Снижение энергозатрат гидравлической технологии добычи угля

• Автор: Стефанюк, Богдан Михайлович
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 398 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
V 1. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГОЗАТРАТ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ УГЛЯ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Основная идея и концепции развития технологии, факторы, сдерживающие развитие гидравлической технологии добычи
угля
1.2 Анализ энергетических затрат на гидрошахтах Кузбасса
1.3 Структура и причинность энергозатрат физических процессов технологической цепочки
1.4 Основные пути решения проблемы снижения энергозатрат на шахтах и участках гидравлической добычи угля
Задачи исследования
Литература к главе
2. КИБЕРНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕПИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЭНЕРГОЗАТРАТ 2 Л Кибернетические свойства параметров процессов
технологической цепи
2.2 Принципиальные вопросы управления процессами
2.3 Управляемость технологического звена и процесса, логический
„ вектор движения, как модель управляемости
2.4 Управление надежностью технологической цепи, ее влияние на энергозатраты
2.5 Надежность забоя как системы "человек-машина-среда", влияние функции распределения добычи на энергозатраты
2.6 Динамическая сбалансированность характеристик технологическо цепи, методы сбалансированности процессов, роль положительных обратных связей
2.6.1. Метод B.C. Мучника сбалансированности процесса
2.6.2. Сбалансирование процессов технологической цепи методом сгущения пульпы
2.6.3. Переход от строгой сбалансированности к полной автономности
Выводы к главе
Литература к главе
3. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТРУЕФОРМИРОВАНИЯ ДЛЯ ГИДРООТБОЙКИ УГЛЯ И СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ ГИДРООТБОЙКЕ
3.1 Структура гидромониторной струи
# 3.2 Условия разрушения угля струями высокого давления, законы
энергоемкости
3.3 Струеформирование
3.3.1. Классическое представление о струсформировании
3.3.2. Успокоители в струеформировании
3.3.3. Конфузоры и насадки

3.3.4. Проблемы струсформирования
3.4 Новые представления и физические основы струеформирования
3.4.1. Влияние надмолекулярной структуры воды на
струеформирование
3.4.2. Управление переходными гидравлическими процессами
3.4.3. Многоразгонное струеформирующее устройство и его параметры
3.5 Ограничение мощности гидромониторных струй по фактору безопасности в шахтах опасных по газу и пыли
3.6 Технологические преимущества гидромонитора с новым струеформирующим устройством и снижение энергозатрат при гидроотбойке угля
Выводы к главе
Литература к главе
4. СПОСОБЫ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ ЗАБОЙНЫМИ МАШИНАМИ (ГИДРОМОНИТОРАМИ И МЕХАНОГИДРАВЛИЧЕСКИМИ КОМБАЙНАМИ),
ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ
4.1 Влияние сканирования забоя на процесс отбойки угля и энергозатраты гидромониторного забоя
4.2 Варианты решения задачи управления гидромонитором
4.3 Тактика совершенствования способов сканирования
4.4 Логико-математическая модель процесса управления
4.5 Основные факторы, влияющие на энергозатраты в механогидравлическом забое
4.6 Технические решения, обеспечивающие дистанционность управления механогидравлического комбайна
4.7 Практическая реализация идей управления машинами и внедрение аппаратуры на шахтах
Выводы к главе
Литература к главе
5. ЭНЕРГОЗАТРАТЫ НА ТРАНСПОРТ УГЛЯ И ПУТИ ИХ СНИЖЕНИЯ
5.1 Многофункциональное использование воды
5.2 Параметры, характеризующие самотечный гидротранспорт
5.2.1. Движение материала, критическая скорость
5.2.2. Формы поперечного сечения желоба и их относительное сравнение, коэффициенты относительного сравнения
5.3 Зависимость максимальной транспортной способности потока от формы поперечного сечения желоба, относительные энергозатраты гидротранспорта по желобам различной формы
5.4 Средняя скорость гидросмеси, "потеря" угла уклона и
4 критический уклон трассы
5.5 Режимы работы гидротранспорта, оценка риска
забучивания трассы
5.6 Влияние сил адгезии на критическую скорость, образование шламовых вод

