5; ВОДООТЛИВНЫЕ УСТАНОВКИ

5.1. Требования к современным водоотливным установкам

В горной промышленности накоплен большой опыт проек­ тирования, строительства и эксплуатации водоотливных устано­ вок малой, средней и большой производительности (от 30 до 20 000 м3/ч).

Современные водоотливные установки, особенно большой производительности, представляют сложный комплекс, в кото­ рый входят горные выработки и оборудование: насосные ка­ меры, трубные ходки, насосы, двигатели, трубные коллекторы, аппаратура автоматического управления и т. п. Весь этот комп­ лекс должен строго удовлетворять требованиям правил техники безопасности.

От надежности работы водоотливных установок зависят бе­ зопасность, экономичность и бесперебойность работы шахт. По­ этому они должны быть спроектированы в соответствии с раз­ делом «Водоотлив» Правил безопасности [30] и Правилами тех­ нической эксплуатации в угольных и сланцевых шахтах.

Насосная камера главного водоотлива должна быть сухой, хорошо вентилируемой, удобной для ремонта оборудования и безопасной в пожарном отношении. Эта камера проветривается свежей струей, а для ее защиты от затопления, особенно в ус­ ловиях обводненных рудных месторождений, оборудуются гер­ метичные двери со стороны подстанции и околоствольных вы­ работок.

Водоотливные установки должны иметь водосборник, состоя­ щий из двух отдельных частей, емкостью на четырехчасовой нормальный приток воды в шахту.

Водоотливные установки в условиях малой и средней обвод­ ненности при притоках шахтных вод до 300 м3/ч оборудуются тремя насосными агрегатами одинаковой производительности, один из которых находится в работе, второй — в резерве, тре­ тий— в ремонте. Каждый из насосов откачивает нормальный суточный приток воды. Водоотливные установки проектиру­ ются с автоматическим управлением, когда пуск и остановка насосных агрегатов осуществляется в зависимости от уровня воды в водосборнике. Это повышает надежность их работы и снижает эксплуатационные расходы.

В условиях обводненных месторождений производитель­ ность водоотливной установки (м3/ч) в соответствии с ЕПБ оп-

ределяется по формуле

Q D . у = Qc/20,	(5.1)
где Qc — суточный приток шахтных вод,	м3/сут.

При выборе типа насосов необходимо принимать			насосы
с большей	подачей (если они подходят	по напору и мощности
двигателя)	и более высоким к. п. д.	из выражения
Число рабочих насосов определяется
	Праб = Q B . у/ Q H »		(5.2)

' где Q,, — подача насоса, м3/ч.

Общее число устанавливаемых насосов при оборудовании

водоотливной установки согласно требованиям ЕПБ
Яуст — tlраб “Г Прса -|- Прем/3.	(5.3)

В действующих ЕПБ отсутствуют научно обоснованные нормы резервирования насосных агрегатов при больших прито­ ках шахтных вод. Сложность гидрогеологических условий и вне­ запные прорывы шахтных вод в горные выработки вызывают необходимость предохранять горизонты шахты от затопления

ипринимать повышенный резерв при оборудовании водоотлива.

Вэтих условиях исчисление резерва водоотливного оборудова­ ния согласовывается с Госгортехнадзором. Так, например, при

максимальном притоке воды 19000 м3/ч иа одном из горизон­ тов Миргалимсайского рудника в насосной камере установлены 19 насосов с подачей по 1200 м3/ч, из них восемь рабочих, во­ семь резервных и три насоса находятся на ремонте.

Ниже приведены установленные ЕПБ дифференцированные нормы резервирования насосных агрегатов по горнорудной про­ мышленности [31].

Число насосов в установке:		2	3	4	5	6	7
рабочих	. . .
резервных		1	1	2	2	2	3
находящихся в ремонте		-1	1	1	1	1	1
Всего		4	5	7	8	9	11

Гипроцветмет, Южгипрошахт, Гипроникель и другие реко­ мендуют для строительства водоотливных установок типовые проекты, которые используются в горной промышленности при притоках от 50 до 500 м3/ч. В сложных гидрогеологических ус­ ловиях при притоке шахтных вод свыше 500 м3/ч на главные водоотливные установки отсутствуют типовые решения. В этих случаях разрабатывают индивидуальные проекты, по которым выбирают насосное оборудование, трубопроводы и электрообо­ рудование.

