Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Введення

Основний недолік водовідливних установок діючих і проектованих вугільних шахт - замулювання водозбірників і приймальних колодязів. Очищення від твердого матеріалу цих ємностей існуючих конструкцій пов'язана зі значною витратою ручної праці. Несвоєчасна їх очищення обумовлює наявність у відкачуваної воді твердих часток, іноді неприпустимою крупності, що призводить до прискореного зносу насосів.

У Донецькому національному технічному університеті (ДонНТУ) розроблена для дільничних і головних водовідливних установок, у водозбірники яких надходить шахтна вода з високою концентрацією твердих частинок, слід застосовувати установку НУО-1, яка виключає необхідність очищення від твердого водозбірників і приймальних колодязів. Змивання осілого шламу здійснюється за рахунок того, що заповнення його відбувається знизу вгору. Тому, шлам осідає, в основному, в приямку колодязя ємності.

1. Актуальність теми

Гірничо-геологічні умови Донецького басейну є одними з найбільш складних у світовій вугільної промисловості. Головними причинами складності гірничо-геологічних умов на Донбасі є: велика глибина розробки, наявність в шахтах метану, високий ухил залягання пластів. Більше 30% становить коксівне вугілля, 15% – антрацити. Видобуток ведеться більш ніж в 150 шахтах. Майже 80% пластів мають малу потужність - до 1 м. При відпрацюванні вугільних пластів супутнім фактором є шахтні води. Так, на 1 т. вугілля, що видобувається шахтами Донецька доводиться близько 3 м3 води.

Донбас представляє собою регіон старих шахт, на яких встановилося відносно стабільне співвідношення між водопритоками в різні гірські виробки. Так, для шахт Донбасу, переважаючими є притоки до 200 м3/ч, у тому числі до 50 м3/год - 11%, 50...100 м3/год - 28%, 100...200 м3/год - 31%, 200...500 м3/ч - 27% і 500...1000 м3/год - 3% [1].

2. Мета і завдання дослідження, плановані результати

Мета дослідження - встановлення основних закономірностей робочого процесу і розробка прохідницької техніки гидроэлеваторной установки, що забезпечує зниження впливу припливу води на продуктивність праці проходчикоа і поліпшення умов їх роботи, обґрунтування раціональних параметрів і мінімальних розмірів установки.[2]

Основні завдання дослідження:

  1. Аналіз методів відкачування шахтних вод.
  2. Оцінка способів відкачування.
  3. Складання математичної моделі та пошук раціональних
  4. Перевірка адекватності отриманих результатів.

У рамках магістерської роботи планується отримання актуальних наукових результатів за наступними напрямками:

  1. Розробка принципової схеми для установки з незаиливающимися водозборниками.
  2. Складання математичної моделі і використання її для визначення раціональних параметрів установки.
  3. Виняток застосування ручної некваліфікованої праці з очищення ємності від шламу.
  4. Підібрати мінімальні габарити водозбірників.
  5. Вибрати систему управління для гидроэлеватора.

3. Огляд досліджень і розробок

Вивчення методів очищення водозбірника від великих твердих тіл у воді найбільш активно проводилося в СРСР, Російської Федерації і Україні, зокрема в нашому університеті ДонНТУ. Тому здійснити огляд міжнародних джерел, крім СРСР і Російської Федерації, досить складна задача. Так як, дана установка була придумана і спроектована в ДонНТУ.

Питання використання для прохідницького водовідливу розглянуті в роботах В. М. Яковлєва, П. Н. Каменєва, Б. Е. Фрідмана, Н.Н. Чернавкина, Н.С. Болотських, В. Р. Гейера.

Схеми в яких гідроелеватор відкачує воду в невелику ємність, а далі вода відкачується насосом, виконана установка вибійного вакуумного водозниження УЗВ [3], запропонованого Н.С. Болотських.

Схеми застосування для вибійного водовідливу при проведенні похилих виробок наведено Чернавкиным Н.Н. і В. Р. Гейєром [4].

4. Обґрунтування структури та вибір раціональних параметрів установки з незаиливающимися водосборниками

- Схема розташування підземних водовідливних споруд установки НУО-1.

Малюнок 1 – - Схема розташування підземних водовідливних споруд установки НУО-1.

Водовідливні установка ( мал.1 ) складається з насосної камери, регулювального та аварійного водозбірників, попереднього відстійника і приймального колодязя.

