Расчет самотечного транспортирования смеси

Основными параметрами трубопроводного транспорта являются производительность, диаметр трубопровода, длина транспортирования и др.

Техническая производительность самотечного трубопроводного транспорта по закладочной смеси, м³/ч:

Q_з = 3600πD²/4 ∙ V,

откуда диаметр трубопровода, м:

где V – скорость движения гидросмеси в трубопроводе, м/с.

Диаметр трубопровода рекомендуется проверять по его соотношению с размером δ (мм) крупного зерна заполнителя, т. е. D ≥ 5δ.

Скорость движения смеси при самотечном транспортировании принимают из условия устойчивости ее к расслоению и пропускной способности трубопровода. Оптимальная скорость V = 0,5–0,7 м/с (реже 1,5–2 м/с).

Скорость движения смеси по трубам должна быть больше критической на 10–20 %. Критическая скорость рассчитывается по формуле, м/с:

где С = 8,5–9,0 – экспериментальная величина; g = 9,81 м/с²; D – м; а = ρ_т – ρ_о / ρ_о – безразмерное соотношение твердых транспортируемых частиц плотностью ρ_т (т/м³) и несущей среды (воды), ρ_о = 1 т/м³; S_к – концентрация твердого в потоке (S_к = 0,15–0,2); К_т – обобщенный коэффициент трения частиц о нижнюю стенку трубопровода:

Для крепких пород 0,45–0,55;

Для пород средней крепости 0,35–0,45;

Для слабых пород 0,3–0,4.

Предельная длина L_г самотечного транспортирования по горизонтали, м:

(3.4.4)

где ρ_с – плотность закладочной смеси, т/м³ (3.4.4); Н – вертикальная высота трубопровода, м; К_н – коэффициент наполнения закладкой вертикальной части трубопровода, К_н = 0,7–0,8; Δр – удельные потери давления (напора) при движении смеси по трубопроводу, Па/м; β – угол наклона трубопровода к горизонту, град; – суммарная эквивалентная длина колен и поворотов,расположенных по длине трубопровода, м.

Эквивалентная длина l_э (90^о) для колена с углом поворота 90^о и радиусом закругления 2 м равна 12 м, а с радиусом закругления 1 м – 20 м. Для колен с углом поворота α_ш < 90^о эквивалентная длина, м: l_э = l_э (90^о) ∙ α_п/90^о.

Удельные потери давления, Па/м:

где τ₀ – статическое напряжение сдвига (смеси), Па; μ_см – вязкость смеси, Па∙с.

Ориентировочно рекомендуется принять удельные потери давления (потери давления на 1 м длины трубопровода) Δр = 0,1 МПа/м.

Высота столба смеси, м, обеспечивающая подачу заданного количества закладочной смеси на расстояние L:

Расчет самотечно-пневматического транспортирования смеси

Длину транспортирования смеси на горизонтальном участке можно увеличить за счет пневматической энергии (энергии сжатого воздуха) путем установки (врезки) пневмоэжекторов (рис. 3.4.4).

Рис. 3.4.4. Пневмоэжектор с обратным

клапаном для подачи сжатого воздуха

в закладочный трубопровод:

1 – патрубок; 2 – конус эжектора;

3 – шток; 4 – стальная пластина;

5 – запорное устройство; 6 – резина;

7 – трубопровод

Длина горизонтального самотечного участка определяется по формуле (6.4). Расстояние от вертикального или наклонного става труб до первого пневмоэжектора определяется по формуле

L_c = L_г – Р_в/Δр,

где Р_в – давление сжатого воздуха, МПа.

Длина участка пневмотранспортирования

где V_птр, V_с – скорость движения смеси на участке пневмотранспорта и самотека, м/с. Как правило, V_п находится в пределах V_п = 4–10 м/с.

Первый рабочий пневмоэжектор устанавливают в конце самотечного участка, второй – на расстоянии 60–100 м от первого и т. д. Возможная длина доставки самотечно-пневматическим транспортом может достигать до 2000–2500 м.

Оборудование трубопровода

Для транспортирования твердеющих смесей применяются стальные трубы диаметром 76–220 мм и толщиной стенки 4–14 мм или полиэтиленовые трубы диаметром 90–280 мм, рассчитанные на рабочее давление 0,245–0,981 МПа. Соединение стальных труб фланцевое или сваркой, полиэтиленовых – обычно клеевое.

Исходные данные для проектирования твердеющей закладки

(горнотехнические условия закладки)

Годовая производительность рудника (участка) Р = 1,2 млн т, глубина разработки Н = 400 м, горизонтальная мощность залежи М = 45 м, угол падения α = 85^о, объемный вес пород γ_п = 0,025 МН/м³, объемный вес закладки γ_з = 0,02 МН/м³, ширина целика а_ц = 20 м, высота целика h_ц = 35 м, длина камеры L = 75 м.

Расчетно-пояснительная часть