РОЗДІЛ 1 . Основи теорії турбомашин

0.1. Зміст і завдання курсу “Гірнича механіка”

0.2. Вентиляторна установка.

0.3. Водовідливна установка.

0.4. Пневматичні установки.

0.5. Підіймальна установка.

0.6. Історія розвитку гірничої механіки.

0.7. Завдання подальшого розвитку.

0.1. В курсі “Гірнича механіка” вивчають теоретичні основи, обладнання і експлуатацію вентиляторних, водовідливних, пневматичних і підіймальних установок – основних стаціонарних установок шахт.

Ці установки характеризуються складністю конструкцій і великою енергоємністю (до 75 % від електроенергії, що споживає шахта).

0.2. Вентиляторна установка служить для подачі в шахту атмосферного повітря. Від якості провітрювання залежить можливість ведення робіт в шахті, безпека і продуктивність праці працівників. На 1 т видобутого вугілля вентилятори подають 5...15 м³ повітря.

Розрізняють вентиляторні установки головного провітрювання, які провітрюють всі виробки шахти і місцевого – для вентиляції тупикових виробок.

Вентиляційна установка головного провітрювання розміщена на поверхні шахти (рис.1) і з’єднана вентиляційним каналом (2) зі скіповим стволом (3) шахти, закритим зверху затвором (4). На вході вентилятора (1) створюється розрідження, дякуючи чому повітря під атмосферним тиском подається в клітьовий ствол (5) омиває виробки і викидається в атмосферу. Можна здійснювати вентиляцію і нагнітаючи повітря в шахту.

Вентиляторна установка місцевого провітрювання знаходиться в шахті і складається з вентилятора (6), який нагнітає по трубопроводу (7) повітря в тупиковий вибій (8).

Розвиток вентиляторних установок йшов від поршневих вентиляторів до відцентрових з паровими і асинхронними двигунами і далі - до сучасних осьових та відцентрових вентиляторів з синхронними двигунами і приводом від асинхронних двигунів з вентильно-машинним каскадом. Сучасні вентилятори надійні та економічні в роботі і забезпечують продуктивність до 700 м³ /с при тиску до 700 даПа..

0.3 Водовідливна установка необхідна для відкачування води з підземних виробок на поверхню. Розрізняють головну водовідливну установку для транспортування води з рівня навколоствольного двору шахти на поверхню і дільничну – для відкачування води з гірничої дільниці чи групи дільниць до рівня навколоствольного двору.

Насос (9) дільничної установки транспортує воду з дільниць по трубопроводу (10) на рівень навколоствольного двору. Далі по канавках вода подається в водозбірник (11) головної установки, звідки одним з насосів (12) видається по трубопроводу (13) на поверхню. На 1 т вугілля відкачують 2-7 м³, а іноді до 40 м³ води.

Розвиток водовідливних установок йшов від поршневих насосів з приводом від парових машин встановлених на поверхні і під землею, до відцентрових насосів з швидкохідними двигунами.

0.4. Пневматичні установки служать для отримання стисненого повітря, яке використовують при роботі відбійних і бурильних молотків, лебідок, вентиляторів, насосів.

Пневматична установка складається з компресорів (14), розміщених на поверхні які виробляють стиснене повітря, кінцевого охолоджувача (15), повітропроводу (16), споживачів (17). Застосовують також пересувні компресорні установки розміщені в шахті необхідні для роботи бурильних машин.. Розвиток компресорів йшов по шляху використання поршневих, роторних, пластинчастих, відцентрових і гвинтових машин.

Суттєвою перевагою стисненого повітря є – вибухобезпечність. Але порівняно з електроенергією воно дорожче і його складніше передавати на значні відстані.

0.5. Підіймальна установка призначена для транспортування по стволу шахти корисних копалин, людей і різних вантажів. Вона складається з підіймальних посудин (18), підіймальних канатів (19), напрямних шківів (20), копра (21) і підіймальної машини (22), яка може бути розміщена в приміщенні на рівні землі, або на копрі.

Розрізняють кліткову і скіпову підіймальну установку.

Рис. 1. Схема стаціонарних установок шахти

0.6. Однією з перших наукових праць присвячених гірничому промислу була праця М. В. Ломоносова “Перші основи гірничої науки” (1763).

