Водовідлив при проходці гірничих виробок

ЛЕКЦІЯ 6

Водовідливом називається комплекс заходів щодо видалення води, яка надходить у гірничі виробки, з водоносних порід, на поверхню. У гірських породах вода накопичується внаслідок наявності в них природних пустот (шпар, тріщин, каверн і т.д.) або штучних порожнин, що утворилися в процесі проведення гірничих робіт.

Підземні води поділяються на напірні і безнапірні (грунтові). Безнапірними є води першого від поверхні постійно існуючого водоносного горизонту, розміщеного на першому водотривкому шарі, який має вільну, тобто таку, що знаходиться під атмосферним тиском, поверхню. До напірних належать підземні води у водоносних пластах, ізольованих слабкопроникними гірськими породами.

Вода в гірських породах накопичується внаслідок інфільтрації атмосферних опадів, фільтрації з поверхневих водоймищ, вона може бути глибинною, тобто такою, що підіймається з глибоких частин літосфери.

На невеликих глибинах циркулюють, як правило, прісні або слабкомінералізовані підземні води, а глибокі гірничі виробки розкривають високо мінералізовані води та розсоли (ропа). В зв'язку з тим шахтні води в більшості випадків є агресивними, тобто здатними викликати, наприклад, корозію металічних частин гірничого устаткування.

На ступінь обводненості родовищ впливають їх географічне положення, кліматичні умови і форма рельєфу земної поверхні, стратиграфія і тектоніка району, глибина й умови залягання корисної копалини, літологічний склад, взаємозв'язок водопроникних і водостійких порід і ряд інших факторів. Наприклад, з глибиною обводненість гірських порід зменшується, тому що знижується їх пористість і тріщина порожниність.

Водовідлив при проходці вертикальних виробок. Приплив води у вертикальні виробки (стволи, шурфи) є в основному результатом розкриття окремих водоносних пластів, які і дренують воду у виробку. Наявність води у виробці, насамперед безпосередньо у вибої, утруднює виконання всіх робіт по проведенню виробки, знижує швидкість гірничопрохідницьких робіт і робить їх дорожчими.

Вода, яка надходить у ствол або шурф розподіляється по площі переливу нерівномірно. Близько 65–80% води розподіляється на відстані до 30 см від стінок і лише 5% у центральній її частині.

При проведенні вертикальних виробок без застосовування спеціальних методів боротьби з водою шляхом відкачування її з вибою здійснюється, як правило, при водопритоках не більше 8 м³/рік.

Водопритоки у вибій можуть бути зменшені водоуловлюванням.

Спосіб водоуловлювання полягає у тому, що на визначених дільницях виробки, в першу чергу, по мірі перерізання водоносних пластів, влаштовують водозбірні жолоби (водовловюючі кільця). З жолоба вода переміщається у нижчележачу допоміжну перекачувальну станцію по трубопроводу.

Для стікання води в сторону водоспускного отвору жолоб має похил 0,02–0,03. У перекачувальній станції встановлюються баки для збору води.

Найбільш ефективна схема водовловлювання шляхом здійснення штучного дренажу перекритого бетонним кріпленням водоносного пласта з відводом води крізь водовловлююче кільце в баки перекачувальної станції.

Водовловлюючі кільця, звичайно, виготовляють зі швелерних балок або мостової сталі.

Для кращого вловлювання води кільце має козирок, який у зоні підвісного помосту з метою зменшення розбризкування робиться відкидним.

Вода, що накопичується у вибої, повинна відкачуватися. Найбільш простим і ефективним способом водовідливу є видавання води з вибою баддями. Бадді заповнюються водою за допомогою легких перекачувальних вибійних насосів.

Такий спосіб водовідливу допускається, якщо водоприток у розвідувальний ствол не перевищує 3 м³/рік, а у розвідувальний шпур - 0,3 м³/рік.

У процесі буріння шпурів підйомна установка має невелике навантаження, тому вода, що накопичується у вибої, може періодично видаватися баддями. Під час прибирання породи підйом працює інтенсивно, в зв'язку з чим вода в баддях видається разом із породою, розміщуючись між кусками породи.

