CC BY
74
СЕМИНАР 13
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
© А.М. Никольский, 2001
УДК 622.5
А.М. Никольский
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД В РАССМОТРЕНИИ ВОПРОСОВ СОВРЕМЕННОГО ВОДООТЛИВА
П
ри выполнении горных работ обводненных шахт остро ставиться проблема водоотлива. Отсюда возникает необходимость разработки новых схем и оборудования. Должного внимания для решения этих задач не только в России, но и в мировой практике на протяжении многих лет, не уделяется. Состояние водоотливов на многих шахтах не изменяется к лучшему. При строительстве новых шахт или техническом перевооружении старых используются старые схемы с небольшими изменениями, а кардинально нового не предлагается. Современное строительство шахт рассматривают на основе модульных горно-технологических структур, при решении которых возможно строительство водоотливов по одноступенчатой схеме. Это дает перспективу для создания типовых решений в области конструкции и оборудования. Накопленный опыт при строительстве и эксплуатации водоотливных комплексах, тех не многих изобретений в этой области дает возможность в комплексе рассмотреть и прийти к новому решению проблемы современного водоотлива, исходя из теперешних тенденций.
В частности предполагается повышение технико-эко-
номических показателей, снижение аварийности и надежности работы устройств и установок.
Совершенствование водоотливного комплекса возможно в следующих направлениях:
• добиваться компактной и рациональной проходки горных выработок водоотливного комплекса;
• обеспечить снижение объема при строительстве насосных камер, для установок с отрицательной высотой всасывания;
• осуществлять более качественную очистку шахтных вод от взвешенных частиц;
• обеспечивать полную механизацию извлечения и дальнейшей транспортировки шлама при осветлении вод, с помощью устройств и установок.
Для проектирования главных водоотливных комплексов на полого-падающих пластах можно использовать следующий вариант. Нарезку отстойников и водосборников производить параллельно друг к другу с углом подъема и падения от 1° до 5° (рис. 1). Отстойники № 1 и № 2 находятся на одном уровне за счет присечки почвы отстойника № 1. Водосборники № 1 и № 2 также находятся на одном уровне за счет оставленной пачки угля по почве водосборника № 1. Отстойники и водосборники лучше всего проходить трубчатым сечением с использованием кольцевой крепи из спецпрофиля, с бетонной канавкой на почве. Выработка, соединяющая водосборники с отстойниками пройдена и закреплена трапеце-
Рис. 1. Схема шахтного водоотлива:
1 - перепускное устройство; 2 - сетка; 3 - скрепковый конвейер; 4 - ленточный конвейер; 5 - приемный колодец; 6 — вентиляционное окно; 7 - углесос; 8 -насосный агрегат; 9 - дамба; 10 - водонепроницаемая перемычка
Рис. 1. (сечения А-А, Б-Б) Уровень воды при работе водосборника № 1
видной жесткой крепью, и разделена бетонной дамбой с канавками по почве. Насосная камера нарезается с присечкой породы по почве снизу вверх под углом 0°, что обеспечивает расположение насосов с отрицательной высотой всасывания. Конвейерный уклон проходят с постепенным увеличением пачки угля, от ближнего борта отстойника № 1 под углом 0 ° до дальнего борта отстойника №
2, это снижает скорость водного потока. Пачка угля выполняет роль дамбы и высота ее равна зеркалу воды в отстойниках. Приемные колодцы 5 имеют форму усеченной пирамиды длиной 5-10 м, глубиной 1,5 м. (рис. 2). Насосную камеру от водосборников разделяет водонепроницаемая перемычка, в верхней части которой выполнены вентиляционные окна. Нижняя сбойка, соединяющая вентиляционный уклон, служит для прокладки трубных ставов гидроэлеватора и углесоса, который находится выше уровня затопления.
Схема работы заключается в следующем (рис. 1). Вода прежде чем поступить в отстойник, предварительно очищается от крупных частиц, с помощью сетки 2, установленной на конвейерном уклоне. Очистка сетки производится с помощью тихоходного скрепкового конвейера 3.
Далее вода проходит перепускное устройство 1, и
поступает в отстойник № 1. За счет увеличения высоты проточного слоя воды и угла подъема почвы, поток равномерно распределяется и уменьшается скорость движения его, что позволяет повысить осаждае-мость взвешанных частиц крупностью менее 0,1 мм2. Затем осветленная вода поступает в водосборник № 1 и заполняет его. Откачка воды производится насосными агрегатами, расположенными ниже уровня воды. А приемный колодец водосборника № 2 в это время очищают от пульпы с помощью гидроэлеватора. Грязная вода гидроэлеватором перекачивается в отстойник № 2, в котором в это время производится очистка его от штыба с помощью углесоса. Продолжительность работы гидроэлеватора незначительна (время работы зависит от мощности работы насосных агрегатов и степени загрязнения воды). При заполнении пульпой приемного колодца водосборника № 1 или отстойника № 1 штыбом, меняем движение водного потока с помощью перепускного устройства 1 в отстойник № 2, после чего заполняется водосборник № 2, а приемный колодец водосборника № 1 очищается от пульпы, и весь цикл повторяется вновь.
