CC BY
10
УДК 622.232.72 (088.8)
В.Ю.МИЗУРЁВ
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова (.технический университет)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СРЕДСТВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ВЫСОКОНАПОРНЫХ САМОХОДНЫХ ГИДРОМОНИТОРОВ
На гидрошахтах все гидромониторы жестко соединены с подводящей стальной трубой, что не обеспечивает достижение оптимального расстояния от насадка до груди забоя в течение всего времени гидроотбойки. Рассматривается техническое решение по приданию подвижности самоходным гидромониторам во время гидроотбойки. Наиболее приемлемыми вариантами являются подаю ще-энерго проводящий став на основе «нюренбергских ножниц» и гирляндный телескопический энергопроводящий став (ТЭС). Получены параметры нового ТЭС и эксплуатационно-технические показатели работы самоходных гидромониторов с данным устройством на очистке. Повышение производительности гидроотбойки может составить 25-30 %, что следует считать существенным.
In hydromines all hydromonitors are rigidly connected with steel pipes, such position does not provide the achievement of an optimum distance from a nozzle up to a bTeast of coal during all operating time of the hydromonitor. A number of technical decisions on giving mobility to self-propelled hydromonitors in time hydroextraction is analysed in this work. The most acceptable variants are moving - energy installation of pipes which are the basis of «the Nuremberg scissors» (ME1-1) and a garland telescopic hydraulic cylinders installation (TEI).
The parameters of TES and technical parameters of portable hydromonitors with SES-1 on preparatory and clearing works have been obtained. Increasing hydroextraction productivity may be accordingly 25-30 % that it is necessary to count essential.
Настоящая работа является продолжением начатого в 2000 г. изучения средств подвода высоконапорной воды к гидромониторам. На первом этапе были проанализированы возможные решения этой научно-исследовательской задачи для переносных гидромониторов, на втором - ее следует решить для самоходных.
Основные преимущества гидротехнологии добычи угля: высокая производительность труда (в 1,5-3 раза выше, чем на «сухих» шахтах); приспосабливаемость к сложным горно-геологическим условиям; дис-танционность выемки; безопасность ведения подземных работ; низкая себестоимость угля (в 1,5-2 раза ниже, чем на «сухих» шахтах); малооперационность процесса добычи угля по шахте и др., - не могут быть полностью реализованы, если не решена задача снижения энергоемкости добычных работ, в том числе и при гидроотбойке самоходными
гидромониторами (например, типа 12ГП-2), Последние разработаны [2], испытаны, рекомендованы к серийному производству и могут быть оснащены специальными приборами измерения дальности (дальномерами [1]), чтобы держать монитор вблизи забоя.
Но до тех пор, пока монитор жестко связан с высоконапорным ставом труб, сама идея «самоходности» теряет смысл.
Мы пришли к выводу [3], что для переносных конструкций удачно подходит шар-нирно-складывающийся трубопровод типа ПЭС (так называемые «нюрнбергские ножницы»), а для самоходных из всех известных конструкций, позволяющих гидромонитору реализовать самоходность, наиболее удачен указанный выше став ТЭС, обеспечивающий четыре степени свободы совместно с концевыми двухплоскостными шарнирами.
Телескопический энергопроводящий став рассчитан из условия равенства раздви-
_ 113
Санкт-Петербург. 2003
гающего став усилия Гр от давления воды рв в проточном тракте модуля сокращающему став усилию ^ от давления масла в управляющей полости модуля в период работы самоходного гидромонитора (СГМ) по гидроотбойке. Минимальный диаметр рабочей полости гидроцилиндра найден с учетом возможностей маслостанции по давлению Рм та* (РИС.1).
Производительность гидромонитора связана с давлением [4] и расстоянием от насадка монитора до забоя (рис.2) [5]:
П0 = а-10"4
К,(1-е-к-т2] + Кз
dl*
jpjf)
,2,5
1+р
где а - коэффициент использования монитора на очистных работах; т - мощность пласта, м; р - эмпирический коэффициент;
чй-
Рис.1. Гирляндный ТЭС
140 120 ^ 100 80
|
о ©
60 40 20 0
\
50
100
150 тХ!Хр,%
Рис.2. Зависимость средней производительности гидроотбойки от удаления забоя от насадка. По статистическим данным [5] при рм 2 50/
/- крепость угля (средняя) по М.М.Про-тодьяконову; К^ Кг, Кз - эмпирические коэффициенты; с?„ - диаметр насадка.
Для конкретных условий было принято: а = 0,8; т= 2 м; р - 0,022; /= 1; К) =2,4; К2 = 0,12; К3 = 0,058; dil = 20 мм.
Из диаграммы (рис.2) следует, что наибольшая производительность достигается при расположении монитора на расстоянии примерно 10-50 % от рабочей длины струи, а давление рь зависит от потерь в проточном тракте энергопровода, связывающего подвижный гидромонитор с неподвижным ставом.
С этих позиций ТЭС предпочтительнее ПЭС, так как потери в первом (0,03 МПа [3]) ниже примерно в 5 раз, а техническое осуществление связывающей конструкции водовод - монитор для ТЭС проще.
Рост производительности гидроотбойки на 12 % может быть достигнут при постоянном нахождении СГМ 12ГП-2 в подготовительной выработке по оси заходки. При расчетах для определения рабочей длины струи использована связь вида
0,019 — -0,145 | — j
/ J а
где dc = i/H - диаметр струи, м.; ро - начальное давление, ат.; а - коэффициент уровня турбулентного движения в стволе гидромонитора [5],
а = 0,42- 10'8Reo + 0,0022;
Reo - число Рейнольдса для потока в канале ствола гидромонитора.
Дальнейшее повышение производительности достигнуто за счет приближения СГМ к забою и может составить более 40 %. Резервами дальнейшего повышения эффективности СГМ с ТЭС являются: возможность увеличения для устойчивой кровли расстояния между выемочными печами Ь (ширина столба), при этом производительность гидромонитора еще возрастет, уменьшится объем нарезки, т.е. снизится себестоимость угля по шахте; возможность управления сортностью угля и выгрузкой
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.155. Часть 2
его из заходки, что устранит такие, например, операции, как разбивка негабаритов струей и дробление угля в камере гидроподъема.
Таким образом, преимущества гир-ляндного телескопического энергопроводя-щего става состоят в непрерывном питании самоходного гидромонитора водой высокого давления во время гидроотбойки и достижении оптимального расстояния насадка до забоя. Рост технической производительности может составить более 40 % по сравнению с гидромонитором, жестко закрепленным на водоводе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Германская Г. В. и др. О возможности использования лазерного дальномера для обеспечения обратной связи между грудью забоя и гидромонитором // Труды ВНИИГидроугля, 1979, вып. 43.
2. Емельянов Ф. К. и др. Результаты приемочных испытаний самоходкого гидромонитора с дистанционно изменяемой программой 12ГП-2 // Труды ВНИИГидро-угля, 1977, вып. 39.
3. Медведков В.И. Выбор и обоснование параметров средств подвода воды к гидромониторам / В.И.Медведков, В.Ю.Мизурёв // Горные машины и автоматика. 2003. № 7.
4. Охрименко В.А. и др. Подземная гидродобыча угля. М.: Недра, 1966.
5. Цяпко Н.Ф. Гидроотбойка угля на подземных работах / Н.Ф.Цяпко, А.М.Чапка М.: Госгортехнадзор, 1960.
Научный руководитель д.т.н. проф. В.И.Медведков
Санкт-Петербург. 2003