5.7 Энергозатраты самотечного гидротранспорта и коэффициент
эффективного его использования
Выводы к главе
Литература к главе
6. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СМАЧИВАНИЯ УГЛЯ И ПУТИ СОКРАЩЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ НА ЕГО ОБЕЗВОЖИВАНИЕ И СУШКУ
6.1 Влага на частицах угля
6.2 Дальнодействие, скорость и время релаксации сил адгезии (смачивания)
6.3 Модель смачивания частиц, зависимость смачиваемости
от размера частицы
6.4 Гистерезис смачивания и обезвоживания
6.5 Классификация углей по смачиваемости
6.6 Влияние времени пребывания угля в воде на эффективность
обезвоживания
6.7 Реальная пленочная влага на частицах второго и третьего классов смачиваемости
6.8 Равновесное состояние пленочной влаги и исходная влажность сыпучих материалов
6.9 Скорость дренирования гравитационной влаги
6.10 Локальная влажность, налипание и слипание частиц угля и
критерий термальной сушки шламов
6.11. Пути сокращения энергозатрат на обезвоживание угля
Выводы к главе
Литература к главе
7. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОСВЕТЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЫ И ПУТИ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ НА ЕЕ ОБЕЗВОЖИВАНИЕ
7.1 Вода и ее надмолекулярная структура
7.2 Структура шламовой воды
7.3 Законы и зависимости, влияющие на устойчивость и расслоение шламовой воды
7.3.1. Статическое равновесие и статическая вязкость; критический радиус частицы
7.3.2. Начало осаждения и переходный режим
7.3.3. Динамическое равновесие и конечная скорость частицы. Противоречия взглядов
7.4 Единая зависимость конечной скорости осаждения твердых частиц в стоячей воде. Парашютный эффект.
Толщина "граничного" слоя
4 7.5 Стесненное осаждение частиц в стоячей воде.
Усиленный парашютный эффект
7.6 Осаждение твердых частиц в подвижной воде
7.7 Интенсификация осветления шламовой воды физико-электрическим способом
Выводы к главе

негабаритов (+300 мм/ Разрушение последних в забое с помощью струи низкопроиз-водителъно и высоко энергозатратно.

Механогидравлический забой характеризуется "недифференцированностью" добычи угля в меньшей степени, чем гидромониторный.
Эффективность выгрузки горной массы из забоя также существенно влияет на гидротранспорт.
В отличие от гидромониторного забоя, в механогидравлическом забое "сброс" воды не практикуется (низконапорные насосы не ограничены количеством включений и продолжительностью переходных процессов), а "сброс" электрической энергии механического рабочего органа не сравним с гидромонитором (он равен всего 3-5 % мощности, затрачиваемой холостым ходом двигателя). Поэтому, с точки зрения экономии энергии, механогидравлический забой имеет существенные преимущества перед гидромониторным, но существенно уступает ему в дистанционности и, следовательно, области применения.
♦ Приоритет выбора забоя определяется, в первую очередь, горно-геологически-
ми условиями и, как правило, во вторую очередь, энергозатратами.
В гидромониторном забое порядок объемного сканирования струей забоя имеет существенное значение, с точки зрения производительности выемки и снижения энергозатрат, также воздействия на режимы работы всех последующих звеньев через величину объемной доли твердого в пульпе и через грансостав рядового угля. Не меньшее влияние по тем же параметрам на последующие звенья технологической цепи имеет увеличение дистанционности и скорости сканирования в механогидравлическом забое.
Влияние забоя на всю технологическую цепь ставит к нему как ответственному, ряд требований, которые объединены одной характеристикой - быть управляемым, то есть иметь возможность выполнять указания (сигналы, команды), согласно которым компенсируются возмущающие воздействия среды (горного давления, газо-

выделения) и обеспечиваются безопасные режимы отбойки угля и его выгрузка при оптимальных отношениях затрат энергии и времени.
Самотечный транспорт рядового угля от забоя до камеры пульпоприема яв-