Текущее состояние. Горнодобывающие предприятия в процессе добычи и обогащения полезного ископаемого используют большие объемы чистой воды в хозяйственных и технологических процессах. Основным мероприятием по снижению водопотребления на горных предприятиях является переход от «прямоточного» водоснабжения к оборотному, когда вода используется в замкнутом цикле непрерывно. Такое использование воды позволяет также значительно снизить объем промышленных сточных вод.

Решаемая научная проблема. В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению объемов водопотребления на горных предприятиях также за счет увеличения объемов гидрозакладки и закладки твердеющими смесями выработанного пространства. Принимая во внимание явное противоречие требований к содержанию воды, рациональным является применение частичного оборотного водопотребления при закладочных работах.

Методы исследования. Оценка эффективности работы оборудования проводилась на основе анализа распределения массовой доли и скоростей твердых частиц, а также картины распределения скоростей и векторов скоростей воды в выделенной области водоотделителя. Комплексный анализ полученных результатов с применением модуля Ansys optiSLang позволил провести оценку чувствительности итоговых результатов к входным факторам и определить их весовой коэффициент.

Детали исследования. Материалы, представленные в статье, отражают результаты проведенных исследований по реализации этой задачи на разработанном мобильном закладочном устройстве, предназначенном для закладки выработанного пространства твердеющими смесями с одновременным обезвоживанием закладочной пульпы, отводом отработанной воды и транспортированием сгущенной пульпы в выработанное пространство объемным насосом. Закладочная смесь может подаваться в выработанное пространство через специальные закладочные выработки по специальным вспомогательным выработкам, пройденным с вышележащего горизонта, по трубам, расположенным в выработках отрабатываемого
горизонта. Производительность водоотделителя зависит как от его габаритных размеров, характеризующих заполняемость, так и от скоростных режимов подачи и отведения гидросмеси, что
в свою очередь оказывает влияние на концентрацию получаемой на выходе гидросмеси. Для оценки влияния на работу узла водоотделителя выполнены исследования при варьировании различных параметров, характеризующих поступающую первичную гидросмесь. Оптимизация режима работы выполнялась по параметру концентрации получаемой гидросмеси.

Заключение. Применение специального оборудования позволяет устранить противоречие требований к содержанию воды в закладочной смеси благодаря отведению избыточно содержащейся воды непосредственно перед выработанным пространством, реализации частичного оборотного водопотребления и перекачиванию сгущенной гидросмеси насосным агрегатом. 

Обосновано применение для сгущения подаваемой в выработанное пространство гидросмеси конструкции водоотделителя, реализующего инерционный принцип работы и осуществляющего непрерывное разделение фаз гидросмеси посредством встроенных гидродинамических профилей. Благодаря реализации оперативного контроля и возможности гибкого регулирования производительности насосного агрегата при перекачивании сгущенной закладочной гидросмеси обеспечивается эффективное отведение твердой фракции гидросмеси на основе данных о плотностях сгущенноймассы и отведение осветленной воды.

Формирование потока сгущенной гидросмеси с концентрацией в пределах 70% осуществляется при использовании первичной гидросмеси, поступающей в рабочую зону водоотделителя с концентрацией не ниже 40% при соблюдении установленной скорости в 1,5 м/с. Результаты исследований подтверждают, что концентрация сгущенной гидросмеси находится в линейной зависимости от скорости поступающей первичной гидросмеси. Средний диаметр твердой фракции, содержащийся в первичной гидросмеси, в пределах 0,002 м позволяет обеспечить концентрацию сгущенной гидросмеси, подаваемой в насос, на уровне 67%.