Смыв частиц, осевших в водосборниках, осуществляется при снижении уровня воды, при ее откачке за счет угла падения по почве и специальной канавки, пройденной посередине выработки (так как увеличивается скорость водного потока). Смывание повышается на заключительной фазе работы при откачивании насосами. Поэтому целесообразно работу насосов прекращать немного раньше, что обеспечивает увеличение срока службы водоотливных установок. Интервал между чистками приемных колодцев и отстойников зависит от степени загрязненности поступающих шахтных вод. Чистка приемных колодцев производится чаще чистки отстойников. И еще нужно заметить, что прием-
Рис. 2. Схема насосной камеры
1 - насосный агрегат; 2-храпок; 3- гидроэлеватор; 4- всасывающее устройство гидроэлеватора; 5- водонепроницаемая перемычка; 6— вентиляционное окно; 7- приемный колодец
ный колодец можно чистить при работающем, в той же половине водосборника, насосе.
В случае затопления одного из водосборников, вода переливается в свободный водосборник через дамбу 9. В практике применяют дамбу для перелива воды, разделяющую приемные колодцы. В нашей схеме она находится перед водосборниками, водный поток не заходит в затопленный водосборник и взвешанные частицы оседают интенсивней. Следует отметить, при таком расположении дамбы уменьшается объем работ при нарезке выработок.
При очистке отстойников от штыба углесосом, смывание его необходимо производить размывкой трансбойтом, так как работа качественно улучшается и время очистки уменьшается. Сброс грязной воды от гидроэлеватора также содействует размывке. Отстойники в шахте применяют не слишком часто, а в Кузбассе они вооб-
ще используются очень редко из-за сложности по их очистке (чистят водосборники углесосом). В данной схеме нормативная степень очистки воды в отстойниках исключает возможность заливания водосборников. Конструкция отстойников смывающаяся облегчает трудоемкость операции по удалению штыба. Отстойник, в случае затопления водосборника, может использоваться как дополнительная емкость, что уменьшает риск от затопления насосной.
Применение гидроэлеваторов при откачке загрязненных вод обеспечивает высокую надежность установки, но имеет низкий КПД (как показали исследования, проведенные в Донецком политехническом институте). Работа гидроэлеватора в нашей схеме повышает КПД, так как не требует дополнительных емкостей и снижает расход электроэнергии, потому - что работа их не продолжительна и много-
функциональна. Питается напорной водой от насосов откачивающих воду из водосборника, а, значит, отпадает нужда дополнительного насоса для работы гидроэлеватора. Большой напор основных насосов обеспечивает высокий коэффициент эффективности работы гидроэлеватора. Низкая стоимость его в сравнении с другими установками используемые для этой цели, дает хороший экономический эффект.
Применение скрепкового тихоходного конвейера для удаления крупных частиц на шахте им. 7 Ноября по пласту Полыса-евскому I в насосной № 340 показало себя с положительной стороны, очищение транзитного потока воды, при задержании частиц составило размером менее 1 см2 с нормальным притоком воды 200 м3/час. Это является рекомендацией к его использованию в паре с загради-
тельной сеткой, установленной в хвостовой части привода.
Достоинство водоотливных установок ниже уровня воды в водосборниках известны. Широкое применение их сдерживает большой объем проходки горных выработок, сложность строительства и монтажа. В предлагаемой схеме
объем работ значительно сокращен, выполнение работ более удобно. Очевидна и экономическая выгода.
При проектировании предлагаемого водоотливного комплекса упрощается очистка шахтных вод, если применяется восходящий порядок отработки угольного пласта,
что позволяет создать благоприятные условия для фильтрации шахтной воды через обрушенные породы выработанного пространства и ее очистки до нормативных требований. Поэтому данный проект следует рассматривать при нисходящем порядке отработки шахтового поля.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Малеев В.Б., Малашкина В.А. Водоотлив и дегазация угольных шахт. - М.: Недра, 1995 г.
2. Попов В.М. Водоотливные установки: Справочное пособие - М: Недра, 1990 г.
3. Монгайт И.Л., Текиниди К.Д., Николадзе Г.И. Очистка шахтных вод. - М: Недра, 1978 г.
4. Проект технического перевооружения подземного транспорта и водоотлива шахты имени 7 Ноября П/О «Ле-нинскуголь». Разработан проектно-конструкторским бюро объединения Ленинскуголь. Ленинск-Кузнецкий. 1989 г.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
СГ5
'^с Никольский Александр Михайлович - студент МГГУ, горный техник шахты имени 7 Ноября (филиал «Ленинскуголь» ОАО «Кузбассуголь»).
и
