книги из ГПНТБ / Болотских Н.С. Оборудование водопонижения в угольной и горнорудной промышленности

метром 76 мм подается к водоструйному насосу и через насадок поступает в смесительную камеру, а затем через горловину и диф­ фузор снова возвращается в бак. В результате этого в смеситель­ ной камере создается разрежение, которое служит для принуди­ тельного всасывания воды из обводненного песка и преодоления гидравлических сопротивлений в иглофильтрах и во всасывающих шлангах.

Отсасываемая из забоя вода водоструйным насосом подается в бак, откуда центробежным насосом по сбросному трубопроводу

подается в другой, сзади стоящий открытый бак, из которого спе­ циальным водоотливным насосом, установленным на расстоянии 12—15 м от установки, по выдачному трубопроводу откачивается за пределы осушаемого забоя.

Для откачки воды, собирающейся на почве у забоя, предусмот­ рен дополнительный специальный малогабаритный водоструйный насос. Для его питания от центробежного насоса по напор­ ному шлангу подводится напорная вода. Эта вода вместе с подсо­ санной из почвы забоя по сбросному шлангу водоструйным насо­ сом подается в бак водоотливного насоса, откуда центробежным насосом откачивается на поверхность.

Такая' схема водоотлива обеспечивает надежную и непрерыв­ ную откачку всей воды, поступающей к забою наклонной выра­ ботки. При подсасывании воздуха и песка работа водоотлива не нарушается.

103

При применении такой схемы водоотлива значительно повыша­ ется срок службы водоотливного насоса, облегчается установка временной деревянной крепи, особенно укладки лежана в специ­ ально подготовленную в почве канавку.

Установка УЗВ успешно прошла промышленные испытания при проведении наклонного ствола шахты № 4 комбината «Александрияуголь». Наклонный ствол проходился в основном в обводненных песках и углистых глинах. Пески были в основном мелкозернистые- и пылеватые с низкой водоотдачей.

Сечение ствола в свету 14,6 м2 . Проходка ствола велась с при­ менением комбинированного способа водопоннжения. При этом с поверхности было пробурено две скважины, оборудованные насо-

104

сами АТН, а для удаления остаточного слоя воды, ускорения осу­ шения забоя и стабилизации обводненных песков использовалась установка УЗВ.

При работе забойной водопонизительной установки производи­ тельность ее колебалась в зависимости от коэффициентов фильтра­

Во время работы установки разрежение в смесительной камере водоструйного насоса составляло 460—615 мм рт. ст., что обеспе­ чивало надежное высасывание воды из обводненного песка в забое и его необходимое уплотнение. Противодавление за диффузором водоструйного насоса при этом составляло около 7 м.

Проведенные промышленные испытания подтвердили работо­ способность установки забойного водопонижения УЗВ, которая трестом Кировоградуглестрой была принята для дальнейшей про­ мышленной эксплуатации.

Выявленные в период трехмесячной промышленной эксплуата­ ции положительные качества установки — простота конструкции, на­ дежность в работе, удобство обслуживания и легкость маневриро­ вания имеющимся количеством иглофильтров и их расположением в забое — позволили рекомендовать ее для дальнейшего примене­ ния в условиях проведения подземных горных выработок.

С применением установки УЗВ пройдено 30 м наклонного ствола по обводненным пескам, стоимость горнопроходческих работ снизи­ лась примерно на 20%. Опыт проведения наклонного ствола пока­ зал, что испытанный способ забойного водопонижения является достаточно эффективным, простым и надежным в эксплуатации.

Установка забойного водопонижения типа УЗВ-1

С учетом специфических условий, имеющих место при проведе­ нии подземных выработок малого сечения по обводненным и сла­ боустойчивым породам, а также обобщения опыта эксплуатации установки УЗВ при строительстве шахты № 4 создана установка забойного водопонижения УЗВ-1. В отличие от установки УЗВ она меньше по габаритам, в ней несколько изменена компоновка ос­ новных узлов.

Принципиальная схема забойного водопонижения с примене­ нием установки УЗВ-1 показана на рис. 70.

Установка включает в себя следующие основные элементы: иглофильтры, шланги, коллектор и приводную станцию.

Иглофильтры использованы аналогичной конструкции, как в ус­ тановке УЗВ, и соединены с коллектором резинотканевыми шлан­ гами.

Коллектор представляет собой закрытый круглый бак, на ко­ тором укреплены краны с патрубками и всасывающий шланг. Краны предназначены для подключения и отключения шлангов и

105

•-.ji

Рис. 70. Принципиальная схема забойного водопонижения с при­ менением установки УЗВ-1:

/ — иглофильтры; 2 — шланги; 3 — коллектор; 4 — всасывающий шланг; 5 — приводная станция

7

8 7 12

Рис. 71. Общий вид приводной станции установки УЗВ-1:

/ — рама; 2 — насос 4К-6а; 3 — сбросной патрубок с вентилем; 4 — водо­ струйный насос; 5 — бак; 6 — патрубок; 7— задв ижка; 8— колено; 9 — вен­ тиль; 10 — задв ижка; — быстроразъемные соединения; 12 — всасывающий патрубок водоструйного насоса

туры. Все элементы приводной станции смонтированы на одной раме.

