Гидротранспортные системы горнодобывающих предприятий

московский 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

С
О
В
Е
Т 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 

Председател 
ь 

Л.А. 
ПУЧКОВ 
президент 
МГГУ, 
чл. -корр. 
РАН 

Зам. 
председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 
директор 
Издательства 
МГГУ 

Члены 
редсовеша 

ИВ. 
ДЕМЕНТЬЕВ 
академик 
РАЕН 

АЛ. 
ДМИТРИЕВ 
академик 
РАЕН 

Б.А. 
КАРТОЗИЯ 
академик 
РАЕН 

А. В. 
КОРЧАК 
академик 
МАИ 
ВШ 

М.В. 
КУРЛЕНЯ 
академик 
РАН 

В. И. 
ОСИПОВ 
академик 
РАН 

В.Л. 
ПЕТРОВ 
академик 
МАИ 
ВШ 

э.м. 
СОКОЛОВ 
академик 
МАН 
ВШ 

КН. 
ТРУБЕЦКОЙ 
академик 
РАН 

В.А. 
ЧАНТУРНЯ 
академик 
РАН 

Е.И. 
ШЕМЯКИН 
академик 
РАН 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 

а л . 
ПУЧКОВ 

О.В. МИХЕЕВ 
СП. КАЗАКОВ 
В. В. СЕНКУС 
В.А. АТРУШКЕВИЧ 

ГВДРОТРАНСПОРТНЫЕ 
СИСТЕМЫ 
ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ 
ПРЕДПРИЯТИЙ 

Издание 2-е, 
стереотипное 

Допущено 
Учебно-методическим 
объединением 
вузов Российской Федерации по горнему 
образованию в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности 
«Подземная 
разработка 
месторождений 
полезных ископаемых» 
направления 
подготовки 
«Горное дело» 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

2 0 0 8 

УДК 622.64(075.32) 
ББК 33.16 
П 9 0 

Книга соответствует 
«Гигиеническим 
требованиям 
к 
изданиям 
книжным 
для взрослых. 
СанПиН 
1.2.1253—03», 
утвержденным 
Главным государственным 
санитарным 
врачом России 30 марта 
2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое 
заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребители 
№ 77.99.60.953.Д. 
008501.07.07 

Рецензенты: 

• кафедра «Геотехнологии подземной добычи руд» Российского 
государственного геологоразведочного университета (зав. кафедрой д-р техн. наук, профессор Н.Г. Мачухин); 

• д-р техн. наук, профессор В Н. Фрянов (Сибирский государственный индустриальный университет) 

Пучков Л.А., Михеев О.В., Казаков СП., Сенкус В.В., 
Атрушкевич В.А. 

П 90 
Гидротранспортные системы горнодобывающих предприятий: 
Учеб. пособие. — 2-е изд., стер. — М.: Издательство Московского 
государственного горного университета, 2008. — 144 с. 

ISBN 978-5-7418-0530-5 
Рассмотрены проблемы напорного и безнапорного гидротранспорта полезных ископаемых, возникшие в связи с развитием нового направления в 
гидротехнологии. Изложены современные представления о физических основах безнапорного гидротранспорта, приведены математические модели пульпоформирования, описана оптимальная форма профиля желобов. Предложены 
технологические схемы и средства обеспечения эффективного функционирования гидротранспортных систем, указаны направления дальнейшего совершенствования гидротранспорта в шахтах. 

Для студентов, обучающихся по специальности «Подземная разработка 
месторождений полезных ископаемых» направления подготовки «Горное 
дело». Может быть полезно специалистам, изучающим физические основы 
гидротранспорта, новые аспекты развития и совершенствования гидротехнологии в шахтах. 

УДК 622.64(075.32) 
ББК 33.16 

ISBN 978-5-7418-0530-5 
© Л.А. Пучков, О.В. Михеев, 

СП. Казаков, В.В. Сенкус, 
В.А. Атрушкевич, 2008 
© Издательство МГГУ, 2008 
© Дизайн книги. Издательство 
МГГУ, 2008 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

I ^идротранспортные системы угольных шахт характеризу*~ ются комплексом машин, механизмов, предназначенных 
для аккумуляции гидросмеси и транспортирования ее за счет сил 
гравитации (самотеком) или напора, создаваемого гидротранспортной машиной, по желобам и трубопроводам. 

