Министерство высшего и средне специального образования республики узбекистан

Проектирование водоотливных установок шахт и карьеров

1. 
   Цели и задачи проектирования
   

Разработка месторождений полезных ископаемых, как правило, сопровождается поступлению в горные выработки подземных и поверхностных вод, а также инфильтрационных вод из рек и поверхностных водоемов. Наличие воды в разрабатываемых горных массивах и ее приток в горные выработки затрудняют условия работы людей и машин, а в ряде случаев существенно сказываются на физических свойствах горных массивов, ухудшению качества добываемого полезного ископаемого.
По этому производство горных работ открытым и подземными способами в большинстве случаев требует проведения комплекса мероприятий по полному или частичному осушению разрабатываемых горных массивов, исключению или уменьшению водопритока в горные выработки, а также сбору и отвода поступающей в горные выработки (рис.2.1).
Водоотливные установки служащие для отвода подземных вод подразделяют на стационарные, полустационарные и передвижные.
Целью проектирования является обучение студента выбору основного электромеханического оборудования водоотливных установок. В процессе проектирования студент должен использовать справочную литературу, новейшие достижения в области создания и эксплуатации насосов, закрепляя и углубляя этим свои теоретические знания и приобретая навыки в решении комплексных инженерных задач.
Исходным материалом для проектирования водоотливных установок шахт и карьеров является гидрогеологическая ситуация разрабатываемого месторождения, на основе которой могут быть получены данные о распределении и режиме подземных и поверхностных вод, ожидаемому их притоку в горные выработки при принятых вариантах способа вскрытия и системы разработки.
Обводненность шахты или карьера оцениваются величиной коэффициента водообильности:
(м³/т)
Где: Q_в - количество откачиваемой воды, м³/год.
А – годовая производительность предприятия по полезному ископаемому, т/год.
Для различных месторождений величина коэффициента водобильности изменяется в пределах от 0,1 до 10-15 м³/т и зависит от геологического строения и структуры месторождения. [1,2]
Величина притока рудничных вод в течение года не остается постоянной. Поэтому различают нормальный, наблюдаемый в течение большей части года, и максимальный водопритоки. Последний имеет место в периоды весенних и осенних подводков.



Рис.2.1. Технологическая схема главного водоотлива (а) и план горных выработок (б): 1 – Насосная камера; 2 – водосборник; 3 – всасывающий колодец; 4 – трубной ходок; 5 – ствол; 6 – отстойник шахтных вод; 7 – подземная электроподстанция; 8 – ходок в околоствольном дворе; 9 – насосные агрегаты; 10 – трубопровод.

На выбор оборудования водоотливных установок влияют химические свойства откачиваемой рудничной воды, которые определяются активной реакцией.

Химические свойство откачиваемой воды устанавливается водородными показателями – pH. В зависимости от его величины рудничные воды разделяются на кислотные (pH<7), нейтральные (pH=7) и щелочные (pH>7).
Кроме водопритоков и химических свойств воды исходными данными для проектирования водоотливных установок являются:
- принятая схема осушения месторождения, в соответствии с которой определяются типы и количества водоотливных установок;
- схема вскрытия и система разработки месторождения, необходимые для определения местоположения насосных станций, глубины откачки воды, трассы трубопроводов (рис.2.1);
- годовая производительность горного предприятия.
В процессе проектирования водоотливных установок необходимо решить следующие задачи:
- обосновать и выбрать схему водоотлива, месторасположения насосной станции и водосборника;
- выбрать тип и количество насосов и схему их включения в трубопровод (индивидуальное или совместное включение нескольких насосов на общий став);
- подобрать стандартные трубы для нагнетательного и всасывающего трубопроводов;
- графически изобразить рабочий режим водоотливной установки и проверить его на устойчивость и экономичность;
- определить мощность на валу насоса и выбрать электродвигатель;
- определить технико-экономические показатели работы водоотливной установки;
- подсчитать емкость водосборника, выбрать способ и оборудование для его очистки.