Каждый из нагнетательных трубопроводов рассчитывают на откачку нормального суточного притока. В условиях обводнен­ ных месторождений число трубопроводов выбирают в зависи­

5.3. Водоотливные установки с положительной высотой всасывания

Водоотливные установки этого типа широко используются в промышленности, поэтому ограничимся описанием одной на­ иболее характерной установки, применяющейся в горной про­ мышленности. Типовая водоотливная установка рудных и угольных горнодобывающих предприятий при средней обвод­ ненности показана на рис. 5.1. В насосной камере с круглыми водосборными колодцами установлены три насосных агрегата

ЦНС 300-120 — ЦНС	300-600. Размеры камеры приведены
в табл. 5.1.	принимается от 3,5 до 6 м, что опреде­
Высота всасывания

ляется всасывающей способностью насосов и эффективностью использования емкости водосборников. Всасывающий трубо­ провод оборудуется предохранительной сеткой, чтобы механи­ ческие примеси не попадали в насос. Под сеткой расположен приемный клапан, препятствующий утечке воды из всасываю­ щего трубопровода.

Двойной нагнетательный трубопровод позволяет осущест­ вить независимую работу каждого насоса на любой трубопро­ вод. Для этого нагнетательный патрубок насоса оборудуют об­ ратным клапаном и тройником, к обеим сторонам которого присоединяют задвижки для подачи воды из насоса. Над каж­ дым насосом устанавливают монтажные балки, рассчитанные на подвеску блоков для подъема и монтажа насосного обору­ дования. В водоотливных установках малой производительно­ сти (до 50 м3/ч) ограничиваются оборудованием одного 'общего колодца, что сокращает объем проходческих работ и позволяет организовать заливку насосов с помощью погружного верти­ кального заливочного насоса ЗПН с подачей 50 м3/ч и напо­ ром 16 м.

В условиях шахт Подмосковного бассейна и некоторых шахт горнорудной промышленности приемный колодец распо­ лагают в торце насосной камеры, что сокращает ее ширину и позволяет для этих целей использовать прилежащие горные выработки. Однако такое решение не может быть принято как типовое, поскольку удлиняются всасывающие трубопроводы и, следовательно, снижается надежность работы насосных агре­ гатов. Камера располагается в околоствольном дворе на све­ жей струе у клетевого ствола и соединяется с тремя ходками: с горными выработками, клетевым стволом и подстанцией. Рас­ стояние между насосными агрегатами принимают исходя из условий монтажа и демонтажа насоса и электродвигателя, а также проведения текущего ремонта на месте.

Для доставки оборудования в камере прокладывают рель­ совый путь одинаковой шириной колеи с общей сетью шахтных откаточных путей.

-v]

о

Размеры насосных камер на три насосных агрегата (см. рис. 5.1), мм

Та б л и ц а 5.1

Насос	Число	1	и		h	Л,	Ьу	Ьй	D	L
	колес
ЦНС 60-50 — ЦНС 60-250	2	3400	1650	1200	2620	2200	750	3200	3200	14 750
	3		1800				800			15 200
	4		1850							15 350
	5		1930							15 590
	6		2010				850			15 830
	7		2270							16 610
	8		2350							16 850
	9		2430							17 090
	10		2600							17 600
ЦНС 105-98 — ЦНС 105-490	2	3400	2000	1200	2760	2300	800	3200	3200	15 800
	3		2150				850			16 250
	4		2300				950			16 700
	5		2300						•	16 700
	6		2470							17 210
	7		2560							17 480
	8		3100		3050	2360	1200	3950	3950	19 950
	9		3200							20 250
	10		3300							20 550

1

1

1

1

1

1

ЦНС 180-85 — ЦНС 180-425	2	3400	1950	1200	2990	2420	800	3950	3950	15 950
	3		2140							16 520
	4		2280				1200			16 940
	5		2450							17 450
	6		2900							19 250
	7		3100							19 850
	8		3200		3250	2690	1300			20 150
	9		3350							20 600
	10		3450							20 900