Перелік компонентів, зазначених на принциповій схемі:

  1. Регулювальний водозбірник;
  2. Аварійний водозбірник;
  3. Основні насоси;
  4. Канавка;
  5. Попередній відстійник;
  6. Водозабірний колодязь;
  7. Шламовый конвеєр;
  8. Вагонетка;
  9. Гідроелеватор регулювального водозбірника;
  10. Гідроелеватор аварійного водозбірника;

Схема НУО-1 працює наступним чином[8]. Шахтна вода по водостічній канавці 4 надходить в попередній відстійник 5. Де звільняється від твердих частинок крупністю більше 0,1 мм. Осіли в попередньому відстійнику тверді частинки віддаляються з нього за допомогою спеціального шламового конвеєра 7 на конвеєр або в вагонетки 8, які направляються на скіповий або клітьової підйом. З попереднього відстійника частково освітлена вода надходить у центральний приймальний колодязь 6. Заповнивши його до рівня переливного каналу, вона починає переливатися через нього в регулювальний водозбірник 1. Після його заповнення включається основний насос 3 водовідливу і починає відкачувати воду з приймального колодязя на вищерозміщений горизонт або на поверхню. При цьому вода з регулювального водозбірника повинна перекачуватися в центральний приймальний колодязь за допомогою спеціального перекачного насоса або гидроэлеватора 9.

У відповідності з правилами безпеки в схемі НУО-1 передбачено аварійний водозбірник 2, переливний канал якого розташований вище, ніж регулювальний водозбірник, і тому вода починає надходити в нього тільки після того, як повністю заповниться регулювальний водозбірник. Вода з нього перекачується в приймальний колодязь за допомогою спеціального перекачного насоса або гидроэлеватора 10.

Регулювальний і аварійний водозбірники виконані незаиливающимися і самосмывающимися. Це забезпечується двома факторами:

  1. вода заповнює ємності знизу вгору з малою швидкістю, тому вугільна дрібниця осідає в приямках регулювального і аварійного водозбірників, звідки гидроэлеваторами відкачується в центральний колодязь і видаляється основними насосами;
  2. змивання осілого твердого здійснюється водою в період відкачки ємностей, для чого кут нахилу грунту водозбірників робиться не менш 50, а ємність повністю осушується, так як грунт водозбірника знаходиться на 0,5 м вище рівня води в приямку, забезпечуючи вільний злив.

Розрахунок основної водовідливної установки з відцентровими насосами.

Для надійності відкачування води з шахти згідно ПБ/71, подача кожного насосного агрегату повинна забезпечувати відкачування добового припливу не більш,ніж за 20 годин[12]. Тому подача насоса повинна бути не менше:

нормальний годинний приплив

Qпр – нормальний годинний приплив.

Необхідний напір насоса орієнтовно визначається по залежності:

геометричний напір

де Hр – геометричний напір.

L – довжина нагнітального трубопроводу.

довжина нагнітального трубопроводаа

де a – кут нахилу стовбура, град; l1 – довжина труб у насосній камері від приймального пристрою найбільш віддаленого насоса до трубного ходка; l2 – довжина труб у трубному ходці; l3 – довжина труб на поверхні від ствола до місця зливу;

Для гидроимпульсатора:

еквівалентна довжина всіх місцевих опорів трубопроводу

i – оптимальний гідравлічний ухил, який приймається в інтервалі 0,025...0,05;

Сума lэкв – еквівалентна довжина всіх місцевих опорів трубопроводу, визначається по залежності: де 25...30 – сума коефіцієнтів місцевих опорів трубопроводу.

Визначення розмірів водозбірника

1) Обсяг регулюючої ємності:

обсяг регулюючої ємності:

Мінімальний обсяг центрального водозбірного колодязя визначається з умов забезпечення стійкості роботи насоса і гидроэлеваторов і застосовується рівноцінно.

Площа перерізу центрального колодязя Ѕцк вибирається з умов розміщення всмоктувальних трубопроводів та зручності їх обслуговування. Глибина закладення центрального колодязя ?цк визначається за формулою:

площа перерізу центрального колодязя

Об'єм аварійної ємності розраховується відповідно до ПБ на прийом 4-х годинного нормального припливу.

Беручи типові перерізу виробки, і визначивши обсяг аварійної ємності:

типові перерізу виробки

Знаходимо довжину водозбірників:

довжину водозбірників

Приймання в колодязі, де встановлені гидроэлеваторы, виконуємо глибиною 1,5 м, а поперечний переріз приймаємо рівним перерізу колодязів. Діаметри колодязів визначаються конструктивно з умови забезпечення в них монтажу перекачувальних гидроэлеваторов і дотримання необхідних зазорів для переміщення людей по монтажної сходах.

Розрахунок попереднього відстійника

Попередній відстійник має форму усіченої піраміди. Ширина дзеркала води в ньому на 20...30% менше ширини виробки, в якій він споруджується (мал. 2). Прийнявши ширину відстійника B = 3 м, визначаємо середню швидкість руху води у відстійнику.

середню швидкість руху води у відстійнику> </div> <p>Довжина попереднього відстійника:</p> <div class=img> <img src=

Отримана довжина не є мінімально допустимої. Виходячи з конструктивних особливостей шлакового конвеєра, приймаємо довжину відстійника дорівнює 9,1 м.

