ГИДРОМОДУЛЬ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧИ С ЗАМКНУТЫМ ЦИКЛОМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК E21C25/60 E21C45/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в средствах и технологии угледобычи подземным способом с применением гидромеханизации.

В промышленных масштабах подземная разработка угольных пластов гидравлическим способом стала применяться в 50-е годы в Кузбассе, где была построена гидрошахта ("Полысаевская-Северная") и несколько участков (гидрокомплексов) на действующих шахтах с обычной (традиционной) "сухой" технологией угледобычи.

Традиционный технологический комплекс угледобычи с применением гидромеханизации включает насосную станцию с высоконапорными насосами большой производительности, забойное гидрооборудование по отбойке и транспортировке угля, камеру гидроподъема с углесосами, отстойники для обезвоживания угля и осветления оборотной технологической воды на дневной поверхности и гидрокоммуникации: высоконапорные трубы, желоба для безнапорного транспорта угля из забоя (Стрельников Д.А. и др. Разработка угольных месторождений Кузбасса, Москва, Углетехиздат, 1959 г., с. 781-787 или Горное дело. Энциклопедический справочник, т. 5, Москва, Углетехиздат, 1958 г., с.298-305).

К недостаткам подземной гидромеханизации угля относится высокий удельный расход электроэнергии, сложность обезвоживания угольного шлама и транспортировки угля потребителям в зимних условиях.

Известна технология гидродобычи угля с подземным осветлением оборотной воды и обезвоживания угольного шлама (Технологическая схема подземного осветления оборотной воды и инструкция ее применения. Минтопэнерго РФ, корпорация "Росуголь", АООТ "УК "Прокопьевскуголь", НТАО "Гидромодуль", г.Новокузнецк, 1994 г., с. 7-10), применение которой позволяет снизить удельный расход электроэнергии на отбойку, транспортировку и обезвоживание угля. Эта технологическая схема включает оборудование для создания высокого рабочего напора воды, забойное оборудование по отбойке угля, оборудование по разделению угля на фракции по крупности, обезвоживанию его и осветлению воды, гидрокоммуникации.

Необходимость обезвоживания мелких классов (0-6 мм) гидросмеси и осветления оборотной воды, в том числе методами поляризации и фильтрации, которые заложены в основе указанной выше схемы, обуславливают сложность технологической схемы и большие объемы подземных сооружений, при этом не обеспечивается снижение влажности шламов менее 16-20%.

Наиболее близким из известных является гидромодуль подземной угледобычи с замкнутым циклом водоснабжения, включающий оборудование по водоснабжению и созданию высокого рабочего напора воды, установленные по ходу технологической схемы забойное оборудование по гидроотбойке угля, дробилку, грохот, бункер для большей крупности, осветитель оборотной воды для сгущения пульпы и очистки воды (патент РФ 2017967, кл. Е 21 С 45/00, опублик. 15.08.1994).

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков, упрощение технологической схемы путем отказа от глубокого обезвоживания, в т.ч. и путем сушки мелких фракций (0-3 мм) гидросмеси за счет домола их в мельницах до необходимой кондиции и введения соответствующих добавок (присадок) для получения водоугольного топлива, а также снижение расхода электроэнергии.

Для решения поставленной задачи гидромодуль подземной угледобычи с замкнутым циклом водоснабжения, включающий оборудование по водоснабжению и созданию высокого рабочего напора воды, установленные по ходу технологической схемы забойное оборудование по гидроотбойке угля, дробилку, грохот, бункер для большей крупности, осветитель оборотной воды для сгущения пульпы и очистки воды, снабжен мельницей для тонкого помола угольных частиц в сгущенном угольном шламе, дополнительным бункером с дозатором для подачи в мельницу присаживаемого пластификатора и перемешивания его с угольным шламом, при этом осветитель выполнен в виде суспензионного сепаратора, расположенного с возможностью поступления в него самотеком подрешетного продукта из камеры грохотов и дальнейшего перетекания из него угольного шлама на мельницу, а осветленной воды - в двухступенчатый зумпф, первичное отделение которого содержит осветленную воду с большей концентрацией твердых частиц, чем во вторичном, и снабжено углесосом для направления этой воды в подготовительный забой к проходческому комбайну, а вторичное отделение снабжено последовательно установленными насосами для повышения давления воды и направления ее в очистной забой к гидромонитору, при этом грохот расположен в камере, сооруженной вблизи скипового ствола, а бункер для угля большей крупности выполнен в виде бункера опрокида.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема гидравлической добычи угля с замкнутым циклом водоснабжения и обезвоживания угля в шахте и приготовления водоугольного топлива.

Подземный гидромодуль угледобычи согласно изобретению включает высоконапорные насосы и углесосы 1, 2 и 3, гидрозабойное оборудование в виде гидромониторов 4 и угольных проходческих комбайнов 5, угольную дробилку 6, оборудование по разделению угля на классы в виде грохотов 7, бункеров 8 для угля крупностью 3-80 мм (надрешетный продукт), суспензионные сепараторы (осветлители) 9 для сгущения пульпы (0-3 мм) и очистки воды, мельницу 10 для тонкого помола сгущенного угольного шлама, бункер 11 с дозатором 12 для пластификатора водоугольного топлива (ВУТ) и зумпфов 13, 14 и 15 для водоугольного топлива и осветленной оборотной воды, а также гидрокоммуникации в виде трубопроводов 16 и желобов 17.

Помимо этого гидромодуль содержит другое необходимое оборудование: углесосы 18, 19 и 20 для перекачки угольной пульпы и водоугольного топлива, зумпфы 21 для угольной пульпы и 22 для водоугольного топлива.