ЦНС 180-476 — ЦНС 180-680	7	3400	3100	1200	3350	2820	1400	3950	3950	19 850
	8		3250							20 300
	9		3450							20 900
	10		3550							21 200
							1
ЦНС 300-120 — ЦНС 300-600	2	3500	2300	1300	3100	2590	950	3500	3500	17 200
	3		3000				1200	3950	3950	19 750
	4		3100		3450	2850	1300			20 050
	5		3300				1400			20 650
	6		3500							21 250
					3550	3050-	1500	4200	4200	21 800
	7		3600
	8		4000							23 000
	9	4400	4300							23 900
	10		4300							24 200

/-/

Z -Z

щ

*0п р еггш Виго пут и Г^У

Рис. 5.1. Насосная камера на три агрегата:

/ — нагнетательный	трубопровод; 2 — таль	с	кошкой;	3 — всасывающий трубопровод;			4 — трубопровод для спуска воды из	нагнетатель­
ных трубопроводов;	5 — электродвигатель;	6	— насос	(ЦНС	300-120— ЦНС	300-600);	7 — трубный ходок; 8 — водозаборный	колодец; 9 —
	водосборник;		10 — решетка;		11 — заливочный	насос ЗПН; 12 — задвижка

Размеры насосных камер определяются габаритами обору­ дования и величиной проходов, необходимых для обслужива­ ния насосных агрегатов и производства монтажных работ. Раз­ меры горизонтального ходка определяются условиями транс­ портировки оборудования максимальных габаритов и зазорами (не менее 200 мм) до каждой стороны выработки и до пере­ крытия. Высота горизонтального ходка должна быть не менее 1900 мм.

Водотрубный ходок проходится под углом 25—30° и соеди­ няет насосную камеру с клетевым стволом с таким расчетом, чтобы в месте сопряжения ходка со стволом расстояние по вер­ тикали от уровня пола насосной камеры было не менее 7 м для вертикальных и не менее 3,5 м для наклонных стволов с углом наклона до 20°

Габариты ходка определяются из условия размещения тру­ бопроводов, доставляемого оборудования, размещения лест­ ницы или сходней (трапов) с перилами, а также рельсового пути и камеры лебедки. Высота ходка определяется исходя из максимальной высоты оборудования и зазора 200 мм до пере­ крытия, но не менее 1500 мм.

Водозаборный колодец может располагаться внутри камеры или примыкать сбоку камеры со специальной нишей. Диаметр круглого колодца равен ширине насосной камеры с бетонной крепыо толщиной 300 мм. Устье водозаборного колодца пере­ крывают рифлеными листами с отверстиями для всасывающих трубопроводов, цепей подвески заливочного насоса и шпинде­ лей перепускных задвижек. Глубина колодца не превышает 6 м от уровня пола камеры, а размеры колодца определяются из условия соблюдения зазоров не менее й00 мм между слив­ ными задвижками и стенками водозаборного колодца.

При выборе места расположения насосной камеры необхо­ димо учитывать горнотехнические условия. Насосная камера проходится вкрест простирания пласта, особенно при неустой­ чивых вмещающих породах. С увеличением горного давления на глубоких горизонтах не допускается сопряжение насосной камеры с выработками водоотливного комплекса под острым углом. В £тих условиях проверяется расчетная нагрузка на арочную крепь с учетом вибрации мощных насосных агрегатов, чтобы не допустить образования трещин в железобетонном креплении.

На рис. 5.2 представлена гидравлическая схема водоотлив­ ной установки с аппаратурой автоматизации ВАВ во взрывобез­ опасном исполнении. Заливка главных насосов осуществляется погружным насосом ЗПН, а пуск их и остановка — в за­ висимости от уровня воды в водосборнике. Установка комп­ лектуется аппаратурой, контролирующей основные параметры работы насосных агрегатов: подачу, давление, состояние за­ ливки насосов и температуру подшипников. Опыт эксплуата-

ции установок этого типа на шахтах Донбасса и бокситовых рудниках показал надежность в работе, а также большую опе­ ративность при включении резервных насосов и при переклю­ чении их на нагнетательные трубопроводы.

