книги / Транспортные машины и комплексы

пускает материал из камеры в камеру циклично (порциями), а вы­ дает его в трубопровод непрерывным потоком с помощью ячейко­ вого питателя 5.

В машине ПЗМ-1М цикл протекает следующим образом: выпус­ кается воздух из первой камеры и с помощью цилиндра 3 откры­ вается клапан 1, материал при этом пересыпается из загрузочного бункера в первую камеру; после этого закрывается клапан 1 и че­ рез золотник поступает сжатый воздух в первую камеру, затем открывается клапан 2 и материал пересыпается из первой камеры во вторую, после чего цикл повторяется. Все операции совер­ шаются автоматически с помощью цилиндров управления и пнев­ мораспределителя, приводимого в действие от пневмодвигателя 6.

давление, потребное для распределительной системы, — 0,6 МПа

пневматический или электрический мощностью до 7 кВт. Основ­ ные размеры (длина, ширина и высота): 2,53, 1,76 и 2,3 м; масса машины 3600 кг.

Донгипроуглемашем [57] разработана двухкамерная закладоч­ ная машина ДЗМ-2 (рис. 77).

Принцип действия ДЗМ-2 аналогичен ПЗМ-1М; основное от­ личие — в оригинальной конструкции самоуплотняющихся сек­ торных шлюзовых затворов. Сектор 1 свободно опирается на рычаги 2, установленные в корпусе, и фиксируется на них с помощью конических штифтов.

Затвор открывается с помощью штоков пневматических цилин­ дров.

Управление машиной автоматизировано, как и в ПЗМ-1М, с по­ мощью воздухораспределителя. При поступлении сжатого воздуха в камеру сектор 1 плотно прижимается к дуговым направляющим пересыпной воронки, снабженной резиновыми уплотнителями. При выпуске воздуха из камеры сектор под действием собствен­ ного веса опускается в пределах люфта конических отверстий.

Для ограничения величины отхода сектора от рычагов при от­ крывании затвора предусмотрен опорный ролик 3,

Длина трубопровода до 1500 м. Давление воздуха в рабочем трубопроводе 0,43 МПа (4,3 кгс/см2), потребное давление в рас­ пределительной коробке 0,55 МПа (5,5 кгс/см2).

Диаметр закладочного трубопровода 175—200 мм, частота вра­ щения ячейкового колеса 20 об/мин. Средний расход воздуха на 1 м2 закладочного материала 100—110 м3. Основные размеры

Рис. 77. Закладочная машина ДЗМ-2:

1 — сектор; 2 — рычаги, установленные на полуосях; з — опорный ролик; 4 — шток поршня пневмоцилиндра для открывания затвора; 5 — ячейковое колесо (питатель)

Стрелкой указано направление движения груза в рабочий трубопровод

(длина, ширина, высота): 1,94, 1,43 и 2,44 м; масса машины 4500 кг.

Для пневматической закладки наиболее подходящими являются не слишком абразивные, дробленные до 60—80 мм корен­ ные породы (сланцы, известняки, доломиты, породы отвалов шахт) крепостью не выше 8—10 по шкале М. М. Протодьяконова. При увлажнении свыше 4—6% желателен отсев фракций менее 3 мм.

Закладочные комплексы включают дробильные и сортировоч­ ные машины, бункера и питатели. Стремлспие избежать больших расходов сжатого воздуха и износа труб привело к широкому

Рис. 78. Схема вакладочного комплекса:

а — при доставке закладочного материала до горного бункера в вагонетках; б — при спуске груза по вертикальному трубопроводу; 1 — питатель; 2 — ленточный конвейер;

3 — закладочная машина

распространению технологических схем пневмозакладочных уста­ новок с радиусом действия 200—400 м. По этим схемам пневмозакладочная машина устанавливается на расстоянии не более 200 м от лавы. Незначительная длина пневмозакладочного трубопро­ вода позволяет осуществлять эффективную эксплуатацию пневмозакладочной установки при давлении сжатого воздуха до 0,4 МПа (4 кгс/см2).

На рис. 78 показан комплекс, когда порода на промежуточном горизонте доставляется до бункера в вагонетках, а от бункера до^закладочной машины — на ленточном конвейере.

§ 2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ

Гидротранспортом осуществляется перемещение мелких, мел­ кокусковых и кусковых сыпучих материалов в потоке жидкости.

Принцип действия и теория гидравлического и пневматиче­ ского транспортирования по существу одинаковы, хотя каждому из этих видов транспорта свойственны некоторые особенности^ вытекающие из присущих им физических свойств несущей среды.

По способу создания напора гидравлические транспортные установки разделяют на:

самотечные по открытым желобам и трубам, когда скорость потоку сообщается за счет разности уровней;

напорные, в которых разность давления жидкости в начале и в конце транспортной системы создается центробежными насосами или другими устройствами;

комбинированные, когда в одной части транспортной системы гидросмесь движется самотеком, а в другой — под действием искусственного напора.

