Гідротранспорт (гідравлічний транспорт) корисних копалин є одним з видів трубопровідного транспорту, при якому потоки води або суміші несуть із собою по трубах сипкі матеріали, або переноситься за допомогою нагнітача гомогенне середовище. [9]

Завдяки відомим достоїнствам ці види транспорту знаходять застосування при переміщенні: корисних копалин (вугілля, піску, гравію, нафти, розчинів солей і багато чого іншого) від місця видобутку до споживача; відходів збагачувальних фабрик; золи та шлаку теплових електростанцій у відвали; порожньої породи до місця складування і інше.

У багатьох схемах гідротранспорту є вертикальні або похилі ділянки, наприклад:

• підйом твердого матеріалу з підземних виробок або з дна різних водоймищ при видобутку корисних копалин;
• підйом краплинної рідини (води, нафти і ін.) на поверхню.

Як показали теоретичні й експериментальні дослідження Донецького національного технічного університету та інших наукових центрів, а також досліди експлуатації створених ними гідросистем, іноді вельми доцільно використовувати ерліфтні установки.

Як показує аналіз роботи гідротранспортних систем на гірничих підприємствах, ефективність використання цього виду транспорту не відповідає його технічним можливостям: висока трудомісткість робіт при експлуатації обладнання, високий гідроабразивний знос установок і трубопроводів, низький робочий ресурс насосів, високі металоємність і енергоємність гідротранспортних систем. Так питома витрата електроенергії на 1 м3 при гідравлічному транспортуванні складає: гравію - 4,9-6,6 кВт • год.; піску -3,2-3,6; хвостів збагачення - 21,4 кВт • год.; вугілля - 24,2 -25,5 кВт • год. Термін служби трубопроводів при транспортуванні крупно-фракційного матеріалу не перевищує 6-8 місяців, дрібно фракційного матеріалу - не більше року, а питома витрата труб складає 0,5-1,5 кг/м3. Щорічна потреба в трубопроводах в гірській промисловості становить 2,5 - 3,5 млн. погонних метрів.

Одним з найбільш складних і аварійних ланок у технологічному ланцюгу збагачувального підприємства є водно-шламова система. Це пов'язано з тим, що зважена вугільно-породна суміш має дуже високу абразивність, що негативно впливає на транспортні механізми та їх вузли, що містять велику кількість рухомих і тертьових деталей. У результаті абразивного зносу значно знижується ресурс механізмів і в остаточному підсумку значно знижується їх надійність і зростає аварійність. Одним з таких елементів транспортної системи на збагачувальному підприємстві є елеватори, призначені для підйому і зневоднення вологого концентрату.

Для виключення з технологічного ланцюга потенційно ненадійнї і високо аварійнї ланки, вважаю за доцільне встановлення ерліфтів замість існуючих елеваторів ЕОС-6. Дане рішення дозволить підвищити надійність та знизити аварійність водно-шламової системи.

З сучасним рівнем технічного розвитку, вдосконалення систем підприємства відіграє важливу роль в його конкурентоспроможності. Заміна елеваторів ерліфтною установкою дозволить:

• значно підвищити надійність гідротранспортних системи підприємства;
• знизити витрати на капітальний ремонт та обслуговування;
• меншити простір який займає установка;

Ерліфтні підйомники вперше були запропоновані в 1846 році Кокфордом в Пенсільванії і майже одночасно Сіменсом в Англії. Але практичне застосування ерліфт отримав тільки з 1891 року. Ерліфт є одним з найбільш простих способів підйому рідини. Принцип дії ерліфта заснований на тому, що в двох сполучених посудинах співвідношення рівнів рідин зворотньо пропорційних їх питомим вагам. При подачі повітря по повітряним трубам в змішувач, розташований нижче динамічного рівня рідини в свердловині на 40-70 метрів, утворюється водоповітряної суміш (пульпа) питома вага якої значно нижче питомої ваги води. Водоповітряної суміш, з-за різниці питомих ваг піднімається по водопідйомним трубам до гирла свердловини і виливається в водозбірник. Ерліфтна установка складається з компресора, повітряних труб, водопідйомних труб і змішувача. [1]

В даний час існує 3 системи ерліфтів (рис. 1), що відрізняються за взаємним розташуванням повітряних і водопідйомних труб в свердловині:

1. концентрично, коли повітря подається по повітряним трубам розташованим всередині водопідйомних, а пульпа піднімається по кільцевому зазору між трубами (центральна система або система Поле) (рис.1);
2. повітряні і водопідйомне труби розташовуються в свердловині паралельно один одному ("поруч" або система Мамут) (рис. 1б);
3. концентрично, але повітря подається по кільцевому зазору між трубами, а пульпа піднімається по центральній водопідйомне трубі (система Сандерса).