Рис. 5.2. Гидравлическая схема автоматизированной водоотливной установки с аппаратурой ВАВ с заливкой вспомогательным погружным насосом:

/ — задвижка

с ручным

приводом

на

нагнетательном

трубопроводе;

2 — байпасная

труба;

3 — обратный клапан;

4 — электропривод

задвижки;

5 — термодатчик

для

конт­

роля

температуры подшипников насоса

и

электродвигателя; 6 — реле

давления;

7 —

труба для соединения разгрузки насоса

со всасывающей

системой;

8 — нагнетательный

трубопровод;

9 — ручной

вентиль;

10 — реле

производительности;

/ / — ручной вентиль

в системе заливки насоса;

12 — всасывающий трубопровод;

/3 — обратный

всасываю­

щий клапан;

14 — электродные датчики

уровня;

15 — заливочный

насос;

16 — главный

насос;

17 — электродвигатель

5.4. Опыт применения способов заливки насосов

Длительный опыт эксплуатации автоматизированных водо­ отливных установок с положительной высотой всасывания по­ зволил обобщить различные способы заливки насосов (рис. 5.3).

Постоянная заливка насосов. Наиболее широко в горноруд­ ной промышленности применяется способ заливки насосов с ис­ пользованием шахтных вод верхних горизонтов, особенно при разработке крутых и пологих пластов (рис. 5.3, а). Высокая надежность, простота оборудования и использование при от­ качке пресных и кислотных вод способствовали его распрост­ ранению при водоотливе. Опыт работы Уральских медных и бокситовых рудников показал, что практически отсутствуют не­ поладки в насосных агрегатах с применением этих способов

заливки. При высоте этажа 40 м применяются редукционные клапаны для снижения давления на сальниковые уплотнения насосов.

Заливка насосов из бака-накопителя. В условиях обводнен­ ных рудных месторождений для заливки насосов применяют баки-накопители с гндрорегулятором поплавкового типа, кото­ рые имеют двойное питание водой от резервного подкачиваю-

Рнс. 5.3. Способы заливки насосов:

а — заливка

насосов с

верхних

горизонтов

(медные рудники

Урала,

бокситовые руд­

ники); б — заливка насосов из

бака-накопнтеля и подкачивающим насосом

в условиях

обводненных рудных месторождений (бокситовые рудники);

в —заливка

насосов из

однокамерного бака-аккумулятора

(рудники

Никопольмаргаица, Кривого

Рога и др.);

1 — колодец

для

сбора

воды

па

верхних горизонтах; 2 — нагнетательный

трубопровод;

3 — трубопровод

для заливки

насоса;

4 — предохранительный

клапан;

5 — всасывающий

трубопровод;

6 — приемный

клапан;

7 — насос;

5 — вентиль;

9 — регулятор

поплавко­

вого типа; 10 — бак-накопитель;

11 — трубопровод

для подачи

воды в бак-накопитель;

12 — насос

типа

ЗПН;

13 — уравнительный

клапан; 14— бак-аккумулятор

щего насоса типа ЗПН и со стороны нагнетательного става (рис. 5.3, б). Колебание уровня воды в баке-накопителе обус­ ловливается неисправностью всасывающих клапанов насоса и зависит от расхода воды, подаваемой к насосам. При неисправ­ ных обратных клапанах расход воды из бака увеличивается, что вызывает быстрое его опорожнение. В этих условиях вклю­ чается подкачивающий насос и восполняется утечка воды во время пуска главного насоса.

Заливка с помощью баков-аккумуляторов применяется для насосов малой и средней производительности, особенно в усло­ виях участкового водоотлива (рис. 5.3, в).

Объем бака-аккумулятора определяется по формуле [32]

V= [e + m/ (e - l)]V 1,	(5.4)
где е=PalР — степень расширения воздуха в баке;	рц,— атмос­

ферное давление, МПа; р — абсолютное давление в баке в мо­ мент поступления воды, МПа; т' — отношение объема вредного пространства бака к объему всасывающего трубопровода; V\ — емкость всасывающего трубопровода, м3.

Абсолютное давление в баке в момент поступления воды

р = Ра—У н х—Y [L + 50 d (Eg + 1)] <р*/ь			(5.5)
где ра — атмосферное давление,	МПа;	у= р g — удельный вес
воды, Н/м3; р — плотность воды,	кг/м3;	Н\ — высота	всасыва­
ния с учетом размеров бака, м;	L — полная длина		всасываю­

щего трубопровода, м; Eg— сумма приведенных сопротивлений во всасывающем трубопроводе, м; <p=l,l-s-l,2 — отношение максимальной скорости к средней во всасывающем трубопро­ воде; ii=0,005-4-0,003 — гидравлический уклон.

Баки-аккумуляторы широко применяются в условиях участ­ кового водоотлива и водоотливных установок малой произво­ дительности. Преимуществами этого способа заливки являются: отсутствие обратного клапана во всасывающем трубопроводе, устранение обмерзания нагнетательных трубопроводов, проло­ женных в шурфах или необогреваемых стволах шахты. Бакиаккумуляторы работают наделено при правильно выбранных размерах бака и тщательном выполнении трубных соединений, но усложняют гидравлическую схему установки.

Ниже приведены размеры однокамерных баков-аккумуля­ торов для различных типов насосов участкового водоотлива (рис. 5.3, в).

		ЦНС 38-80	ЦНС 105-95	ЦНС 60-70
Размеры всасывающего трубопровода:
диаметр dBC, мм .	......................	125	125	125
длина L от минимального уровня воды
в водосборнике до всасывающего пат­		7	7,4	8,2
рубка насоса, м . .
высота всасывания tfDC, м		5,2	5,6	5,7
Размеры бака-аккумулятора:
диаметр D $, м		0,35	0,4	0,42
высота Лб, м		0,8	1	0,85
объем Уб. м3		0,28	0,4	0,36

К предпусковым способам заливки относятся: заливка на­ сосов при помощи вакуум-насосов, из нагнетательного трубо­ провода и вспомогательным насосным агрегатом. Заливка из нагнетательного трубопровода не получила распространения из-за малой ее надежности. Ограниченное применение имеют также и вакуум-насосы для заливки главных насосов из-за ус­ ложнения гидромеханической схемы водоотливной установки н увеличения ее стоимости.

В зарубежной практике вакуум-насосы применяются при эксплуатации мощных водоотливных установок с централизо­ ванным удалением воздуха из всасывающей системы главных насосов, когда трудно применить установки с отрицательной высотой всасывания.

Для заливки насосов главных водоотливных установок про­ изводительностью 300 м3/ч испытаны вакуум-насосы, которые были встроены в конструкцию главных насосов. В этом случае вопросы заливки решаются независимо от гидрогеологических условий и конструкции насосной камеры.

Область применения вертикальных бустер-насосных агрега­ тов ограничилась единичными установками на глубоких гори­ зонтах угольной промышленности. Основным недостатком этого типа установок является выход из строя основного насосного агрегата при неисправном бустер-насосе.

5.5. Водоотливные установки с отрицательной высотой всасывания

Водоотливные установки, расположенные ниже уровня воды в водосборнике, широко применяются на шахтах горнорудной промышленности, где притоки шахтных вод колеблются от 500 до .20 000 м3/ч.

Вугольной промышленности заглубленные водоотливные установки эксплуатируются на шахтах производственных объ­ единений «Тквибулуголь», «Кизелуголь» и намечены к приме­ нению на шахтах производственного объединения «Кузбассуголь» и на строящихся шахтах Донбасса.

Вгорной промышленности большое распространение полу­

чают три типа автоматизированных водоотливных установок с отрицательной высотой всасывания: заглубленные насосные камеры, вертикальные насосы, с вспомогательным насосом. Применение .указанных установок дает значительные преиму­ щества по сравнению с установками с положительной высотой всасывания.

1.Упрощается схема автоматического управления и повы­ шаются технико-экономические показатели работы водоотлива.

2.Становится возможным применение спиральных насосов

смалой высотой всасывания и высоким к. п. д.

3.Устраняется явление срыва вакуума; отсутствие обрат­

ного клапана на всасывающей линии позволяет снизить гид­ равлические потери, упростить конфигурацию всасывающей ли- 'нии насосов, исключить явление кавитации, что способствует надежной работе насосов.

4. Повышается надежность сальниковых уплотнений вслед­ ствие воздействия на них избыточного давления вместо ваку­ ума.