От эффективности работы гидротранспортных систем зависит 
производительность технологических процессов. Эти системы 
предназначены для водоснабжения забоев (особенно важно для 
гидрошахт), транспортировки пульпы и отвода шахтного притока 
по почве выработок, желобам и трубам внутри шахт и на поверхность. 

Актуальность обеспечения эффективной работы гидротранспорта возросла в связи с ориентацией угледобывающей промышленности на перевод отдельных участков и шахт традиционной 
технологии, работающих в сложных горно-геологических условиях, на гидродобычу с новой технологией. При этом возникает ряд 
проблем, не характерных для транспортных систем в прошлом. 
Например, появилась необходимость в методах и средствах удаления мелких классов шлама, что приводит к накоплению шламов в 
оборотной воде и затрудняет применение гидравлических средств. 
Мобильность гидротехнологии требует скоростного монтажа и 
демонтажа транспортного оборудования. Переход к концепции 
осуществления всех процессов обезвоживания угля и осветления 
воды под землей требует пересмотра параметрического ряда насосов и углесосов, а инерционность гидротранспортных систем — 
создания средств оперативного регулирования параметрами потоков. 

5 

С переходом на рыночные отношения ужесточились экономические требования к гидротранспорту, в частности к стоимости 
оборудования и его энергетическим параметрам. При использовании энергии воды увеличиваются температура и влажность в горных выработках, что приводит к дискомфорту, а в отдельных случаях — к нарушению требований ПБ. 

Существенным моментом совершенствования гидротранспорта в современных условиях является повышение надежности и эргономичности процессов, что позволяет расширить область применения гидротехнологии, сделать ее более ритмичной и менее 
трудоемкой. 

В написании отдельных разделов учебного пособия участвовали: докт. техн. наук Б.М. Стефанюк (1.7; 3.2.1), канд. техн. наук О.А. Атрушкевич (1.10; 3.1; 3.2.2; 3.2.3), инж. Вас.В. Сенкус 
(4.3.2; 4.4). 

БЕЗНАПОРНЫЙ 

падрогРАНспорт 

1.1. Анализ применения 
безнапорного гидротранспорта 
в угольной промышленности 
Б
езнапорный (самотечный) гидротранспорт на гидрошахтах является основным видом транспортировки горной 
массы, на шахтах с традиционной технологией добычи используется в основном в системе водоотведения шахтного притока, который по пути своего следования обогащается взвешенными и 
мелкими частицами горной породы. 

Безнапорный гидротранспорт горной массы (угля, пород и 
др.) является наиболее простым, производительным и безопасным 
по сравнению с другими видами транспорта материалов, имеющих большую, чем у воды, плотность. Несложное и быстрое наращивание става желобов вслед за подвиганием действующего забоя, простота соединений их между собой, удобство загрузки материала в желоба и быстрое разбучивание желобчатого става делают этот вид транспорта незаменимым. Безнапорный гидротранспорт имеет ряд преимуществ — металлоемкость и капитальные затраты у него меньше, чем при напорном гидротранспорте, 
обслуживание проще, энергоемкость меньше. Однако безнапорный гидротранспорт, в отличие от напорного, может быть применен только при определенном уклоне става желобов. 

К недостаткам самотечного транспорта можно отнести отсутствие средств стабилизации производительности, забучивание желобов из-за попадания в них посторонних предметов (затяжек, деревянных стоек) и крупных кусков угля, утечки транспортной воды из-за отсутствия герметизации на стыках желобов, низкую износостойкость желобов (от 4—5 мес. до 1 года) и слабую их ремонтопригодность. 

