Впервые предпринята попытка классифицировать и описать технические средства для проведения эксплуатационных и гидрогеологических откачек жидкости из стволов шахт и буровых скважин, в т.ч. те, которые можно использовать в скважинах с глубоким залеганием динамического уровня жидкости, а также для создания внутрискважинной циркуляции. Среди них - насосы, изменяющие энергию положения жидкости, кинетическую и энергию жидкости за счет изменения давления.

Изложена методика проектирования шахтных водоотливных установок. Приведены технические характеристики центробежных секционных и шахтных насосов. Определены оптимальный диаметр нагнетательного трубопровода, рабочий режим насоса, количество насосов и организация их работы по откачке нормального и максимального притоков, размеры водосборника и способ его очистки.

Проанализированы достижения в области насосостроения, полученные в результате сотрудничества Силезского технического университета с заводами "POWEN" и "ZKMPW". Отмечены основные направления совершенствования насосного оборудования, применяющегося в горнодобывающей промышленности.

Розроблено довговічні корпусно-секційні відцентрові насоси (КСВН) з проточною частиною, стійкою до контактно-вібраційного, гідроабразивного, кавітаційного і корозійного впливів, призначених для перекачування хімічно активного середовища з високим вмістом механічних домішок і часток мінерального походження. Запропоновано метод нормування показників віброактивності деталей проточної частини шахтних КСВН, що обумовлюють контактно-вібраційний знос і зміну функціональних характеристик, пов'язаних з неоднорідністю поля неврівноважених відцентрових сил. Розроблено та реалізовано метод синфазного складання КСВН на основі ймовірносно-статистичного аналізу інтегрального показника - балансової міри і розподілу залишкової неврівноваженості коліс по ротору насоса з пропонованої вибірки за детермінованим принципом ККД насосів з детермінованим розподілом залишкової неврівноваженості по ротору збільшується на 2 - 3 % відносно серійних за зниження віброактивності агрегату в 1,5 - 2,5 рази. Розглянуто результати тривалої експлуатації побудованих насосів на водовідливних комплексах шахт України. Для побудованих насосів одержано насосні агрегати з довговічністю більш, ніж 20 тис. год.

Створено систему автоматичного керування багатоступеневими водовідливними установками вугільних шахт, які працюють за технологічною схемою "насос у насос". Дана система є багатомірною, багатозв'язною та побудована з застосуванням методів оптимального керування. З метою дослідження динамічних процесів в об'єкті керування та формалізації задачі синтезу системи управління запропоновано модель багатоступінчатої водовідливної установки з режимом роботи "насос у насос". Під час формування моделі враховано багатомірність і багатозв'язність даного об'єкта, можливі технологічні збурювання, а також застосування різних способів керування. Адекватність моделі підтверджено експериментальними дослідженнями, виконаними за промислових умов. Установлено, що ефективне керування об'єктами даного класу можливе лише у разі побудови системи на принципах оптимального керування. Запропоновано цифровий багатозв'язний регулятор, синтезований на основі узагальнення квадратичного критерію якості. Багатоступенева водовідливна установка відноситься до розподілених об'єктів керування, тому технічна реалізація системи керування виконана з використанням мережевих методів взаємодії технічних засобів системи. Досліджено вплив телекомунікаційної мережі на показники якості системи керування та сформульовано науково-обгрунтовані вимоги щодо швидкодії застосування мережі. Доведено, що запропонована система керування забезпечує характер перехідних процесів по каналах керування та виходу, що відповідає припустимим технологічним вимогам.

Дисертацію присвячено встановленню раціональних конструктивних параметрів роторів потужних шахтних насосів та питанням вдосконалення конструкцій навантажених деталей. Досліджено причини спрацювання та відказу базових деталей, умови та механізм змінювання динамічного прогину валопроводу під час експлуатації насоса. Розроблено методику розрахунку раціональних конструктивних параметрів роторів, а також технічні рішення щодо стабілізації динамічних характеристик потужних відцентрованих насосів. Методику використано у проектуванні нових і модернізації насосів шахтного водовідливу типу АВНС 550 та ВНС 300.