5.Отсутствуют приборы, контролирующие заливку насосов.

Кнедостаткам заглубленного комплекса следует отнести следующие: увеличение объемов горных выработок, усложне­ ние строительства камеры водоотлива.

Применение водоотливных установок с заглубленными на­

сосными камерами началось с 1952 г. на Ленииогорском руд­ нике. Насосная камера пройдена в метаморфизованных туфах крепостью 8—10 по шкале проф. М. М. Протодьяконова и обо­ рудована пятью насосами 10НМКХ2 с подачей 800 м3/ч и вы­ сотой нагнетания 210 м; мощность электродвигателя 750 кВт.

На рис. 5.4 представлена водоотливная установка на одном из обводненных рудников. Насосная камера расположена на 8 м ниже уровня почвы околоствольного двора; на 2,5 м ниже расположен уровень почвы водосборника. В этой камере заль­ ного типа высотой 8,2 м свободно размещается насосное обо­ рудование и. мостовой кран. Между камерой и водосборником имеется водонепроницаемая перемычка, через которую выво­ дятся всасывающие трубопроводы. При таком расположении камеры насосы всегда залиты водой, что исключает необходи­ мость в специальных заливочных средствах.

Всасывающие трубопроводы расположены в индивидуаль­ ных водоприемниках, а их герметичность прохождения через железобетонную перемычку достигается применением сальни­ ков, что позволяет снизить вибрации трубопроводов, устранить возможность появления микротрещин в перемычке и т. д.

На рис. 5.5 представлена современная заглубленная водо­ отливная установка на 12 м ниже уровня почвы околостволь­ ного двора, где установлено восемь насосов 14М-8Х4. с пода­ чей 600 м3/ч и напором 390 м; мощность электродвигателя 1050 кВт. Камера имеет сечение 35 м2 в проходке при длине 58,2 м, крепление железобетонное толщиной 300 мм. Проходка камеры осуществлялась уступным забоем. После проходки про­ водилась раскоска и оформление ее свода. Насосная камера имеет три выхода на отметку откаточных выработок, сообща­ ется восстающим со стволом шахты и примыкает к подстан­ ции. По трубно-кабельному восстающему проложены три на­ гнетательных трубопровода диаметром 350 мм.

Водосборник состоит из двух параллельных секций, разде­ ленных на две изолированных части и связанных с помощью шиберных устройств. Для всасывающих трубопроводов прой­ дено семь водоприемных выработок. Предусмотрено блочное соединение двух насосных агрегатов на один трубопровод че­ рез горизонтальный обратный клапан и задвижку.

Водоотливная установка работает в двух режимах:

1) при нормальном притоке воды два насоса работают раз­ дельно, каждый на свой трубопровод;

2) при максимальном притоке воды работают четыре или шесть насосов; причем два насоса работают параллельно на

00

о

7-А\ \ \\\>

5о	Рис* 5*5. Водоотливная установка с отрицательной высотой всасывания на одном из бокситовых рудников:

/ — тягальная лебедка; 2 — ствол шахты; 3 — нагнетательный трубопровод; 4 — дренажные насосы; 5 — основной насос; 6 — всасывающий трубопровод; 7 — шнбер; 8 — кран-балка; 9 — задвижка

один трубопровод при скорости движения воды не свыше 1,8—

2,2 м/с.

Для прокладки нагнетательных трубопроводов в почве ка­ меры пройден специальный канал глубиной 1—1,2 м, что позво­ ляет более рационально разместить насосные агрегаты и улуч­ шить условия их доставки подъемно-транспортным оборудова­

нием.

Охлаждение асинхронных двигателей принято с разомкну­ тым циклом. Забор воздуха производится через специальное отверстие в фундаменте из канала со стороны всаса насоса, а выброс нагретого воздуха осуществляется в канал со сто­ роны нагнетания. Подогрев обмоток двигателя во время оста­ новки осуществляется включением специальных грелок.

