Технологии горноспасательного дела. Ч.II Ликвидация внезапных прорывов воды в горные выработки. Учебно-методическое пособие

при отсутствии водоотлива

при работе водоотлива

Определение притоков воды по подъему ее уровня в горныхвыработкахпроизводитсявслучаях,когдашахтныйводоотлив справляется, а также когда он и не справляется с откачкой дополнительного притоки воды из прорыва. Приток воды из прорыва, м3/ч, в этих случаях определяется по формулам:

при отсутствии водоотлива

где a1, a2, a3, …, an – средняя ширина соответствующих затапливаемых горных выработок, м; l1, l2, l3, …, ln – длила соответствующих затапливаемых горизонтальных горных выработок, м; h1 – высота уровня воды в горных выработках

вначале определения притока, м; h2 – высота уровня воды

вгорных выработках в конце определения притока, м; tз.п – время замера притока воды, мин.

11

Общий приток воды в горные выработки, м3/ч, будет: при отсутствии водоотлива

при работе водоотлива

Определение притоков воды из прорывов по скорости течения производится в случаях, когда шахтный водоотлив справляется с откачкой воды. Определение притока воды из прорыва в этом случае сводится к замеру площади сечения потока воды, протекающей по водоотливной канаве или лотку, и определения скорости течения ее с помощью поплавка. Приток воды из прорыва

где S – живое сечение потока воды, м2; v – скорость течения воды, м/с.

Более точно скорость течения воды может быть определена по формуле А. Шези:

где с – коэффициент, определяемый по формуле Базена:

R – гидравлический радиус, м:

12

где P – периметр канавы или лотка, смачиваемый водой, м; i – уклон канавы или лотка, определяемый отношением разности высот двух точек их дна к расстоянию между точками; m– коэффициент, зависящий от материала стенки канавы.

Коэффициент m, по данным акад. Н.Н. Павловского, зависит от стенок канавы (таблица  1.1).

Таблица  1.1 – Значения коэффициента μ

Время затопления горных выработок шахты при отсутствии водоотлива

tзат = Wш , ч, (1.16) q +q

п.р

или

W

tзат = ( +ш ), сут, (1.17)

24 q qп.р

где W – объем затапливаемых горных выработок, м3.

13

Время затопления горных выработок шахты при работе водоотлива

затопление горных выработок шахты не произойдет.

Задание  1

В соответствии со своим вариантом по таблице  1.2 необходимо провести расчеты максимального ожидаемого гидростатического давления и притоков воды по объему затопленных выработок с учетом разного времени начала ликвидации последствий аварии (при случаях, когда к ликвидации приступили через 30, 60, 120, 180 и 240 мин (в конце построить график)).

Задание  2*

Необходимо рассчитать время затопления горных выработок шахты (Wш) с учетом работы водоотлива и его отсутствия. Работу необходимо оформить в соответствии с требованиями данного учебного пособия.

14

Примечание. * – дополнительное задание для самостоятельной работы.

Таблица  1.2 – Варианты заданий

Порядоквыполненияработы

1  На первом этапе проводится изучение общих теоретических основ, при этом необходимо сделать краткий конспект.

2  Далее переписываются задание и исходные данные, приведенные в таблице  1.2, в соответствии с вариантом.

3  По формуле (1.1) производится вычисление максимального ожидаемого гидростатического давления.

4  По формулам (1.2) и (1.3) (при достаточных исходных данных необходимо произвести расчет и по другим ме-

15

тодикам определения притоков воды) производится определение притоков воды по объему затопленных выработок с учетом и без учета работы водоотлива. Данные расчеты производятся пять раз для разного времени начала локализации и ликвидации последствий аварии.

5  По полученным значениям водопритока необходимо построить график зависимости водопритока от времени начала локализации и ликвидации последствий аварии.

6  Далее определяется время затопления горных выработок шахты при отсутствии водоотлива по формулам (1.16), (1.18).

7  После чего необходимо сделать проверку по условию (1.20) и (1.21).

8  Написать выводы по полученным результатам рас-

четов.

Вопросыдлясамоконтроля

1  От чего зависит величина гидростатического давления при затоплении горных выработок шахт?

2  Какие методы определения притока воды в горные выработки существуют?

3  В чем принципиальное отличие существующих методов определения притока воды в горные выработки?

4  От чего зависит время затопления горных вырабо-

ток?

5  Как влияет водоотлив на порядок локализации и ликвидации аварийно-спасательных работ при затоплении горных выработок?

16

ПРАКТИЧЕСКАЯРАБОТА  №  2  Расчетпараметровоткрытоговодоотлива приликвидациивнезапныхпрорывовводы вгорныевыработки

Цель работы – научиться рассчитывать параметры открытого водоотлива при ликвидации внезапных прорывов воды в горные выработки, а также изучить принципиальные схемы их ликвидации и методику времени откачки затопленных выработок с необходимой производительностью насосных установок.

Общиетеоретическиеположения

Открытый водоотлив шахтными водоотливными установками является самым распространенным способом ликвидации внезапных прорывов воды в горные выработки.

