Способ гидротранспортирования закладочной пульпы в выработанное пространство

Авторы патента:

Борзаковский Борис Александрович (RU)

E21F15/08 - гидравлическая или пневматическая закладка (гидравлические транспортирующие устройства B65G; трубы и соединения для труб F16L)

Владельцы патента RU 2463453:

Открытое акционерное общество "Уральский научно-исследовательский и проектный институт галургии" (ОАО "Галургия") (RU)

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, для гидротранспорта закладочной пульпы в выработанное пространство. Техническим результатом является снижение вероятности закупорки трубопровода в аварийных ситуациях, повышение надежности работы закладочных трубопроводов и производительности закладочной установки. Способ включает самотечную подачу гидрозакладочной пульпы к закладываемым камерам, ее ступенчатую перекачку насосами без разрыва струи на шахтном участке пульпопровода, в аварийных ситуациях выпуск пульпы из самотечного и насосных участков закладочного трубопровода производят через разрывные мембраны, установленные в конце каждого участка пульпопровода, кроме последнего. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, например, для гидротранспорта закладочной пульпы.

Известен способ гидротранспорта закладочной пульпы за пределы самотечного участка с помощью подкачки грунтовыми насосами с подачей закладочного материала с разрывом струи (Закладочное хозяйство шахт и рудников / Джваршеишвили А.Г., Силагадзе В.А., Инашвили А.К. и др. - М.: Недра. 1978. - C.111-112).

Недостатком способа является то, что при переменной производительности, характерной для закладочных установок, ввиду наличия циклов «подача пульпы - промывка пульпопровода», регулирование производительности насоса представляет значительные трудности с возникновением подсоса воздуха насосом. Подсос воздуха часто приводит к остановке насоса, а следовательно, к снижению производительности гидрозакладочной установки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ закладки подземных выработок, в котором, после самотечного участка, гидротранспотирование закладочного материала осуществляют несколькими ступенями перекачки, а насосы соединены последовательно, с обеспечением подачи закладочного материала без разрыва струи. Способ позволяет автоматизировать работу насосов и повысить производительность установки (пат. №2052130, МПК⁶: E21F 15/00, опубл. 10.01.96, Бюл. №1).

Недостаток способа состоит в том, что он может эффективно использоваться только при транспортировании смесей, которые медленно осаждаются (например, вязкопластичные смеси). Это позволяет в аварийных ситуациях, возникающих при внезапной остановке насосов, произвести опорожнение пульпопроводов с помощью дистанционно управляемых задвижек. При транспортировании быстроосаждающихся смесей опорожнение пульпопровода по описанной схеме невозможно, так как при остановке насоса мгновенно происходит закупорка самотечного участка пульпопровода. На ликвидацию закупорки затрачивается много труда и времени, что снижает производительность гидрозакладочной установки.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении надежности способа гидротранспортирования закладочного материала несколькими последовательно установленными насосами.

Технический результат достигается тем, что в способе гидротранспортирования закладочной пульпы в выработанное пространство, включающем самотечную подачу гидрозакладочной пульпы к закладываемым камерам, ее ступенчатую перекачку насосами без разрыва струи на шахтном участке пульпопровода, в аварийных ситуациях выпуск пульпы из самотечного и насосных участков закладочного трубопровода производят через разрывные мембраны, установленные в конце каждого участка пульпопровода, кроме последнего.

Сущность технического решения поясняется чертежом, на котором представлена компоновочная схема гидротранспорта закладочной пульпы в выработанное пространство при одном насосе, где 1 - смесительная воронка; 2 - стволовой пульпопровод; 3 - самотечный участок; 4 - перекачной насос; 5 - штуцер; 6 - разрывная мембрана; 7 - сливной трубопровод; 8 - сливная камера; 9 - насосный участок; 10 - закладываемые камеры; 11 - бак с промывочной жидкостью.

Способ гидротранспортирования закладочной пульпы в выработанное пространство с одним насосным участком осуществляется следующим образом.

