ВОДООТЛИВ

9. ВОДООТЛИВ.

Исходные данные для расчёта водоотливной установки:

Схема вскрытия, план и отметка добычного горизонта – на площади месторождения в его западной части пройден опытный карьер. Вскрытие месторождения производится временной траншеей внутреннего заложения, пройденной при вскрытии опытного карьера на добычной горизонт с отметкой 181,0 м.

Годовая производительность – 5000 м³/год.

Данные о водообильности месторождения, химическом составе и температуре воды, содержание твёрдого в воде – суммарный водоприток в карьер при его углублении до проектной отметки за счёт атмосферных осадков и подземных вод составит 315 м³/сут. Воды водоносного горизонта в осадочных отложениях по составу преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые с сухим остатком от 342 мг/л до 530 мг/л. рН от 6,2 до 7,6 общей жесткостью до 8,4 мг*экв/л. Воды водоносного горизонта трещеноватых пород по составу гидрокарбонатно-кальциевые с сухим остатком до 326 мл/л. рН = 7,6 с содержанием СО₂ агрессивного 13,2 мг/л и общей жесткостью от3,2 до 4,5 мг*экв/л.

Основные этапы расчёта водоотливной установки содержит выбор насоса и трубопровода, определение параметров рабочего режима, выбор привода и объёма водосборника, энергетическая оценка эффективности спроектированной установки.

Выбор насоса.

Насос выбирают исходя из обеспечения необходимых подачи и напора установки.

Минимальную необходимую подачу водоотливной установки определяют из условия удаления нормального суточного водопритока за время работы Т_рс=20 ч, м³/ч:

м³/сут,

м³/ч,

где: Q_n - нормальный приток воды, м³/ч.

Необходимый напор насоса, м:

м,

где: Н_г – геометрическая /геодезическая/ высота поднятия воды – расстояние по вертикали от зеркала воды в водосборнике до горизонта слива воды с трубопровода, м:

м,

где: Н_од – отметка околоствольного двора относительно дневной поверхности, м; Н_вс – геометрическая высота всасывания, Н_вс=2,5…3,5 м; _т – КПД трубопровода, ориентировочно принимается 0,9…0,95.

Исходя из требуемых значений подачи и напора, по данным промышленного использования насосов и их техническим характеристикам, выбран насос 2К-20/30 (Q=30 м³/ч; Н=24 м).

Выбранный насос проверяют на устойчивость работы по условию:

где: - необходимое число рабочих колёс; Н_ко – напор, создаваемый одним рабочим колесом при нулевой подаче; Н_к – напор, создаваемый одним рабочим колесом при подаче Q_min /принимается по характеристикам насоса/.

Насос 2К-20/30 обеспечивает расчётную подачу и напор.

Выбор трубопровода.

Выбор трубопровода водоотливной установки сводится к выбору стандартного сечения труб. При этом фактическая потеря напора:

Оптимальная скорость воды в трубопроводе определяют по эмпирической формуле, м/с:

Величину V_э обосновывают социальным технико-экономическим расчётом из условия минимума приведённых затрат на сооружение трубопровода и эксплуатационных затрат энергии на прокачку воды через него.

Q_н номинальная подача насосов, принятая из условий превышения на 15% минимальной подачи.

Диаметр трубопровода напорного става определяется по формуле:

Стандартное сечение диаметра трубопровода принимается 0,245 м.

Коэффициент гидравлического трения

Длина напорного трубопровода, м:

где:  - угол наклона откоса уступа нерабочего борта карьера, по полезному ископаемому =90⁰; l - ширина горизонтальной площадки уступа, м; n_у – количество уступов; l₂ – длина труб от нижней бровки уступа до насоса, l₂ =15…20 м; l₃ – длина труб от верхней бровки уступа до места слива, l₃ = 15…20 м; l_в – длина подводящего трубопровода, м; l_э-эквивалентная длина прямолинейного трубопровода, учитывающая местные сопротивления в напорном и подводящем трубопроводах, м.

где: - сумма коэффициентов местных сопротивлений для типовой схемы водоотливного трубопровода,  = 25…30; К_в – расходные характеристики в напорном трубопроводе, м³/с; d – диаметр трубопровода напорного става.

Фактическая потеря напора в трубопроводе:

Уравнение расходной характеристики трубопровода определяется по формуле:

где: R – сопротивление трубопровода.

Уравнение характеристики имеет вид: .

С целью увеличения коэффициента готовности резервного трубопровода и снижения удельных энергозатрат рекомендуется предусматривать его постоянную эксплуатацию совместно с рабочим трубопроводом.

Постоянное использование резервного трубопровода в рабочем режиме снижает удельные энергозатраты на откачку воды. С вводом резервного трубопровода потери напора и энергии на преодоление сопротивления итрубопровода сократятся в 4 раза.