RU2755293C1 - Method for pipeline delivery of the hardening mixture to underground mine workings - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to the mining industry and is intended for pipeline transport of cast hardening mixtures for laying in mine workings during underground mining of mineral deposits. To implement the method for pipeline delivery of the hardening mixture to underground mine workings, the mixture is loaded at the point of its preparation on the surface, the mixture is transported through a pipeline containing vertical and horizontal sections, the rheological characteristics of the mixture are restored during transportation by mechanical devices and the mixture is unloaded into mine workings. Transportation through the pipeline is carried out periodically, blocking the flow of the mixture by means of a valve installed on the horizontal section of the pipeline and equipped with an electric drive with an automatic control system. Hold the valve in the closed position for a predetermined period of time. With an increase in the pressure of the mixture in the vertical section, the valve is opened and the mixture is transported along the main line.

EFFECT: increasing the productivity of the pipeline system for delivering the hardening mixture to underground mine workings due to periodic pulses of transporting the mixture at increased speeds.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для трубопроводного транспорта литых твердеющих смесей для закладки в горные выработки при подземной разработке месторождений полезных ископаемых.The invention relates to the mining industry and is intended for pipeline transport of cast hardening mixtures for laying in mine workings during underground mining of mineral deposits.

Известен способ трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки («Закладочные работы в шахтах»: Справочник под ред. Д.М. Бронникова, М.Н. Цигалова. - М.: Недра, 1989. - С. 273-282), включающий загрузку смеси в пункте ее приготовления на поверхности, транспортирование смеси по трубопроводной магистрали, содержащей вертикальный и горизонтальный участки, выгрузку смеси у мест закладки горных выработок.The known method of pipeline delivery of the hardening mixture into underground mine workings ("Laying works in mines": Handbook edited by DM Bronnikov, MN Tsigalov. - M .: Nedra, 1989. - S. 273-282), including loading the mixture at the point of its preparation on the surface, transporting the mixture through a pipeline containing vertical and horizontal sections, unloading the mixture at the places of laying of mine workings.

Недостатком данного способа, является риск заиливания и забутовки горизонтальных участков трубопроводной магистрали, особенно при длинном плече транспортирования, приводящее к необходимости осуществления технологических перерывов для длительной промывки водой и продувки участков трубопроводов сжатым воздухом, что снижает производительность закладочных работ и повышает их себестоимость.The disadvantage of this method is the risk of siltation and backfilling of horizontal sections of the pipeline, especially with a long transportation arm, leading to the need for technological breaks for long-term flushing with water and blowing of pipeline sections with compressed air, which reduces the productivity of filling operations and increases their cost.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки (Патент на изобретение, RU (11) 2724830, Стовманенко А.Ю., Морин А.С., опубл. 25.06.2020, бюл. № 18), включающий загрузку смеси в пункте ее приготовления на поверхности, транспортирование смеси по трубопроводной магистрали, содержащей вертикальный и горизонтальный участки, восстановление реологических характеристик смеси в процессе транспортирования механическими устройствами и выгрузку смеси у мест закладки горных выработок, причем транспортирование смеси по вертикальному участку осуществляют ступенчато с выгрузкой смеси на промежуточных горизонтах в приемные камеры, в которых производят восстановление реологических характеристик смеси с последующей ее загрузкой в очередную ступень вертикального участка трубопроводной магистрали.The closest in technical essence and the achieved result is the known method of pipeline delivery of the hardening mixture to underground mine workings (Patent for invention, RU (11) 2724830, Stovmanenko A.Yu., Morin A.S., publ. 06/25/2020, bull. No. 18), including loading the mixture at the point of its preparation on the surface, transporting the mixture through a pipeline containing vertical and horizontal sections, restoring the rheological characteristics of the mixture during transportation by mechanical devices and unloading the mixture at the sites of mine workings, and transporting the mixture along the vertical section carried out stepwise with the unloading of the mixture at intermediate horizons into the receiving chambers, in which the rheological characteristics of the mixture are restored with its subsequent loading into the next stage of the vertical section of the pipeline.