Досить широке застосування знайшли ерліфтні насоси для створення внутріскважинной циркуляції рідини. Оскільки при спуско-підйомних операціях з подвійною колоною труб ерліфта застосовується звичайний буровий інструмент, то розроблені конструкції з'єднань подвійної колони труб замками. Такий спосіб кріплення ерліфтних труб дозволяє прискорити спуско-підйомні операції, а також дає можливість при необхідності легко виймати центральні трубки. [2]

Всесоюзним науково-дослідним інститутом методики і техніки розвідки (Вітр) Міністерства геології розроблені дві конструкції ерліфтних снарядів, які принципово відрізняються виконанням внутрішньої повітря подавальної труби, яка може бути як металевою, так і гнучкою поліетиленовою. Снаряд ерліфтний СЕ-63, 5 являє собою колону водопідйомних труб, усередині якої розміщені металеві повітря подавальні трубки. Ерліфтні труби зібрані в секції (свічки). Внутрішня трубка призначається для проходу стисненого повітря і являє собою власне трубку (довжина підганяється при складанні свічки), з одного боку якої вварена опорна втулка, а з іншого - нарізана внутрішня різьба. За допомогою втулки, що має зовнішню різьбу, внутрішня трубка закріплюється в перехіднику. Знизу трубка закріплюється за допомогою натяжного гвинта. Опорна втулка, трубка внутрішня і натяжний гвинт утворюють єдиний канал для проходу потоку повітря. Герметизація внутрішніх трубок досягається за рахунок стиснення мідних прокладок при зборці. Для запобігання віджимання гвинта і для створення більш надійної герметизації нижнього кінця трубки, натяжний гвинт можна затиснути круглою гайкою із зовнішнім різьбленням. У корпусі і в муфті рівномірно по окружності покладені циліндричні канали, призначені для проходу водоповітряної суміші через замкове з'єднання.

Відома конструкція ерліфтного насоса з різьбовим з'єднанням, розроблена в ДонДТУ Неудачин Г.І. та Пилипця В.І. У конструктивному відношенні ерліфтний насос складається з муфти, перехідника, подовжувача, внутрішніх водопідйомних труб, зовнішніх повітря подавальних труб, патрубка для з'єднання внутрішніх труб в колону довжиною 9 м, обмежувачів для фіксування внутрішніх труб, штока з трьома ущільнювальними гумовими кільцями, циліндра, змішувача. [8]

Для запобігання вигину і поломок внутрішніх труб на штуцеру встановлено три центруються планки. Зовнішні повітря подавальні труби з'єднуються між собою в свічки муфтами, а свічки згвинчуються муфтами та ніпелями. При згвинчені двох свічок (довжиною по 9,6 м) між собою, шток з гумовими ущільнювачами одної із внутрішніх труб, входить у циліндр з іншої труби і, таким чином, здійснюється герметичне ущільнення внутрішніх водопідйомних труб. Змішувач являє собою трубку діаметром 42 мм, у якій просвердлені 200 отворів діаметром 4 мм. Збірка і розбирання подвійної колони труб проводиться в майстернях після виготовлення або на буровій при необхідності заміни труб або їх з'єднань. Збірка і розбирання здійснюються звичайними буровими ключами. У ерліфтному насосі Г. І. Неудачин і В. І. Пилипця використані стандартні замкові з'єднання труб.

Насос складається з водопідйомних труб і повітряних трубок, ніпеля замку з гільзою і муфти замку з гільзою. Ущільнення повітряного каналу досягається гумовою прокладкою, а також замковою різьбою. Повітря подається в змішувач по повітря подавальним трубкам через поздовжні канавки в замках. Скидання пульпи здійснюється через відвідний шланг. [4,5]

Даний ерліфтний насос розроблений для труб діаметром 114 мм з висадженими всередину кінцями і повітряних труб діаметром 25 мм. Для нормальної роботи ерліфта необхідно використовувати компресор з тиском 0.6 - 0.8 МПа і продуктивністю 7 - 9 м3/хв. При такому тиску стисненого повітря ерліфт забезпечить перепад тиску промивальної рідини 0.4 - 0.5 МПа при глибині опускання змішувача 70 - 80 м. ерліфтні насоси з металевими повітря подавальними трубами мають деякі суттєві недоліки, до яких слід віднести:

• складність в збірці, яку попередньо необхідно здійснювати тільки на поверхні;
• неможливість застосування водопідйомних труб діаметром менше 63,5 мм;
• невисоку надійність в експлуатації, на увазі часті поломки внутрішніх труб і порушення герметичності з'єднань;
• зменшення перетину прохідних каналів у замкових з'єднаннях, які знижують продуктивність ерліфта, внаслідок значних гідравлічних опорів в цих місцях.

