JP2633962B2

JP2633962B2 - 鉱内冷却用動力回収システム

Info

Publication number: JP2633962B2
Application number: JP1215095A
Authority: JP
Inventors: 幸重神野; 真斉藤; 健二内田; 巨古谷; モンローイアン
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-08-23
Filing date: 1989-08-23
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: CA2002393C; JPH0381493A; CA2002393A1; US4991998A; ZA897910B

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、金鉱山やダイアモンド鉱山等の鉱内を冷却
する冷水もしくはアイススラリーを鉱内に送り込み、鉱
内で温まつた温水や泥水スラリーを地上にポンプアツプ
するための鉱内冷却用動力回収システムに関するもので
ある。

〔従来の技術〕従来、鉱内冷却プロセスについて地上から冷水を送り
込み、鉱内で温められた温水を地上にリフトアツプする
手段と、泥水を地上にリフトアツプする手段の切り替え
が明確に述べられておらず、更に、例えばバルブの開閉
を接点付マノメータにより制御している。

なお、この種の装置として関連するものには例えば南
ア特許82/78が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、鉱内で冷水を散布した時に発生する
泥水スラリーのポンプアツプの点について配慮がされて
おらず、泥水スラリーを鉱内から地上迄ポンプアツプす
るための高圧ポンプならびにパイプラインを上記冷温水
動力回収システムと別に設けなければならないという問
題があつた。

また、従来技術では、圧力切替用供給室の両端に接続
した開閉バルブならびに均圧バルブの開閉を寿命の短い
接点付マノメータにより制御しているという問題があつ
た。

本発明は、泥水スラリーをポンプアツプするための設
備費と動力費を低減し、且つ、設備の信頼性を向上させ
る鉱内冷却用動力回収システムを提供することを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

上記設備費低減の目的を達成するために、泥水スラリ
ーを圧力切替用供給室に充填するための低圧スラリーポ
ンプを温水充填用低圧ポンプと並列して設置し、さらに
それらのポンプの吐出口に切替バルブを設けて、泥水ス
ラリーと温水のポンプアツプを１つの動力回収システム
で兼用したものである。

また、地上では、泥水スラリー輸送時はボタ山へ、温
水輸送時は温水タンクへ各々切替バルブを用いて切り替
えられるが、ボタ山への温水の混入ならびに温水タンク
への泥水スラリーの混入を防止するため、各々の流体の
境界面を検出する監視センサーを設けたものである。

さらに、泥水スラリー輸送後のパイプライン内部に付
着したスケールを取り除くため、ピグ充填機を設けたも
のである。

また、バルブ開閉制御機器の信頼性向上の目的を達成
するために、寿命の長い非接触式センサーや、タイマー
を用いたものである。

さらに、鉱内での掘さく費用を節減するために泥水ス
ラリー沈澱タンクを地上に設けるものである。

そして、上記泥水スラリーあるいは温水のポンプアツ
プ動力費低減の目的を達成するために、冷凍機への温水
充填用低圧ポンプを地上に設け、地上からのヘツドを利
用して、動力回収を図つている。

〔作用〕

温水輸送時と泥水スラリー輸送時に、各々のポンプ吐
出口に設けた切替バルブならびに、地上での吐出口に設
けた切替バルブを切り替えることにより、連続運転が可
能となる。

また、地上吐出口近傍に設けた流体密度変化監視セン
サーは、泥水スラリーと温水の境界面を検出し、切替バ
ルブをタイミング良くコントロールすることにより、ボ
タ山への温水の混入ならびに温水タンクへの泥水スラリ
ーの混入を防止することができる。

また、輸送パイプライン内径とほぼ同一径の外形寸法
のピグを、泥水スラリー輸送後、パイプラインに流すこ
とにより、パイプ内壁に付着したスケールを除去するこ
とができる。

さらに、バルブ開閉制御機器として、10⁷サイクル以
上の耐久性があるタイマーや非接触式センサーを用いて
いるため、従来技術の接点付マノメータ（寿命10⁴サイ
クル）と比較し、各段の長寿命化を図ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。図
においてT1は地上に設けた温水タンクであり、P1は、温
水タンク内の温水を冷凍機HEを経て鉱内に送り込むため
の温水ポンプである。冷凍機HEを通過した温水は冷水と
なり、地上から鉱内への高圧パイプライン１を経て、鉱
内に設置されたバルブA1を経て、供給室CH1に送り込ま
れる。この時、バルブC1は開、B1,D1は各各閉の状態に
ある。また、HA1,HD1も閉の状態にある。

