Обґрунтування раціональної технології відкачки шахтної води на поверхню. Її реалізація шляхом розробки схем і засобів шахтного водовідливу. Залежність впливу придонного шару і температури потоку шахтної води на вибір параметрів водовідливних систем.
Аннотация к работе
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукРобота виконана на кафедрі гірничої механіки Донецького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України. Науковий консультант: Пак Вітольд Вітольдович, доктор технічних наук, професор, Донецький національний технічний університет, завідувач кафедри вищої математики. Офіційні опоненти: Логвінов Микола Григорович, доктор технічних наук, професор Донецький національний технічний університет Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри теоретичної механіки; Шевчук Степан Прокопович, доктор технічних наук, професор Національний технічний університет України "КПІ" (м. Захист відбудеться 17.10.2003 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої ради Д 11.052.05 Донецького національного технічного університету за адресою: 83000 м.Водозбірники діючих водовідливних комплексів шахт виконуються у вигляді горизонтальних виробок з ухилом (0,002...0,004) убік прийомного колодязя. На їхній основі були розроблені: новий ряд шахтних насосів типу НСШ із використанням у деяких його типорозмірах першого колеса з підвищеною усмоктувальною здатністю і застосуванням сталевого лиття замість чавунного; аналітичний метод розрахунку водовідливних установок і ряд оригінальних технологічних схем останніх; єдина система безрозмірних параметрів насосної водовідливної установки; система заглибних насосів, що підкачують; засоби і схеми видалення шламу з водозбірних ємкостей; ерліфтні водовідливні установки. Дослідження показують, що удосконалювання тільки окремих вузлів і водовідливних установок на шахті не приводить до істотного зниження трудомісткості їхнього обслуговування і підвищення надійності роботи в цілому. Поряд з викладеним, аналіз роботи шахтного водовідливу показує, що питання гідромеханізованого очищення водозбірників і підвищення експлуатаційної надійності й економічності шахтних водовідливних насосів варто розглядати в комплексі гірничо-геологічних умов утворення шахтних вод, їхнього дренажу в гірничі очисні і підготовчі виробки, властивостей вугільних пластів і порід, що вміщають, систем розкриття, підготовки і розробки вугільних родовищ, умов каналізування шахтних вод до дільничного і головного водовідливу, конструкції освітлюючих споруджень і водозбірників, типу насосів і схеми водовідливу, механізації комплексу станції очищення шахтних вод на поверхні, вимог територіальної зонної інспекції до параметрів води для скидання. Практичне значення отриманих результатів міститься у використанні при створенні водовідливних систем високого технологічного рівня: нових конструкцій робочих коліс відцентрових секційних насосів; технологічних схем водовідливних установок, що забезпечують незашламовування водозбірників, оперативне видалення шламу з попереднього відстійника і приймальних колодязів, скорочення обємів водозбірних ємкостей на 30 %; розроблених методів і методик визначення раціональної схеми шахтного водовідливу з мінімальними витратами; технологічної схеми і засобів водовідливної установки з попереднім очищенням води від твердих часток і водозбірниками, що змиваються; установок перекачного і дільничного водовідливу діючих, проектованих вугільних шахт і шахт, що закриваються.У звязку з вищесказаним, необхідно при аналізі всіх процесів, що протікають у проточній частині насоса, реально існуючий потік неоднорідної гідросуміші розглядати як потік, який складається з двох потоків: рідини і твердих часток. Тверді частки, що осідають у водовідливних канавках, водозбірниках, попередньому відстійнику і прийомному колодязі водовідливних установок, відносяться до звязаних донних опадів, що на відміну від сипучих не розпадаються на складові частини під дією гравітаційних сил ні у воді, ні в повітрі. Найбільш небажаним компонентом у шламі є глиниста речовина з вмістом до 35 % часток менш 0,005 мм і до 50 % часток (0,05...0,0005) мм, щільністю (1,1...1,2) кг/м3, яка розташована на глибині 100 мм, рахуючи від поверхневого шару. При наявності позитивної різниці у швидкостях між твердими частками і рідиною, частки передають частину своєї кінетичної енергії рідини. Аналіз цих рівнянь показав, що відносна швидкість твердих часток з ?Т > с буде більшої, ніж у рідини; для часток з ?Т с більше радіальної складової відносної швидкості WR, а кут відносної швидкості ?Т у часток більше, ніж у рідини ?.У дисертаційній роботі дане нове рішення актуальної наукової проблеми, що полягає у розвитку теорії шахтного водовідливу з урахуванням впливу придонного шару і температури потоку шахтної води, щільності і концентрації твердих часток на параметри водовідливних систем і обґрунтуванні раціональної технології відкачки води із шахти на поверхню, що виключає кавітаційне й абразивне руйнування насосів, зашламляємість водозбірників, витрати ручної некваліфікованої праці. Для вод з концентрацією твердого до 32 % переважний вплив на кінематичну вязкість і напругу зрушення роблять частки розміром не більш 0,0