Для образования пульпы в смесительную воронку 1 непрерывно подается закладочная смесь и жидкость. Из смесительной воронки 1 закладочная пульпа по стволовому пульпопроводу 2 и самотечному участку 3 транспортируется под естественным напором. В конце самотечного участка 3 устанавливается перекачной насос 4, который обеспечивает необходимый движущий напор по длине насосного участка 9. Конец самотечного участка пульпопровода 3 подсоединяют к всасу перекачного насоса 4 и по насосному участку 9 пульпа доставляется к закладываемым камерам 10, где формируется закладочный массив.

Неравномерность подачи или значительные отклонения в свойствах закладочных смесей могут вызвать увеличение потери напора, что может привести к остановке насоса 4, которая приведет к закупорке самотечного участка. Для исключения закупорки самотечного участка перед всасом насоса в штуцере 5 устанавливают разрывную мембрану 6.

Мембрана 6 перекрывает вход в сливной трубопровод 7, соединенный со сливной камерой 8. В аварийной ситуации мембрана 6 разрывается и поток закладочного материала по трубопроводу 7 направляется в сливную камеру 8, предотвращая закупорку пульпопровода 3. После разрыва мембраны 6 автоматически подается сигнал на прекращение подачи закладочного материала и включение подачи промывной жидкости из бака 10 для промывки самотечного участка 3.

Примеры расчета разрывного давления мембран на самотечном и насосном участках трубопровода

Основное условие расчета заключается в том, что для обеспечения надежности гидротранспортирования закладочного материала максимальный расчетный движущий напор на самотечном участке принимают меньше возможного на 3-5%, а на насосных - больше возможного.

Например, при возможном движущем напоре Р_д.в на самотечном участке 3,5 МПа максимальный расчетный движущий напор Р_д.р определяется из соотношения.-

Р_д.р=Р_д.в·K_сн=3,5·0,95=3,32 МПа,

где Р_д.р - расчетный движущий напор, МПа;

Р_д.в - возможный движущий напор, МПа;

K_сн - коэффициент снижения движущего напора.

Номинальный движущий напор - Р_н., по которому определяют длину самотечного участка пульпопровода, составляет:

Р_н.=Р_д.р:k_p=3,32:1,15=2,89 МПа,

где k_p - расчетный коэффициент запаса по напору, принят 1,15.

Расчетное давление разрыва мембраны, установленной в конце самотечного участка перед всасом насоса, равно:

Р_р.м=Р_д.р-Р_н.-3,32-2.89=0,43 МПа,

где Р_р.м - давление разрыва мембраны.

При внезапной остановке насоса (например, отключение электроэнергии) давление в пульпопроводе на самотечном участке становится больше 3,32 МПа, происходит разрыв мембраны, после чего опорожняется и промывается самотечный участок, который является основным. Промывка насосного участка не представляет сложности, и ее производят оборотной жидкостью, после восстановления мембраны.

В качестве примера при работе двух и более насосных участков определено давление разрыва мембраны на насосном участке после первого насоса, где возможный движущий напор Р_д.в=0,9 МПа.

Давление разрыва мембраны на насосном участке принимают равным примерно половине разрывного давления мембраны на самотечном участке. Этот прием обоснован тем, что избыточное давление на самотечном участке при повышении потерь напора на насосном участке автоматически передается насосом на преодоление возникших сопротивлений.

В нашем примере разрывное давление мембраны, установленной в конце насосного участка, составит 0,2 МПа.

Преимущество предлагаемого способа гидротранспорта закладочной пульпы в том, что она исключает вероятность закупорки трубопровода в аварийных ситуациях, что позволит повысить надежность работы закладочных трубопроводов и производительность закладочной установки.

Способ гидротранспортирования закладочной пульпы в выработанное пространство, включающий самотечную подачу гидрозакладочной пульпы к закладываемым камерам, ее ступенчатую перекачку насосами без разрыва струи на шахтном участке пульпопровода, отличающийся тем, что в аварийных ситуациях выпуск пульпы из самотечного и насосных участков закладочного трубопровода производят через разрывные мембраны, установленные в конце каждого участка пульпопровода, кроме последнего.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений с гидравлической закладкой выработанного пространства. .

Способ гидравлической закладки камер // 2449130

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при подземной разработке месторождений с закладкой выработанного пространства. .

Шахтное пневматическое перекрытие // 2395692

Изобретение относится к горному делу и, в частности, к устройствам, используемым в качестве предохранительного перекрытия восстающих горных выработок при обустройстве их после проходки и ремонте в процессе эксплуатации.