供給室CH1の中が冷水で充満されるとバルブA1,C1が閉
じる。次にバルブHD1を開けることにより供給室CH1内の
圧力を高圧から低圧に切り替え、さらに、バルブHD1を
閉じる。

次にバルブB1,D1を開けることにより、低圧温水ポン
プP2によりタンクT2内の温水が切り替バルブV1,低圧パ
イプライン3,バルブB1を経て、供給室CH1に充填され、
この時、供給室CH1内の冷水は温水により、バルブD1を
経て、供給室CH1外へ押し出される。そして、低圧パイ
プライン４を経由して、切羽（作業場所）Ｌに冷水が送
り込まれる。

また、供給室CH1が温水で充満されるとバルブB1,D1が
閉じる。次に、バルブHA1を開けることにより供給室CH1
内の圧力を低圧から高圧に切り替え、さらに、バルブHA
1を閉じる。

次に、バルブA1,C1を開けることにより前述したよう
に、地上から冷水を供給室CH1内に送り込む。この時、
供給室CH1内の温水はバルブC1を経て供給室CH1外へ押し
出され、パイプライン2,切替バルブV3を経て、温水タン
クT1にポンプアツプされる。

さて、パイプライン４を経た冷水は、切羽（作業場
所）Ｌに散布され、切羽にある熱負荷（大気，機械，坑
道等）から熱をうばい（冷却する）、温水となる。

この時、散布された冷水は坑道岩壁の粘土分を溶か
し、泥温水となる。泥温水は沈澱タンクT3にて、泥分と
温水分に分離され、上澄液である温水のみが温水タンク
T2に送られ、低圧温水ポンプP2により、上述した動作で
供給室CHに送られる。

また、沈殿タンクT3にて沈殿した泥水スラリーは、低
圧スラリーポンプP3により、切替バルブV2を経て、温水
と同様に低圧パイプライン3,バルブB1を経て供給室CH1
に充填される。この時、切替バルブV1は閉じていて、低
圧温水ポンプP2は停止している。

従つて、低圧泥水スラリーが供給室CH1に充填された
後、冷水で高圧パイプライン２に押し出される動作原理
は、上述の温水をポンプアツプする時と同じである。

第２図は、本発明における供給室両端に接続したバル
ブ類の制御方法を示したものであり、バルブの開閉状態
は近接スイツチにより検出し、また、バルブへの開閉タ
イミング信号はタイマーにより送信している。従つて、
供給室CH内の圧力状態により圧力スイツチ（接点付マノ
メータ）を用いて制御する他の実施例と比較し、信頼性
が大幅に向上する。

以上説明したように、鉱内に設置した動力回収ポンプ
（例えばハイドロホイスト）を用いて、地上からの冷水
を送り込む位置エネルギーを利用して、鉱内から地上へ
温水ならびに泥水スラリーをポンプアツプできるので、
泥水スラリーポンプは高圧にする必要がなく、低圧化を
図つたことにより、スラーリポンプのイニシヤルコスト
を低減し、又、スラリーポンプのメンテナンスコストも
低減し、更にスラリーポンプの消費動力を低減すること
ができる効果がある。

また、鉱内から地上へ温水をポンプアツプする高圧配
管を泥水輸送用に兼用することができるので、高圧パイ
プラインの材料費，土木工事費，据付費等のイニシヤル
コストの低減や、高圧パイプラインのメンテナンスコス
トの低減も図ることができる。

更に、供給室両端に接続したバルブの開閉を寿命の長
い非接触センサーやタイマーを用いているので、信頼性
の向上が図れる。

第３図に他の実施例を示す。

地上に出た泥水スラリーを温水タンクT1に入れずに、
切替バルブV4を経て、ボタ山Ｍに吐出する必要がある。
これは、もし、温水タンクT1に泥水スラリーを導き、さ
らに、温水ポンプP1により冷凍機HEに送り込むと、泥水
がこの冷凍機HEにダメージを与えることを防止するもの
である。

