Politechnika Wrocławska Wrocław,
Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii
Projekt instalacji do wykorzystania odpadów w technologii podsadzania
Sprawdzający:
Wykonała:
Założenia projektowe:
Istniejący układ wyrobisk górniczych scharakteryzowany jest następującymi wielkościami:
Długość wyrobisk [m] |
Nachylenie wyrobisk [º] |
||
l1 |
520 |
α1 |
90 |
l2 |
630 |
α2 |
0 |
l3 |
140 |
α3 |
-15 |
l4 |
430 |
α4 |
0 |
l5 |
180 |
α5 |
20 |
l6 |
200 |
α5 |
-5 |
l7 |
460 |
α7 |
0 |
l8 |
150 |
α8 |
15 |
l9 |
340 |
α9 |
0 |
l10 |
160 |
α10 |
-10 |
l11 |
250 |
α11 |
0 |
Wydajność podsadzania:
Qp = 440 ÷ 470 [m3/h]
Średnica rurociągu podsadzkowego:
D = 0,185 [m]
Rodzaj materiału podsadzkowego:
d = 50 [mm] - piasek + skała płonna + odpad drobnofrakcyjny
Dane ściany:
- długość ls = 170 [m]
- wysokość hs = 2,6 [m]
- krok podsadzania kp = 5,4 [m]
Obliczenia podstawowych parametrów podsadzania hydraulicznego należy wykonać:
Metodą Adamka,
Metodą Jariege'a,
Metodą statystyczną,
Metodą analityczno-empiryczną.
Dla zaprojektowanej instalacji podsadzkowej sporządzić profil hydrauliczny, dokonać graficznej analizy pracy instalacji. Wyznaczyć zasięgi stref ciśnienia w instalacji i obliczyć minimalne, dopuszczalne grubości ścianek rurociągu w poszczególnych strefach ciśnień. Ponadto należy zaprojektować następujące powierzchniowe urządzenia podsadzkowe:
Zbiornik materiałów podsadzkowych,
Zbiornik wody podsadzkowej,
Zestawy i sita zmywcze,
Skrzynię i lej podsadzkowy.
Projekt powinien zawierać opis technologii podsadzania pustki poeksploatacyjnej.
Parametry geometryczne instalacji podsadzkowej
Długość ekwiwalentna odcinka instalacji:
gdzie:
li - długość odcinka rurociągu
ai - współczynnik przeliczeniowy średnic rurociągu
gdzie:
Di - średnica danego odcinka
Dod - średnica odniesienia:
dla metody Adamka i Jariege'a wynosi 0,150 [m]
dla metody analityczno-empirycznej średnica odniesienia jest równa średnicy ostatniego odcinka instalacji Dod = 0,185 [m]
Metoda Adamka i Jariege'a
Metoda analityczno-empiryczna:
Tabela 1: Parametry geometryczne instalacji
Lp |
Długość odcinków instalacji li [m] |
Różnice wysokości odcinków instalacji |
Średnica odcinków instalacji Di [m] |
Ekwiwalentna długość odcinków instalacji Lekw [m] |
||
|
|
hiupad [m] |
hiwznios [m] |
|
Metoda Adamka i Jariege'a |
Metoda analityczno-empiryczna |
1 |
520 |
520,0 |
0,0 |
0,185 |
182,2 |
520 |
2 |
630 |
0,0 |
0,0 |
|
220,8 |
630 |
3 |
140 |
0,0 |
36,2 |
|
49,1 |
140 |
4 |
430 |
0,0 |
0,0 |
|
150,7 |
430 |
5 |
180 |
61,6 |
0,0 |
|
63,1 |
180 |
6 |
200 |
0,0 |
17,4 |
|
70,1 |
200 |
7 |
460 |
0,0 |
0,0 |
|
161,2 |
460 |
8 |
150 |
38,8 |
0,0 |
|
52,6 |
150 |
9 |
340 |
0,0 |
0,0 |
|
119,1 |
340 |
