Результат интеллектуальной деятельности: Способ трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для трубопроводного транспорта литых твердеющих смесей для закладки в горные выработки при подземной разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки («Закладочные работы в шахтах»: Справочник под ред. Д.М. Бронникова, М.Н. Цигалова. - М.: Недра, 1989. - С. 273-282), включающий загрузку смеси в пункте ее приготовления на поверхности, транспортирование смеси по трубопроводной магистрали, содержащей вертикальный и горизонтальный участки, выгрузку смеси у мест закладки горных выработок.

Недостатком данного способа, является риск заиливания и забутовки горизонтальных участков трубопроводной магистрали, особенно при длинном плече транспортирования, приводящее к необходимости осуществления технологических перерывов для длительной промывки водой и продувки участков трубопроводов сжатым воздухом, что снижает производительность закладочных работ и повышает их себестоимость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки (Патент на изобретение, RU (11) 2724830, Стовманенко А.Ю., Морин А.С., опубл. 25.06.2020, бюл. № 18), включающий загрузку смеси в пункте ее приготовления на поверхности, транспортирование смеси по трубопроводной магистрали, содержащей вертикальный и горизонтальный участки, восстановление реологических характеристик смеси в процессе транспортирования механическими устройствами и выгрузку смеси у мест закладки горных выработок, причем транспортирование смеси по вертикальному участку осуществляют ступенчато с выгрузкой смеси на промежуточных горизонтах в приемные камеры, в которых производят восстановление реологических характеристик смеси с последующей ее загрузкой в очередную ступень вертикального участка трубопроводной магистрали.

Недостатком способа, принятого за прототип, является низкое гидростатическое давление в последующих ступенях вертикальных трубопроводов и соответственно низкая скорость движения смеси по горизонтальным участкам, что, повышая риск их заиливания и забутовки, снижает производительность системы трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки из-за необходимости технологических перерывов для длительной промывки и продувки участков трубопроводов водой и сжатым воздухом.

Недостатком способа, также повышающим риск заиливания и забутовки горизонтальных трубопроводов, особенно при длинном плече транспортирования, является невозможность регулирования скорости потока смеси в трубопроводной магистрали.

Другим недостатком способа, является значительные капитальные затраты на оборудование ступенчатого транспортирования твердеющей закладочной смеси по вертикальному участку трубопроводной магистрали с восстановлением реологических характеристик смеси в приемных камерах на промежуточных горизонтах.

Задачей изобретения является повышение производительности системы трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки и снижение себестоимости закладочных работ.

Достигается это тем, что в способе трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки, включающем загрузку смеси в пункте ее приготовления на поверхности, транспортирование смеси по трубопроводной магистрали, содержащей вертикальный и горизонтальный участки, восстановление реологических характеристик смеси в процессе транспортирования механическими устройствами и выгрузку смеси в горные выработки, при этом, транспортирование по трубопроводной магистрали осуществляют периодически, перекрывая поток смеси с помощью задвижки, установленной на горизонтальном участке магистрали и снабженной электроприводом с системой автоматического регулирования и удерживают задвижку в этом положении в течение заданного промежутка времени, а с увеличением давления смеси в вертикальном участке, открывают задвижку и осуществляют транспортирование смеси по магистрали.

Отличительные признаки:

- транспортирование по трубопроводной магистрали осуществляют периодически, перекрывая поток смеси с помощью задвижки, установленной на горизонтальном участке магистрали и снабженной электроприводом с системой автоматического регулирования;

- удерживают задвижку в этом положении в течение заданного промежутка времени, а с увеличением давления смеси в вертикальном участке, открывают задвижку и осуществляют транспортирование смеси по магистрали.

Эти признаки способствуют повышению производительности системы трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки за счет периодического движения смеси в трубопроводах с повышенной скоростью, сокращения частоты и времени промывки и продувки трубопроводов и восстановления текучести смеси в процессе ее интенсивной обработки в высокоскоростном турбулентном потоке смеси в проходном сечении задвижки, что обеспечивает впоследствии увеличение скорости движения активированной смеси по горизонтальному участку.

Способ поясняется:

- технологической схемой способа трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки на фиг. 1, где: Н₁, Н₂ - соответственно штатный и повышенный уровень смеси в вертикальном участке; 1 - вертикальный участок трубопроводной магистрали, 2 - горизонтальный участок трубопроводной магистрали, 3 - регулируемый дроссель (например, задвижка с электроприводом);

- графиком регулирования давления в вертикальном (штриховая линия) и горизонтальном участках (сплошная линия) трубопроводной магистрали на фиг. 2, где: АСЕ - давление в горизонтальном участке в момент и в процессе частичного перекрывания проходного сечения задвижки в течение времени паузы t₁, ЕД - давление в горизонтальном участке в процессе открывания задвижки в течение времени импульса t₂, АВ - давление в вертикальном участке в процессе закрывания задвижки в течение времени паузы t₁, ВЖ - давление в вертикальном участке в процессе открывания задвижки в течение времени импульса t₂. Управление задвижкой может быть как ручным, так и автоматическим.

Способ осуществляется следующим образом.

Смесь с поверхности подают в вертикальный участок 1 трубопроводной магистрали с постоянным расходом и далее транспортируют самотеком по горизонтальному участку 2 под давлением, соответствующим установившемуся штатному уровню смеси H₁ в вертикальном участке 1. При этом задвижка 3 полностью открыта.

В момент времени, определяемый экспериментально, частично перекрывают проходное сечение задвижки 3 и удерживают в этом положении в течение заданного промежутка времени t₁ (например, в пределах одной минуты).

Увеличение местного гидравлического сопротивления в проходном сечении задвижки 3 приводит к росту уровня смеси в вертикальном участке 1 за счет постоянства притока смеси с поверхности в течение времени t₁ до повышенного значения Н₂ и давления в устье вертикального участка 1 (прямая АВ). Затем открывают задвижку 3 и в течение времени t₂ осуществляют транспортирование смеси по магистрали с повышенными скоростями (прямая ВЖ) с возвращением к штатному уровню смеси H₁ в вертикальном участке 1. Транспортирование смеси по магистрали с повышенной скоростью в этот период исключает развитие начальных стадий заиливания, предотвращает забутовку трубопроводов и необходимость остановки производства закладочных работ для выполнения операции промывки водой и продувки сжатым воздухом трубопроводной магистрали.

Параллельно с этим в горизонтальном участке 2 сначала происходит кратковременное падение давления (прямая АС), а затем давление растет в течение времени паузы t₁ (прямая СЕ), а после открывания задвижки постепенно возвращается к штатному значению (прямая ЕД).

После этого процесс транспортирования смеси в течение заданного времени продолжается с установившейся штатной скоростью и цикл повторяется.

Применение предлагаемого способа дает возможность повысить производительность системы трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки за счет периодических импульсов транспортирования смеси с повышенными скоростями, исключающими риск заиливания магистрали и предотвращающими аварийные ситуации в результате забутовки трубопроводов, и снизить себестоимость закладочных работ за счет сокращения частоты и времени промывки, продувки трубопроводов и снижения затрат на воду и сжатый воздух.