Способ закладки выработанного пространства // 2393355

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземной разработки мощных крутопадающих рудных тел с закладкой выработанного пространства. .

Способ гидравлической закладки протяженных одиночных выработок // 2384711

Изобретение относится к горному делу, а именно к способу гидравлической закладки протяженных одиночных выработок. .

Способ разработки мощных крутопадающих рудных тел // 2357082

Способ подземной разработки месторождения твердого полезного ископаемого // 2277171

Изобретение относится к горному делу и подземному строительству, направлено на создание более безопасной и экономичной технологии подземной разработки. .

Искусственная опора при отработке крутых пластов // 2253019

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для управления кровлей при отработке крутых пластов. .

Способ разработки крутопадающих и наклонных месторождений малой и средней мощности с частичной закладкой // 2247245

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке крутопадающих и наклонных месторождений малой и средней мощности. .

Способ сооружения искусственных опор при отработке крутых пластов // 2246619

Способ увеличения сопротивления потоку газа в шахте (варианты) // 2476677

Способ закладки выработок в затопленном калийном руднике // 2477371

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при закладке выработок плавно или аварийно затопленных рудников

Способ гидравлической закладки // 2498077

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений с гидравлической закладкой выработанного пространства. Техническим результатом изобретения является сокращение периода обезвоживания закладочной пульпы. Способ гидравлической закладки, включающий возведение удерживающей и фильтрующей перемычки, монтаж пульпопровода, подачу закладочной пульпы и слив воды через сливные окна в перемычках. В закладываемом пространстве устанавливают дренажные трубы в герметичной оболочке, под которой закрепляют связанные между собой гибкой связью поплавки с шагом h, м. Шаг h принимают из выражения h>20D, где D - внешний диаметр дренажной трубы, м. Во время подачи закладочной пульпы в дренажные трубы подают сжатый воздух, причем после заполнения закладываемого пространства поплавки извлекают и используют повторно. 2 ил.

Способ гидравлической закладки // 2498078

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений с гидравлической закладкой выработанного пространства. Техническим результатом изобретения является сокращение периода обезвоживания закладочной пульпы. Способ включает возведение удерживающей и фильтрующей перемычки, монтаж пульпопровода, подачу закладочной пульпы и слив воды через сливные окна в перемычках. Перед подачей закладочной пульпы в закладываемом пространстве устанавливают проектное число дренажных труб с уклоном в сторону слива воды. Со стороны фильтрующей перемычки в закладываемом пространстве размещают перфорированные трубы длиной Lтр<0,3L, где L - длина закладываемого пространства, м, подключенные через герметичный шланг к компрессору. После закрытия перфорированных труб по длине Lтр закладочной пульпой в них нагнетают воздух совместно с подачей закладочной пульпы до момента полного заполнения закладываемого пространства, после чего герметичные шланги отключают от перфорированных труб и используют перфорированные трубы в качестве дренажных. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ разработки мощных крутопадающих рудных тел // 2513729

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке крутопадающих месторождений, представленных неустойчивыми рудами и вмещающими породами. Способ разработки мощных крутопадающих рудных тел включает разделение рудного тела на слои, отрабатываемые в нисходящем порядке, выемку слоев заходками и закладку выработанного пространства твердеющими материалами, определение мест расположения и размеров полостей вывалов над закладочным массивом, проходку заходок вприсечку к закладочному массиву, подачу твердеющих материалов по присечным заходкам к местам дозакладки полостей вывалов над закладочным массивом. До подхода забоя присечной заходки к полости вывала, расположенной над закладочным массивом, проходку присечной заходки останавливают, из присечной заходки пробуривают две скважины к верхней границе полости вывала, одну из скважин используют для подачи в полость вывала твердеющего материала, по второй скважине отводят воздух из полости вывала в присечную заходку, после закладки полости вывала и достижения закладочным материалом нормативных значений предела прочности продолжают проходку присечной заходки, причем минимально допустимое расстояние от забоя присечной заходки до полости вывала при проведении работ по закладке полости вывала принимают больше глубины зоны интенсивного разрушения горным давлением рудного массива впереди забоя присечной заходки. Техническим результатом заявляемого способа является повышение полноты закладки выработанного пространства, снижение трудоемкости работ, связанных с закладкой выработанного пространства, и повышение безопасности горных работ. 2 ил.

