор технических наук, профессор кафедры прикладной геологии и горного дела, Белгородский государственный национальный исследовательский университет (НИУ «БелГУ»), elena.ermolovieh@mail.ru
А
- РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»
К ВОПРОСУ ОБ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОМ ОБОСНОВАНИИ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОРФЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОТРЕБИТЕЛЬНЫХ СТОИМОСТЕЙ С УЧЕТОМ ИХ ВЛИЯНИЯ НА СНИЖЕНИЕ РИСКА ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЛЕСО-ТОРФЯНЫХ ПОЖАРОВ (№ 975/08-13 от 11.06.13, 6 с.)
Попов Сергей Михайлович — профессор, доктор экономических наук, Савин К.С., аспирант,
Московский государственный горный университет, ud@msmu.ru
ECOLOGICAL-AND-ECONOMIC VALIDATION OF EXPEDIENCY OF USING PEAT BOGS FOR PRODUCTION OF A USE VALUE, CONSIDERING THE PEAT BOG EFFECT ON REDUCTION OF FOREST-AND-PEAT FIRE RISK
Popov S.M., Savin K.S. Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