10 |
160 |
0,0 |
27,8 |
|
56,1 |
160 |
11 |
250 |
0,0 |
0,0 |
|
87,6 |
250 |
|
||||||
Suma |
3460 |
620,4 |
81,4 |
- |
1212,5 |
3460,0 |
Całkowita różnica wysokości instalacji podsadzkowej H:
gdzie:
H = 620,4 - 81,4 = 538,9 [m]
Obliczenia parametrów podsadzania hydraulicznego
Metoda Adamka i Jariege'a
Uogólnione równanie Bernoulliego dla cieczy rzeczywistych ma postać:
Równanie Bernoulliego punktu 0:
Równanie energii odniesionej do 1 m3 mieszaniny podsadzkowej dla punktu 0:
Warunki brzegowe dla punktu 0:
czyli:
Równanie Bernoulliego punktu 11:
Równanie energii odniesionej do 1 m3 mieszaniny podsadzkowej dla punktu 11:
Warunki brzegowe dla punktu 11:
gdzie:
lzj - długość zastępcza elementu deprymogenicznego
ostatecznie:
Z zasady zachowania energii wynika że E0 = E11 więc:
Jednostkowe rozporządzalne straty energetyczne przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji:
gdzie:
H - całkowita różnica wysokości instalacji podsadzkowej [m]
γm - ciężar objętościowy mieszaniny podsadzkowej [T/m3]
η - sprawność hydrodynamiczna instalacji
η = 0,8 ÷ 0,88 przyjmujemy 0,86
Lekw - całkowita ekwiwalentna długości instalacji [m]
Jednostkowe rzeczywiste straty energetyczne przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji o średnicy rurociągu 0,150 m dla piasku i skały płonnej d ≤ 50 [mm]
gdzie:
γm - ciężar objętościowy mieszaniny podsadzkowej [T/m3]
vm - prędkość mieszaniny podsadzkowej w instalacji o średnicy 0,150 [m]
stąd:
Gdy IErozp = IErzecz => vm150
Dla Di ≠ Dodn prędkość mieszaniny wyznaczamy z warunku ciągłości:
Dla Di = 0,185 m, Dod = 0,150 m
Prędkość krytyczna vkr przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji to taka minimalna prędkość poniżej której następuje osadzanie materiału podsadzkowego na dnie rurociągu. Jednocześnie jest to taka prędkość przy której straty energetyczne przepływu osiągają minimalną wartość.
Prędkość krytyczną mieszaniny podsadzkowej w rurociągu o średnicy 0,150 m w zależności od ciężaru objętościowego mieszaniny oblicza się ze wzorów:
Dla γm ≤ 1,3 [T/m3]
Dla 1,3 < γm ≤ 1,6 [T/m3]
Dla γm > 1,6 [T/m3]
gdzie:
d - maksymalne uziarnienie materiału podsadzkowego
Wskaźnik płynności ruchu mieszaniny podsadzkowej w instalacji:
Minimalna wartość wskaźnika dla piasku i mieszaniny skal płonnych wynosi:
M ≥ 1,2
Natężenie przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji (wydajność rurociągu):
Wydajność podsadzania hydraulicznego:
gdzie:
ρ - wskaźnik efektywności podsadzania
ρ = 0,839 (γm - γw)
γw - ciężar właściwy wody podsadzkowej [T/m3]
Tabela 2. Parametry podsadzania hydraulicznego
Lp. |
γm |
IErozp |
vm150 |
vm185 |
vkr150 |
M |
Qm |
ρ |
Qp |
|
[T/m3] |
[mH2O/m] |
[m/s] |
[m/s] |
[m/s] |