スラリー沈澱タンクT3内のスラリーをスラリーポンプ
P3により、パイプライン２、バルブV4を経て、ボタ山Ｍ
に送ることは前述の第１図に示す実施例と同様である。
そして、所定のスラリー量を送つた後にバルブV2をスラ
リーポンプP3の運転を停止する。次に、温水ポンプP2を
運転し、バルブV1を開け、温水タンクT2内の温水をパイ
プライン３を経て、地上へポンプアツプされる。従つ
て、スラリーから温水への運転切り替えに伴い、地上で
の切替バルブをV4からV3へ切り替えて、温水を温水タン
クT1に入れる。この時、温水タンクT1にスラリーが混入
した場合、このスラリーが、冷凍機HEに摩耗や閉塞ある
いは熱交換効率や減少等のダメージを与える結果とな
る。従つて、スラリーが温水タンクT1に混入しないよう
に、切替バルブの切り替えタイミングを適切に管理する
ことが必要となる。そこで、本実施例ではパイプライン
２の地上での吐出口近傍に、スラリーと温水の境界面を
検出するセンサー（例えば濃度計，フオトセンサー等）
を設け、切替バルブV3ならびにV4の切替タイミングを自
動的にコントロールしたものである。

上記のように泥水スラリーと温水との境界面を検出す
るセンサーを設けることにより、泥水スラリー運転から
温水運転に切り替える時に、泥水スラリーが冷凍機に混
入しない制御システムが得られる。

第４図は更に他の実施例である。

スラリーがパイプラインを通過する場合、管壁に付着
したスラリーが温水輸送時、スラリーが温水に混入し、
冷凍機HEにダメージを与えることを防止するため、本実
施例では、スラリー輸送後に、パイプライン３の中にピ
グ充填機ｆを用いてピグを充填し、温水ポンプP2より温
水を用いてピグを走らせる。ピグは、パイプラインのパ
イプ径よりわずか小さい径であるため、パイプライン内
壁に付着したスラリーをかき落とすことができる。そし
て、ピグがパイプライン２の地上吐出口近傍に近づいた
時、ピグセンサーＳがピグを検出し、ピグがバルブV4を
経てボタ山Ｍに到着した後、切り替えバルブV4からV3に
切り替える。

上記したように、本実施例はピグ充填機を設けたこと
により、スラリー輸送後のパイプライン内壁に付着した
スラリーを除去することが可能となる。

第５図は、更に他の実施例を示すもので、本実施例は
第１図に示す実施例の応用例であり、スラリー沈澱タン
クT2を地上に設けたことを特長としている。これによ
り、地下でのスラリー沈澱タンク堀さくスペースが不必
要となり、また、温水輸送系とスラリー輸送系を１本の
ラインにまとめられ、装置を単純にすることができる。