Согласно предлагаемой технологической схеме подземной угледобычи с замкнутым циклом водоснабжения угольная пульпа из очистного и подготовительного забоев по желобам 17 поступает на дробилку 6, где производится отделение породы и дробление крупных кусков угля до 80 мм. Порода грузится в шахтные вагонетки 23, в которых выдается на поверхность, либо направляется для закладки выработанного пространства.

После дробилки 6 угольная пульпа поступает в зумпф 21 участковой перекачкой гидрокамеры, откуда углесосом 18 типа 14 УВ-6 с Т:Ж=1:4 доставляется по трубам ⊘ 219 мм гидрокоммуникаций 16 в камеру грохотов 7, которая сооружается вблизи скипового ствола (подъема) 24. Надрешетный продукт крупностью более 3 мм с влажностью 8-10 % поступает в бункер 8 угольного опрокида и скиповым подъемом 24 выдается на поверхность
Подрешетный продукт класса 0-3 мм самотеком направляется в суспензионный сепаратор 9 для осветления воды и сгущения пульпы до концентрации 600-650 г/л.

Сгущенный угольный шлам используется для производства водоугольного топлива, для чего он из суспензионного сепаратора 9 самотеком поступает на мельницу 10 тонкого помола, где измельчается и перемешивается с присаживаемым пластификатором, поступающим из бункера 11 через дозатор 12. Готовый ВУТ из мельницы 10 направляется в зумпф 13 и углесосом 19 перекачивается в емкости зумпфа 22, расположенного на поверхности, откуда углесосом 20 по трубопроводу или автомобильным транспортом доставляется потребителю. ВУТ является высококачественным продуктом для топливно-энергетических установок промышленных предприятий и коммуникального городского хозяйства
Осветленная вода из суспензионного сепаратора (осветлителя) 9 перетекает в двухступенчатый зумпф (с начала), первичное отделение 14, а затем во вторичное отделение 15. Из первичного отделения 14 зумпфа осветленной воды, где количество твердых частиц не превышает 1 г/л, вода углесосом 1 (типа 14 УВ-6) направляется в подготовительный забой к проходческому комбайну 5. Из вторичного отделения 15 зумпфа осветленной воды, где количество взвеси в два-три раза меньше, чем в первичном отделении 14, вода после двухступенчатого повышения давления насосами 2 и 3 (они установлены последовательно) под давлением до 16 МПа направляется в очистной забой к гидромонитору 4. В качестве насосов рекомендуется применять насосы НК-200х14, а насосов 3 ОНК-200х5.

Применение предлагаемого гидромодуля для подземной угледобычи позволяет исключить из технологического цикла глубокое обезвоживание шламов, обеспечить замкнутый цикл водоснабжения в подземных выработках, в 2-3 раза снизить удельный расход электроэнергии и получить высококачественное топливо ВУТ вместо шламов с высокой влажностью и низкой ценой реализации. Раздельное водоснабжение гидрооборудования очистных и подготовительных забоев, в которых используются проходческие комбайны, позволяет снизить технические требования к значительной части потребных объемов оборотной воды.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной гидродобыче угля. Задачей изобретения является упрощение технологической схемы и снижение расхода электроэнергии. Гидромодуль подземной угледобычи с замкнутым циклом водоснабжения включает оборудование по водоснабжению и созданию высокого рабочего напора воды, установленные по ходу технологической схемы забойное оборудование по гидроотбойке угля, дробилку, грохот, бункер для большей крупности, осветитель оборотной воды для сгущения пульпы и очистки воды. Он снабжен мельницей для тонкого помола угольных частиц в сгущенном угольном шламе, дополнительным бункером с дозатором для подачи в мельницу присаживаемого пластификатора и перемешивания его с угольным шламом. Осветитель выполнен в виде суспензионного сепаратора, расположенного с возможностью поступления в него самотеком подрешетного продукта из камеры грохотов и дальнейшего перетекания из него угольного шлама на мельницу, а осветленной воды - в двухступенчатый зумпф, первичное отделение которого содержит осветленную воду с большей концентрацией твердых частиц, чем во вторичном, и снабжено углесосом для направления этой воды в подготовительный забой к проходческому комбайну, а вторичное отделение снабжено последовательно установленными насосами для повышения давления воды и направления ее в очистной забой к гидромонитору. Грохот расположен в камере, сооруженной вблизи скипового ствола, а бункер для угля большей крупности выполнен в виде бункера опрокида. 1 ил.

Гидромодуль подземной угледобычи с замкнутым циклом водоснабжения, включающий оборудование по водоснабжению и созданию высокого рабочего напора воды, установленные по ходу технологической схемы забойное оборудование по гидроотбойке угля, дробилку, грохот, бункер для большей крупности, осветитель оборотной воды для сгущения пульпы и очистки воды, отличающийся тем, что он снабжен мельницей для тонкого помола угольных частиц в сгущенном угольном шламе, дополнительным бункером с дозатором для подачи в мельницу присаживаемого пластификатора и перемешивания его с угольным шламом, при этом осветитель выполнен в виде суспензионного сепаратора, расположенного с возможностью поступления в него самотеком подрешетного продукта из камеры грохотов и дальнейшего перетекания из него угольного шлама на мельницу, а осветленной воды - в двухступенчатый зумпф, первичное отделение которого содержит осветленную воду с большей концентрацией твердых частиц, чем во вторичном, и снабжено углесосом для направления этой воды в подготовительный забой к проходческом комбайну, а вторичное отделение снабжено последовательно установленными насосами для повышения давления воды и направления ее в очистной забой к гидромонитору, при этом грохот расположен в камере, сооруженной вблизи скипового ствола, а бункер для угля большей крупности выполнен в виде бункера опрокида.