Значною мірою недоліки одноступеневого водовідливу усуваються при користуванні дво- або багатоступневими схемами. Вибійний насос гнучким шлангом відкачує воду в резервуар відкачувальної станції, а звідти підвісним або горизонтальним насосом вода видається на поверхню або перекачується в резервуар допоміжної перекачувальної станції. Число вибійних насосів залежить від величини водопротоку і складає від 1 до 3. Для вловлювання води при проведенні похилих виробок в їх підошві через кожні 5–10 м улаштовують поперечні канави, з яких вода поступає в поздовжню канаву, а після цього у водозбірник. Туди ж відкачується вода з вибою вибійним насосом. За допомогою горизонтального стаціонарного насосу далі вода відкачується безпосередньо на поверхню або подається до проміжного водозбірника.

Вибійні насоси встановлюють горизонтально на спеціальних рамах, обладнаних полозами або колесами, а також на переносних помостах (рис. 7.9).

По виробках насоси пересувають на полозках або колесах рейковими шляхами за допомогою канатів і лебідок встановлюваних на поверхні або камері проміжної насосної станції.

Нагнітальний трубопровід насоса постійно нарощують по мірі заглиблення виробки. З цією метою з'єднують із напірним трубопроводом гнучким рукавом.

При невеликих водопротоках у похилі виробки, так як і при проведенні вертикальних виробок, вода може видалятися разом з породою у вагонетках або скіпах.

Водовідлив із горизонтальних виробок здійснюється за допомогою водовідливних канавок. Для забезпечення руху води по канавках самопливом (а також для покращення умов транспортування вантажів) підошви виробки надається поздовжній похил від 0,002 до 0,005. Для стікання води в канавку підошва повинна мати поперечний похил не менше 0,002.

При площі перерізу канавки близько 0,05 м² вода забезпечує водовідлив при водопротоці до 60-70 м³/рік.

У процесі проведення штолень та інших виробок у них на позначці вище устя штольні вода канавкою витікає.

При водовідливі насосами вода з вибою виробки подається безпосередньо на поверхню або через перекачувальні станції. У першому випадку водовідлив здійснюється одноступеневою схемою, у другому - дво- або багатоступневою. При одноступеневій схемі водовідливу (рис. 7.8) застосо­вують підвісні насоси. Насос, постав напірних труб і кабель підвішують на канаті. Один кінець каната закріплений на підошовній площадці копра - другий обводить шківи на рамі насоса і на підшківній площадці копри, а потім накручується на барабан прохідницької лебідки. Кабель навивається на барабан кабельної лебідки. Напірний трубопровід і кабель прикріплюють до канату спеціальними хомутами, що встановлюються залежно від глибини ствола через 4–6 м.

На поверхні до постава напірних труб приєднують шланг, по якому вода надходить у водопровідну канаву.

З водовідливом за одноступеневою схемою проходять стволи глибиною до 350 м з використанням високонапірних підвісних прохідницьких насосів.

Одноступеневий водовідлив має ряд недоліків: затримки в роботі, зв'язані з підйомом і спуском насоса при вибухових роботах, і відкачування води, що накопичилася за цей час у вибої ствола; необхідність постійного спостерігання за рівнем води в приямці для забезпечення нормальної роботи насоса; труднощі, зв'язані з безпосередньо на поверхню, а при проведенні інших виробок вона стікає канавками горизонтальних виробок до водозбірника шурфу або ствола, звідки відкачується насосами на поверхню.

У ролі вибійних насосів при проведенні вертикальних і похилих виробок застосовуються відцентрові, поршневі, діафрагмові і гвинтові насоси.

Водовідливна установка складається з насоса (насосів), трубопроводів і контрольно-вимірювальної апаратури. Для трубопроводів застосовують стальні безшумні труби діаметром 50–450 мм з фланцевим з'єднанням і ущільненням за допомогою прокладок з резини, свинцю або червоної міді.

Нагнітальний трубопровід облаштовується заслінкою, зворотним клапаном і компенсатором, а всмоктувальний - сіткою і приймальним клапаном. Призначення приймального клапана - утримувати воду, що заливається в насос перед пуском. Сітка призначена для запобігання насосу від попадання в нього крупних частинок породи та інших предметів. Зворотний клапан відкривається тільки при надходженні води з насоса в трубопровід, при зупинці насоса в трубопровід, при зупинці насоса він закривається під дією води в трубопроводі.

Засувка служить для регулювання роботи насоса і встановлюється безпосередньо на нагнітальному патрубкові насоса.

Насос включається тільки після заповнення його водою. З цією метою влаштовується контрольний кран.

Для контролю за роботою насосної установки вимірюють напір, подачу і споживану потужність.

Поиск по сайту: