6. Гидротранспорт горной массы

Расчет произведен по инструкции, разработанной ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, МИСИ им. В.В.Куйбышева и ВНИИНеруд. Расчет состоит в определении критической скорости, удельных гидравлических сопротивлений, суммарного напора, необходимого для транспортировки материала, подбора дополнительных грунтовых насосов.

Средневзвешенный диаметр частиц грунта:

где di - средневзвешенная крупность i-ой стандартной фракции;

Pi - процентное содержание i-ой стандартной фракции.

Средневзвешенный коэффициент транспортабельности грунта:

где цi - коэффициент транспортабельности грунта i-ой стандартной фракции;

Pi - процентное содержание i-ой стандартной фракции.

Коэффициент разнозернистости грунта:

,

где d10=0.01 мм - крупность частиц, мельче которой в составе породы содержится 10%;

где d90=1.3 мм - крупность частиц, мельче которой в составе породы содержится 90%.

Объемная концентрация гидросмеси:

,

где гт=2.65 т/м3 - плотность грунта;

г0=1 т/м3 - плотность воды;

гг=1.068 т/м3 - плотность гидросмеси.

Критическая скорость гидросмеси:

,

где Dп=450 мм = 0.45 м - диаметр нагнетательного пульпопровода;

S0=0.041 - объемная концентрация гидросмеси;

цср - средневзвешенный коэффициент транспортабельности грунта.

Фактическая (действительная) скорость:

,

где Qг=2059 м3/ч - производительность земснаряда по гидросмеси;

Dп=450 мм = 0.45 м - диаметр нагнетательного пульпопровода.

Условие 0.95??1.25 соблюдается. Диаметр выбран правильно.

Оптимальная скорость в пульпопроводе при Dп=450 мм:

,

где S0=0.041 - объемная концентрация гидросмеси;

цср - средневзвешенный коэффициент транспортабельности грунта;

Dп=450 мм = 0.45 м - диаметр нагнетательного пульпопровода.

Удельные потери напора при движении гидросмеси (при Dп=450 мм):

где i0=0.02 м/м - удельные потери напора при движении воды в пульпопроводе с Dп=450 мм:

,

где л0=0.0155 - коэффициент гидравлических сопротивлений;

Vф=3.6 м/c - фактическая (действительная) скорость;

g=9.81 м/с2 - ускорение свободного падения;

Dп=450 мм = 0.45 м - диаметр нагнетательного пульпопровода.

V0=2.4 м/c - оптимальная скорость в пульпопроводе при Dп=450 мм.

Потери напора в гидравлической системе:

где Hвс=1.82 м - потери напора во всасывающем трубопроводе;

Hпл=6.2 м - потери напора в плавучем пульпопроводе:

,

где iп=0.031 м/м - удельные потери напора при движении гидросмеси (при Dп=450 мм);

Lпл=100 м - длина плавучего пульпопровода.

Hнак=0.087 м - потери напора в наклонном трубопроводе:

,

где б=35° - угол наклона борта карьера;

i0=0.02 м/м - удельные потери напора при движении воды в пульпопроводе с Dп=450 мм;

iп=0.031 м/м - удельные потери напора при движении гидросмеси (при Dп=450 мм);

Lнак=3 м - длина наклонной части борта карьера.

Для крупнозернистых песков с примесью гравия, угол откоса забоя в спокойной воде 1:2; угол откоса забоя в процессе работы земснаряда в=2б, где б - угол естественного откоса разрабатываемой породы (б=27-40° - для крупнозернистых песков; б=25-30° - для гравия). Принимаем угол откоса уступа земснаряда .

Длина блока разработки земснаряда равна длине шага переключения плавучего пульпопровода:

,

где Lпл=100 м - длина плавучего пульпопровода;

В=52 м - ширина заходки земснаряда.

Место установки ложных створных знаков:

,

где В=52 м - ширина заходки земснаряда;

l=(22-2.5) м - расстояние от оси сваи до рубки багермейстра;

R=41 м - горизонтальное расстояние между напорной сваей и фрезой.

Величина недобора определяется по таблице и зависит от земснаряда (от его производительности). Для земснаряда 2500-П величина недобора равна hнед=0.5 м.

Hнам=2.33 м - потери напора в намывном трубопроводе на раструбных соединениях:

,

где iп=0.031 м/м - удельные потери напора при движении гидросмеси (при Dп=450 мм);

Lнам=50 м - длина намывного трубопровода на карте намыва.

Hгор=31 м - потери напора в магистральном (горизонтальном) трубопроводе:

,

где iп=0.031 м/м - удельные потери напора при движении гидросмеси (при Dп=450 мм);

Lгор=1000 м - дальность транспортирования по магистральному трубопроводу.

Hпод=9.61 м - потери напора на подъем гидросмеси:

,

где hгео=9 м - величина геодезического подъема.

Hм=4.04 м - местные потери напора в трубопроводе:

,

где Hвс=7 м - потери напора в плавучем пульпопроводе;

Hнак=0.087 м - потери напора в наклонном трубопроводе;

Hнам=2.33 м - потери напора в намывном трубопроводе на раструбных соединениях;

Hгор=31 м - потери напора в магистральном (горизонтальном) трубопроводе.

Hост=2.3 м - остаточный напор на конце трубопровода.

Число грунтовых насосов в гидротранспортной системе, необходимых для обеспечения необходимого напора:

,

где Hпот=57.4 м - потери напора в гидравлической системе;

Hг=53.7 м - напор земснаряда по воде:

,

где H0=57.4 м - производительность земснаряда по воде;

гг=1.068 т/м3 - плотность гидросмеси.

Следовательно, для обеспечения требуемого полного напора достаточно иметь 1 грунтовый насос, которых находится на плавучем землесосном снаряде.