Обсяг нижньої частини попереднього відстійника визначається за кількістю твердого, що випадає з води протягом доби:

обсяг нижньої частини попереднього відстійника
- Розрахункова схема попереднього відстійника.

Малюнок 2 – - Розрахункова схема попереднього відстійника.

Очищення попереднього відстійника

як способу очищення попереднього відстійника з різних способів, приймаємо очищення за допомогою шламового конвеєра (багер-зумпф БЗ-1), змонтованого в попередньому відстійнику. Він забезпечує навантаження шламу і одночасне зневоднення.[7]

Багер-зумпф БЗ-1 (мал. 3) складається з п'яти секцій: секції 2, що включає приводну головку 1 і редуктор з електродвигуном; двох проміжних секцій 3, 5 і двох секцій 4, 6, містять відхиляючі ролики 7, 8. Секції охоплені конвеєрної скребкової ланцюгом, що рухається зі швидкістю не більше 0,1 м/с.

В цілях уніфікації і стандартизації привідна головка, відхиляючі ролики і скребкові ланцюг використовуються від серійно виготовленого конвеєра СП63, а редуктор – від лебідки типу ЛРУ1-2М. В якості приводить прийнятий електродвигун серії ВАО у вибухобезпечному виконанні.

- Видалення частинок крупністю більше 0.1 см.

Малюнок 3 – Видалення частинок крупністю більше 0.1 см.
(анімація: 10 кадрів, 68,2 кілобайта)
(блакитним – вода, сірий – шлам крупністю більш 0.1 см.)

Висновки

Магістерська дисертація присвячена обґрунтуванню структури і вибору раціональних параметрів водовідливної установки. НУО-1 має ряд переваг: виключає очищення від твердого приймального колодязя і водозбірників; у процесі експлуатації дає значний економічний ефект; скорочується кількість робітників, зайнятих на обслуговуванні водоотстойника; зменшуються витрати при її експлуатації. Застосування смывающихся водозбірників дозволяє підтримувати незмінною запроектовану аварійну ємність, підвищує надійність водовідливу, зменшує ймовірність відмови насосів з-за зашламления приймальних пристроїв, виключає трудомісткий процес чищення водозбірників, дозволяє працювати насосів з малої позитивної геометричною висотою всмоктування і зберігає можливість регулированя енергоспоживання в години пікових навантажень енергосистеми. Надійність роботи водовідливної установки залежить не тільки від надійної роботи основних насосів, але і від надійності перекачувальних пристроїв регулювального та аварійного водозбірників.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: червень 2018 року. Повний текст роботи і матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Список джерел

  1. Поджидаев В. Р. Гірничо-геологічні особливості розробки вугільних родовищ східного Донбасу – Наукове повідомл. /УДК 553.9, М., 2000 – С. 367-369
  2. Яковлєв В. М. Розробка гидроэлеваторной прохідницької водовідливної установки – Д., 1987. – С. 5-16
  3. Болотських М.С. Оборудовние водозниження у вугільній і горноугольной промисловості– М. Надра, 1973. – С. 101-164
  4. Гейєр В. Р. Шахтні водовідливні установки. – М. Углетехиздат – 1948. – С. 277
  5. Братченко Б. Ф. Стаціонарні установки шахт – М. 2015. – С. 325-333
  6. Яковлєв В. М. Вплив умов всмоктування на максимальну подачу гидроэлеватора // Розробка корисних копалин – Київ, Техніка – 1975. – С. 96-99
  7. Гейєр В. Р., Тимошенко Р. М. шахтні винтеляторные і водовідливні установки –М., Надра, 1987 – С. 250-253
  8. Гейєр В. Р., Антонов Я. К., Боруменський А. Р., Малєєв В. Б., і ін. Методичні екомендациипо застосування засобів очищення шахтних водозбірних ємкостей – Д. ДПІ, 1983 – С. 42-45
  9. Малєєв В. Б., Данилов Е. І., Яковлєв В. М., Спеціальні засоби водовідливу і гидромеханизированной очищення шахтних водозбірних ємкостей – Д. ДПІ. 1986 – С. 16-24
  10. Акопов М. Р. Основи обогощения вугілля в гідроциклон – М., Надра, 1967 – С. 178
  11. Гейєр В. Р., Малєєв В. Б., Данилов Е. І. Яковлєв В. М. Методичні рекомендації щодо застосування засобів механізації очищення шахтних водозбірних есмкостей – Д., ДПІ, 1986 – С. 36
  12. Правила безпеки у вугільних і сланцевих шахтах – М., Надра, 1986 – С. 67
  13. Вказівки з проектування трубопроводів, що прокладаються в підземних виробках вугільних і сланцевих шахт – МЦП-СРСР. – М., 1974 р.
  14. Национальный открытый университет //ИНТУИТ [Электронный ресурс]: – Режим доступа: www.intuit.ru