Желоба безнапорного гидротранспорта в отечественной и зарубежной практике 
используются треугольной, прямоугольной, 
трапециевидной, параболической, полукруглой и комбинированных форм [1—4]. На гидрошахтах металлические желоба применя
9 

няют в основном трапециевидного и параболического профиля, 
они изготовлены из листовой Ст.З толщиной 6 мм. Используются 
также эмалированные желоба. Для стационарных трасс магистральных желобчатых ставов применяются желоба, футерованные 
внутри плитами шлакоситала, желоба из цельнотянутого ситала и 
с футеровкой камнелитными плитами типа ВФ, срок службы которых в 8—10 раз больше, чем у металлических (табл. 1.1). 

Таблица 1.1 

Характеристика желобов 
для безнапорного гидротранспорте пульпы 

Тип желобов 

Харагтеристика желоба 

Тип желобов 
Длина, 
мм 

Ширина 
по верху, 
мм 

Ширина 
по низу, 
мм 

Высота, 
мм 

Масса, 
кг 

1. Металлические, тра1500 
380 
300 
170 
35,6 

пециевидного профиля 
1500 
500 
400 
250 
42,1 

1500 
650 
550 
300 
56,8 

2. Металлические, параболического профиля: 

без вкладыша 
1400 
600 
260 
38 

с вкладышем 
1400 
600 
— 
260 
52 

3. Эмалированные, пря1000 
530 
530 
165 
25,2 

моугольного профиля 
1200 
530 
530 
165 
30 

1500 
530 
530 
165 
37,5 

4. С футеровкой камнелитными плитами 
типа ВФ 

1250 
670 
575 
300 
207 

Схемы безнапорного гидротранспорта на гидрошахтах подразделяются на простые и сложные. Простые схемы не имеют разветвлений. Сложные схемы состоят из нескольких участковых и 
одного магистрального става желобов. Уклон става желобов обычно составляют 0,04—0,05. 

Из одного забоя обычно притекает 150—250 м

3/ч пульпы. Соотношение твердого к жидкому в пульпе колеблется от 1:12 до 1:2. 

ю 

Вместе с углем по желобам перемещаются куски породы, попадающие из кровли и почвы пласта, а также посторонние предметы. Это приводит к забучиванию желобчатого става, что зачастую 
требует отключения высокого напора воды и нарушает ритмичность процесса добычи угля. 

Весьма важным является учет специфики материала, транспортируемого по желобам, в частности грансостава и прочностных характеристик материала, а также назначение транспортирования. Уголь имеет широкий диапазон размеров частиц: от долей 
миллиметра до 20—30 см в диаметре, обладает невысокой прочностью. Крупные частицы обусловливают возможность забучивания 
желобчатого става, переизмельчение угля повышает нагрузки на 
комплексы по переработке угля (обогащению, обезвоживанию), 
усложняет осветление технологической воды, а также увеличивает 
потери угля. 

Проблема уменьшения объемов шлама при отбойке и транспортировании угля наиболее актуальна при организации подземных замкнутых циклов водоснабжения, переработки угля и осветления технологической воды. Исследованиями ВНИИгидроугля 
установлено, что около 30% угля класса -0,5 мм образуется при 
его транспортировке. Поэтому для гидрошахт актуальна разработка желобов оптимальной конструкции и параметров, которые 
обеспечивают эффективность и надежность транспортирования 
угля без снижения его качества и высокую износостойкость. 

Следует отметить, что применение металлических желобов 
трапециевидного профиля с продольно наваренными на дно прутками повышает износостойкость желобов, но резко увеличивает 
долю мелких фракций угля, что значительно повышает его потери 
и нагрузку на обезвоживающие фабрики. Например, после внедрения таких желобов на шахте «Юбилейная» объединения «Гидроуголь» потребовалось существенно расширить фронт флотации, 
сушки угольной мелочи, цех фильтрации. Радиальные сгустители 
перестали справляться с поступающим объемом пульпы, содержание твердого в оборотной воде достигало 40 г/л. Потребовалось 
сооружение дополнительных наружных отстойников. Это может 
служить яркой иллюстрацией того, что необдуманные решения 
при отсутствии учета факторов, определяющих главное назначе
11