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

Применение такой схемы водопониження может позволить снять избыточный напор на дно. котлована.

Рис. 54. Схемы размещения установок с эжекториыми

...... '•••'••.Водоупор'.':':иглофильтрами•'• ЭИ-2,5

У//////У////////У/УУУУ

На практике возможна также комбинация различных описан­ ных выше схем расположения иглофильтров в процессе сооруже­ ния траншей, котлованов, подземных выработок неглубокого зало­ жения.

4. Некоторые вопросы расчета и выбора параметров эжекторных иглофильтровых установок

Расчет и выбор параметров эжекторных иглофильтровых водопонизительных установок может вестись в следующей последова­ тельности. Первоначально с помощью фильтрационных расчетов, подробно изложенных в специальной литературе, определяется об­ щий приток воды ко всей иглофильтровой установке. Затем с по­ мощью фильтрационных и гидравлических расчетов находят вели­ чину понижения уровня грунтовых вод, количество и глубину пог­ ружения иглофильтров. Количество и тип насосов для подачи рабочей воды к эжекторам определяются специальными гидравли­ ческими расчетами.

73

При расчете параметров эжекторных иглофильтров целесооб­ разно стремиться к тому, чтобы оптимальная производительность эжекторных водоподъемников соответствовала притоку воды из грунта к иглофильтрам. При выполнении этих расчетов в настоя­ щее время обычно пользуются методикой и безразмерными харак­ теристиками эжектора, приведенными в работе [24].

Согласно этой методике по характеристикам находят наиболее выгодное значение коэффициентов напора и расхода эжектора. За­ тем определяют потребный напор рабочей воды у входа в эжектор, напор и производительность центробежного насоса, подающего воду к эжекторам. Расчет считается законченным, если производи­ тельность эжектора будет примерно равна притоку воды к игло­ фильтру.

Не излагая подробно этой методики в настоящей книге (вслед­ ствие ограниченности ее объема), укажем, что эта методика рас­ чета параметров эжекторных водоподъемников может рассматри­ ваться как приближенная, так как в ее основу положено использо­ вание безразмерных характеристик, заранее построенных для принятого в конструкции основного геометрического параметра эжектора (отношения площадей сечении горловины и насадка). В действительности же оптимальный режим работы эжектора, ра­ ботающего в различных условиях, может быть при других значе­ ниях этого параметра. Кроме того, при расчете водопонижения с применением эжекторных иглофильтровых установок количество иглофильтров обычно принимается с некоторым запасом (на 20— 30%), что может быть объяснено только несовершенством приме­ няемой методики расчета параметров эжекторных иглофильтровых установок.

Г л а в а IV

ЛЕГКИЕ ИГЛОФИЛЬТРОВЫЕ УСТАНОВКИ

1. Легкие иглофильтровые установки типа Л И У

Общие сведения

Иглофильтровые установки типа ЛИУ представляют собой комплекты оборудования, состоящие из насосных узлов, иглофильт­ ров и всех необходимых деталей всасывающих коммуникаций, и предназначены для искусственного водопонижения в водонасыщенных песчаных и супесчаных грунтах.

Откачка воды из погруженных в грунт иглофильтров осущест­ вляется с помощью самовсасывающих насосных агрегатов, распо­ ложенных на поверхности.

При работе насосного агрегата во всасывающих коммуника­ циях поддерживается вакуум около 500—700 мм рт. ст. Грунтовая вода поступает в иглофильтры под действием разности атмосфер-

74

по водоотводящему трубопроводу откачивается за пределы осушае­ мого участка.

Иглофильтровые установки типа ЛИУ получили широкое рас­ пространение в различных отраслях промышленности. Этому спо­ собствовал ряд достоинств, которыми обладают установки типа ЛИУ, а именно:

1)возможность непосредственного гидравлического погружения иглофильтров в грунт в собранном виде;

2)простота и надежность в эксплуатации;

5) возможность использования оборудования в различных гид­ рогеологических условиях.

Для водопонижения Научно-исследовательский институт осно­ ваний и подземных сооружений создал несколько типоразмеров этих установок (ЛИУ-2, ЛИУ-3, ЛИУ-5 и ЛИУ-6). Установки отли­ чаются одна от другой типом всасывающего насоса, количеством иглофильтров и размерами всасывающего коллектора. Однако не все эти установки в одинаковой мере нашли применение в промыш­ ленности. Установки ЛИУ-3 в настоящее время в нашей стране не выпускаются. Установки типа ЛИУ-5 и ЛИУ-6 выпускаются пред­ приятиями треста «Сантехдеталь» Министерства монтажных и спе­ циальных строительных работ СССР.

В настоящее время в угольной и горнорудной промышленности наиболее широкое распространение получили водопонизительные установки ЛИУ-6 преимущественно при защите рабочих бортов карьеров. При проведении подземных выработок в сложных гидро­ геологических условиях на ряде угольных шахт для осушения по­ чвы применяются установки ЛИУ-2. При производстве водопонизительных работ в песках с плохой водоотдачей установки ЛР1У иногда используют в сочетании с электроосмосом [1].

Ниже приводится подробное описание конструкций установок ЛИУ-6 и ЛИУ-2.

Легкая иглофильтровая установка типа ЛИУ-6

Установка ЛИУ-6 (рис. 55) состоит из иглофильтров, всасы­ вающих коммуникаций и насосного агрегата, который выпускается двух типов. Один насосный агрегат является резервным и его целе­ сообразно использовать для гидравлического погружения игло­ фильтров.