Рис. 79. Схемы гпдротранспортных установок:

<i — с землесосом; б — с питателем; 1 — шламовый смеситель; 2 — щелоб для подачи шлама; 3 — землесос; 4 — шламовый трубопровод; 5 — шламовый бассейн; 6 — бассейн для воды; 7 — насос для воды; 8 — питатель; 9 — конвейер для транспортируемого материала; 10 — шламопровод; 11 — обезвоживающий грохот; 12 — приемный конвейер

Транспортируемый материал вводится в трубопроводы напор­ ных установок углесосами (землесосами), которые одновременно с загрузкой материала в трубопровод создают в нем необходимую скорость гидросмеси (рис. 79, а). В других гидротранспортных установках материал подается в трубопровод, в котором жидкость находится под давлением, питателями (рис. 79, б).

Преимуществом гидротранспортных установок с углесосами (землесосами) в сравнении с другими видами транспорта является простота конструктивной схемы, недостатками — сравнительно не­ высокий напор, строгое ограничение крупности загружаемых кус­ ков, обусловленное размерами проходных сечений цасосного ко­ леса, значительное измельчение материала и более низкий к. п. д. углесосов (землесосов) по сравпению с водяными цасосами. Не­ смотря на указанные недостатки, установки этого т^ца являются наиболее распространенными.

Гидравлическое транспортирование получает все большее рас­ пространение в горной промышленности как в сочет^ции с гидро­ механизацией разработки полезных ископаемых открытым и под­ земным способами, так и в качестве самостоятельно^ вида транс­ порта, а также для подачи закладочных материалов ^ выработан­

ное пространство. На рис. 80 приведены схемы шахтного гидро­ транспорта.

На рис. 80, а, б приведены схемы шахтного гидротранспорта в сочетании с гидроотбойкой в забое, включающие самотечное или напорное гидротранспортирование полезного ископаемого от забоя до зумпфа гидроподъема.

В первом случае (рис. 80, а) уголь, отбитый гидромонитором, направляется непосредственно в зумпф гидроподъема или в зумпф участковой углесосной установки, откуда участковым углесосом перекачивается в зумпф гидроподъема. Перед поступлением в зумпф крупная фракция отделяется на грохотах и подается в дробилку.

Во втором случае (рис. 80, б) полезное ископаемое, отбитое гидромонитором, вместе с водой самотеком поступает в зумпф участковой углесосной установки. Из зумпфа гидросмесь угле­ сосом перекачивается по трубопроводу в зумпф гидроподъема, от­ куда углесосами главного гидроподъема выдается на поверхность по трубопроводу.

В комбинированной схеме (рис. 80, в) предварительно отбитая горная масса проходит через грохоты, крупные фракции — через дробилку. Вода в зумпф подается по трубопроводу. Гидросмесь углесосами транспортируется по трубопроводу в камеру гидро­ подъема, откуда гидроподъемной установкой выдается на поверх­ ность.

Применение гидротранспорта для бесперегрузочной выдачи угля от забоя на поверхность требует больших напоров.

Кроме того, ограниченные размеры проходного отверстия угле­ сосов требуют предварительного дробления угля. Поэтому для шахт перспективны гидравлические транспортные комплексы с пи­ тателем. В установках с питателями возможно перемещепие более крупных кусков при меньшем измельчении их. Основной причи­ ной ограниченного применения их является сложность процесса ввода материала в трубопровод, находящийся под давлением. Создание конструктивно простых, надежно действующих пита­ телей является важной задачей.

К основным параметрам, характеризующим жидкую составля­ ющую гидросмеси и используемым в практических расчетах гидро­ транспорта пород, относятся вязкость, плотность, относительная плотность и относительная взвешивающая способность (Архиме­ дова сила) жидкости.

Вязкость — свойство жидкости оказывать сопротивление ка­ сательным усилиям, проявляющимся при движении жидкости. Это явление аналогично трению. Поэтому силы, проявляющиеся при скольжении слоев жидкости, обусловленные ее вязкостью, называются силами внутреннего трения.

Гидравлическая крупность— основное понятие, характеризу­ ющее твердую составляющую гидросмеси. Гидравлическая круп­ ность — это скорость установившегося движения при свободном падении частиц в спокойной воде, измеряемая в м/с.

Рио. 80. Схемы шахтного гидротранспорта:

а — схема одноступенчатого напорного транспорта при гидроотбойке и движении пульпы самотеком до зумпера; б — схема напорного двухступен­ чатого гидротранспорта в сочетании с гидроотбойкой в забое; в — комби­ нированная схема конвейерного и гидравлического транспорта; 1 — гид­ ромонитор; г — желоб; з — грохот; 4 — дробилка; 5 — зумпф; в — углесос

Величина гидравлической крупности зависит от размеров, формы и плотности частиц, вязкости и температуры воды. Гидравлическую крупность определяют опытным или расчетным путем.

Мелкие частицы, падающие в воде с постоянной скоростью, подчиняются закону Стокса и характеризуются ламинарным обте­ канием. Эти частицы (крупностью для кварца d ^ 0,15 мм) назы­ ваются мелкодисперсными.

