6.2 Стационарные установки

Основными задачами осушительных мероприятии в период эксплуатации карьера являются:

1. Предварительное осушение водосодержащих пород в прнделах рабочего борта,а именно наиболее полное удаление воды из вскрышных пород, предотвращение висячивания подземных вод в откосе угольного уступа и осушение угольного пласта до влажности, не превышающей кондиции, в пределах ширины добычной заходки.

2. Организация карьерного водоотлива, исключающего скоплнние воды в выработанном пространстве, подмачивание внутренних отвалов в пределах призмы обрушения, подтопление выездных траншеи.

3. Основными элементами настоящей схемы применяемой на месторождении разреза “Восточно-Бейский”, являются горизонтальная дрена вдоль нерабочего борта и водоотведённые канавы у откоса угольного уступа. Сооружение опережающих траншеи обеспечивает стационарное положение водоотливных комплексов в течение 2-3 лет.

6.2.1. Водоотливные установки

По проекту принимаем исходные данные для расчета водоотливной ус­тановки.

Глубина карьера по северо-западному борту: Н=80м.

Высота уступа: h_у=10м.

Нормальный приток: Q_н= 150м³/час

Максимальный приток: Q_max= 271м³/час

Угол откоса уступа: а = 70°.

Качество воды рН=7.

Число дней откачки нормального притока: n_норм=315 дн.

Число дней откачки максимального притока: n_max=50 дн.

Находим необходимую подачу насоса:

(6.7)

Находим необходимый напор насоса:

(6.8)

где ή-КПД трубопровода;

Н_Г- геодезическая высота подъема.

Н_Г = Н+Н_ВС = 80+3 = 83м, (6.9)

где Н_ВС- высота всасывания, м.

По каталогу по найденным значениям Q и Н_п предварительно выбираем насос типа: ЦНС 300-180.

Рисунок. 6.1Карьерный водоотлив:

1 -водосборник; 2 -всасывающий трубопровод; 3 - насос; 4 - нагнетательный трубопровод.

Диаметр нагнетательного трубопровода

(6.10)

где Q_ном- производительность выбранного насоса, м³/час;

υ_наг=1,5-3 - скорость нагнетания, м/с.

Принимаем по ГОСТу стандартный диаметр нагнетательного, стального трубного става со следующими характеристиками:

- d_Н/d_В=273/259 мм;

- толщина стенки 7 мм;

- максимальное рабочее давление Р_max=6,0 МПа.

Фактическая скорость в нагнетательном трубопроводе

, (6.11)

Диаметр всасывающего трубопровода

, (6.12)

где υ_ВС=0,8-1,5 - скорость всасывания, м/с.

Принимаем по ГОСТу стандартный диаметр всасывающего, стального трубного става со следующими характеристиками:

- d_Н/d_В=351/335 мм;

- толщина стенки 8 мм;

- максимальное рабочее давление Р_max=5,0 МПа.

Фактическая скорость во всасывающем трубопроводе

, (6.13)

Потери напора в нагнетающей части трубопровода

, (6.14)

где λ_нагн- коэффициент линейных потерь напора в нагнетающей части трубопровода;

, , , - коэффициенты местных сопротивлений соответственно задвижки, колена, тройника, обратного клапана;

n_задв,n_кол,n_тр- количество соответственно задвижек, колен, тройников, шт;

l_нагн- длина карьерного нагнетательного трубопровода, м.

, (6.15)

Потери напора во всасывающем трубопроводе

, (6.16)

где λ_ВС- коэффициент линейных потерь напора во всасывающей части трубопровода;

, , - коэффициенты местных сопротивлений;

l_ВС- длина всасывающего трубопровода, м.

, (6.17)

Длина карьерного нагнетательного трубопровода

, (6.18)

где z_У- количество уступов;

b_У- ширина площадки уступа, м;

l_п- длина трубопровода от насосной станции до подошвы уступа, м;

l_ст- длина трубопровода в насосной станции, м;

l_пов- длина трубопровода по поверхности до места слива, м.

Суммарные потери напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах

, (6.19)

Манометрический напор

, (6.20)

Определяем коэффициент сопротивления внешней сети

, (6.21)

Определяем напорную характеристику трубопровода

, (6.22)

Для построения характеристики трубопровода по уравнению (6.21), давая значения Q с шагом 50, вычерчиваем график напорной характеристики Н=f(Q) рисунок 6.2., на этот же график наносим эксплутационные характеристики предварительно выбранного насоса. И по ним определяем рабочий режим насоса, то есть: Н_раб, Q_раб, ή_раб.

Результаты расчета сведены в таблицу 6.3.

Таблица 6.3. Результаты расчета

Q, мЗ/ч	0	50	100	150	200	250	300	350
Н,м	83	84,5	88,8	96,1	106,3	119,3	135,3	156,5

Q МЗ/ч

Рисунок 6.2. Напорные и эксплутационные характеристики насоса

По графику находим рабочие данные это:

Н_раб=123 м.

Q_раб=259 м³/час

ή_раб=0,66

Делаем проверку на:

а) На устойчивость: Н_Г ≤ 0,9Н_о , (6.23)

83 ≤ 0,9·135=121,5 → условие выполняется

б) На экономичность: ή_раб ≥ 09·ή_max , (6.24)

0,66 ≥ 0,9·0,7=0,63 → условие выполняется

в) На отсутствие кавитации:

(6.25)

→ условие выполняется

Окончательно выбираем водоотливную установку, оборудованную тремя насосами типа: ЦНС-300-120

Выбор электродвигателя

, (6.26)

По каталогу выбираем электродвигатель, и окончательно принимаем асинхронный двигатель с коротко замкнутым ротором серии АО, обдуваемый.

N_дв.ном.=160 кВт;

ή_дв.ном.=0,91;

n_дв.ном.=1500 об/мин.

Фактическое время откачки нормального притока

, (6.27)

Фактическое время откачки максимального притока

, (6.28)

Объем водосборника

, (6.29)