Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ЗАКЛАДОЧНОЙ ПУЛЬПЫ В ВЫРАБОТАННОЕ ПРОСТРАНСТВО

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, например, для гидротранспорта закладочной пульпы.

Известен способ гидротранспорта закладочной пульпы за пределы самотечного участка с помощью подкачки грунтовыми насосами с подачей закладочного материала с разрывом струи (Закладочное хозяйство шахт и рудников / Джваршеишвили А.Г., Силагадзе В.А., Инашвили А.К. и др. - М.: Недра. 1978. - C.111-112).

Недостатком способа является то, что при переменной производительности, характерной для закладочных установок, ввиду наличия циклов «подача пульпы - промывка пульпопровода», регулирование производительности насоса представляет значительные трудности с возникновением подсоса воздуха насосом. Подсос воздуха часто приводит к остановке насоса, а следовательно, к снижению производительности гидрозакладочной установки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ закладки подземных выработок, в котором, после самотечного участка, гидротранспотирование закладочного материала осуществляют несколькими ступенями перекачки, а насосы соединены последовательно, с обеспечением подачи закладочного материала без разрыва струи. Способ позволяет автоматизировать работу насосов и повысить производительность установки (пат. №2052130, МПК⁶: E21F 15/00, опубл. 10.01.96, Бюл. №1).

Недостаток способа состоит в том, что он может эффективно использоваться только при транспортировании смесей, которые медленно осаждаются (например, вязкопластичные смеси). Это позволяет в аварийных ситуациях, возникающих при внезапной остановке насосов, произвести опорожнение пульпопроводов с помощью дистанционно управляемых задвижек. При транспортировании быстроосаждающихся смесей опорожнение пульпопровода по описанной схеме невозможно, так как при остановке насоса мгновенно происходит закупорка самотечного участка пульпопровода. На ликвидацию закупорки затрачивается много труда и времени, что снижает производительность гидрозакладочной установки.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении надежности способа гидротранспортирования закладочного материала несколькими последовательно установленными насосами.

Технический результат достигается тем, что в способе гидротранспортирования закладочной пульпы в выработанное пространство, включающем самотечную подачу гидрозакладочной пульпы к закладываемым камерам, ее ступенчатую перекачку насосами без разрыва струи на шахтном участке пульпопровода, в аварийных ситуациях выпуск пульпы из самотечного и насосных участков закладочного трубопровода производят через разрывные мембраны, установленные в конце каждого участка пульпопровода, кроме последнего.

Сущность технического решения поясняется чертежом, на котором представлена компоновочная схема гидротранспорта закладочной пульпы в выработанное пространство при одном насосе, где 1 - смесительная воронка; 2 - стволовой пульпопровод; 3 - самотечный участок; 4 - перекачной насос; 5 - штуцер; 6 - разрывная мембрана; 7 - сливной трубопровод; 8 - сливная камера; 9 - насосный участок; 10 - закладываемые камеры; 11 - бак с промывочной жидкостью.

Способ гидротранспортирования закладочной пульпы в выработанное пространство с одним насосным участком осуществляется следующим образом.

Для образования пульпы в смесительную воронку 1 непрерывно подается закладочная смесь и жидкость. Из смесительной воронки 1 закладочная пульпа по стволовому пульпопроводу 2 и самотечному участку 3 транспортируется под естественным напором. В конце самотечного участка 3 устанавливается перекачной насос 4, который обеспечивает необходимый движущий напор по длине насосного участка 9. Конец самотечного участка пульпопровода 3 подсоединяют к всасу перекачного насоса 4 и по насосному участку 9 пульпа доставляется к закладываемым камерам 10, где формируется закладочный массив.

Неравномерность подачи или значительные отклонения в свойствах закладочных смесей могут вызвать увеличение потери напора, что может привести к остановке насоса 4, которая приведет к закупорке самотечного участка. Для исключения закупорки самотечного участка перед всасом насоса в штуцере 5 устанавливают разрывную мембрану 6.

Мембрана 6 перекрывает вход в сливной трубопровод 7, соединенный со сливной камерой 8. В аварийной ситуации мембрана 6 разрывается и поток закладочного материала по трубопроводу 7 направляется в сливную камеру 8, предотвращая закупорку пульпопровода 3. После разрыва мембраны 6 автоматически подается сигнал на прекращение подачи закладочного материала и включение подачи промывной жидкости из бака 10 для промывки самотечного участка 3.

Примеры расчета разрывного давления мембран на самотечном и насосном участках трубопровода

Основное условие расчета заключается в том, что для обеспечения надежности гидротранспортирования закладочного материала максимальный расчетный движущий напор на самотечном участке принимают меньше возможного на 3-5%, а на насосных - больше возможного.

Например, при возможном движущем напоре Р_д.в на самотечном участке 3,5 МПа максимальный расчетный движущий напор Р_д.р определяется из соотношения.-

Р_д.р=Р_д.в·K_сн=3,5·0,95=3,32 МПа,

где Р_д.р - расчетный движущий напор, МПа;

Р_д.в - возможный движущий напор, МПа;

K_сн - коэффициент снижения движущего напора.

Номинальный движущий напор - Р_н., по которому определяют длину самотечного участка пульпопровода, составляет:

Р_н.=Р_д.р:k_p=3,32:1,15=2,89 МПа,

где k_p - расчетный коэффициент запаса по напору, принят 1,15.

Расчетное давление разрыва мембраны, установленной в конце самотечного участка перед всасом насоса, равно:

Р_р.м=Р_д.р-Р_н.-3,32-2.89=0,43 МПа,

где Р_р.м - давление разрыва мембраны.

При внезапной остановке насоса (например, отключение электроэнергии) давление в пульпопроводе на самотечном участке становится больше 3,32 МПа, происходит разрыв мембраны, после чего опорожняется и промывается самотечный участок, который является основным. Промывка насосного участка не представляет сложности, и ее производят оборотной жидкостью, после восстановления мембраны.

В качестве примера при работе двух и более насосных участков определено давление разрыва мембраны на насосном участке после первого насоса, где возможный движущий напор Р_д.в=0,9 МПа.

Давление разрыва мембраны на насосном участке принимают равным примерно половине разрывного давления мембраны на самотечном участке. Этот прием обоснован тем, что избыточное давление на самотечном участке при повышении потерь напора на насосном участке автоматически передается насосом на преодоление возникших сопротивлений.

В нашем примере разрывное давление мембраны, установленной в конце насосного участка, составит 0,2 МПа.

Преимущество предлагаемого способа гидротранспорта закладочной пульпы в том, что она исключает вероятность закупорки трубопровода в аварийных ситуациях, что позволит повысить надежность работы закладочных трубопроводов и производительность закладочной установки.