Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.XII.1969 58854 KI. 5 d, 15/08 MKP E 21 £ czytelnia] Wspóltwórcy wynalazku: doc. dr inz. Ryszard Adamek, mgr inz. Kazi¬ mierz Franasik, Marta Kolodziej Wlasciciel patentu: Glówny Instytut Górnictwa, Katowice (Polska) Uklad instalacji hydraulicznej podsadzki dla kopaln o duzej glebokosci Przedmiotem wynalazku jest uklad instalacji podsadzki hydraulicznej dla regulacji przeplywu grawitacyjnego mieszaniny cial stalych i wody w rurociagach podsadzkowych.Eksploatacja zlóz wegla kamiennego przesuwa 5 sie na coraz to nizsze poziomy. Do zjawiska tego, bedacego naturalnym nastepstwem intensywnego rozwoju wydobycia oraz wyczerpywania sie zlóz zalegajacych na mniejszych glebokosciach, dosto¬ sowac nalezy technike eksploatacji. Jednym z pro- io cesów eksploatacji, na który glebokosc zalegania wybieranego zloza ma wplyw bezposredni jest pod¬ sadzka hydrauliczna.Zwiekszenie glebokosci na jaka nalezy sprowadzie mieszanine podsadzkowa rzutuje bardzo istotnie na 15 warunki pracy instalacji podsadzkowej, przez która przeplywa grawitacyjnie mieszanina podsadzkowa z powierzchni do podsadzanego wyrobiska. W pro¬ cesie przeplywu mieszaniny podsadzkowej w gle¬ bokiej instalacji powstaja miedzy innymi wysokie 2C cisnienia rzedu 7—13 MN/m2 oraz duze robocze predkosci przeplywu siegajace 12—18 m/sek.Okolicznosci te uniemozliwiaja lub powoduja du¬ ze trudnosci eksploatacji instalacji podsadzkowych przede wszystkim z powodu zagrozenia bezpie- 25 czenslwa pracy. Cisnienie robocze które jest kil¬ kakrotnie wieksze w stosunku do wymaganego, po¬ woduje rozrywanie rurociagu oraz wybijanie usz¬ czelek, a nadmierna szybkosc przeplywu mieszani¬ ny podsadzkowej powoduje intensywna erozje 3P scianek rur, obnizajac bardzo znacznie ich zywot¬ nosc. Stwarza to nieprzewidziane zagrozenia bez¬ pieczenstwa pracy spowodowane peknieciem ruro¬ ciagu pracujacego pod wysokim cisnieniem oraz obniza pewnosc dzialania urzadzenia.Trudnosci zwiazane z eksploatacja instalacji pod¬ sadzkowych na duzych glebokosciach, byly dotych¬ czas przedmiotem wielu rozwazan, jak równiez istnieje wiele róznych propozycji w celu ich usu¬ niecia. Na przyklad rozwiazanie wedlug patentu nr 36233 proponuje kilkustopniowe doprowadzenie mieszaniny podsadzkowej na duze glebokosci po¬ przez poziomy posrednie. Tego rodzaju instalacja sklada sie z kilku niezaleznych czlonów piono¬ wych o oddzielnym w kazdym z nich grawitacyj¬ nym przeplywie mieszaniny podsadzkowej.Dzialanie tej instalacji polega na przeplywie mieszaniny podsadzkowej wytworzonej na powierz¬ chni przez pierwszy jej czlon pionowy do posred¬ niego zbiornika otwartego na pierwszym nizszym poziomie, z którego przeplywa drugim jej czlo¬ nem pionowymi do drugiego zbiornika otwartego lezacego na nizszym nastepnym poziomie itd. Ostat¬ ni natomiast pionowy czlon polaczony jest czescia instalacji w wyrobiskach chodnikowych, którymi doprowadzone sa rurociagi do podsadzanych wy¬ robisk. Wada tego rodzaju instalacji podsadzkowej jest to, ze nie zachowuje sie w niej zasady ciaglos¬ ci ruchu, a mieszanina sprowadzana jest w czesci pionowej instalacji schodkowo. Ze wzgledu na 58854 /588S4 3 niepewnosc dzialania instalacja ta nie znalazla za¬ stosowania w górnictwie.Znana jest równiez instalacja podsadzkowa we¬ dlug patentu mr 54209 wyposazona w bocznice opo¬ rowa zbudowana nad poziomem eksploatacyjnym poza obrebem szybu. Przeplyw mieszaniny pod¬ sadzkowej przez bocznice oporowa zaleznie od jej dlugosci oraz srednicy rur z których zostala zbu¬ dowana, wymaga zuzycia odpowiedniej ilosci ener¬ gii na pokonanie oporów ruchu, czyli straty odpo¬ wiedniej ilosci energii cisnienia.Strata energii cisnienia powoduje zmniejszenie predkosci przeplywu. W rezultacie sposób dopro¬ wadzenia mieszaniny podsadzkowej na duze gle¬ bokosci wedlug patentu nr 54209 polega na zwiek¬ szeniu oporów przeplywu w pionowej czesci insta¬ lacji przez umieszczenie w niej elementu reduku¬ jacego cisnienie odpowiedniej konstrukcji.Wada tego sposobu jest koniecznosc posiadania i utrzymywania miedzypoziomu z wyrobiskami ko¬ rytarzowymi o znacznej dlugosci dla zbudowania bocznicy oporowej. Wiekszosc kopaln glebokich jak na przyklad kopalnie rud miedzi jw Zaglebiu Lu¬ binskim