Центробежный насос предназначен для подачи напорной воды к насадку водоструйного насоса и к иглофильтрам во время гид­ равлического погружения в грунт.

Водоструйный насос ГВ-5 (рис. 72) предназначен для создания необходимого разрежения в иглофильтрах, а также для подачи подсосанной из забоя воды в бак, а иногда и отвода ее по сброс­ ному шлангу от установки.

Водоструйный насос снабжен сменными насадками и горло­ винами, необходимыми для настройки его работы на режим, соот­ ветствующий конкретным условиям эксплуатации установки.

107

Бак в установке предусмотрен закрытой конструкции и пред­ назначен для аккумулирования воды и является промежуточной емкостью между центробежным и водоструйным насосами. В верх­ ней части бака укреплен сменный отбойный щиток, воспринимаю­ щий динамическое давление потока воды, выходящего из водо­ струйного насоса. Дно бака выполнено с уклоном. Внизу имеется патрубок, через который периодически должна производиться очи­ стка бака от оседающих в нем частиц песка.

Задвижка на всасывающем трубопроводе насоса 4К-6а пред­ назначена для отключения бака во время его наполнения водой из

внешнего водоисточника, например небольшого углубления в по­ чве выработки, или в период гидравлического погружения игло­ фильтров в обводненные грунты проводимой выработки.

Задвижка перед водоструйным насосом служит для отключения его от центробежного насоса в период гидравлического погруже­ ния иглофильтров в грунт.

Для подключения рукава, по которому во время работы уста­ новки должна отводиться вода, в конструкции приводной станции на колене, расположенном между центробежным и водоструйным насосами, предусмотрен сбросной патрубок с вентилем, служащим для регулирования количества воды, отводимой по шлангу. Кроме того, в период гидравлического погружения иглофильтров в грунт для подвода к коллектору, а следовательно, и к иглофильтрам напорной воды от центробежного насоса приводной станции к этому сбросному патрубку подключается напорный шланг.

108

Установка УЗВ-1 работает следующим образом. Первоначально из специального углубления в почве выработки центробежным на­

новки.

При истечении воды из насадка водоструйного насоса в его смесительной камере, а следовательно, и во всей всасывающей системе (шлангах, коллекторе и иглофильтрах) создается необхо­ димое разрежение, благодаря которому и осуществляется забой­ ное водопонижение. Подсосанная из обводненных пород забоя вс(да по шлангам поступает в коллектор и водоструйный насос, а затем в бак. Сброс воды осуществляется из бака под давлением водоструйного насоса через специальный патрубок, расположенный вверху его, или через сбросной патрубок 3 под давлением центро­ бежного насоса к месту сброса в канавку или к специальному водоотливному насосу.

Приводная станция вслед за подвиганием забоя перемещается ручной лебедкой или талью. При проведении двухпутных вырабо­ ток установка УЗВ-1 может быть смонтирована на специальной платформе и перемещаться по рельсовым путям.

Установка УЗВ-1 успешно прошла промышленные испытания при проведении подземных дренажных штреков на строящемся Морозовском буроуголы-юм карьере в Кировоградской области.

Согласно принятой организации горнопроходческих работ забой дренажного штрека, проводимого в обводненных песках, перед на­ чалом проведения поддерживался временной сплошной деревянной крепью. После погружения в забой за крепь на глубину 2—4 м необходимого количества иглофильтров включалась в работу уста­ новка и лишь после достижения некоторого уплотнения песка в за­ бое постепенно участками извлекали временную крепь, производили его выемку на заданный шаг проведения и снова устанавливали сплошную временную деревянную крепь. При этом освобождаемые иглофильтры с помощью вентилей отключались от коллектора и погружались снова в забой, и цикл повторялся. В зависимости от условий проведения выработки длительность цикла составляла от 1 до 3 ч.

За период испытаний с применением установки УЗВ-1 было проведено 100,2 м дренажного штрека по обводненным пескам подугольного водоносного горизонта бучакского яруса. Пески мелко­ зернистые глинистые, с низкой водоотдачей. Коэффициент фильт­ рации песков составляет 0,3—0,5 м/сутки, а гранулометрический состав — от 0,5 до 0,025 мм. За период проходки штрека № 1 уста­ новка работала нормально. Заметного абразивного износа центро-

109

бежного и водоструйного насосов после проведенной ревизии не было обнаружено.

Простота конструкции, эффективность забойного водопониже­ ння в стесненных подземных условиях, хорошая работоспособность и надежность в эксплуатации установки позволили увеличить ско­ рость проведения штрека в два раза.