[ - ] |
[m3/godz] |
[ - ] |
[m3/godz] |
1 |
1,1 |
0,42 |
9,58 |
6,30 |
4,87 |
1,97 |
609,71 |
0,08 |
51,15 |
2 |
1,2 |
0,46 |
9,86 |
6,48 |
4,87 |
2,02 |
627,19 |
0,17 |
105,24 |
3 |
1,3 |
0,50 |
10,15 |
6,67 |
4,87 |
2,08 |
645,84 |
0,25 |
162,56 |
4 |
1,4 |
0,54 |
10,47 |
6,88 |
5,00 |
2,09 |
665,79 |
0,34 |
223,44 |
5 |
1,5 |
0,57 |
10,80 |
7,10 |
5,00 |
2,16 |
687,23 |
0,42 |
288,29 |
6 |
1,6 |
0,61 |
11,17 |
7,34 |
5,00 |
2,23 |
710,36 |
0,50 |
357,60 |
7 |
1,7 |
0,65 |
11,56 |
7,60 |
5,12 |
2,26 |
735,43 |
0,59 |
431,92 |
8 |
1,73 |
0,66 |
11,69 |
7,68 |
5,12 |
2,28 |
743,38 |
0,61 |
455,30 |
9 |
1,78 |
0,68 |
11,90 |
7,82 |
5,12 |
2,32 |
757,10 |
0,65 |
495,46 |
10 |
1,8 |
0,69 |
11,99 |
7,88 |
5,12 |
2,34 |
762,76 |
0,67 |
511,96 |
11 |
1,9 |
0,73 |
12,46 |
8,19 |
5,12 |
2,43 |
792,71 |
0,76 |
598,58 |
12 |
2,0 |
0,76 |
12,98 |
8,53 |
5,12 |
2,53 |
825,78 |
0,84 |
692,83 |
Metoda empiryczna Jariege'a
Natężenie przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji:
gdzie:
H - całkowita różnica wysokości instalacji [m],
Lekw - całkowita ekwiwalentna długość instalacji [m]
Wydajność podsadzania hydraulicznego:
Uzyskane wyniki odnoszą się do maksymalnego zagęszczenia mieszaniny podsadzkowej tzn.
γm = 1,7 ÷ 1,9 [T/m3]
Metoda statystyczna
Wydajność podsadzania hydraulicznego
gdzie:
H - całkowita różnica wysokości instalacji podsadzkowej [m],
L - całkowita rzeczywista długość instalacji [m],
e - podstawa logarytmu naturalnego
Metoda analityczno-empiryczna
Jednostkowe rozporządzalne straty energetyczne przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji:
gdzie:
H - całkowita różnica wysokości instalacji podsadzkowej [m]
γm - ciężar objętościowy mieszaniny podsadzkowej [T/m3]
Lekw - całkowita ekwiwalentna długości instalacji [m]
Di - średnica danego odcinka
Dod - średnica odniesienia równa średnicy ostatniego odcinka instalacji [m]
Gdy Dod = Di a = 1
Jednostkowe rzeczywiste straty energetyczne przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji:
gdzie:
vm - prędkość przepływu mieszaniny podsadzkowej [m/s],
D - średnica rurociągu podsadzkowego[m],
cv - koncentracja objętościowa mieszaniny podsadzkowej
gdzie:
γm - ciężar właściwy mieszaniny podsadzkowej [T/m3]
γw - ciężar właściwy wody podsadzkowej [T/m3]
γs - ciężar właściwy materiału podsadzkowego [T/m3]
Przyjęto 2,6 T/m3
Prędkość przepływu wyznaczona jest metodą graficzną
Tabela 3. Zależność koncentracji objętościowej od ciężaru właściwego mieszaniny podsadzkowej:
Lp. |
γm [T/m3] |
cv [ - ] |
1 |
1,1 |
0,0625 |
2 |
1,2 |
0,1250 |
3 |
1,3 |
0,1875 |
4 |
1,4 |
0,2500 |
5 |
1,5 |
0,3125 |
6 |
1,6 |
0,3750 |
7 |
1,7 |
0,4375 |
8 |
1,73 |
0,4563 |
9 |
1,78 |
0,4875 |
10 |
1,8 |
