Введение к работе
Актуальность роботы.Совершенствовоние технологии розроботки
месторождений мосторождотіий полозных исколоемых на основе применения
перспективных направлений , позволяющих существенно уменьшить
энергетические затрати на добычу, становится важной задачей в условиях
экономической нестабильности и энерготичоското кризиса,
наблюдаемогов настоящее время в странах СНГ .К ним относится технология разработки месторождений с примененном і.ідротрансіїоріа пшюяш ископаемых на значительные расстояния.
Проблема транспортирования пород актуальна прежде всего для
редкометальных россыпных месторождений в связи с их разбросанностью, расположением вне производственных участков технологического передела, отдаленных обычно на 5-Ю километров.
Кроме того, с увеличением глубины открытой разработки месторождений гидромеханизированным способом возникают опредэленные трудности выполнения горных работ , при этом скорейшего решения требуют вопросы эффективного применения гидротранспортных комплексов , повышение К.П.Д. оборудованя .
В связи с возросшими экологическими требованиями, необходимостью
рекультивации на площадях, ранее затронутыми торными работами,
чрезвычайно актуальна и задача траспортирования отходов обогащения для
заполнения выработок прошлых лот, отстоящих на расстояния свышо 5
километров от действующих объектов. Применяемые в настоящее время
варианты с использованием традиционных грунтонасосных сисгем
оказываются малоэффективными для значительных расстояний транспортировки, к тому же они достаточно громоздки, и требуют значительных затрат на обслуживание и ремонт оборудования.
Оценка результатов испытаний различных конструкций гидротранспортых установок с загрузочными аппаратами показывают эффективность применения камерных питателей обменного типа. Однако, несмотря на множество разнообразных конструкций загрузочных аппаратов, они не пригодны для месторождений с малым сроком отработки , так как в большинстве своем имеют сложную и громоздкую конструкцию, предназначенную в основном для стационарных, долго действующих на одном месте агрегатов.
Для условий разработки редкометалльных месторождений в МГГА был разработан и апробирован специальный тип загрузочного аппарата, с новым способом образования гидросмеси. Способ и аппарат отвечают следующим основным требованиям: компактная и простая конструкция, допускающая быструю и нетрудоемкую перестановку, возможность загрузки материала кок в сухую, так и виде пульпы; износостойкость элементов его конструкции, эффективность транспортирования на 5-Ю км крупнокускового материала. Аппарат прошел опробацию на различных горно-обогатительных предприятиях СНГ и в Шотландии.
Однако, анализ опытно-промышленных испытаний конструкций
загрузочных аппаратов позволил сделать вывод о необходимости
исследования прочностных свойств рабочих камер аппаратов,
обуславливающих подачу высоконасыщенной гидросмеси на значительные расстояния единичным агрегатом.
Отметим также, что характеристика в литературе гидротранспортных установок с загрузочными аппаратами ограничивается лишь в основном технологическими параметрами, тогда как прочностные свойства являются, очевидно, одним из наиболее важных факторов, обуславливающий прежде всего дальность гидротранспорта и его энергоемкость.
Таким образом основные требования предъявляемые к рабочей камере
загрузочного аппарата это компактность и надежность. Следовательно из
чисто технологической проблемы использования загрузочных
аппаратов, следует механическая и математическая задачи увязки прочностных характеристик оболочек комер с соображениями технологии работы гидротранспортной системы.
Учитывая сказанное выше, можно отметить, что разработка и
обоснование надежных конструкций рабочих камер для загрузочных
аппаратов с вихревым способом образования гидросмеси с целью повышения
эффективности технологии гидромеханизированных работ при разработке
редкометалльных россыпных месторождений является актуальной
научно-технической проблемой
Целью настоящей работы является повышение эффективности гидротранспортирования редкометалльных пород загрузочными аппаратами на основе улучшения прочностных свойств загрузочно-обменных камер.
Основная инея диссертационной работы заключается в том, что для гидротранспортирования редкометалльных пород на значительные расстояния ( 5 -10 и более км ) единичным агрегатом необходимо обеспечить высокие прочностные характеристики загрузочно-обменных емкостей камерных питателей за счет придания им особой формы.
