ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие предназначено для получения студентами не обходимых первичных знаний о принципе работы устройств нефте газовой, горной промышленностей и электростанций (на примере работы ТЭЦ — теплоэлектроцентрали).
Пособие состоит из трех частей. В первой и второй частях опи сываются процессы добычи полезных ископаемых. В третьей части описывается процесс преобразования энергии топлива в электриче скую и тепловую.
Полезными ископаемыми называют природные минеральные образования органического или неорганического происхождения, которые могут быть использованы человеком с достаточным эконо мическим эффектом. Под добычей полезных ископаемых понимают извлечение их из земной коры или гидросферы. В более узком смыс ле под этим термином понимают количество полезного ископаемого, добываемого в единицу времени. В природе полезные ископаемые встречаются в твердом, жидком и газообразном состоянии.
Существуют следующие способы добычи полезных ископае мых: подземный, открытый, комбинированный, со дна водоемов (озер, морей и океанов), геотехнологический и скважинный. Добы чу полезных ископаемых осуществляют горные предприятия.
Горное предприятие — самостоятельная производственная единица, осуществляющая разведку, добычу и обогащение полез ных ископаемых. Горное предприятие, осуществляющее добычу и первичное обогащение полезных ископаемых, называется горно добывающим. Существуют следующие виды горнодобывающих предприятий: шахта, рудник, карьер (разрез), прииск, промысел.
Шахта — горное предприятие, предназначенное для добычи полезных ископаемых подземным способом.
Рудник — горное предприятие, служащее в основном для под земной добычи руд, горно-химического сырья и строительных мате риалов. Этим понятием иногда пользуются для обозначения несколь ких шахт (карьеров), объединенных в единую административно-хо зяйственную единицу с централизованным хозяйством.
Карьер — горное предприятие, осуществляющее добычу по лезных ископаемых открытым способом. Разрез — карьер по добы че угля.
Прииск — горное предприятие по добыче россыпных месторо ждений драгоценных металлов (например, золотой прииск).
Промысел — горное предприятие по добыче жидких и газооб разных полезных ископаемых (например, нефтяной промысел).
Разработкой месторождения называют комплекс работ по вскрытию, подготовке и очистной выемке. Эти работы являются стадиями разработки месторождения.
При разработке учебного пособия большая помощь была ока зана со стороны главного инженера рудника БКПРУ-2 Р. Р. Насибуллина и заместителя главного инженера рудника БКПРУ-2 А. Г. Ананьева, за что авторы данной работы им искренне благо дарны.
Рис. 5. Сечение рудоподъемного ствола: а — скипо-клетевой подъем с жесткой армировкой; 6 — скиповой подъем с жесткой многорасстрельной армировкой (с проти вовесом); в — четырехскиповой подъем с жесткой многорасстрельной армировкой; г — четырехскиповой подъем с консольной (безрасстрельной) армировкой; д — ски повой подъем с гибкой (канатной) армировкой
применяются два принципиально различных по конструкции и при меняемым материалам типа армировки:
-жесткая, состоящая из длинных металлических (реже дере вянных) балок {расстрелов) — многорасстрельная, или из коротких отрезков металлического профиля {консолей) — беззрасстрельная;
-гибкая (канатная), состоящая из канатов 1 (рис. 5, д), кото рые навешиваются в стволе и закрепляются в двух точках — на ко пре и в зумпфе* Отбойные канаты 2 (рис. 5, д) предохраняют подъ
емные сосуды от столкновений во время движения.
Сечение рудоподъемного ствола с многорасстрельной, кон сольной и гибкой канатной армировкой приведено на рис. 5.
Зумпф — углубление в шахтном стволе, предназначенное для скопления Воды, выкачиваемой насосами, которое называется также водоскопом и капежом.
1.2. Вентиляция рудника
Различают шахтные вентиляторные установки главного (об служивающего шахту), вспомогательного (обслуживающего от дельные участки, включенные в общую схему проветривания шах ты) и местного проветривания (обслуживающего забои подготови тельных выработок).
По принципу действия вентиляторы бывают осевые и центро бежные.
Осевой (аксиальный) вен
тилятор. В осевых вентилято |
|
рах поток воздуха движется па |
|
раллельно оси вращения рабочих |
|
колес (рис. 6). Вентилятор состо |
|
ит из металлического кожуха 2, |
|
внутри которого вращается рабо |
|
чее колесо 4 с укрепленными на |
|
нем лопатками 1. За рабочим ко |
|
лесом расположено неподвиж- |
Рис. 6. Осевой вентилятор |
ное устройство с лопатками 3 для |
|
выравнивания закрученного рабочим колесом потока воздуха. Для уменьшения лобового сопротивления при входе потока воздуха в вентилятор на рабочем колесе устанавливается обтекатель 5.
Вентиляторы подобной конструкции небольшие по размерам и применяются для проветривания отдельных забоев и при работе на трубопроводах. Типы выпускаемых вентиляторов — ВМЭ (вен тилятор местного проветривания электрический) и ВМП (вентиля тор местного проветривания пневматический). В наименовании ти па вентилятора указывается также диаметр рабочего колеса в деци метрах, нацример ВМЭ-6 или ВМ-5.
В осевых отечественных вентиляторах, используемых для про ветривания шахт и рудников, обычно не одно, а два рабочих колеса, которые тарке называют ступенями. В настоящее время выпускают вентиляторы типа ВОД (вентилятор осевой двухступенчатый). Са мым большим по размеру отечественным осевым вентилятором на данный момент является вентилятор ВОД-50.
Центробежный (радиальный) вентилятор. Основу центро бежного вентилятора (рис. 7) составляет рабочее колесо 7, между
передним и задним дисками которого закреплены профильные кры ловидные лопатки 2 таким образом, что их входная кромка распола гается на окружности меньшего радиуса, чем выходная хвостовая часть. Рабочее колесо может быть с лопатками, загнутыми вперед по ходу колеса, радиальными (совпадающий с направлением радиу са) и загнутыми назад. Назначение рабочего колеса — передавать энергию привода вентилятора перемещаемому воздуху. Рабочее ко лесо вращается в спиральном стальном кожухе 3. Улиткообразный кожух предназначен для подачи воздуха в определенном направле нии. Воздух засасывается в вентилятор через входной коллектор 4, в котором установлены не вращающиеся, а только поворачиваю щиеся каждая относительно своей оси лопатки 5 направляющего аппарата. Направляющий аппарат предназначен для подачи возду ха к рабочему колесу с определенной скоростью и под определен ным углом, это позволяет регулировать рабочие режимы вентиля тора.
В рабочее колесо воздух входит параллельно оси вала вентиля тора, затем под действием тяги, развиваемой лопатками, и центро бежной силы поворачивает на 90°, проходит между лопатками, вы-
Рис. 7. Центробежный вентилятор