0,5000 |
11 |
1,9 |
0,5625 |
12 |
2 |
0,6250 |
Gdy IErozp = IErzecz => vm
Tabela 4. Zależność prędkości przepływu i jednostkowych strat energetycznych od ciężaru właściwego mieszaniny podsadzkowej:
Lp |
IE rzecz [mH2O/m] |
||||||||||||
|
vm/γm |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,73 |
1,78 |
1,8 |
1,9 |
2,0 |
1 |
3 |
0,062 |
0,086 |
0,111 |
0,136 |
0,160 |
0,185 |
0,209 |
0,217 |
0,229 |
0,234 |
0,259 |
0,283 |
2 |
4 |
0,085 |
0,103 |
0,121 |
0,140 |
0,158 |
0,177 |
0,195 |
0,201 |
0,210 |
0,214 |
0,232 |
0,251 |
3 |
5 |
0,118 |
0,133 |
0,148 |
0,162 |
0,177 |
0,192 |
0,207 |
0,211 |
0,218 |
0,221 |
0,236 |
0,251 |
4 |
6 |
0,161 |
0,173 |
0,186 |
0,198 |
0,210 |
0,222 |
0,235 |
0,238 |
0,245 |
0,247 |
0,259 |
0,272 |
5 |
7 |
0,213 |
0,223 |
0,234 |
0,245 |
0,255 |
0,266 |
0,276 |
0,279 |
0,285 |
0,287 |
0,297 |
0,308 |
6 |
8 |
0,274 |
0,283 |
0,292 |
0,301 |
0,310 |
0,320 |
0,329 |
0,332 |
0,336 |
0,338 |
0,347 |
0,357 |
7 |
9 |
0,343 |
0,351 |
0,359 |
0,367 |
0,376 |
0,384 |
0,392 |
0,394 |
0,398 |
0,400 |
0,408 |
0,417 |
8 |
10 |
0,420 |
0,428 |
0,435 |
0,443 |
0,450 |
0,457 |
0,465 |
0,467 |
0,471 |
0,472 |
0,479 |
0,487 |
9 |
12 |
0,601 |
0,607 |
0,613 |
0,619 |
0,625 |
0,632 |
0,638 |
0,640 |
0,643 |
0,644 |
0,650 |
0,656 |
10 |
13 |
0,704 |
0,709 |
0,715 |
0,721 |
0,726 |
0,732 |
0,738 |
0,739 |
0,742 |
0,743 |
0,749 |
0,755 |
11 |
14 |
0,815 |
0,820 |
0,825 |
0,831 |
0,836 |
0,841 |
0,846 |
0,848 |
0,851 |
0,852 |
0,857 |
0,862 |
12 |
16 |
1,062 |
1,066 |
1,071 |
1,076 |
1,080 |
1,085 |
1,090 |
1,091 |
1,093 |
1,094 |
1,099 |
1,103 |
Natężenie przepływu mieszaniny podsadzkowej:
Wydajność podsadzania hydraulicznego:
Tabela 5. Zestawienie parametrów mieszaniny podsadzkowej dla metody analityczno-empirycznej:
Lp. |
γm [T/m3] |
IErozp [mH2O/m] |
vm [m/s] |
Qm [m3/godz] |
cv [ - ] |
Qp [m3/godz] |
1 |
1,1 |
0,17134 |
6,2 |
394,4 |
0,0625 |
32,0 |
2 |
1,2 |
0,18691 |
6,3 |
400,8 |
0,1250 |
65,1 |
3 |
1,3 |
0,20249 |
6,4 |
407,2 |
0,1875 |
99,2 |
4 |
1,4 |
0,21807 |
6,5 |
413,5 |
0,2500 |
134,4 |
5 |
1,5 |
0,23364 |
6,5 |
413,5 |
0,3125 |
168,0 |
6 |
1,6 |
0,24922 |
6,6 |
419,9 |
0,3750 |
204,7 |
7 |
1,7 |
0,26480 |
6,6 |
419,9 |
0,4375 |
238,8 |
8 |
1,73 |
0,26947 |
6,7 |
426,2 |
0,4563 |
252,8 |
9 |
1,78 |
0,27726 |
6,9 |
439,0 |
0,4875 |
278,2 |
10 |
1,8 |
0,28037 |
7,0 |
445,3 |
0,5000 |
289,5 |
11 |
1,9 |
0,29595 |
7,1 |
451,7 |
0,5625 |
330,3 |
12 |
2,0 |
0,31152 |
7,2 |
458,0 |
0,6250 |
372,2 |
Graficzna analiza pracy instalacji podsadzkowej
Na podstawie profilu instalacji podsadzkowej obrazującego przebieg zmian energetycznych zachodzących podczas przepływu mieszaniny przeprowadzono analizę pracy tejże instalacji.