Частицы, закон обтекания которых соответствует переходному режиму — от турбулентного к ламинарному, называются крупно­ зернистыми (для кварца 0,15< d <3 1,5 мм).

Частицы, обтекание которых при свободном падении является турбулентным, называются кусковыми (для кварца й > 1 ,5 м м ) .

Взависимости от дисперсного состава горные породы в смеси

сжидкостью образуют различные двухкомпонентные среды, кото­ рые принято подразделять на тонкодисперсные (частицы 0,05— 0,15 мм), грубодисперсные (0,15—1,5 мм), суспензии и неоднород­ ные дисперсные системы (частицы более 1,5—2,0 мм). Гидросмеси чаще всего представлены полидисперсными системами, включа­ ющими частицы различных размеров.

Скорость витания

противления падению частиц в воде сх могут быть приняты постоян­ ными и равными: для горных пород (кварца, щебня, гравия) при

щение жидкости в потоке вихрей, совершающих поступательное и вращательное движение.

Теоретические и экспериментальные исследования показали, что режим движения жидкости зависит от численного значения безразмерного параметра Re — числа Рейнольдса:

где v — средняя скорость течения жидкости, м/с;

D— диаметр трубопровода, м;

v— кинематическая вязкость жидкости, м2/с.

движение с близким к равномерному распределению частиц по поперечному сечению трубопровода, которое практически воз­ можно при тонкодисперсных гидросмесях, а также для других видов гидросмесей, но при больших скоростях потока;

движение потока с неравномерным распределением твердых частиц по поперечному сечению. Этот режим имеет место при средней скорости потока, равной критической. Движение твердых частиц при критической скорости происходит при минимальном расходе энергии на перемещение;

движение потока при частичном отложении частиц и с обра­ зованием на дне трубопровода неподвижного слоя. Такой режим иногда используют при перемещении абразивных материалов для меньшего изнашивания трубопроводов. При этом периодически промывают трубопровод чистой водой.

Критическая скорость укр — это наименьшая скорость транс­ портирования, которая предшествует началу осаждения частиц из движущегося потока гидросмеси. Этот режим соответствует наименьшим удельным затратам энергии и минимальным гидра­ влическим сопротивлениям. При скоростях гидросмеси несколько меньше критических происходит осаждение частиц на дне трубо- # провода с образованием неподвижного слоя заиления (работа трубопровода с заилением). Этот режим применим только для транспортирования мелкого материала, так как возможна заку­ порка трубопровода. Фактические скорости гидросмеси прини­ маются (1,06 -г- 1,2) г;кр.

Движение гидросмеси в горизонтальном трубопроводе вслед­ ствие восходящей струи и градиента скорости по вертикали при турбулентном движении жидкости обусловливает перемещение твердых частиц скачкообразно и волочением по дну в зависимости от крупности и плотности во взвешенном состоянии.

Относительная взвешивающая способность воды характери­ зуется параметром Архимеда а и определяется отношением раз­ ности плотностей твердого и воды к плотности воды:

а — Р т — Ро

Ро

где рт и р 0 - соответственно плотность твердого и воды, кг/м3* Для расчета гидротранспорта кусковых материалов (d = 2 -ь -г- 3 мм) и их смесей с более мелкими частицами можно пользо­

ваться формулой, предложенной ИГД им. А. А. Скочинского и методикой, утвержденной Госстроем РСФСР (СН 198—61) [31,

а— эмпирический коэффициент; для породы а = 1,4; для угля а = 1,9; для угольных смесей

Сх — весовое содержание угля в углеродной смеси, %. Плотность гидросмеси

_К г —|—Рт кг

Рг== к ' + 1 ’ W

где К' = Ж Т — отношение жидкого к твердому — удельный расход воды на 1 м5 транспортируемого ма­ териала;

Величина К г зависит от крупности кусков и расстояния транс­ портирования.

Для предварительных расчетов можно принимать К' = 4 т б при транспортировании породы, например дробленого закладоч­ ного материала, и К' = 3 -т- 4 при транспортировании угля.

Ниже приведены значения коэффициента К ' при следующих диаметрах трубопровода:

для ф то получим приближенные значения: для кварца, щебня, гравия и других горных пород ф ^ 0 ,5 5 ; а = 1,4; для угля рг =

по трубам сводится к выбору диаметра трубопровода и соответ­ ствующего оборудования. Исходными данными для расчета яв­ ляются производительность гидроустановки, дальность перекачки, высота подъема гидросмеси и физико-механические свойства тран­ спортируемого материала (плотность, пористость и др.).

Часовая производительность гидроустановки по гидросмеси определяется по формуле

<?T = <?rpl(l — m) + q),

где Qr — производительность установки по твердому, м3/ч; т — пористость породы (т ^ 0,25 -f- 0,5);

q — удельный расход воды на транспортировку 1 м3 породы. Проф. В. С. Мучник указывает следующие значения крити­ ческих скоростей при транспортировании угольной пульпы с ря­

довым углем крупностью до 80 мм [17]:

чистой воде для гладких труб в зависимости от диаметра можно принимать следующие значения: