12. Водоотлив.

Осушение месторождений проводится для предупреждения деформации подготовительных и эксплуатационных выработок в неустойчивых породах, возникающих при гидростатическом и гидродинамическом давление подземных вод, а также для создания более благоприятных условий работы горняков и горного оборудования.

При ведении открытых горных работ осушение карьеров проводится с целью:

- обеспечения устойчивости его бортов, откосов, уступов и отвалов;

- уменьшения влажности добываемого полезного ископаемого для улучшения его качества;

- обеспечения нормальных условий работы горного и транспортного оборудования.

При залегании полезного ископаемого в устойчивых скальных породах и небольшом притоке воды применяется открытый водоотлив в карьере. При открытом способе разработке полезного ископаемого применяется поверхностный, подземный и комбинированный способы осушения.

На обводненных месторождениях проводится осушение поля карьера путем перехвата подземных вод дренажными сооружениями до поступления их в карьер.

При разработке пород с интенсивной водоотдачей более рациональным способом водоотлива является поверхностный водоотлив, как наибо лее простой по своей организации и не требующей значительных капитальных затрат. Открытый водоотлив является самым дешевым способом отвода подземных вод при разработке обводненных месторождений. Его можно осуществлять при полной уверенности устойчивости откосов рабочего и нерабочего бортов карьера.

Вода, удаляемая из карьера, должна сбрасываться в ближний водопоток или в нечто исключающее возможность ее обратного проникновения через трещины, провалы или в водопроницаемые породы в выработки и заболачивание прилегающей территории. Сброс карьерных и подземных вод полученных в результате осушения месторождения полезного ископаемого должен производиться только после их осветления, а в необходимых случаях после очистки от вредных примесей. Однако поверхностному водоотливу присущи и некоторые недостатки:

- насосная станция с водосборником по мере значительных перемещений фронта работ и углубления карьера должны периодически перебазироваться в новые места;

- внезапные ливневые потоки воды могут вызвать затопление карьера;

- в зимнее время необходима защита от промерзания трубопроводов и водосборных канав;

- размещенные на борту карьера трубопроводы нередко мешают при проведении горных работ.

12.1 Защита карьера от поверхностных вод.

Защита карьера от поверхностных вод заключается в проведении следующих мероприятий:

1. ограждение карьера от поверхностных вод;

2. осушение поля карьера;

3. отвод рек с территории карьера.

Для отвода поверхностных вод, стекающих к карьеру с более возвышенных мест в период весеннего снеготаяния и после ливней, проводят нагорные канавы. Сечение канав рассчитывается по максимальному притоку и допустимой скорости течения воды в них. Максимальный приток воды в нагорную канаву наблюдается в период весеннего снеготаяния (от талых вод) или при стоке ливневых вод.

Нагорные канавы проектируются с таким расчетом, чтобы они ограждали часть или все поле карьера от поверхностных вод в течение всего периода их эксплуатации. Трасса нагорной канавы должна проходить под углом к горизонталям поверхности, чтобы был естественный уклон дна канавы, обеспечивающий быстрый отвод поверхностных вод за пределы карьера. При этом уклон должен быть таким, чтобы не происходило размыва канавы и не заливалось бы ее дно.

При н аличии на территории карьерного поля заболоченных участков, болот и небольших озер производится осушение поверхности, заключающееся в устройстве на пониженных участках осушительной канавы или системы канав, отводящих поверхностные воды за пределы поля карьера.

При наличии на территории карьерного поля заболоченных участков, болот и небольших озер производится осушение поверхности, заключающейся в устройстве на пониженных участках осушительной канавы или системы канав, отводящих поверхностные воды за пределы поля карьера.

Если река или ручей, являющиеся водоприемником, не обеспечивают отвода сбрасываемых вод, производят регулирование последнего, заключающееся в очистке старого русла реки от ила, песка, водных растений, а также в выпрямлении русла для обеспечения максимально быстрого стока поверхностных вод и предотвращения больших разливов реки в весенний период. В отдельных случаях берега ограждаются земляными дамбами.

Часто участки месторождения полезного ископаемого, наиболее благоприятные для разработки открытым способом, располагаются в долинах рек и ручьев, т.е. там, где протекают постоянно или временно действующие водотоки. Чтобы не оставлять целиков под водотоками, что весьма осложняет ведение открытых работ при значительных потерях полезного ископаемого, часто производят отвод рек за пределы карьерного поля.

Трасса водоотводного канала должна брать начало выше карьерного поля и проходить за границей возможных открытых разработок в течение ближайших 50 лет. Продольный уклон и сечение водоотводного канала выбирают с расчетом, чтобы вода отводимой реки свободно и быстро пропускалась по каналу без размыва и заливания. На ряде месторождений это достигается сохранением продольного уклона и сечения старого русла реки для отводного канала.

12.2 Расчет водоотливной установки.

Ориентировочный годовой приток воды Q_год, м³, определятся по формуле:

где h – годовая норма атмосферных осадков, мм;

k – коэффициент фильтрации;

S – площадь карьера первой очереди, м².

Нормальный часовой приток воды в карьере , м³/час, определяется по формуле:

Расчетный объем паводка от весеннего снеготаяния V_пав, м³ определяется по формуле:

где h – запас воды в снежном покрове, м;

К – коэффициент стока.

Увеличение часового притока воды в период снеготаяния , м³/час, определяется по формуле:

где N – продолжительность снеготаяния, сут.

Максимальный часовой приток воды в карьере , м³/час, определяется по формуле:

Принимаем ориентировочную высоту всасывания 3 м., превышение расположения труб над уровнем устья ствола шахты 5 м.

Геометрический напор Н_г, м, определяется по формуле:

где Н_у – глубина установки насосов, м;

Н_в – высота всасывания, м;

Н_п – превышение расположения над подошвой уступа, м.

Расчетный ориентировочный напор насоса Н_ор, м, определяется по формуле:

Предусматриваем водоотливную установку из 5 насосов ЦНС-105, имеющие в оптимальном режиме подачу 298 м³/час, при напоре на одно колесо 49 м³/час, из которых 3 в работе, 1 в ремонте и 1 в резерве.

Необходимое число последовательно соединенных рабочих колес насоса Z_к.р., шт, определяется по формуле:

где Н_к – напор от одного колеса, м³/ч.

Оптимальный внутренний диаметр напорного трубопровода d_опт, м, определяется по формуле:

где К – коэффициент зависящий от числа напорных трубопроводов.

Принимаем стальные, бесшовные, горячедеформированные трубы с наружным диаметром 219 мм, c толщиной стенки 10 мм и внутренним диаметром 200 мм.