Linia wysokości ciśnienia w ani jednym punkcie nie przecięła się z liniami profilu instalacji, można zatem stwierdzić, że przepływ mieszaniny będzie ciągły i płynny - nie będą występowały zakłócenia. Nie jest zatem konieczna zmiana średnicy rurociągu podsadzkowego.
Po wykonaniu analizy pracy instalacji podsadzkowej można przystąpić do określenia zasięgu stref ciśnienia instalacji i doboru rur do instalacji podsadzkowej.
Dobór rur do instalacji podsadzkowej
Wyznaczenie zasięgu strefy ciśnień
Obliczenie maksymalnego ciśnienia pmax:
gdzie:
HS - długość pierwszego odcinka instalacji HS = 520 [m],
γm - optymalny ciężar objętościowy mieszaniny z metody Adamka γm = 1,73 [T/m3],
IE - jednostkowe rozporządzalne straty przepływu według metody Adamka IE = 0,66[mH2O/m],
a - współczynnik przeliczeniowy średnic dla metody Adamka a = 0,35
Obliczenie rzutu poziomego ciągu poziomego Lp:
gdzie:
li - długość kolejnych odcinków instalacji [m],
αi - kąty odchylenia od poziomu kolejnych odcinków instalacji [ O]
Wyznaczenie strefy ciśnień
Ciąg pionowy:
strefa A - pmax > 25 at
strefa B - 25 at <pmax ≤ 64 at
strefa C - 64 at <pmax ≤ 100 at
Ciąg poziomy:
strefa A - pmax > 25 at
strefa B - 25 at < pmax ≤ 64 at
strefa C - pmax > 64 at
Wyznaczenie dopuszczalnej minimalnej grubości ścianek rurociągu gmin w poszczególnych strefach ciśnień
[mm]
gdzie:
pi - maksymalne ciśnienie w danej strefie [at],
Di - średnica rurociągu [m], Di = 0,185 [m],
kr - dopuszczalne naprężenia rozciągające
kr = 900 ÷ 1200 [kG/cm2].
kr
= 1100 [kG/cm2]
Wartości rzeczywiste odczytane z załącznika trzeciego:
LArzecz = 936 [m],
LBrzecz = 1242 [m],
LCrzecz = 842 [m],
Tabela 6. Zamówienie na rury podsadzkowe
Strefa ciśnienia |
A |
B |
C |
Zasięg stref ciśnienia [m] |
HA + LA |
HB + LB |
HC + LC |
|
1102,38 |
1455,14 |
878,55 |
Długość rur podsadzkowych [m] |
HA + LArzecz |
HB + LBrzecz |
HC + LCrzecz |
|
1102,38 |
1455,14 |
878,55 |
Minimalna grubość rur podsadzkowych [mm] |
2,10 |
5,38 |
6,55 |
Nominalna grubość rur podsadzkowych [mm] |
8,8 |
8,8 |
8,8 |
Płukanie instalacji podsadzkowej
Metoda analityczno - empiryczna
Jednostkowe rozporządzalne straty energetyczne przepływu wody w instalacji podsadzkowej:
gdzie:
H - całkowita różnica wysokości instalacji podsadzkowej [m]
γw - ciężar objętościowy wody podsadzkowej [T/m3]
Lekw - całkowita ekwiwalentna długości instalacji dla tej metody [m]
Jednostkowe rzeczywiste straty energetyczne przepływu wody:
gdzie:
vwan-emp - prędkość przepływu wody podsadzkowej [m/s]
D - średnica rurociągu [m]
Gdy IErozp = IErzecz => vwan-emp
Metoda Adamka
Jednostkowe rozporządzalne straty energetyczne przepływu wody w instalacji
gdzie:
H = 538,9 [m],
γw = 1,0 [T/m3],
Lekw = 1212,5 [m]
Jednostkowe rzeczywiste straty energetyczne przepływu wody w instalacji o średnicy 0,150m:
Porównując:
gdy IEwrozp = IEwrzecz => vw150
wyznaczamy vw150:
Prędkość przepływu dla średnicy D = 0,185 m i Dod = 0,150 m:
Czas płukania rurociągu podsadzkowego:
gdzie:
L - całkowita rzeczywista długość instalacji L = 3460 [m],
Vw185 - prędkość przepływu wody vw185 = 6,70 [m/s].