Способ возведения закладочного массива при разработке месторождений в условиях вечной мерзлоты // 2521234

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений с закладкой выработанного пространства в условиях вечной мерзлоты. Техническим результатом является сокращение периода обезвоживания закладочной пульпы и повышение прочности получаемого закладочного массива. Способ включает возведение удерживающей и фильтрующей перемычки, монтаж пульпопровода, подачу закладочной пульпы и слив воды через сливные окна в перемычках, установленных со стороны, противоположной подводу пульпы. В закладываемом пространстве устанавливают дренажные трубы в растворимой воздухонепроницаемой оболочке, а во время подачи закладочной пульпы в дренажные трубы подают охлажденный сжатый воздух. При этом в качестве закладочной пульпы используют хвосты обогащения, сгущенные до пастообразного состояния. 1 ил.

Способ размещения отходов обогащения калийных производств // 2522120

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет размещать значительные объемы отходов обогащения калийных производств в отработанных очистных камерах. Способ размещения отходов обогащения калийных производств включает вскрытие, подготовку и отработку участка камер, приготовление закладочной смеси из отходов обогащения калийных производств и закладку камер. Вскрытие отрабатываемого участка осуществляют уклонами с вышележащего пласта. После отработки участка очистными камерами их заполняют закладочной смесью с добавлением хлорида кальция. Закладочную смесь подают по уклонам с вышележащего пласта самотеком. После заполнения камер возводят непроницаемые перемычки в начале уклонов. В зависимости от горно-геологических условий закладочную смесь могут подавать в каждую камеру или группу камер отработанного пласта по скважинам, пробуренным с выработок вышележащего пласта. После чего скважины тампонируются. Изобретение позволяет уменьшить объемы горных работ и увеличить объемы размещения отходов калийных производств под землей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ полной закладки очистных заходок нижних слоев при нисходящей выемке полезного ископаемого // 2522495

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для разработки мощных залежей слабых руд слоевыми системами разработки в условиях, где необходимо предупредить осадку покрывающих выработанное пространство руд и пород. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности отработки мощных залежей слабых руд. Способ полной закладки очистных заходок при нисходящей выемке полезного ископаемого включает проходку выработок первого слоя под углом 6° к горизонту, закладку их закладочной смесью, после затвердевания закладочного массива верхнего слоя проходку выработок нижнего слоя и их закладку. Согласно изобретению после проходки каждой выработки первого верхнего слоя в почву выработки укладывается трубопровод, через который после проходки заходок нижнего слоя производится их закладка. 1 ил.

Способ упрочнения закладочного массива // 2555996

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Техническим результатом является увеличение прочности закладки на растяжение при изгибе, растяжение методом раскалывания и уменьшение относительной деформации усадки закладочного массива. Способ включает размещение в формируемом массиве армировочного материала одновременно с твердеющей смесью, причем в качестве армировочного материала применяют резиновый порошок в количестве 1% от массы твердеющей смеси. 1 табл.

Способ возведения закладочного массива при разработке месторождений в условиях многолетней мерзлоты // 2570698

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений с закладкой выработанного пространства в условиях многолетней мерзлоты. Техническим результатом является сокращение периода обезвоживания закладочной пульпы и повышение прочности получаемого закладочного массива. Способ включает возведение удерживающей и фильтрующей перемычки, монтаж пульпопровода, подачу закладочной пульпы и слив воды через сливные окна в перемычках и дренажные трубы в растворимой воздухонепроницаемой оболочке, с одновременной подачей в них охлажденного воздуха, через сливные окна в перемычках, установленных со стороны, противоположной подводу пульпы. При этом дренажные трубы устанавливают по длине закладываемого пространства в виде пружины, закрепляют в верхней части каждого витка пружины поплавки, а в нижней части каждого витка пружины устанавливают грузы, а максимальный внешний диаметр пружины принимают не более 0,9h, где h - высота закладываемого пространства, м, а охлажденный воздух подают периодически.1 ил.