Лекція № 10

Тема лекції: Гідравлічний та пневматичний транспорт

План лекції

1) Загальні відомості.

2) Схеми гідротранспортних установок.

3) Пневмотранспортні установки.

Література [2] с. 87 – 93

1) Загальні відомості.

В последнее время в угольной промышленности для транспортиро­вания угля, породы и закладочных материалов все шире применяют гидравлический и пневматический транспорт, сущность которого — перемещение твердых насыпных частиц горной массы в смеси с водой или воздухом.

Гидротранспорт применяют для транспортирования насыпных грузов, которые не размокают, не прилипают к стенкам трубопроводов и не слипаются, например, при вскрыше и удалении пустых пород на открытых разработках, ведении закладочных и заиловочных работ, от­крытой и подземной добыче угля способом гидромеханизации на обо­гатительных фабриках. На угольных предприятиях гидротранспорт ис­пользуют для перемещения угля от очистного забоя по технологичес­ким трубопроводам, проложенным в горных выработках в сторону околоствольных дворов. С помощью гидротранспорта уголь и порода выдаются на поверхность шахты и доставляются к обогатительным фаб­рикам или на склад, с поверхности транспортируются закладочные материалы для закладки выработанного пространства.

Пневмотранспорт используют для транспортирования угля, бе­тонных смесей и закладочных материалов, а также при разгрузке угля и цемента из железнодорожных вагонов. В последнее время распрост­раняется трубопроводный контейнерный пневматический транспорт (ТКПТ), ТКПТ - это транспортные трубопроводы, в которых на коле­сах груженые контейнеры движутся под действием воздуха, пода­ваемого воздуходувными станциями. Контейнеры могут быть объеди­нены в составы. Движение контейнеров может происходить как при напоре струи воздуха, так и при разрежении.

2) Схеми гідротранспортних установок.

По принципу действия гидротранспорт может быть самотечным и напорным. Этот вид транспорта может быть применен для доставки горной массы при гидравлическом способе разработки месторожде­ния, от очистного забоя до обогатительной фабрики на поверхность. При этом могут быть совмещены доставка, откатка и подъем груза по вертикальным выработкам. Гидротранспорт может использоваться для перемещения горной массы между отдельными механизмами и аппа­ратами на обогатительных фабриках, транспортирования хвостов в от­валы и породы при гидровскрышных работах на разрезах, а также для механизации закладочных и з аилов очных работ.

Самотечный транспорт (рис. 28, I, а) применяют на шахтах для доставки полезного ископаемого по горизонтальным и слабонаклонным выработкам с углом наклона не менее 0,03-0,07 при грузопотоках до 600 т/ч с длиной транспортирования до 1500 м. Перемещение груза при самотечном транспорте производится по деревянным и металлическим желобам, лоткам и дренажным канавам. При самотечном транспорте перемещение гидросмеси происходит под действием силы тяжести (ско­рость грузу сообщается за счет разности отметок h).

Напорные гидротранспортные установки используют при транспор­тировании насыпных грузов. Принцип их работы — перемещение гидро­смеси под напором по трубам на необходимую высоту. Гидротранспортные установки могут иметь естественный напор, для чего необходим вертикальный или наклонный став трубопровода, и искусственный, создаваемый углесосами или центробежными насосами с питателями.

Установки с естественным напором (рис. 28, I, б) применяют для подачи в шахту закладочных материалов в выработанное пространство лав или в другие погашаемые горные выработки. Такие установки со­оружают на поверхности шахты вблизи ствола, в котором проложены трубы для спуска пульпы.

Из приемного бункера 1 дробленая порода крупностью до 50 мм поступает в трубы 3, одновременно с этим в трубопровод 2 подается вода в количестве, необходимом для создания нужной концентрации пульпы.

и крупнос­ти материала 50 мм.

Напорное гидротранспортирование с искусственным напором (рис. 28, I, в, г) осуществляется под действием напора, создаваемого углесосами или центробежными насосами. Напор должен обеспечивать перемещение пульпы по трубопроводам и подъем ее на необходимую высоту.