Zużycie wody do płukania rurociągu:
gdzie:
D - średnica rurociągu [m] D = 0,185 [m]
Czas podsadzania pustki poeksploatacyjnej:
gdzie:
Vpustki - objętość pustki do podsadzenia
gdzie:
ls - długość ściany ls = 170 [m],
hs - wysokość ściany hs = 2,6 [m],
kp - krok podsadzania kp = 5,4 [m].
Qp - optymalna wydajność podsadzania według metody Adamka
Qp = 455,3 [m3/h].
Całkowity czas podsadzania:
Powierzchniowe urządzenia podsadzkowe
Zbiornik materiałów podsadzkowych
Pojemność zbiornika:
gdzie:
Q - dobowe zapotrzebowanie materiałów podsadzkowych
gdzie:
k - liczba punktów odbioru mieszaniny podsadzkowej (ilość wyrobisk podsadzanych w ciągu doby),
ls, hs, kp - parametry podsadzanego wyrobiska,
ω - współczynnik zależny od dobowego zapotrzebowania materiałów podsadzkowych,
gdzie:
m - współczynnik zależny od długości drogi transportu materiałów podsadzkowych do kopalni
m = 1,0 dla długości drogi transportu do 10 [km].
Qpsr - średnia wydajność podsadzania dla instalacji pracującej na kopalni
Qpi - z metody Adamka
Mając dane Q, m i Qpsr odczytano z tablic wartość współczynnika ω:
Dla Q = 3000 [m3], Qpsr = 330 [m3] i m = 1,0 ω = 0,92
Dla Q = 3000 [m3], Qpsr = 500 [m3] i m = 1,0 ω = 0,98
Dokonując interpolacji wyznaczono wartość wskaźnika:
ω=0,964
Zapas przeciwpożarowy piasku Zp:
Zależy od Q:
Z = 600 [m3], ponieważ Q > 1000 [m3]
Pojemność zbiornika:
Minimalna pojemność zbiornika:
gdzie:
Qzm - zmianowe zapotrzebowanie materiałów podsadzkowych
gdzie:
nzp - ilość zmian podsadzkowych
nzp =1
Zbiornik podsadzkowy - parametry
Zbiornik o pojemności 3000 [m3], typu komorowego.
Zbiornik wody podsadzkowej.
Pojemność zbiornika wody podsadzkowej przy poborze wody z własnej ujęcia VZwp:
gdzie:
no - teoretyczna liczba zestawów zmywczych
gdzie:
k - liczba punktów odbioru mieszaniny, k = 1
Q - dobowe zapotrzebowanie materiałów podsadzkowych Q = 2386,8 [m3]
Qpsr - średnia wydajność podsadzania Qpsr = 455,3 [m3/h]
e - stosunek objętościowy wody do materiału podsadzkowego,
gdzie:
cv - koncentracja objętościowa mieszaniny podsadzkowej, cv = 0,45625
Pojemność zbiornika przy poborze wody z osadników dołowych:
gdzie:
V1 - pojemność zbiornika zależna od Qw, t,
QW - dobowe zapotrzebowanie wody podsadzkowej
gdzie:
Qm, cv, tp - optymalne parametry podsadzania z metody Adamka. Qm = 743,38 [m3/h],
cv = 0,45625
tp = 5,24 [h]
Vpl - zużycie wody do płukania instalacji; Vpl =93,01 [m3]
Dla Q > 1000 [m3] t = 0,79 . (16 - 0,5 . k)
t = 0,79 . (16 - 0,5 . 1) = 12,25
t >10 więc V1 obliczamy ze wzoru:
Minimalna pojemność zbiornika wody podsadzkowej wynosi:
VZwpmin = 500 [m3]
Zestawy zmywcze
Ilość zestawów zmywczych w podsadzkowni pracującej dla potrzeb jednej kopalni:
gdzie:
n0 - teoretyczna liczba zestawów zmywczych,
z0 - rezerwa zestawów zmywczych, zależy od Qm,
z0 = 1 ponieważ Qm > 600 [m3/h]
Skrzynia podsadzkowa
Użyteczna pojemność skrzyni podsadzkowej:
gdzie:
ε- współczynnik zależny od sposobu dozowania mieszaniny do leja:
ε = 0,017 dla regulacji ręcznej,
Qpmax - maksymalna wydajność podsadzania, Qpmax = 455,30 [m3/h],
e - stosunek objętościowy wody do materiału podsadzkowego w mieszaninie, e = 1,1918
Minimalna pojemność skrzyni podsadzkowej:
Całkowita głębokość skrzyni podsadzkowej w zależności od rodzaju leja:
dla leja pionowego:
H = h + 1
gdzie:
h - użyteczna głębokość skrzyni podsadzkowej zależna od natężenia przepływu mieszaniny podsadzkowej Qm
Qm = 743,38 [m3/h] > 600 [m3/h] h = 3,5[m].
H = 3,5 +1
H = 4,5 [m]
dla leja nachylonego:
H = h + l + 1m
gdzie:
l - uzyskana wysokość leja podsadzkowego - 0,5 m,
l = (0,5÷1,0) [m]
lobl =0,75 [m]
H = 3,5 + 0,75 +1m
H = 5,25 [m]
Zadaniem sit zmywczych jest nie dopuszczenie do przedostania się do skrzyni podsadzkowej nadziarna oraz zanieczyszczeń, które mogą spowodować zatkanie się rurociągu podsadzkowego. Si ta zmywcze zabudowane są w skrzyni podsadzkowej. Mają one wymiary 2,1 m szerokości oraz 4,2 m długości, o oczkach kwadratowych 60 mm. Pozostające na kratach zanieczyszczenia powinny być usuwane i wywożone na zwałowisko. Kamień stanowiący nadziarno może być kruszony i dodawany do podsadzki. Przed sitem powinna być zainstalowana zastawka, która odcina dopływ mieszaniny podsadzkowej na sito, natomiast nad sitem należy zainstalować monitor.
Lej podsadzkowy to dolna część skrzyni podsadzkowej w kształcie stożka ściętego stanowiąca początek rurociągu podsadzkowego. Wlot do rury podsadzkowej powinien być zamykany za pomocą zasuwy.
Opis technologii podsadzania wyrobiska poeksploatacyjnego
Organizacja procesu podsadzania
Podsadzanie może być. wykonywane tylko przez wykwalifikowanych pracowników (posadzkarzy). Za bezpieczeństwo przy robotach podsadzkowych odpowiadają przodowi podsadzkowi.
Jako zmianę podsadzkową przyjmuje się zmianę III. Całkowity czas podsadzania wynosił będzie zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami około 8 godzin. Odpowiedzialne za należyte wykonanie prac podsadzkowych są następujące osoby:
1 osoba dozoru
2 osoby obsługujące podsadzkownie na powierzchni.
3 osoby odpowiedzialne za kontrolę rurociągu oraz jego konserwację.
4 osoby do prowadzenia właściwego podsadzania: 3 osoby do obsługi zasuw wpustowych a 1 osoba do obserwacji podsadzanego wyrobiska.
6 osób zatrudnionych do budowy tamy czołowej i tam bocznych.
Tamowanie podsadzanego wyrobiska.
Wyrobisko przeznaczone do wypełnienia podsadzką powinno być oddzielone tamą. Przy wybieraniu systemem ścianowym poprzecznym największy nacisk mieszaniny podsadzkowej wywierany jest na tamy boczne, nacisk natomiast na tamę czołową jest znacznie mniejszy, dlatego buduje się ją lżejszą.
