4448

1

ПРЕДИСЛОВИЕ

Методические указания по составлению курсового проекта ©Строительство вертикальных горных выработок®, раздел ©Водоотлив при проходке вертикальных стволов® составлен в соответствии с учебным планом и рабочей программной дисциплины ©Строительство вертикальных горных выработок® для студентов специальности 130406 ©Шахтное и подземное строительство®.

При строительстве вертикальных стволов пересечение водоносных горизонтов приводит к тому, что вода поступает в забой ствола. Наличие в забое ствола воды требует организации ее откачки, создает неудобство выполнения проходческих операций (бурения шпуров, погрузки породы и др.) и необходимость выполнения дополнительных работ (спуск в забой, подъем насоса

иего обслуживание, устройство зумпфа и др.). Все это снижает производительность труда проходчиков и уменьшает техническую скорость проходки, поэтому необходимо применять в конкретных условиях наиболее эффективный способ водоотлива.

Способ водоотлива при проходке вертикальных стволов зависит от ожидаемого притока воды в забой и глубины ствола

иможет производиться:

-спуском воды по скважине на горизонт;

-водоотлив бадьями;

-водоотлив подвесными насосами;

-водоотлив с использованием перекачных станций.

Обоснование выбора способа и оборудования для водоотлива при строительстве вертикальных стволов обусловило составление данных методических указаний.

1 СПУСК ВОДЫ ПО СКВАЖИНЕ

Если подготавливаемый горизонт вскрыт другим стволом или уклоном, то на горизонте под ствол проходится выработка, а в поперечном сечении ствола бурится скважина диаметром dскв = 190–350 мм, служащая для спуска воды из забоя ствола. При большем диаметре скважины, возможно, производить и спуск породы.

Для этого скважину обсаживают перфорированными трубами и пропускают канат, на котором в нескольких местах прикре-

2

плены скребки. В случае засорения скважины ее очищают этими скребками, передвигая канат по скважине.

На горизонте устраивается отстойник (зумпф), из которого вода откачивается на поверхность или в водосборник горизонта насосом (рис. 1).

А – ранее пройденный ствол, служащий для откачки воды из водосборника на поверхность; Б – строящийся ствол с передовой скважиной

Рисунок 1 – Водоотлив со спуском воды по опережающей скважине

2 ВОДООТЛИВ БАДЬЯМИ

При притоке воды в забой до 8–10 м3/ч, а в отдельных случаях и до 20 м3/ч откачка воды может производиться бадьями.

При притоке воды в забой более 8–10 м3/ч откачка производится бадьями тогда, когда водоносный горизонт имеет небольшую мощность и после того как на участке водоносного горизонта будут выполнены бетонные работы, после чего приток воды в забой значительно сократится.

При притоке воды в забой ствола более 8–10 м3/ч откачку бадьями целесообразно производить тогда, когда вместимость бадьи и число возможных подъемов с глубины водоносного горизонта обеспечивают откачку всего притока воды.

Откачка воды в бадьи производится пневматическими забойными насосами, техническая характеристика которых приведена в табл. 1.

3

Таблица 1

Техническая характеристика пневматических забойных насосов [1]

Для перекачки воды пригодны также вертикальные переносные забойные шламовые насосы с электродвигателем типа НАП и НШЛ (табл. 2).

Таблица 2

Техническая характеристика переносных шламовых насосов [2]

5

Q VnK1K2 ,

где V – вместимость бадьи, м3; n – количество подъемов в час; K1 – коэффициент, характеризующий объем пустот; K2 – коэффициент наполнения бадьи, равный 0,85–0,9.

3 ВОДООТЛИВ ПОДВЕСНЫМИ НАСОСАМИ

При притоке воды в ствол, превышающем производительность бадьевого водоотлива, применяют водоотлив подвесными насосами.

Техническая характеристика подвесных насосов приведена в табл. 4.

Водоотлив по этой схеме осуществляется следующим образом (рис. 2).

Забойный насос откачивает воду в бак, откуда подвесным насосом она перекачивается в перекачную станцию или на поверхность.

6

На время производства взрывных работ забойный насос лебедкой, установленной на подвесном полке, поднимается на полок.

В перекачной станции устанавливают отстойник воды (водосборник) или металлические баки (рис. 2), на которых вода насосами выкачивается на поверхность или в водосборник горизонта.

Работа по этой схеме позволяет:

-устранить сравнительно длительную операцию подъема подвесного насоса вместе с трубами на время производства взрывных работ и спуск полка с наращиванием труб после проветривание забоя;

-существенно облегчить маневрирование грейферов во время погрузки породы и сократить продолжительность погрузки;

-автоматизировать откачку воды из бака, установив в баке датчики верхнего (для запуска насоса) и нижнего (для выключения насоса) уровня воды в баке.

Выбор типа подвесного насоса зависит от ожидаемого притока воды в ствол и отметки низа водоносного горизонта.

Глубина ствола, с которой возможно откачивать воду используя забойный и подвесной насосы, определяется суммарным напором, создаваемым забойным и подвесным насосами.

При использовании забойного насоса Н-1М с напором 40 м величина столба, составит:

для насоса ППН-50х12 40 + 250 = 290 м;

для насоса ВП-3С

40 + 360 = 4000 м;

для насоса ВП-2

40 + 150 = 190 м.

Наращивание водоотливного трубопровода и электрокабелей производится с поверхности. Детали крепления трубопровода и электрокабеля показаны на рис. 3.

При большой глубине водяных горизонтов следует применять водоотлив с использованием перекачных станций.

7

1 – забойный насос; 2 – промежуточная емкость;

3 – подвесной насос

Рисунок 2 – Схема двухступенчатого водоотлива

8

1 – хомут; 2 – электрокабель; 3 – подвесной конец; 4 – трубопровод водоотлива; 5 – фланцы трубопровода

Рисунок 3 – Конструкция хомута для подвески труб и кабеля подвесного проходческого насоса

4 ВОДООТЛИВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРЕКАЧНЫХ СТАНЦИЙ

Откачка воды при проходке вертикальных стволов с использованием перекачных станций применяется в двух случаях.

1.Для уменьшения притока воды в забой ствола ниже уровня водоносного горизонта устанавливают водоулавливающее кольцо, из которого вода направляется в водосборник перекачной станции, откуда она откачивается горизонтальными насосами на поверхность.

Применяемые конструкции водоулавливающих колец приведены на рис. 4 [3].

2.Когда суммарный напор забойного и подвесного насоса не обеспечивает откачку воды на поверхность (рабочий горизонт).

Перекачные станции должны быть простые по устройству

инетрудоемкие при их строительстве.

В перекачной станции устраивают водосборник или металлический бак, в который подается вода подвесным насосом. Из водосборника вода откачивается горизонтальными насосами на поверхность (рабочий горизонт) (рис. 5).

9

1 – тюбинг; 2 – болт крепления тюбингов; 3 – желоб из стальной трубы; 4 – деталь крепления желоба; 5 – тампонажный слой; 6 – бетонитовая или кирпичная кладка; 7 – желоб из листовой

стали; 8 – съемный отражатель; 9 – труба для стока; 10 – желоб из листовой или профильной стали

Рисунок 4 – Конструкции водоулавливающих желобов из стальных труб (а), листовой стали с откидным отражателем (б), швеллера (в), листовой или профильной стали (г)