Для загрузки пульпы в пульпопроводы применяют две принципи­ально различные схемы.

Схема загрузки с помощью углесосов (рис. 28, 7, в) целесообразна для транспортирования по горизонтальным выработкам и подъема пульпы на поверхность шахты. Схема обеспечивает производительность до 1000 т/ч при высоте подъема на один углесос до 300 м. Пульпа из пульпосборника 3 захватывается углесосом 4 и далее перемещается по пульпопроводу 5.

Схема загрузки посредством центробежных насосов с питателем (рис. 28.1, г) на гидрошахтах не применяется, так как насосы не прис­пособлены для перекачки пульпы. Такие установки используют для подачи породы в отвал. Производительность установок до 1600 м³/ч, при длине транспортирования до 10 км и крупности кусков до 100 мм. Перед подачей в питатель породу дробят. Насос 1 из водосборника 2 захватывает чистую воду и подает в трубы, куда по пути поступает дроб­леная порода из питателя 4.

В установках с углесосами высота и производительность могут быть увеличены в несколько раз, если углесосы переключить на последова­тельную или параллельную работу. Однако для этого требуются допол­нительно оборудование и сооружение камер, увеличение численности обслуживающего персонала, что обусловит рост стоимости транспорти­рования и возможной аварийности из-за увеличения количества обору­дования.

При использовании углесосов (см. рис. 28, I, в) уголь в лаве поступает в рештаки, где смешивается с водой. Пульпа достав­ляется на откаточные штреки и с помощью транспортных средств 1 подается в зумпф 3 (пульпосборник), но перед этим дробится на дро­билке 2. Из зумпфа пульпа захватывается углесосом 4 и транспортирует­ся по пульпопроводу 5 на поверхность. Из пульпопровода пульпа на­правляется на обезвоживающий виброгрохот 6. Крупный уголь после виброгрохота поступает на конвейер 7 и далее на обогатительную фаб­рику, склад или непосредственно потребителю, а мелочь с водой — в шламовые отстойники 8. Осветленная вода из шламовых отстойников поступает в резервуары насосной станции и затем снова подается в шахту на гидромониторы.

Напорные гидротранспортные установки с питателями и центробеж­ными насосами (см. рис. 28,7, г) применяют для подъема угля из глубо­ких шахт. Высота подъема на один насос достигает 1300 м.

Применение центробежных насосов для перекачки пульпы из глу­боких шахт является более перспективным по сравнению с углесоса­ми, по ограничивается сложностью процесса загрузки угля (породы) в пульпопровод. Технологическая схема такой установки (см. рис. 28, I, г), где вместо углесоса используется центробежный насос. Насос Насос 1 захватывает чистую воду из водосборника 2 и перемещает ее по трубопроводу 3. На пути движения воды над трубопроводом уста­навливается питатель 4, который подает уголь в пульпопровод 5. Пи­татель загружается из бункера 9, в который уголь определенной фрак­ции поступает из дробилки 10. Загрузка угля из питателя в трубопровод 3 должна происходить так, чтобы вода пошла не в бункер, а в пульпо­провод 5. Пульпа, поступившая на поверхность шахты, принимается так же, как и по схеме с углесосом.

Положительные свойства гидротранспорта: непрерывность тран­спортирования угля по сложной трассе с подъемом под любым углом и по вертикали; значительная длина транспортирования без промежу­точных перегрузок; возможность полной автоматизации транспорт­ных работ; невысокая трудоемкость; возможность перемещения гру­зов из нескольких мест в одно или, наоборот, из одного в несколько путем применения разветвленных трубопроводов; отсутствие пылеобразования и потери угля.