Недостатком способа, принятого за прототип, является низкое гидростатическое давление в последующих ступенях вертикальных трубопроводов и соответственно низкая скорость движения смеси по горизонтальным участкам, что, повышая риск их заиливания и забутовки, снижает производительность системы трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки из-за необходимости технологических перерывов для длительной промывки и продувки участков трубопроводов водой и сжатым воздухом.The disadvantage of the method taken as a prototype is the low hydrostatic pressure in the subsequent stages of vertical pipelines and, accordingly, the low speed of movement of the mixture along the horizontal sections, which, increasing the risk of siltation and clogging, reduces the productivity of the pipeline delivery system of the hardening mixture to underground mine workings due to the need technological breaks for long-term flushing and purging of pipeline sections with water and compressed air.

Недостатком способа, также повышающим риск заиливания и забутовки горизонтальных трубопроводов, особенно при длинном плече транспортирования, является невозможность регулирования скорости потока смеси в трубопроводной магистрали.The disadvantage of this method, which also increases the risk of siltation and clogging of horizontal pipelines, especially with a long transportation arm, is the impossibility of regulating the flow rate of the mixture in the pipeline.

Другим недостатком способа, является значительные капитальные затраты на оборудование ступенчатого транспортирования твердеющей закладочной смеси по вертикальному участку трубопроводной магистрали с восстановлением реологических характеристик смеси в приемных камерах на промежуточных горизонтах.Another disadvantage of the method is significant capital expenditures on equipment for staged transportation of the hardening backfill mixture along the vertical section of the pipeline with the restoration of the rheological characteristics of the mixture in the receiving chambers at intermediate horizons.

Задачей изобретения является повышение производительности системы трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки и снижение себестоимости закладочных работ.The objective of the invention is to increase the productivity of the pipeline system for delivering the hardening mixture to underground mine workings and to reduce the cost of filling operations.

Достигается это тем, что в способе трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки, включающем загрузку смеси в пункте ее приготовления на поверхности, транспортирование смеси по трубопроводной магистрали, содержащей вертикальный и горизонтальный участки, восстановление реологических характеристик смеси в процессе транспортирования механическими устройствами и выгрузку смеси в горные выработки, при этом, транспортирование по трубопроводной магистрали осуществляют периодически, перекрывая поток смеси с помощью задвижки, установленной на горизонтальном участке магистрали и снабженной электроприводом с системой автоматического регулирования и удерживают задвижку в этом положении в течение заданного промежутка времени, а с увеличением давления смеси в вертикальном участке, открывают задвижку и осуществляют транспортирование смеси по магистрали.This is achieved by the fact that in the method of pipeline delivery of the hardening mixture to underground mine workings, including loading the mixture at the point of its preparation on the surface, transporting the mixture through a pipeline containing vertical and horizontal sections, restoring the rheological characteristics of the mixture during transportation by mechanical devices and unloading the mixture in mine workings, while transportation through the pipeline is carried out periodically, blocking the flow of the mixture with the help of a valve installed on the horizontal section of the pipeline and equipped with an electric drive with an automatic control system and hold the valve in this position for a given period of time, and with an increase in the pressure of the mixture in the vertical section, open the valve and transport the mixture along the highway.

Отличительные признаки:Features:

- транспортирование по трубопроводной магистрали осуществляют периодически, перекрывая поток смеси с помощью задвижки, установленной на горизонтальном участке магистрали и снабженной электроприводом с системой автоматического регулирования;- transportation through the pipeline is carried out periodically, blocking the flow of the mixture by means of a valve installed on the horizontal section of the pipeline and equipped with an electric drive with an automatic control system;

- удерживают задвижку в этом положении в течение заданного промежутка времени, а с увеличением давления смеси в вертикальном участке, открывают задвижку и осуществляют транспортирование смеси по магистрали.- keep the valve in this position for a predetermined period of time, and with an increase in the pressure of the mixture in the vertical section, open the valve and transport the mixture along the main line.

