Технические науки/10. Горное дело

К.т.н. Шапошник С.Н., д.т.н. Шапошник Ю.Н., Морозов А.Н., Болатова А.Б.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет,

Республика Казахстан

ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ ЛИТЫХ ЗАКЛАДОЧНЫХ СМЕСЕЙ НА ПОДЗЕМНЫХ РУДНИКАХ

Вопросам разработки ресурсосберегающей технологии добычи руды, предусматривающей разработку составов закладочных смесей, дающих возможность подавать закладку на большие расстояния в самотечном режиме и снизить расход дорогостоящего цемента, посвящены работы многих ученых Казахстана, стран СНГ и дальнего зарубежья.

Длина горизонтальной магистрали закладочного трубопровода часто превышает длину самотечного участка и возникает необходимость дополнительного напора и повышения текучести смеси. Обычно в таких ситуациях используют пневмодоставку, то есть в него подается сжатый воздух, создающий подпор.

Недостатками пневмотранспорта являются потребность увеличения заполненного закладочной смесью вертикального става трубопровода, что обусловлено действием в обоих направлениях сжатого воздуха, расслоение смеси при укладке в выработанное пространство, высокая энергоемкость транспортирования.

Решение задач трубопроводного транспортирования литых закладочных смесей за пределами длины самотечного участка возможно на основе использование поршневых высоконапорных насосов, в частности фирмы «ENGINEERING DOBERSEK GMBH».

Для условий Малеевского рудника ЗГОК АО «Казцинк» фирмой «ENGINEERING DOBERSEK GMBH» предложен шламовый насос типа КОS 25100 HP с трубчатым S-образным шибером с соответствующим гидравлическим агрегатом НА 400Е и гидравлическим обратным клапаном НМС- S.

Предлагаемый поршневой шламовый насос рассчитан на подачу закладочной смеси с рабочим давлением по смеси до 100 бар при производительности 100 м³/ч.

Это означает, что при давлении подачи 100 бар возможна подача закладочной смеси с производительностью 100 м³/ч по следующим магистралям (два варианта): вертикальная магистраль около 200 м (I) и около 115 м (II) и горизонтальная магистраль около 1190 м (I) и около 1500 м (II).

Данный расчет основан на предположении, что при самотёчной подаче закладочной смеси потери давления составляют 0,052 бар/м.

Насос KOS 25.200 представляет собой 2-х поршневой насос с электро-гидравлическим приводом. Конструкция насоса исключает попадание транспортируемой среды в гидравлический контур. Насос имеет прочную надёжную конструкцию предназначенную для длительной эксплуатации и стойкую к воздействию агрессивных и абразивных сред.

Важным элементом конструкции насоса является S-образный трубчатый шибер. Данный шибер располагается в приёмном бункере и поочерёдно, подходя то к одному, то к другому подающему цилиндру соединяет их с напорной магистралью. В момент совершения рабочего хода поршень вытесняет подлежащий перекачке материал из цилиндра через трубчатый шибер в магистраль. Одновременно с этим поршень другого цилиндра засасывает через свободное отверстие из бункера материал внутрь цилиндра. В момент достижения поршнями конечных точек трубчатый шибер переводится от одного цилиндра к другому. Направление движения поршней меняется и рабочий цикл повторяется. Контактирующие с материалом рабочие части поршней насоса выполнены из высококачественного пербунана.

В зависимости от консистенции среды параметры процесса переключения трубчатого шиберы могут регулироваться бесступенчато. Благодаря использованию двухконтурной гидравлической схемы постоянно обеспечивается быстрое переключение шибера, что даже при малой производительности насоса обеспечивает непрерывность потока материала.

Единственное место разъединения подающей магистрали (плоскость контакта трубчатого шибера и цилиндров) надёжно уплотняется с помощью автоматического кольца. Данное кольцо не имеет фиксированного крепления и благодаря своей геометрии при использовании давления прокачки автоматически прижимается к очковой плите. Усилие прижатия обеспечивается давлением прокачки благодаря чему обеспечивается водонепроницаемое уплотнение.

В момент окончания рабочего хода поршня давление падает, поджатие автоматического кольца прекращается и трубчатый шибер беспрепятственно переводится в другое положение. Данная схема работы обеспечивает длительный срок службы элементов. Благодаря отсутствию фиксированного крепления постепенный износ автоматически компенсируется.

Между подающими и гидравлическими цилиндрами располагается промывная коробка. С помощью данной коробки обеспечивается охлаждение и очистка поршней. В насосе применяется напорная масляная смазка подающих поршней, что обеспечивает дополнительную безопасность работы оборудования. Подающие цилиндры подвергнуты двойному хромированию и хонинговальной обработке.

Насос имеет систему автоматической централизованной смазки с выдачей аварийного сигнала при закупорке и дополнительного сигнала в случае окончания смазочной жидкости в ёмкости.

От фирмы «ENGINEERING DOBERSEK GMBH» для условий Риддер-Сокольного рудника Риддерского ГОК АО «Казцинк» получены следующие рекомендации:

- применение поршневых и шланго-мембранных насосов из-за их высокой стоимости будет экономически нецелесообразно (из-за достаточно низкого давления на напоре и высокого процента мелкого класса твердого заполнителя);

- рекомендовано использовать шламовые насосы (они дешевле по стоимости).

Расчет экономической эффективности использования шламового насоса типа КОS 25100 HP фирмы «ENGINEERING DOBERSEK GMBH») проведен для следующих условий.

Стоимость шламового двухпоршневого насоса KOS 25.100 HP составляет 725500 ЕВРО или 943150 долл. США (при курсе 1 ЕВРО – 1,3 долл. США). Срок амортизации насоса KOS 25.100 HP принят равным 4 года.

Эксплуатационные затраты при использовании, например, поршневого бетонного насоса типа BSA 14000 HP-E фирмы «ENGINEERING DOBERSEK GMBH» производительностью 100 м³/ч складываются из затрат по электроэнергии при эксплуатации насоса, затрат на текущие ремонты и обслуживание и затрат на заработную плату обслуживающего персонала. При мощности электродвигателей 2х200 кВт удельный расход электроэнергии составит 4,0 кВт/ч/м³ закладки. Согласно калькуляции себестоимости добычи руды по Риддер-Сокольному руднику себестоимость электроэнергии равнялась 0,012513 долл. США/кВт∙ч. С учетом объемов закладочных работ стоимость электроэнергии составит 12262 долл. США/год. При отсутствии данных по затратам на текущие ремонты и обслуживание и затрат на заработную плату обслуживающего персонала эти статьи расходов при выявлении экономической эффективности по 2 варианту учитывать не будем.

Сводные технико-экономические показатели при использовании шламового насоса типа КОS 25100 HP фирмы «ENGINEERING DOBERSEK GMBH» представлены на рисунке.

Рисунок - Сводные технико-экономические показатели при использовании шламового насоса типа КОS 25100 HP.