УКД 622.232

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ДРЕНАЖНЫХ СООРУЖЕНИЙ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СТВОЛОВ ШАХТ

Автор: Атрошенко Д.А., студент, Игнатов А.В., к. т. н. ДонНТУ.

Перевод: Чередниченко Ю. А., студент ДонНТУ.

Источник: Материалы IX международной научно-технической студенческой конференции "МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА".

Аннотация: В статье описываются возможные способы применения дренажных сооружений на вентиляционных стволах шахт. Проанализировано применение того или иного способа в зависимости от глубины ствола.

Условия ввода в эксплуатацию дренажных сооружений вентиляции на шахтах существенно зависит от времени их дренажа, поэтому задача определения оптимальных технологических схем их дренажей является актуальной.

До недавнего времени значительная часть вентиляционных стволов при бурении осушались с помощью ванн (потенциально изготовленных из стальных труб диаметром 0,9 м и длиной 5 ... 7 м), закрепленных на канатах подъема (рис. 1, а).

Время одного цикла откачки при использовании ванны определяется зависимостью:

Объемная скорость откачки таким образом равна:

Имея на основе уравнения (1) и (2), можно получить зависимость для определения времени осушения шахты. Решение такой математической модели позволило определить время откачки ствола в зависимости от его глубины и водопритока.

Так, при работе насоса из ствола диаметром 2,6 м (S = 5,3 м2) с помощью ванны емкостью 4,0 м3, которая движется по стволу вниз со скоростью Vc=6.8 км/с и вверх более Vn=1.76 км/с, а также заполненяется и разгружается t bc= 60 с при притоке воды Qnp = 30 м3/ч, эффективная работа по дренажной схеме возможна до глубины Н = 570 м. А при увеличении притока воды до 50 м3/ч глубина откачки снижается до 300 м. Поэтому практическое использование ванн для дренажа стволов с притоком воды более 50 м3/ч иррационально.

Кроме ванн, для откачки стволов возможно применение насосов, эрлифтов и насосно-воздушных установок.

Рисунок 1 - Схемы дренажа вентиляции шахты с использованием: а) ванны, б) эрлифта; с) насосно-воздушной установки.

Однако применение насосов не всегда возможно. Так, часто используемый для этих целей насос ЭЦВ 14-210-300К может обеспечить отсос воды из ствола глубиной не более 420 м.

Эрлифт с диаметром подъемных труб 0,1 ~ 0,2 м, и подачей не менее 20 м3/м и эффективностью более 10% позволяет транспортировать воду из шахт глубиной до 400 м (рис. 1, б).

Это указывает, что на стволах большей глубины следует применять насосно-воздушные установки (рис. 1, с).

Применение таких установок для откачки вентиляционные стволов шахт проводится при помощи бурения, что обеспечивает сокращение времени осушения ствола по сравнению с другими технологическими схемами.

В то же время в дальнейших исследованиях при анализе технологических схем дренажных систем вентиляционных стволов шахт необходимо принимать во внимание также капитальные расходы и энергозатраты.