Эти признаки способствуют повышению производительности системы трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки за счет периодического движения смеси в трубопроводах с повышенной скоростью, сокращения частоты и времени промывки и продувки трубопроводов и восстановления текучести смеси в процессе ее интенсивной обработки в высокоскоростном турбулентном потоке смеси в проходном сечении задвижки, что обеспечивает впоследствии увеличение скорости движения активированной смеси по горизонтальному участку.These features contribute to an increase in the productivity of the pipeline system for delivering the hardening mixture to underground mine workings due to the periodic movement of the mixture in pipelines at an increased speed, reducing the frequency and time of flushing and blowing of pipelines and restoring the fluidity of the mixture during its intensive processing in a high-speed turbulent flow of the mixture in the flow area valves, which subsequently provides an increase in the speed of movement of the activated mixture along the horizontal section.

Способ поясняется: The method is explained:

- технологической схемой способа трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки на фиг. 1, где: Н₁, Н₂ - соответственно штатный и повышенный уровень смеси в вертикальном участке; 1 - вертикальный участок трубопроводной магистрали, 2 - горизонтальный участок трубопроводной магистрали, 3 - регулируемый дроссель (например, задвижка с электроприводом);- flow diagram of the method of pipeline delivery of the hardening mixture to underground mine workings in FIG. 1, where: H ₁ , H ₂ - respectively, the standard and increased level of the mixture in the vertical section; 1 - vertical section of the pipeline, 2 - horizontal section of the pipeline, 3 - adjustable choke (for example, a gate valve with an electric drive);

- графиком регулирования давления в вертикальном (штриховая линия) и горизонтальном участках (сплошная линия) трубопроводной магистрали на фиг. 2, где: АСЕ - давление в горизонтальном участке в момент и в процессе частичного перекрывания проходного сечения задвижки в течение времени паузы t₁, ЕД - давление в горизонтальном участке в процессе открывания задвижки в течение времени импульса t₂, АВ - давление в вертикальном участке в процессе закрывания задвижки в течение времени паузы t₁, ВЖ - давление в вертикальном участке в процессе открывания задвижки в течение времени импульса t₂. Управление задвижкой может быть как ручным, так и автоматическим.- a graph of pressure regulation in the vertical (dashed line) and horizontal sections (solid line) of the pipeline in FIG. 2, where: ACE is the pressure in the horizontal section at the moment and during the partial blocking of the flow area of the valve during the pause time t ₁ , ED is the pressure in the horizontal section during the opening of the valve during the pulse time t ₂ , AB is the pressure in the vertical section in the process of closing the valve during the pause time t ₁ , VZh is the pressure in the vertical section during the opening of the valve during the pulse time t ₂ . The valve can be controlled either manually or automatically.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Смесь с поверхности подают в вертикальный участок 1 трубопроводной магистрали с постоянным расходом и далее транспортируют самотеком по горизонтальному участку 2 под давлением, соответствующим установившемуся штатному уровню смеси H₁ в вертикальном участке 1. При этом задвижка 3 полностью открыта.The mixture from the surface is fed into the vertical section 1 of the pipeline at a constant flow rate and then transported by gravity along the horizontal section 2 under pressure corresponding to the established standard level of the mixture H ₁ in the vertical section 1. The valve 3 is fully open.

В момент времени, определяемый экспериментально, частично перекрывают проходное сечение задвижки 3 и удерживают в этом положении в течение заданного промежутка времени t₁ (например, в пределах одной минуты).At a point in time determined experimentally, the flow area of the valve 3 is partially closed and held in this position for a predetermined period of time t ₁ (for example, within one minute).