Недостатки гидротранспорта: ограничение транспортирования груза по размеру отдельных кусков; необходимость дробления угля; увлаж­нение и, следовательно, снижение качества угля; быстрый износ тру­бопроводов, а при углесосах — износ направляющих аппаратов; значи­тельный расход электроэнергии; потребность большого количества во­ды; опасность застревания пульпы в пульпопроводах и замерзания ее її трубах при низких температурах; порывы на стыках и заиливание горной выработки.

3) Пневмотранспортні установки.

С помощью пневмотранспорта груз может перемещаться непосред­ственно по трубам, и в контейнерах, оборудованных радиальными ко­лесами.

Принцип действия пневматических и гидравлических транспорт­ных установок основан на использовании свойств потока воздуха (или жидкости) оказывать давление на находящиеся в нем насыпные мате­риалы, а при соответствующей скорости — поддерживать их во взве­шенном состоянии и перемещать. Для перемещения контейнеров при пневмоконтейнерном транспорте создается необходимое давление или вакуум. Контейнеры для их перемещения в трубах должны иметь хоро­шее уплотнение зазора между пневмоводом и внутренней частью трубы.

По способу получения разности давлений в начале и конце трубо­провода пневматические транспортные установки разделяются на наг­нетательные, всасывающие и комбинированные.

Всасывающие установки применяют для транспортирования легких материалов, нагнетательные - для транспортирования на значительные расстояния с дальностью до 2 км.

Основные элементы пневмотранспортных установок — трубопро­воды, воздуходувки или компрессоры, закладочные машины и отдели­тели, колесные контейнеры, пневмоводы, загрузочные и разгрузочные станции, люки-лазы, стрелочные переводы и др.

Диапазоны производительности (при непосредственном перемеще­нии грузов в трубах) и расстояния транспортирования пневматическими транспортными установками весьма широки: соответственно 250—300 т/ч при перемещении мелких фракций насыпных материалов и 2000 м.

Количество составов контейнеров в трубопроводе зависит от длины транспортирования и производительности; оно колеблется от 4 до 21 при углах наклона от 0,5 до 1,5° и дальности транспортирования от 3 до 40 км с оптимальной скоростью от 15 до 30 км/ч.

Для перемещения составов контейнеров в качестве движителя при­меняют пневмовоз — устройство, по конструкции аналогичное контей­неру, но не имеющее кузова. На колесной оси пневмовоза смонтирова­ны уплотнители из прочной эластичной резины. Расход воздуха в систе­мах трубопроводного контейнерного пневматического транспорта (ТКПТ) зависит от скорости движения составов, площади поперечного сечения трубопровода и перетока воздуха через зазоры уплотнительных устройств пневмовоза.

Погрузочно-разгрузочные операции в системах ТКПТ выполняют как с остановкой контейнеров, так и на ходу. Этот комплекс объеди­няет трубопроводную магистраль, комплект контейнеров, пневмовоз, загрузочную и разгрузочную станции, стрелочные переводы, полнопро­ходные негерметизированные задвижки, линейные компенсаторы, лю­ки-лазы и датчики прохождения составов.

Перемещение грузов в системах ТКПТ может происходить по од­но- двух- и трехтрубной системе трубопроводов (рис. 28, II, а-в). Та­кая система обеспечивает высокий грузооборот и ритмичную доставку в любых погодных и климатических условиях при температурах от 39 до +40°С, не загрязняет окружающую среду и обеспечивает достав­ку там, где доставка другими транспортными средствами нецелесообраз­на из-за больших трудовых и финансовых затрат. Все погрузочно-разгрузочные операции легко автоматизируются, благодаря этому достигается производительность труда, приблизительно в 10 раз большая чем на автотранспорте, и снижается численность обслуживающего персонала. Себестоимость транспортирования в системе ТКПТ в 2-3 раза меньше, чем на автотранспорте.

Численность обслуживающего персонала, зависящая от расстояния /, и объема перевозок Q, колеблется от 9 до 21 чел. (при L = 3 т 40 км и Q = 300 * 3000 тыс. т/год).

Контрольні питання

1) Принцип роботи гідротранспортних установок.

2) Принцип роботи пневмотранспортних установок.