Ерліфт відноситься до одного з найбільш простих способів підйому води з свердловин, однак з огляду на те, що для роботи ерліфта використовується дорогий вид енергії - стиснене повітря, в стаціонарному водопостачанні ерліфт застосовують переважно для артезіанських установок невеликих подач. Завдяки перевагам ерліфта, його широко застосовують для прокачування геологорозвідувальних, артезіанських свердловин і водо-понижувальних з використанням пересувних компресорів. Є приклади ефективного застосування ерліфта для водозниження при проходці вертикальних стволів. До інших недоліків ерліфтів можна віднести:

• низький к.к.д., який не перевищує 20-22%;
• велику металоємність;
• складне компресорне господарство;
• потреба у великому зануренні змішувача під динамічний рівень рідини в свердловині;
• різке зростання потрібної витрати повітря, потужності компресора і зниження к.к.д. при збільшенні глибини рівня відкачуваної рідини;
• труднощі створення декількох знижень в процесі досвідчених відкачок;
• для заміру дебіту свердловини необхідні спеціальні пристрої з метою дегазації.

До достоїнств ерліфта належить:

• простота обладнання свердловини;
• можливість відкачування рідини з великим вмістом твердої фази;
• відсутність рухомих частин;
• можливість використання в викривлених і спрямованих свердловинах.

Подача і натиск ерліфтних установок залежить від типу застосовуваного компресора, глибини залягання динамічного рівня рідини і діаметра водопідйомних труб. Подача ерліфтів, при застосуванні пересувних установок типу ДК-9М, складає до 100м3 / г, а напір до 120м. При відкачуванні води з свердловини дебіт регулюється шляхом збільшення або зменшення кількості подаваного в ерліфтний насос повітря чи глибини занурення змішувача ерліфта. Для дрібних свердловин і для свердловин з низьким динамічним рівнем ерліфт малоефективний. [3,6]

• обрана схема ерліфтної установки [10]
• проведено попередні розрахунки ерліфта [7]
• здійснений вибір допоміжного обладнання
• проаналізовано нові технології та розробки в галузі ерліфтів і гідротранспорту

Малюнок 1 - Дія ерліфтної установки (анімамація, об'єм - 40,2 Кб, складається з 7 кадрів, 9 повторень, зроблена в CoffeCup GIF Animator 6.1)

Таким чином, при модернізації водно-шламового господарства ТОВ «Моспінське УПП» доцільна заміна діючих елеваторів на ерліфтні установки з повітря відделителем спеціальної конструкції та використання в якості енергопостачання вже наявні в технологічному ланцюгу повітродувки ТВ-80-1.6. Дане рішення дозволить підвищити надійність та знизити аварійність водно-шламовій системи.

1. Энциклопедия эрлифтов / Ф. А. Папаяни, Л. Н. Козыряцкий, В. С. Пащенко, А. П. Кононенко – М.: Информсвязьиздат, 1995. – 592 с.
2. Эрлифтные установки/ Гейер В.Г., Козыряцкий Л.Н., Пащенко В.С., Антонов Я.К. – Донецк, 1982.
3. Эрлифтные установки: Учебное пособие/ В. Г. Гейер, Л. Н. Козыряцкий, В. С. Пащенко, Я. К. Антонов. – Донецк: ДПИ, 1982. – 64 с.
4. Стегниенко А. П. Исследование и разработка методов управления режимами работы шахтных эрлифтов: Дисс. … канд. техн. наук: 05.05.06. – Донецк: ДПИ, 1978. – 242 с.
5. Усков Е. В., Миргородский В. Г., Стегниенко А. П. Первые результаты эксплуатации месторождений полезных ископаемых. Выпуск 31. – Киев: Техника. – 1973. – с. 111-115.
6. Бойко М. Г., Козиряцький Л. Н., Кононенко А. П. Землесосні і ерліфтно-землесосні снаряди: Навчальний посібник. – Донецьк: ДонНТУ, 2007. – 296 с.
7. Кононенко А. П. Теория и рабочий процесс эрлифтов: Дисс. … док. техн. наук: 05. 05. 17. – Донецк: ДонНТУ, 2007 – 664 с.
8. Гейер В. Г. Новые технологические схемы и средства шахтного водоотлива. – Донецк: ДПИ, 1972. – 35 с.
9. http://ru.wikipedia.org/wiki/
   Свободная энциклопедия
10. http://www.stanoknavodu.ru/erlift
    Эрлифтные установки: схемы, основные формулы для расчёта.

При написанні даного автореферату магістерська робота ще не завершена. Дата остаточного завершення роботи: 1 грудня 2010 Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його наукового керівника після зазначеної дати.