なお、上記実施例以外にも低圧パイプライン３と低圧
パイプライン４とを例えば空調用の熱負荷を介して接続
して温水を切上へポンプアツプするシステムにも使用す
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、鉱内に設置した動力回収ポンプ（例
えばハイドロホイスト）を用いて、地上からの冷水を送
り込む位置エネルギーを利用して、鉱内から地上へ温水
ならびに泥水スラリー等をポンプアップできるので高圧
用ポンプを使用する必要がなく、このためポンプの消費
動力を低減することができる。又、システムのイニシャ
ルコストを低減できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のシステム機構図、第２図は
バルブ類の制御タイムスケージユール図、第３図は他の
実施例のシステム構成図、第４図は更に他の実施例のシ
ステム構成図、第５図は更に他の実施例のシステム構成
図である。 1,2……高圧パイプライン、3,4……低圧パイプライン、
A1〜A3,B1〜B3,C1〜C3,D1〜D3,VP……開閉バルブ、HA1
〜HA3,HD1〜HD3……均圧バルブ、CH1〜CH3……供給管、
P1,P2……低圧温水ポンプ、P3……低圧スラリーポン
プ、V1−V4……切替バルブ、ｆ……ピグ充填機、Ｓ……
センサー、T1,T2……温水タンク、T3……スラリー沈澱
タンク、T4……スラリータンク、HE……アイススラリー
製造機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古谷巨茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦工場内 (72)発明者イアンモンロー南アフリカ共和国，ヨハネスブルグ 2001，ブラムフオンテイン，ジヨリーソンストリート49 株式会社日立製作所ヨハネスブルグリエーゾンオフイス内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地上に冷凍機、鉱内に圧力切替用供給室と
熱負荷、地上から地下への冷水パイプライン、鉱内から
地上への温水パイプラインから成るシステムにおいて、
上記冷凍機への温水充填用低圧ポンプを地上に設置し、
上記供給室への温水充填用低圧ポンプと並列して低圧ス
ラリーポンプを鉱内に設け、鉱内に設けた前記温水充填
用低圧ポンプと低圧スラリーポンプとの吐出口に夫々温
水，泥水切替バルブを設け、この各々の切替バルブの吐
出ラインを前記供給室への温水充填用低圧パイプライン
に接続し、温水を鉱内から地上へリフトアツプする高圧
パイプラインの吐出口を前記温水タンクへの温水パイプ
ラインとボタ山へのスラリーパイプラインとに分岐して
設け、この各々のラインに温水，泥水切替バルブを設け
たことを特徴とする鉱内冷却用動力回収システム。
【請求項２】請求項１記載のシステムにおいて、温水を
鉱内から地上へリフトアツプする高圧パイプラインに、
パイプライン内部を流れる流体の密度変化監視センサー
及び、この監視センサーからの信号によつて温水，泥水
切替バルブ類の開閉を制御する制御装置を設けたことを
特徴とする鉱内冷却用動力回収システム。
【請求項３】請求項２記載のシステムにおいて、流体の
密度変化監視センサーが濃度計，フオトセンサー，ピグ
センサーのいずれかであることを特徴とする鉱内冷却用
動力回収システム。
【請求項４】請求項１記載のシステムにおいて、圧力切
替用供給室の両端に接続した開閉バルブ及び均圧バルブ
にバルブ開閉検出センサーを設け、これらのバルブ類の
開閉を制御装置を設けたことを特徴とする鉱内冷却用動
力回収システム。
【請求項５】請求項４記載のシステムにおいて、制御装
置がタイマー又は非接触式センサーのいずれかを用いた
ものであることを特徴とする鉱内冷却用動力回収システ
ム。
【請求項６】冷凍機、この冷凍機の下方に位置する圧力
切替用供給室と熱負荷、前記冷凍機から圧力切替用供給
室と熱負荷への冷水パイプライン、前記熱負荷から圧力
切替用供給室と冷凍機への温水パイプラインから成るシ
ステムにおいて、前記圧力切替用供給室の両端に接続し
た開閉バルブの開閉をタイマーからの開閉信号によって
制御することを特徴とする鉱内冷却用動力回収システ
ム。
【請求項７】請求項６記載のシステムにおいて、開閉を
近接スイッチにより検出する動力回収システム。
【請求項８】地上に冷凍機、鉱内に圧力切替用供給室と
熱負荷、地上から地下への冷水パイプライン、鉱内から
地上への冷水パイプラインから成るシステムにおいて、
上記冷凍機への温度充填用低圧ポンプを地上に設置し、
上記供給室への泥水充填用低圧スラリーポンプとスラリ
ータンクを鉱内に設置し、地上に泥水スラリー沈殿タン
クを設けたことを特徴とする鉱内冷却用運動回収システ
ム。
【請求項９】請求項８記載のシステムにおいて、圧力切
替用供給室の両端に接続した開閉バルブ及び均圧バルブ
にバルブを開閉検出センサーを設け、これらのバルブ類
の開閉を制御する制御装置を設けたことを特徴とする鉱
内冷却用動力回収システム。
【請求項１０】冷凍機、この冷凍機の下方に位置する圧
力切替用供給室と熱負荷、前記冷凍機から圧力切替用供
給室と熱負荷への冷水パイプライン、前記圧力切替用供
給管と熱負荷への温水パイプラインから成るシステムに
おいて、上記冷凍機へ温水充填用低圧ポンプを接続し、
上記供給室への温水充填用低圧ポンプと並列して低圧ス
ラリーポンプを設け、前記温水充填用低圧ポンプと低圧
スラリーポンプとの吐出口に夫々温水，泥水切替バルブ
を設け、この各々の切替バルブの吐出ラインを前記供給
室への温水充填用低圧パイプラインに接続し、温水を鉱
内から地上へリフトアツプする高圧パイプラインの吐出
口を前記温水タンクへの温水パイプラインとボタ山への
スラリーパイプラインとに分岐して設け、この各々のラ
インに温水，泥水切替バルブを設けたことを特徴とする
鉱内冷却用動力回収システム。