В 1754 р. чл. Петербурзької Академії наук Л. Ейлером було виведене основне рівняння відцентрового колеса.

В XIX ст. проф. Петербурзького гірничого інституту А. І. Ізатином, П. А. Олишевим, І. А. Тіме і іншими були розроблені основні положення гірничої механіки. Академіки М. М. Федоров і А. П. Герман створили теоретичні основи всіх розділів гірничої механіки. Розвинуті пізніше в працях А. С. Іляічова, В. С. Пака, В. Б. Уманського, Г. М. Еланчика і ін. Важлива роль в створенні надійних турбомашин належить М. Е. Жуковському і Т. Ф. Проскурі.

0.7. Завдання дальшого розвитку стаціонарних установок полягають у підвищенні їх надійності економічності і крім цього:

вентиляторних – в підвищенні продуктивності і тиску; зменшенні габаритних розмірів і рівня шуму; збільшенні глибини економічного регулювання шляхом вдосконалення конструкцій пристроїв регулювання, збільшенні гарантійних термінів експлуатації; застосування більш міцних і стійких до зношування матеріалів; вдосконаленні реверсивних якостей осьових вентиляторів; підвищенні технологічності електроприводу і апаратури автоматичного управління;

водовідливних – в підвищенні К. К. Д. насосів і гарантованого ресурсу роботи до 15 тис. год.; розробка і випуск насосів з напором до 1600 м і подачею до 100 м³/год., занурювальних насосів з напором до 1000 м і подачею до 500 м³/год.; більш широке використання для виготовленні насосів матеріалів з високою корозійною, абразивною і гравітаційною стійкістю;

пневматичних – в більш широкому використанні відцентрових компресорів, покращенні температурного режиму; вдосконаленні системи змащування, зменшення втрат в повітропроводах, централізації постачання шахт стисненим повітрям, вдосконаленням апаратури управління компресорними установками;

підіймальних – в збільшенні вантажності до 50 т., швидкості руху до 20 м/с, висоти піднімання до 1400 м, підвищенні терміну служби канатів за рахунок покращення їх якості, вдосконалення пристроїв завантаження і розвантаження скіпів; застосуванні тиристорного приводу, застосуванні гальмівних пристроїв і апаратури автоматичного управління.

Контрольні запитання до теми вступ:

0.1.1. До стаціонарних установок шахт відносяться:

1 – вентилятори, технологічний комплекс, водовідливні і підіймальні установки;

2 – вентиляторні, водовідливні, пневматичні установки, шахтний транспорт;

3 – вентиляторні, водовідливні, пневматичні і підіймальні установки;

4 – вентиляторні, водовідливні і підіймальні установки, система енергопостачання.

0.2.1. Вентиляторна установка головного провітрювання з’єднана вентиляційним каналом з:

1 – клітковим стволом; 2 – скіповим стволом.

0.2.2. Вентиляторна установка головного провітрювання розміщена:

1 – на поверхні шахти; 2 – в шахті; 3 – на проміжному горизонті.

0.2.3. Вентиляторна установка місцевого провітрювання нагнітає повітря в тупикову виробку:

1 – по спеціальному каналу; 2 – по трубопроводу; 3 – безпосередньо по виробці.

0.3.1. Водовідливна установка необхідна для:

1 – системи зрошування і поглинання пилюки, що виникає при роботі комбайнів;

2 – для відкачування води з шахти;

3 – для подачі води необхідної для роботи маслонасосної станції, комбайнів і ін.

0.4. Пневматичні установки служать для:

1 – подачі в шахту атмосферного повітря; 2 – для отримання стисненого повітря.

0.5.1. Підіймальна установка складається з:

1 – підіймальних посудин, каналів, напрямних шківів, копра і підіймальної машини;

2 – підіймальних посудин, вагонеток, канатів і підіймальної машини;.

3 – підіймальної машини, канатів, копра, підіймальних посудин, конвеєрів.

0.5.2. Підіймальна машина може бути розміщена:

1 – на копрі або в приміщенні на поверхні шахти;

2 – в приміщенні на поверхні землі, або в шахті;

3 – в приміщенні на поверхні землі, або на проміжному горизонті.