Увеличение местного гидравлического сопротивления в проходном сечении задвижки 3 приводит к росту уровня смеси в вертикальном участке 1 за счет постоянства притока смеси с поверхности в течение времени t₁ до повышенного значения Н₂ и давления в устье вертикального участка 1 (прямая АВ). Затем открывают задвижку 3 и в течение времени t₂ осуществляют транспортирование смеси по магистрали с повышенными скоростями (прямая ВЖ) с возвращением к штатному уровню смеси H₁ в вертикальном участке 1. Транспортирование смеси по магистрали с повышенной скоростью в этот период исключает развитие начальных стадий заиливания, предотвращает забутовку трубопроводов и необходимость остановки производства закладочных работ для выполнения операции промывки водой и продувки сжатым воздухом трубопроводной магистрали.An increase in the local hydraulic resistance in the flow area of the valve 3 leads to an increase in the level of the mixture in the vertical section 1 due to the constant inflow of the mixture from the surface during the time t ₁ to an increased value of H ₂ and the pressure at the mouth of the vertical section 1 (line AB). Then the gate valve 3 is opened and during the time t _{2 the} mixture is transported along the line at increased speeds (direct high-speed liquid) with a return to the standard level of the mixture H ₁ in the vertical section 1. Transporting the mixture along the line at an increased speed during this period excludes the development of the initial stages of siltation , prevents backfilling of pipelines and the need to stop the production of backfilling to perform the operation of flushing with water and blowing the pipeline with compressed air.

Параллельно с этим в горизонтальном участке 2 сначала происходит кратковременное падение давления (прямая АС), а затем давление растет в течение времени паузы t₁ (прямая СЕ), а после открывания задвижки постепенно возвращается к штатному значению (прямая ЕД).In parallel with this, in the horizontal section 2, first there is a short-term pressure drop (straight AC), and then the pressure increases during the pause time t ₁ (straight CE), and after opening the valve, it gradually returns to the standard value (straight AU).

После этого процесс транспортирования смеси в течение заданного времени продолжается с установившейся штатной скоростью и цикл повторяется.After that, the process of transporting the mixture for a given time continues at a steady nominal speed and the cycle is repeated.

Применение предлагаемого способа дает возможность повысить производительность системы трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки за счет периодических импульсов транспортирования смеси с повышенными скоростями, исключающими риск заиливания магистрали и предотвращающими аварийные ситуации в результате забутовки трубопроводов, и снизить себестоимость закладочных работ за счет сокращения частоты и времени промывки, продувки трубопроводов и снижения затрат на воду и сжатый воздух.The use of the proposed method makes it possible to increase the productivity of the pipeline delivery system of the hardening mixture to underground mine workings due to periodic impulses of transporting the mixture at increased speeds, eliminating the risk of silting up the pipeline and preventing emergencies as a result of pipeline clogging, and to reduce the cost of filling works by reducing the frequency and time flushing, purging pipelines and reducing the cost of water and compressed air.

Claims (1)

Способ трубопроводной доставки твердеющей смеси в подземные горные выработки, включающий загрузку смеси в пункте ее приготовления на поверхности, транспортирование смеси по трубопроводной магистрали, содержащей вертикальный и горизонтальный участки, восстановление реологических характеристик смеси в процессе транспортирования механическими устройствами и выгрузку смеси в горные выработки, отличающийся тем, что транспортирование по трубопроводной магистрали осуществляют периодически, перекрывая поток смеси с помощью задвижки, установленной на горизонтальном участке магистрали и снабженной электроприводом с системой автоматического регулирования, и удерживают задвижку в этом положении в течение заданного промежутка времени, а с увеличением давления смеси в вертикальном участке открывают задвижку и осуществляют транспортирование смеси по магистрали.A method of pipeline delivery of a hardening mixture to underground mine workings, including loading the mixture at the point of its preparation on the surface, transporting the mixture through a pipeline containing vertical and horizontal sections, restoring the rheological characteristics of the mixture during transportation by mechanical devices and unloading the mixture into mine workings, which is characterized by that transportation through the pipeline is carried out periodically, blocking the flow of the mixture with the help of a valve installed on the horizontal section of the pipeline and equipped with an electric drive with an automatic control system, and keeping the valve in this position for a given period of time, and with an increase in the pressure of the mixture in the vertical section, open the valve and carry out the transportation of the mixture along the highway.

Images