CC BY
26
© А.П. Данилов, С.Д. Данилов, 2012
УДК 621.65
А.П. Данилов, С.А. Данилов
ЗАМЕНА НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ АД 3200—75 НА НАСОСНЫЕ АГРЕГАТЫ НА РАЗРЕЗЕ «ВОСТОЧНЫЙ» НА ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ QKSG
Показаны основные проблемы водопритока на угольном месторождении и новые методы осушения угольных полей.
Ключевые слова: гелогические, гидрогеологические, сезонно-мёрзлый слой, водо-обильность.
Необходимость переноса инженерных сооружений вдоль Траннсибирской железной дороги для извлечения забалансовых запасов угля, необходимых во влечение разработок и народное хозяйство.
Как известно, строительство Тран-сибирской магистрали сопровождалось с открытием угольных месторождений. Так были открыты месторождения Канско-Ачинского месторождения, Иркутского, Забайкальского, Амурского, Приморского и других месторождений. Как правило, прокладка железно-дорожного полотна устраивалась по более плотным, незаболоченным местностям, минуя русла рек. Эти местности располагались над угольными месторождениями, которые и вошли во внебалансовые запасы государственного реестра, тоже самое относится и к пластам угля, которые расположены в подрусловой части рек. Русла рек Белая в Иркутской области, Игода в Забайкальском крае, железнодорожные переходы в Иркутской области, Забайкальском и Приморском краях таят в себе млрд. запасы высококачественного чёрного золота. Перенос ж.д. магистралей и русел рек позволяет без изменения инфраструктуры получить большие выгоды.
На территории Восточного Забайкалья известно более 100 угольных 234
месторождений и углепроявлений. Разрабатываются Харанорское, Ур-туйское и Татауровское буроугольные месторождения. Наиболее сложные горно-технические и горно-геологические условия характерны для Та-тауровского месторождения: суровость климата; влияние крупной реки Ингода; высокая водообильность; многолетняя мерзлота. Четвертичные отложения содержат кондиционную песчано-гравийную смесь.
Татауровское буроугольное месторождение приурочено к центральной части Читино-Ингодинской впадины и расположено в долине реки Ингоды, на обоих ее берегах. Освоение месторождения в значительной степени затруднено сложными гидрогеологическими и гидрологическими условиями. Для устойчивой работы разреза «Восточный» и обеспечения возрастающей потребности в угле Читинской области необходимо вынести русло реки Ин-года за пределы месторождения.
Толщина сезонно-мерзлого слоя и только периферии линз многолетне-мерзлых пород опускается до глубины 24,0 м. преобладающие величины глубин залегания кровли 0,5 — 3,5 м (средняя 3,0). В структуре мерзлых пород лед играет роль базального цемента. До глубины 25 — 30 м встречаются линзы льда мощностью от пер-
вых миллиметров до 30 см. температура мерзлых грунтов — минус 0,1 — 1,4°С. Годовые колебания температур достигают глубин 12 — 15 м.в целом мерзлота вялая, многолетне-мерзлые породы находятся в неустойчивом состоянии и при изменении те-плофизической обстановки способны легко перейти в талое состояние. Глубина сезонного промерзания грунта около 3 — 3,5 м. Оттаивание сезонно-мерзлого слоя начинается в апреле и достигает максимума в конце сентября. Промерзание начинается в первой декаде октября. Мощность сезонно-талого слоя, как правило, равна сезонно — мерзлому, перемежевания мерзлоты редки и маломощны (0,1 — 0,15 см). Широким распространением пользуется островная, многолетняя мерзлота (более 50 % площади месторождения). Глубина залегания верхней границы мно-голетнемерзлых пород колеблется от 0,5 до 25 м, нижней - опускается до 80 м. В 0,5 км от восточной границы Татауровского месторождения проходит ширококолейная ветка, связывающая ст.Дровяную со ст.Ёесной Забайкальской железной дороги, а у западной границы - асфальтированная дорога Чита - Улан-Удэ, которая подмывается рекой Ингода.
Одним из основных предприятий ОАО «Читинская угольная компания» является разрез «Восточный», производственная мощность которого 1 млн. т. угля в год. Разрез «Восточный» расположен в северо-восточной части Улетовского района Читинской области в 60 км к юго-западу от г. Читы. Та-тауровское буроугольное месторождение было открыто в 1963 году.
Порядок отвода воды
Вода из пластового дренажа отводится трубчатой дреной и водостоками к месту сброса или перекачным насосным станциям. При внутреннем дрени-
ровании помещения удаление воды из водоприемного устройства осуществляется с помощью насосов, которые перекачивают воду в систему канализации иди другую водоотводящую систему.
При принудительном сбросе воды необходимо устройство водосборных резервуаров (колодцев) с насосными станциями перекачки.
Такой способ отведения воды целесообразен в том случае, если рельеф защищаемой территории имеет более низкие отметки, чем уровень воды в ближайшем водном объекте, куда должен отводиться поверхностный сток с защищаемой территории.
Оценка гидрогеологических условий месторождения весьма сложные. Здесь развиты пластовые и трещинно-пластовые воды, приуроченные к аллювиальным отложениям р. Ингода и терригенным угленосным образованиям кутинской свиты нижнего мела. В стратиграфо-генетическом отношении в пределах Татауровского месторождения выделяют 3 водоносных комплекса: водоносный комплекс современных четвертичных аллювиальных отложений р. Ингоды (аО]У); водоносный криогенно-таликовый нижнемеловой комплекс угленосной ку-тинской свиты (Кш); водоносный нижнемеловой комплекс непродуктивной тигнинской свиты (КИд).
Водоносный комплекс современных четвертичных аллювиальных отложений горизонтальной поймы р. Ингоды распространен повсеместно. Представлен галечниками с гравийно-песчаным заполнителем средней мощностью 7 м и максимальной, приуроченной к древнему руслу р. Инго-ды — 40 м. Воды безнапорные летом и напорные зимой с напором до 2 м. Кровля комплекса вскрывается на глубинах от 1,0 до 3,0 м. Коэффициенты фильтрации комплекса колеблются в пределах 22...319 м/сут.
(максимальные значения отмечаются вблизи р. Ингода), средние значения коэффициента фильтарации — 70 м/сут. Водопроводимость пласта достигает 2439 м /сут. По химическому составу воды комплекса гидрокарбонатные, натриево-кальциевые с минерализацией от 0,08 до 0,13 г/л. В отдельных скважинах отмечается значительное количество нитратов (до 48,6 мг/л), превышающее предельно допустимые по ГОСТ 2874-82. В настоящее время, в связи с высокой во-до-обильностью, высокими фильтрационными свойствами, выдержанной мощностью, прямой гидравлической связью с рекой Ингодой, водоносный комплекс современных четвертичных аллювиальных отложений можно считать основным обводняющим элементом для разреза «Восточный».
Водоносный криогенно-таликовый нижнемеловой комплекс угле носной кутинской свиты (Kin) включает все угольные пласты и вмещающие их породы. Площадь распространения комплекса везде ограничена выходами III угольного пласта под четвертичные отложения. Исключение составляет юго-восточная часть участка, где площадь водоносного комплекса ограничена областью развития многолетней мерзлоты. Водоносный комплекс представляет собой систему взаимосвязанных пластов угля и песчаника, разделенных линзами алевролитов и аргиллитов.
Водоносный комплекс подугольной толщи характеризуется безнапорным режимом по периферии Татауров-ской мульды, а в центральной части мульды напор на кровлю превышает 170 м, и уменьшается по мере приближения угольного пласта III под наносы, где не превышает 30 м.
Питание водоносного комплекса происходит на западном и восточном крыльях мульды, где песчаники по-
дугольной толщи выходят непосредственно под четвертичные отложения и примыкают к породам, слагающим хребты Черского и Яблоневый.