poziomów takich nie maja i ze wzgledu na warunki hydrogeologiczne miec ich nie moga.Druga zasadnicza wada jest znaczne wydluzenie rurociagów instalacji podsadzkowej o kilkaset me¬ trów bocznicy oporowej, to znaczy o 30—40%. Po¬ woduje to dodatkowe zuzycie kosztownych rur, oraz dodatkowa obsluge wydluzonej trasy instala¬ cji przebiegajacej na kilku poziomach.Wymienione trudnosci w doprowadzeniu mie¬ szaniny podsadzkowej do wyrobisk gleboko zale¬ gajacych zostaly rozwiazane dzieki zastosowaniu ukladu instalacji wedlug wynalazku.Istota wynalazku polega na tym, ze na dowol¬ nym poziomie lub w szybie lub w jego bezposred¬ nim sasiedztwie umieszcza sie zamkniety zbiornik wtórny, do którego w górnej czesci doprowadzone sa dwa rurociagi, jeden ze zbiornika pierwotnego na powierzchni przez lej zmywczy zwany rurocia¬ giem podstawowymi oraz drugi zwany rurociagiem odpowietrzajacym majacy polaczenie na powierzch¬ ni z atmosfera. Z dolnej czesci zbiornika wtórne¬ go wyprowadzony jest jeden rurociag doprowadza¬ jacy mieszanine podsadzkowa do podsadzanych wy¬ robisk. Rurociagi wraz ze zbiornikiem wtórnym stanowia naczynie zamkniete, maja droznosc jedy¬ nie miedzy powierzchnia a przestrzenia podsadza¬ na.Zaleta ukladu instalacji wedlug wynalazku jest miedzy innymi to, ze slup mieszaniny podsadzko¬ wej skladajacy sie z wody i cial stalych wywolu¬ jacy w instalacji cisnienie robocze ma wysokosc mierzona od jej poziomu jaki ustalil sie w leju wtórnym do poziomu jej wylotu z rurociagu.Umieszczajac lej wtórny na dowolnym poziomie w szybie mozemy dowolnie regulowac wielkosc maksymalnego cisnienia roboczego na» podszybiu redukujac go do wielkosci koniecznie potrzebnej na pokonanie oporów ruchu mieszaniny podsadz¬ kowej przeplywajacej miedzy podszybiem a pod¬ sadzanym wyrobiskiem z wyznaczona dowolnie predkoscia nadkrytyczna.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, który pirzedstawia pionowy przekrój przez szyb wraz z ukladem in¬ stalacji rurociagu podsadzkowego. 5 Uklad instalacji hydraulicznej podsadzki skla¬ da sie z dwóch rurociagów z rurociagu podstawo¬ wego liz rurociagu odpowietrzajacego 2 lacza¬ cych lej wtórny 3 z powierzchnia. Rurociag podsta¬ wowy jest przeznaczony do przeplywu lub wolne- 10 go spadania w nim mieszaniny podsadzkowej wy¬ tworzonej na powierzchni w leju 4.Natomiast odpowietrzajacy rurociag 2 jest prze¬ znaczony do odprowadzenia zassanego powietrza z powrotem do atmosfary po jego separacji od 15 fazy cieklej i stalej która przebiega we wtórnym zbiorniku 3.Rurociagiem 5 odplywa z leja wtórnego 3 mie¬ szanina podsadzkowa skladajaca sie tylko z cial stalych i wody wyplywajac z instalacji przy jej 20 wylocie 6. Wtórny zbiornik 3 ma poprzeczna po¬ wierzchnie przekroju 25—45 razy wieksza od sred¬ nicy podsadzkowego rurociagu 5 oraz pojemnosc mieszczaca sie w granicach od 0,01 do 0,02 sred¬ niego natezenia objetosciowego przeplywu miesza- 25 niny podsadzkowej przeplywajacej przez instalacje podsadzkowa w ciagu jednej godziny.Instalacja podsadzkowa wedlug wynalazku dziala w nastepujacy sposób. Mieszanina cial stalych i wody wytwarzana znanym sposobem w leju pod- 30 sadzkowni przeplywa lub spada w rurociagu pod¬ sadzkowym do zbiornika wtórnego zasysajac zgod¬ nie ze znanymi zjawiskami fizykalnymi powietrze z atmosfery. Mieszanina cial stalych, wody i po¬ wietrza po dostaniu sie do zbiornika wtórnego po- 35 dlega dyferencjacji ciezarowej i nastepuje w nim separacja mieszaniny cial stalych i wody od fazy gazowej czyli powietrza. Skutkiem tego ustala sie w zbiorniku wtórnym poziom mieszaniny podsadz¬ kowej ponizej strefy separacji, z której zassane 40 powietrze odplywa rurociagiem odpowietrzajacym do atmosfery.Powoduje to, ze cisnienie robocze jakie panuje w czesci w instalacji powyzej oraz w leju wtór¬ nym usytuowanym na dowolnej glebokosci w szy¬ bie jest tylko nieznacznie wyzsze niz atmosferycz¬ ne. Lustro mieszaniny podsadzkowej bedace gór¬ nym poziomem jej slupa wywolujacego cisnienie robocze w instalacji podsadzkowej, ustala sie na poziomie lezacym nad poziomem podszybia 8 na wysokosci w zaleznej od wysokosci usytuowania zbiornika wtórnego 3. Od róznicy tych poziomów zalezy maksymalna wielkosc cisnienia roboczego w instalacji podsadzkowej 45 50 55 65 PL