С помощью открытого водоотлива успешно может производиться ликвидация прорывов чистой или слабозагрязненной воды I, II, III и IV категорий во всех случаях, когда общая производительность шахтной водоотливной установки qн превышает суммарный приток воды (из прорыва и нормальный), поступающий в горные выработки данной шахты:

В зависимости от места внезапных прорывов воды относительно шахтных водоотливных установок могут применяться две принципиальные схемы их ликвидации с помощью открытого водоотлива: схема I – с помощью стационарных шахтных водоотливных установок; схема II – с помощью стационарных шахтных водоотливных установок и временных или постоянных перекачных водоотливных установок.

Схему I применяют в случаях, когда прорывы воды произошли в горных выработках, расположенных на уровне

17

расположения стационарной шахтной водоотливной установки или выше уровня ее расположения в бремсберговых полях.

Схему II применяют в случаях, когда прорывы воды произошли в горных выработках, расположенных ниже уровня расположения стационарной шахтной водоотливной установки в уклонных полях.

Вобоих случаях при ликвидации внезапных прорывов воды в горные выработки шахт с помощью открытого водоотлива вначале принимают необходимые меры по безопасности людей, работающих в шахте, и их выводу из горных выработок, угрожаемых затоплению.

Одновременно на шахте включают в работу все рабочие и резервные насосы центральной насосной и участковой насосных установок на все время, необходимое для откачки воды до иссякания источника прорыва или значительного падения притока воды из прорыва.

Внеобходимых случаях принимают меры к усилению шахтного водоотлива путем установки в горных выработках дополнительных резервных насосов и прокладки резервных ставов водоотливных труб.

Далее при ликвидации внезапного прорыва воды по схеме I в первую очередь выполняют работы по направлению потока воды из прорыва по наиболее короткому пути в сети горных выработок к водосборникам центрального или участкового водоотлива. При этом производят расчистку и расширение водоотливных канавок, устройство перепусков и соединительных водоотливных канавок, наращивание бортов над водоотливными канавками для увеличения их пропускной способности, сооружение в горных выработках лотков для перепуска и стока воды и другие работы, объем которых определяется в зависимости от притока воды из прорыва, его местоположения и фактического состояния горных выработок шахты.

Одновременно с выполнением этих работ производят работы по предохранению действующих выработок от зато-

18

пления путем устройства в необходимых случаях в этих выработках ограждений (перемычек).

На все время, необходимое для ликвидации внезапного прорыва воды, на шахте устанавливается систематический надзор за местом прорыва воды, притоком и потоком воды из него по горным выработкам, а также за работой насосных агрегатов шахтных водоотливных установок. В связи с тем, что в период ликвидации внезапного прорыва воды шахтные водоотливные установки работают со значительно сниженным резервом или совсем без него, необходимо для их бесперебойной работы во время ликвидации внезапных прорывов воды обеспечивать их исправными запасными насосными агрегатами, которые должны находиться на платформах в насосных камерах, и в случае выхода из строя одного из работающих насосных агрегатов позволять его быструю замену запасным. Также необходимо немедленно устранять все замеченные неисправности в горных выработках на пути потока воды из прорыва до водосборников шахтной водоотливной установки.

В связи со срабатыванием статических запасов воды из прорыва ее приток постепенно снижается и достигает с течением времени своего минимального значения. По достижении минимального притока воды из прорыва его ликвидация считается законченной, если с откачкой притока воды из горных выработок справляются установленные в насосной камере рабочие насосы.

Если рабочие насосы не справляются с притоком воды, их следует вместе с резервными и запасными заменить на насосы большей производительности или расширить насосную камеру и установить в ней необходимое дополнительное число насосных агрегатов той же производительности для приведения насосной установки в соответствие с правилами безопасности, а также проложить еще один дополнительный резервный став водоотливных труб, если при этом проложенные ставы водоотливных труб не имеют необходимой пропускной способности, или заменить проложенные по стволам ставы труб на трубы большего диаметра.

19

При ликвидации внезапных прорывов воды в горные выработки шахт с помощью открытого водоотлива по II схеме выполняют в полном объеме и в описанной последовательности все работы на основном горизонте, на котором расположена главная шахтная водоотливная установка. Наряду с этим выполняют аналогичные работы в горных выработках, расположенных ниже основного горизонта, в районе которых произошел внезапный прорыв воды, если в результате последнего они не были затоплены.

В горных выработках, в которых произошел внезапный прорыв воды, ниже основного горизонта могут быть установлены участковые перекачивающие установки.

При достаточной общей производительности участковых перекачивающих насосных установок для откачки суммарного притока воды из прорыва и нормального из горных выработок работы по ликвидации внезапного прорыва воды на участке сводятся к направлению из прорыва всего потока воды по кратчайшему пути горных выработок к водосборнику или зумпфу перекачной насосной установки и форсированной работе последней по перекачке воды на основной горизонт, к центральной стационарной шахтной водоотливной установке и откачке воды последней на земную поверхность.

При недостаточной производительности перекачных установок для откачки воды из прорывов производится их усиление путем установки в горных выработках на платформах или лежнях дополнительных насосных агрегатов, подводки к ним с основного горизонта ставов водоотливных труб электрокабелей и сигнализации, пуска этих дополнительных агрегатов в работу и откачки ими воды из прорыва на основной горизонт к главной шахтной водоотливной установке.

При затоплении горных выработок в результате внезапного прорыва воды в них ниже основного горизонта откачку воды из затопленных выработок на основной горизонт производят аналогично изложенному, перекачными насо-

20