Предлагаемая торообразная форма рабочей камеры гидротранспортного
аппарата с вихревым лульпооброзованием благодаря своим высоким
прочностным характеристикам и особой конфигурации способна
улучшить гидродинамические условия формирования высоконасыщенной пульпы и транспортировать твердый материал на значительные расстояния с минимальными затратами энергии.
Методы исследования Анализ конструкций загрузочных аппаратов,
математическое моделирование и расче.тно-аналитические методы расчета
напряженно-деформированного состояния , численные методы,
опытно-промышленные исследования.
Научные положения разработанные автором.
1. Установлено, что для гидротранспортирования высоконасыщенной гидросмеси на значительные расстояния загрузочными аппаратами с вихревым пульпоприготовлением и для повышения их надежности целесообразно использовать загрузочно-обменные камеры торообразной формы.
2. Установлено, что методами исследования напряженно-деформированного
состояния рабочих камер загрузочных аппаратов являются методы
ортогональной прогонки и криволинейных сеток.
Научная новизна роботы:
1. Впервые аналитически и экспериментально обоснована эффективность
использования в гидротранспортных установках с вихревым
пульпообразованием при гидромеханизированной разработке
рсдкомоталльных россыпных месторождений загрузочно-обмомных камор тороидальной формы.
2 , Разработаны методы- численного - исследования
напряконно-доформированного состояния рабочих камер тидротранспортных
упсновок с вихровим пульпообразованиом использующие решение систем
дифференциальных уравнений для плоского и двумерного случая
3. Разработаны методы численной аппроксимации гранулометрического состава пород на ЭВМ для расчетов параметров гидротранспорта по различным методикам .
4. Установлены зависимости удельной тноріоомкости гидротранспорт
нровения редкомеголльных пород загрузочными аппаратами от
производительности, плотности и дальности подачи высоконасыщенных гидросмесей на основе моделирования характеристик транспортируемого молариала на ЭВМ.
Постопєр/f ость научных положений и результатов, выводов и рекомендаций диссертационной работы обоснована достаточным обьемом численных , аналитических и экспериментальных исследований, сходимостью численных решений. Ряд выводов подтвержден в производственных условиях.
В процессе выполнения диссертационной работы использовалось мощное программное обеспечение, включающее систему автоматического проектирования AUTOCAD , математический пакет IMSL, комплекс профамм МЕКРИС2, оптимизирующий компилятор NDP FORTRAN, а также программное обеспечение MS WINDOWS и AMIPRO. Практическая ценность работы.
1. Обоснована и испытана новая конструкция упрочненных камор
загрузочного аппарата тороидальной формы, позволяющая значительно
увеличить дальность гидротранспортирования высоконасыщенной пульпы..
2. Обоснована необходимость использования дифференциальных уравнений
шестого порядка для расчета НДС тороидальной камеры.
3. Предложено программное обеспечение для анализа гранулометрического состава в различных методиках расчета параметров гидротранспортировония твердых материалов.
Апробация работы. Материалы докладывались на семинаре по прочности
оболочек в Институте проблем механики в г. Москве в декабре 1988 г, на
международной конференции "Автоматизация научных исследований в геологии,
горном депв, экологии и медицине" , Москва, в апреле 1991 года. На
международной конференции "Применение математических методов и
компьютерной техники в геологии, гоном дело, моталлургии и сможных
еблостях", Москва , в июне 1993 года, на нсучных
конференциях МГРИ в 1989 - 92 гг.
Реализоиия работы. Некоторые результаты исследований внедрены при
проектировании гидротранспортного комплекса институтом Тиредмег" но
Верхне-Днепровском горно-обогатительном комбинате.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликованы 4 печатные работы, вылущено 3 отчета по НИР.
Объем роботы Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения,
списка использованной литературы из наименований и приложений. Работа
изложена но страницах машинописного текста, содержит рисунков и
таблиц.