Основные данные иглофильтровых установок представлены в табл. 12.

Иглофильтр установки состоит из колонны надфильтровых труб с наружным диаметром 48 мм и фильтрового звена, присоединен­ ного к нижнему концу колонны.

75

Рис. 55. Схема нглофильтровой установки ЛИУ-6:

Колонна надфильтровых труб состоит из трех звеньев, два из которых имеют длину 3 м и одно 1,5 м. Звенья труб между собой и фильтровым звеном соединены стальными муфтами. Подбором соответствующих звеньев надфильтровых труб изменяется длина иглофильтра. Максимальная длина одного иглофильтра 8,5 м.

76

Фильтровое звено (рис. 56) состоит из трубы и фильтрационной сетки. Труба в нижней части имеет восемь отверстий, расположен­ ных в два ряда. Фильтрационная сетка зажата между двумя про­ волочными спиралями.

На наружной поверхности трубы имеется три прутка, которые предназначены для разобщения фильтрационной сетки от глухих участков трубы.

Зазоры между трубой и сеткой по торцам уплотнены резино­ выми прокладками при помощи специальных колпачков, зажимае­ мых сверху муфтой, а снизу — наконечником с зубчатой коронкой. Между нижним концом трубы и коронкой находится плавающий шаровой клапан, представляющий собой деревянный шар в резино­ вой оболочке.

При гидравлическом погружении иглофильтра в грунт этот ша­ ровой клапан отжимается потоком воды, подаваемой насосом через надфильтровые трубы, и не препятствует ее выходу через нако­ нечник. .

При откачке воды из иглофильтров шаровой клапан прижима­ ется к нижнему концу трубы, тем самым устраняя возможность поступления через наконечник грунтовой воды вместе с песком внутрь иглофильтра.

Иглофильтры к водосборному коллектору присоединяются сое­ динительными шлангами с овальными фланцами на концах.

Водосборный коллектор иглофильтровой водопонизителы-юй установки собирают необходимой длины из звеньев труб диамет­ ром 150 мм и длиной 5,25 м каждая. На звеньях коллектора на расстоянии 0,75 м предусмотрены патрубки для присоединения иглофильтров. Каждое звено имеет семь патрубков.

77

Вал насоса со стороны вакуум-на­ соса опирается на два радиальных ша­ рикоподшипника, которые фиксируют положение вала относительно корпуса насоса. С противоположной стороны вал опирается на радиально-сфериче- ский шарикоподшипник. Для смазки подшипников в конструкции насоса предусмотрены масленки.

Над всасывающим и нагнетательным патрубками центробеж­ ного насоса расположен колпак. Внутренняя полость этого колпака разделена глухой перегородкой, в результате чего образуются две камеры всасывания и камера охлаждения.

Камера всасывания предназначена для отделения воздуха, подсасываемого из грунта через всасывающую систему установки. Из верхней части камеры воздух через специальный канал отса­ сывается вакуум-насосом.

'Камера охлаждения служит для охлаждения воды, питающей вакуум-насос. Из этой камеры по трубке непрерывно подсасыва­ ется вода для охлаждения вакуум-насоса и поддержания в нем необходимого для нормальной работы водяного кольца. Количество поступающей к вакуум-насосу воды регулируется с помощью проб­ кового крана. Излишек воды вместе с откачиваемым воздухом

а-а

выбрасывается по трубке в верхнюю часть камеры охлаждения, откуда после выделения воздуха вода снова идет на питание ва­ куум-насоса.

Перед пуском установки для первоначального наполнения ка­ меры водой на колпаке имеется отверстие с пробкой. Ввиду того, что камера всасывания и сообщенная с ней через трубки камера охлаждения одновременно соединены с центробежным и вакуумнасосами, то возможно появление такого режима работы, при кото­ ром вода из камеры охлаждения будет всасываться центробежным насосом. Для устранения этого явления в конструкции насоса пре­ дусмотрен обратный шаровой клапан.

При работе установки подсасываемая из грунта холодная вода непрерывно омывает стенки напорной камеры и камеры всасыва­ ния и охлаждает воду, которая находится в камере охлаждения. Из этой камеры избыток воды сливается через специальную трубку, находящуюся в ее верхней части.

Спуск воды из центробежного и вакуум-насосов осуществляется через специальные отверстия с пробками, предусмотренные в ниж­ них частях корпусов насосов.

79

А-А

Заказ № 459

Напорная камера сверху закрыта крышкой, в которой имеется направляющая трубка для штока.

Для перекрытия напорного канала в период пуска насоса и ре­ гулирования режима работы насоса в конструкции предусмотрен клапан.

Для предотвращения попадания в насос посторонних предметов во всасывающей полости колпака имеется приемная сетка.

Рис. 59. Рабочие характеристики установки ЛИУ-6:

а — насоса 1: о — насоса 2

Центробежный насос снабжен двумя сальниками с гидравличес­ кими уплотнениями, в которые из напорной части насоса по труб­ кам подводится вода. Вакуум-насос имеет один сальник. Сальни­ ковая набивка выполняется из хлопчатобумажных колец.

У входа в рабочее колесо центробежного насоса установлены специальные кольца, предусмотренные для уплотнения и защиты корпуса и рабочего колеса от износа.

При работе насосного агрегата вращение вала осуществляется против часовой стрелки, если смотреть на него со стороны электро­ двигателя.

ЛИУ-2 аналогична вышеописанной установке ЛИУ-6 (см. рис. 57).

82