Jako tamę boczną zastosowano tamę do obudowy drewnianej, która składa się z tkaniny podsadzkowej i okorków umocowanych do obudowy ścianowej oraz konstrukcji nośnej. Konstrukcję nośna stanowią rygle drewniane podtrzymywane przez zastrzały górne i zastrzały dolne.
Jako tan1ę czołową zastosowano tamę z rozparciem typu 2K. Konstrukcję nośną tamy stanowią stojaki drewniane usztywnione poziomymi ryglami, które rozparte są drewnianymi zastrzałami. Rozparcie to ma kształt podwójnej litery K. Od strony przestrzeni podsadzanej rozwieszone jest płótno podsadzkowe wzmocnione poziomo mocowanymi deskami do stojaków nośnych.
Wytwarzanie mieszaniny podsadzkowej
Wytwarzanie mieszaniny podsadzkowej (mieszanina piasku, skały płonnej i wody) jest regulowane ręcznie. Gotowy materiał jest podawany na sita zmywcze, skąd jest zmywany za pomocą ekranów wodnych. Mieszanina podsadzkowa spływa do leja podsadzkowego, a stamtąd poprzez zasuwę do rurociągu podsadzkowego.
Początek i koniec procesu podsadzania oraz płukanie instalacji podsadzkowej
Proces podsadzania rozpoczyna się płukaniem instalacji podsadzkowej, następnie mieszanina podsadzkowa jest podawana do rurociągu. Po zakończeniu wypełniania pustki poeksploatacyjnej załoga podsadzkowni przystępuje do ponownego płukania instalacji podsadzkowej.
Ważnym elementem procesu podsadzania jest właściwe podsadzanie wyrobiska. Pustka poeksploatacyjna winna być wypełniona szczelnie, a zapewnić to mają' również wykonywane przez załogę pracującą na dole tamy czołowa i boczne.
Po całkowitym podsadzeniu wyrobiska, a także w razie przerwy w podsadzaniu rurociąg powinien być ponownie przepłukany. Rozpoczęcie nowego etapu podsadzania (w razie przerwy) musi być również rozpoczęte płukaniem
Czas jednego płukania rurociągu wynosi 516,45 sekund, czyli około 9 minut. Ilość wody potrzebnej do przepłukania rurociągu to 93,01 m3.
Kontrola procesu podsadzania
Proces wypełniania pustki poeksploatacyjnej musi być kontrolowany przez pracowników, którzy nadzorują stopień wypełniania pustki jak również minimalizują powstanie zera podsadzkowego (przy końcu podsadzania).
Główne elementy kontroli procesu podsadzania to:
kontrola górnego i dolnego poziomu spiętrzenia mieszaniny, który odpowiada normalnej pracy instalacji,
kontrola dopływu mieszaniny
kontrola gęstości hydromieszaniny.
obserwacji przebiegu wypełniania pustki poeksploatacyjnej,
kontrola stopnia wypełnienia pustki,
kontrola stanu technicznego urządzeń podsadzkowych.
Odprowadzanie i oczyszczanie wody podsadzkowej
Woda z podsadzanego wyrobiska, czyli tzw. woda podsadzkowa, unosi ze sobą pewne ilości części gliniastych i pylastych zawartych w mieszaninie podsadzkowej. Kierowanie jej tak zanieczyszczonej do głównych chodników wodnych i pomp głównego odwadniania spowodowałoby szybkie zaszlamowanie chodników wodnych oraz zniszczenie pomp. Dlatego też należy ją wstępnie oczyścić przed skierowaniem do głównego systemu chodników wodnych. Proces ten następuje w osadnikach polowych lub oddziałowych. Osadzanie zanieczyszczeń w osadnikach odbywa się podczas przepływu wody lub w wodzie stojącej. Po oczyszczeniu woda podsadzkowa jest pompowana na powierzchnię, gdzie zostaje ostatecznie oczyszczona w osadnikach powierzchniowych. Następnie jest odprowadzana do powierzchniowych cieków wodnych.
4
1