Разгрузка подземных вод происходит через «окна» в водоупорной кровле в водоносный комплекс угленосной толщи. Среднее значение коэффициента фильтрации песчаников водоносного комплекса подугольной толщи равно 2,45 м/сут.
Для осушения пласта I на участке отработки принята система внутрикарьер-ного водоотлива, в которую входит:
• опережающая дренажная траншея пройденная по самой низкой части почвы пласта I перпендикулярно фронту работ (р.л. 22) и заканчивающаяся оборудованным водосборником (зумпф №1) (скв. 107);
• площадная система водосборных канав-осушителей и канав собирателей, проходимая в почве пласта и обеспечивающая сток воды в опережающую дренажную траншею.
Обязательным для положительного действия внутрикарьерного водоотлива является порядок отработки запасов пласта I. Рабочий ход вскрышные и добычные экскаваторы выполняют в направлении от опережающей дренажной траншеи к фланговым выездным траншеям. Этим самым обеспечивается сток воды в эксплуатационных заходках к опережающей дренажной траншее и водосборнику (зумпф №1).
Проходка ее осуществляется на всю глубину четвертичных отложений экскаватором - драглайном ЭШ-10/70. Породы вмещающей вскрыши выкладываются на близлежащую сторону к целику под р. Ингода, а противоположный откос, с целью уменьшения фильтрации в разрез, изолируется аргиллитами.
Внутрикарьерный водоотлив осуществляется водоотливными установками №1 и №2 из водосборника № 2.
Рис. 1. Схема горизонтального монта■ жа погружного насоса типа QKSG
Водоотливные установки представляют собой открытые платформы (железобетонные плиты) с оборудованием- горизонтальные насосы. Управление работы насосов- ручное, осуществляется оператором.
Водоотливная установка №1 для откачки из зумпфа по сбору внутри-карьерных и поверхностных вод оборудуется: 2 насосами Д-3200-75-2 с электродвигателями мощностью 630 кВт и осуществляет откачку из водосборника при номинальном притоке; мотопомпа и емкость 15 м1 предназначена для предварительной заливки основных насосов перед пуском.
Предлагается новая схема откачки воды с более низких горизонтов, вскрытых экскаватором ЭШ 10/70 шахтными погружными насосами для создания дипрессионной воронки, позволяющей вести добычу при более длительном периоде. Шахтный погружной насос серии ОКБв является новым оборудованием для шахтного водоотлива. Данный продукт состоит из высоковольтного погружного двигателя и многоступенчатого центробежного насоса.
Эти две части соединяются вместе в одно целое и работают погруженными в воду. Данный шахтный погружной насос имеет следующие преимущества: компактность конструкции, малые габариты, небольшой вес, высокая эффективность, низкий уровень шума, возможность применения автоматического управления, стабильность рабочих характеристик, надёжность и безопасность работы, работа в условиях повышенной газообильности и резкого притока воды (наводнения), низкие затраты в эксплуатации и другие.
Расход погружных насосов данной серии составляет 275 м3/ч — 1450 м3/ч, напор: 26 м — 995 м, выходная мощность комплектующего электродвигателя 55 кВт — 1900 кВт. Данный продукт особенно пригоден для предотвращения аварий, в случае затопления шахт и водоотлива шахт с большим притоком, а также применяется в следующих отраслях: металлургии, энергетике, городском строительстве, водоснабжении, разработке подземной воды и других отраслях.
Схема монтажа насоса серии ОКБв
1. Обратный клапан, 2. Силовые кабели, 3. Кабели управления, 4. Погружной насос, 5.Всасывающий кожух, 6. Погружной электродвигатель, 7. Кожух фильтрации, 8. Уровень воды отключения электродвигателя, 9. Электроды выключателя по уровню воды, 10. Кабель измерения уровня воды.
При применении погружных насосов появляется реальная возможность переноса русла реки Ингода для вовлечения забалансовых запасов в разработку, ггнз
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Данилов А.П. — кандидат технических наук, горный инженер, горный инженер-механик, Данилов С.А. — аспирант, [email protected] Иркутский государственный технический университет.
