Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
3.2. Применение гидроэлеваторных установок для очистки водосборных емкостей горных производств
Применение гидроэлеваторных установок (ГЭУ) в горной промышленности для откачки шламов и загрязненных вод осуществляется в настоящие время, главным образом, на участковом, проходческом водоотливе, для очистки зумпфов и т. п., там, где требуются установки с небольшими напорами и подачей.
На рис. 3.2 приведена гидравлическая схема ГЭУ передвижной проходческой установки [154].
Рис. 3.2. Гидравлическая схема гидроэлеваторной передвижной водоотливной установки
Установка состоит из гидроэлеватора 3, откачивающего воду из забоя по подводящему трубопроводу 1 с обратным клапаном 2 и подающего по напорному трубопроводу 5 транспортируемую и рабочую воду через предварительный отстойник 12 в емкость 13; центробежного насоса 6, откачивающего воду по трубопроводу 11 на вышележащий горизонт и подающего рабочую воду к насадку гидроэлеватора по трубопроводу 4; предварительного отстойника непрерывного действия 12, в котором осаждаются твердые частицы крупностью более 0,2 мм; емкости 13, являющейся приемной для насоса.
Габариты элементов установки позволяют размещать ее в проводимой выработке и перемещать по мере продвигания забоя.
Настройка рабочего режима насоса осуществляется дросселем 7 и задвижкой 10 по уровню воды в емкости. Регулирование установки производится задвижкой на сливном трубопроводе 9.
Первоначально гидроэлеватор располагается на расстоянии 6...7 метров от забоя. По мере его продвигания сначала наращивается подводящий трубопровод гидроэлеватора, а затем ближе к забою перемещается и гидроэлеватор. Для предотвращения слива воды из емкости при наращивании трубопроводов 4 и 5, на напорном трубопроводе насоса устанавливается кран или клапан 14. Объем воды в емкости, необходимый для запуска установки, должен быть не меньше объема трубопроводов 4 и 5.
Максимальное расстояние между емкостью и гидроэлеватором определяется техническими параметрами насоса и гидроэлеватора, а также углом наклона выработки к горизонту. Перекачкой насос и емкость перемещаются ближе к забою, когда напора гидроэлеватора недостаточно для откачки воды в отстойник.
Эффективность установки оценивается приведенными затратами на водоотлив, определяемыми по зависимости:
Епр = Епер + Еэл + Еам + Ек × Кн ; (3.1)
где Епер – стоимость переносок оборудования;
Еэл – стоимость электроэнергии, затрачиваемой но откачку притока за время проведения выработки;
Еам – амортизационные отчисления на оборудование;
Ек – капитальные затраты на оборудование водоотлива;
Ен – нормативный коэффициент эффективности.
Капитальные затраты и амортизационные отчисления подсчитываются после предварительного выбора насоса и другого оборудования установки по исходным данным:
Qпр – приток воды в забой;
l – длина проводимой выработки;
α – угол наклона выработки к горизонту;
Тпр – продолжительность проведения выработки (мес.).
Перемещение и взаимное расположение гидроэлеватора и перекачной насосной установки определяется условиями проведения выработки. При наличии свободного рельсового пути насосный агрегат и емкости целесообразно располагать на нем и перемещать по мере его укладки, поддерживая минимальное расстояние от забоя до емкости. Использование при этом гидроэлеватора с высоким значением коэффициента подачи существенно снижает расход электроэнергии на откачку воды. При размещении насосного агрегата и емкостей на почве выработки возрастает трудоемкость их перемещения. В этом случае целесообразно использовать гидроэлеватор с высоким значением коэффициента напора для увеличения шага переноски насоса и емкостей. Однако, с увеличением коэффициента напора гидроэлеватора снижается коэффициент его подачи и, поэтому при снижении трудовых затрат на переноску увеличивается расход электроэнергии на откачку воды.
Наименьшие приведенные затраты на водоотлив зависят от оптимальных для конкретных условий, стоимости переносок оборудования (их числа) и соответствующей стоимости расходуемой электроэнергии. Оптимальное число переносок, или, что то же самое, оптимальный шаг переноски, определяется в результате исследования функции (3.1) на экстремум, минимальное значение которой является критерием оптимизации.
По данным работы [154], использование передвижных гидроэлеваторных установок для водоотлива при проведении наклонных выработок на шахтах: «Трудовская» ПО «Донецкуголь», им. Г. Г. Капустина ПО «Лисичанскуголь» и «Родинская» ПО «Крясноармейскуголь» – способствовало улучшению условий работы проходчиков и повышению производительности их труда. Результаты работы использованы также при разработке перекачных гидроэлеваторов для участковых водоотливных установок с не заиливающимися водосборниками на шахтах «Родинская» и «Трудовская». Строительство и эксплуатация этих установок обеспечивает экономический эффект (часть эффекта получена за счет использования перекачных гидроэлеваторов, исключающих применение ручного труда по очистке водозаборных колодцев).
Однако следует отметить, что результаты данных исследований и разработок не могут быть применены в полном объеме на насосных станциях главного шахтного водоотлива, где требуются иные подходы и другие схемные решения по очистке водосборников от шламовых смесей.