Установка забойного водопониження УЗВ-2

Установка УЗВ-2 отличается от установки УЗВ-1 меньшими раз­ мерами и весом, а также меньшим расходом электроэнергии.

Принципиальная схема забойного водопониження с примене­ нием установки УЗВ-2 при проведении штреков аналогична схеме с применением установки УЗВ-1.

Установка УЗВ-2 включает в себя следующие основные эле­ менты: иглофильтры, шланги, коллектор, всасывающий шланг и приводную станцию.

Приводная станция УЗВ-2 (рис. 73) состоит из рамы, центро­ бежного насоса 4К-8, водоструйного насоса ГВ-5а, закрытого бака, вентиля, укрепленного на сбросном трубопроводе, и быстроразъемных замков. На раме смонтированы отдельные узлы, входящие в приводную станцию.

Водоструйный насос ГВ-5а (рис. 74) снабжен сменными насад­ ками и горловинами, необходимыми для периодической настройки работы установки на режим, соответствующий изменившимся усло­ виям работы.

ПО

Установка УЗВ-2 имеет циркуляционный бак закрытой конст­ рукции. Отвод подсасываемой из забоя воды или выдача ее на поверхность от этого циркуляционного бака осуществляется по напорному шлангу или трубопроводу диаметром 50 мм под давле­ нием, создаваемым водоструйным насосом. Максимальное давле­ ние при работе установки может достигать около 2,5 ат.

Трубопровод 9 (см. рис. 73) является всасом центробежного насоса. По этому трубопроводу поступает вода из бака к центро­ бежному насосу. На трубопроводе смонтирован патрубок с венти­ лем. К этому патрубку подсоединяется дополнительный всас цент-

робежного насоса, используемый только при подаче воды из спе­ циального небольшого углубления в почве выработки в бак в пе­ риод его наполнения, а также при погружении иглофильтров в грунт.

Центробежный насос с водоструйным насосом соединяется ко­ леном. Между ними предусмотрена задвижка, предназначенная для отключения водоструйного насоса в период погружения иглофильт­ ров в грунт.

Водоструйный насос ГВ-5а подсоединяется к трубопроводам быстроразъемными соединениями.

Приводная станция может перемещаться как по почве выра­ ботки на-раме лебедкой, так и по рельсовым путям на колесах.

Установка УЗВ-2 прошла промышленные испытания при про­ ведении подземных выработок при строительстве Морозовского буроугольного карьера и шахты «Светлопольская» комбината Александрияуголь.

111

С применением установки УЗВ-2 стоимость проведения штрека снизилась на 25%. а скорость проведения возросла в два раза.

После проходки штрека № 19 установка УЗВ-2 была перене­ сена в другой штрек и в дальнейшем эксплуатировалась в период строительства Морозовского буроуголы-юго карьера.

На шахте «Светлопольская» установка УЗВ-2 и несколько изме­ ненный вариант конструкции установки УЗВ-1 использовались при проведении горизонтальных выработок по обводненным пескам различного состава. Коэффициент фильтрации их колебался от 0,3 до 6,4 м/сутки.

Из-за сложности гидрогеологических условий на шахте «Свет­ лопольская» ряд выработок, в частности южный откаточный штрек, проходился в два этапа. Первоначально проходилась пионерная выработка трапециевидной формы сечением в свету 5,5 м2 , закреп­ ленной деревянной крепью. Затем эту выработку расширяли до проектного сечения 9,8 м 2 в свету с установкой арочной металличес­ кой крепи СВП-27.

В процессе расширения этого штрека, особенно при разработке обратного свода, использовалось забойное водопоипжение. Приме­ ненная при этом схема водопонижения показана на рис. 75.

Приводная станция установки размещалась на рельсовых путях

При включении установки в работу понижался уровень воды, и под защитой этих иглофильтров производили выемку песка, кото­ рый затем выдавали на поверхность. Откачиваемая из песка вода по специальному шлангу отводилась от места ведения горнопро­ ходческих работ и сбрасывалась в водоотливную канавку, соору­ женную в расширенной выработке. При дальейшем подвпганин горнопроходческих работ приток воды несколько снизился. В этих условиях схема водопонижения была изменена (рис. 76). Расстоя­ ние между иглофильтрами составляло 1,7—2,1 м, иглофильтры были подключены к специальному коллектору длиной 30 м. Для водоотлива было подключено к коллектору еще два укороченных иглофильтра на левый и правый участки обратного свода, которые постоянно находились в месте выемки песка.

В процессе расширения южного откаточного штрека и других выработок околоствольного двора водопонизительные установки показали надежную и эффективную работу, что позволило увели­ чить в 1,5 раза производительность труда, в 1,7 раза скорость про­ ведения и на 21% снизить стоимость горнопроходческих работ.

в штрек обводненного песка. В этом случае работы по восстанов­ лению и расширению штрека осуществлялись в два этапа: сна-

112