Раскрыты особенности применения гидромеханизации для открытой разработки россыпных месторождений. Уделено внимание проблемам разработки методики расчета параметров гидротранспорта для условий угольных шахт, проблемам управления стационарными шахтными водоотливными установками, методическому обеспечению расчетов параметров и обоснования режимов работы гидротранспортных систем. С учетом условий горных предприятий Украины из используемых технологий добычи, транспортировки и обогащения минерального сырья выделены структурные элементы, связанные между собой системами трубопроводов или безнапорных потоков и образующие внутри технологий добычи и переработки минерального сырья единую гидротехническую систему, обеспечивающую осуществление процессов водоснабжения, пульпообразования, напорного и безнапорного гидротранспорта, складирования отходов обогащения, осветления оборотной воды, аккумулирования твердой и жидких фаз отходов переработки. Впервые предложены математические модели таких систем, разработаны методы расчета их параметров и режимов работы, учитывающие различные типы элементов систем, свойства материалов исходных и техногенных россыпей, технологические характеристики горных работ и процессов переработки.

Вперше розроблено дискретно-подієву математичну модель комплексу водовідливу шахти в базисі Max-plus алгебри, яка відбиває часовий взаємозв'язок функціонування окремих технологічних модулів водовідливу, що дозволяє формалізувати процеси аналізу та синтезу в просторі параметрів стану. Вдосконалено методику синтезу алгоритму автоматичного дискретно-подієвого керування комплексом шахтного водовідливу. Визначено методику побудови багаторівневих ієрархічних систем керування комплексом шахтного водовідливу. Встановлено алгоритм безітераційної координації локальних систем управління окремими ділянками водовідливу шахти з використанням прогнозування припливу в водозбірники, що забезпечує синхронність і циклічність роботи комплексу водовідливу за стаціонарних і нестаціонарних режимів.

Сделан обзор принципов энергосбережения при эксплуатации комплекса шахтного водоотлива. Описаны принципы минимизации энергозатрат путем оптимального сочетания насосных агрегатов при их параллельной работе. Дано описание алгоритма автоматизированного предпикового включения насосов.

Зроблено огляд принципів енергозбереження у ході експлуатації комплексу шахтного водовідливу. Описано принципи мінімізації енерговитрат за рахунок оптимального сполучення помпових агрегатів за їх паралельної роботи. Надано опис алгоритму автоматизованого предпікового включення помп.

The paper deals with principles of energy saving in mine drainage facilities. Techniques of pumps' optimal combination under their parallel operation are given. The algorithm of automatic operation schedule calculation is offered.

Наведено результати порівняльного аналізу витрат на водовідлив гідроелеваторними установками, обладнаними перекачними відцентровими насосами й насосами об'ємного принципу дії. Запропоновано методику визначення параметрів установки з перекачними об'ємними насосами, що забезпечують мінімальні затрати на водовідлив.

Увеличение потерь мощности на гидравлические и механические (дисковые) потери при работе центробежного насоса на загрязненной воде приводит к уменьшению коэффициента полезного действия (кпд) машины. При этом максимум кпд на гидросмеси смещается в сторону меньших подач по сравнению с максимумом при работе насоса на однородной жидкости.

Определены пределы регулирования центробежного насоса при изменении гидравлического сопротивления напорного и рециркуляционного трубопроводов. Приведены расчеты потребляемой мощности графическим и аналитическим путями.

Рассмотрены основные принципы построения цифровых систем управления многосвязным многомерным объектом - многоступенчатой водоотливной установкой угольных шахт. Осуществлен анализ и оптимальный синтез системы автоматического управления многоступенчатым водоотливом шахт.

Предложен критерий оптимальности управления гидродинамическими процессами в напорных трубопроводах. Определены оптимальные параметры гидравлических диодов для защиты трубопроводов водоотливных установок от гидравлических ударов.

Рассмотрены вопросы повышения энергетической эффективности главных водоотливных установок и дана оценка величины потерь электроэнергии при пуске насосов главного водоотлива.

Отмечено, что слой твердых включений перед входом во всасывающую трубу насоса и нарастающая угловая скорость рабочего колеса вносят возмущение в гидравлическую систему. Возникшие при этом переходные процессы могут привести к опасным колебаниям давления.

Определены оптимальные параметры струйных гидравлических диодов для защиты трубопроводов водоотливных установок от гидравлических ударов.

Разработана усовершенствованная конструкция импульсного насоса для водоснабжения из буровых скважин, а также математическая модель работы насоса и технология использования.

Рассмотрена возможность изменений в системах управления водоотливных установок с целью их защиты от гидравлических ударов.

Увеличение потерь мощности на гидравлические и механические (дисковые) потери при работе центробежного насоса на загрязненной воде приводит к уменьшению коэффициента полезного действия машины.