Характерной водоотливной установкой в условиях обводнен­ ных рудных месторождений является установка иа одном из го­ ризонтов Миргалимсайского рудника (рис. 5.6). В насосной камере установлено шестнадцать насосов 14М-12Х4 с подачей по 1200 м3/ч и напором 240 м; мощность двигателей 1200 кВт. Насосная камера пройдена в породах крепостью 10—12 по шкале проф. М. М. Протодьяконова на 12 м ниже уровня почвы водосборника; она имеет сечение 70. м2 в проходке при длине

камеры 136 м и закреплена монолитным	бетоном	толщиной
500 мм. Камера соединена закрепленными	бетоном	ходками

с подстанцией, откаточными выработками в северной и южной частях.

Для прокладки нагнетательных трубопроводов и кабелей пройдены с поверхности два трубно-кабельных восстающих се­ чением 10,2 и 19,5 м2. По первому восстающему проложено семь, по второму — пять трубопроводов диаметром 329 мм.

Для переключения насосов на тот или другой трубопровод в специально оборудованной камере установлено 18 задвижек. Все выходы из насосной и подстанции оборудованы водонепро­ ницаемыми дверями. Для защиты ставов от гидравлического удара трубопроводы секционированы обратными клапанами на отметке 120 м. Дренаж воды из насосной 'камеры в водосборник осуществляется двумя насосами 12 К с подачей 22 м3/ч и на­ пором 15 м. На трех основных насосах установлены дополни­ тельные всасывающие трубопроводы для откачки воды непо­ средственно из -дренажного колодца, если по каким-либо при­ чинам сами дренажные насосы не справляются с притоками.

Комплекс водоотливного хозяйства горизонта состоит из двух водосборников сечением 8,6 м2, специальных выработок для соединения их с насосной, подстанцией и насосной камерой (рис. 5.7).

• Приток шахтных вод принимается эксплуатационными гор­ ными выработками, которые проходят в первую очередь в рай­ оне основных водотоков. Шахтные воды с вышележащих гори­ зонтов перепускаются на главные откаточные выработки и спе­

Для осуществления прямого водоотлива с гор. 1000 м при­ меняется высоконапорная арматура (задвижки, обратные кла­ паны), рассчитанная на рабочее давление 10 МПа. Опыт экс­ плуатации показал, что запорная арматура работает удовлет­ ворительно и перетоки воды отсутствуют. Это позволяет бес-

Рис. 5.8. Заглубленная насосная камера с общим водоприемником для двух всасывающих трубопроводов:

/ — наклонный

вентиляционный

ходок;

2 — дренажный колодец;

3 — дренажный насос

ЗК-9 (46

м3/ч,

Н - 30 м); 4 — дренажный

насос 8К-12а (290

ы3/ч,

Я=22 м);

5 — водораз-

деляющая

перемычка;

6 — водонепроницаемая

перемычка;

7 — коллектор

водосборни­

ков;

8 — задвижки клиновые (Л3 -1000

мм, Р у = 1 МПа);

9 — маслостанция ЦС-70 м

(70

л/м,

Р=0,3

МПа);

/0 — камера электрооборудования;

11 — ходок

для

доставки

обо­

рудования;

12 — иасос

ЦНС 800 (#«876

м);

/3 — электродвигатель

ДСП

140/74

(

=»3000 кВт, б кВ. 1500

об/мин);

14 — возбудитель ПН-400

(400 В,

25

кВт);

15 — наклон­

ный

ходок

в ЦПП; 16 — ствол

шахты;

17 — наклонный

трубный

ходок;

18 — кран

мо­

стовой ручной;

19 •— задвижка (£>3 « 300 мм, Py =*10 МПа);

2d — обратный

клапан

«300 мм,

Р у «10

МПа); 21 — нагнетательный

трубопровод

ф тр«300

мм);

2^ —задвиж­

ка

(D у«300

мм,

Р у =» 1

МПа); • 23 — всасывающая

сетка;

24 — таль

ручная

OD О)

*«

о

S

, и

ио

сз

О) X

2

№3

Капи­

тальная

Капи­

тальная

Т а б л и ц а 5.2

Характеристика некоторых водоотливных установок с отрицательной высотой всасывания

к

к

К(I)

Приток ПО

>* горизонту, м3/ч

*5

3 m

5,8 1600—2000

12 14 000—16 000

Размеры насос­				Характеристика основных насосных
ной камеры, м					агрегатов
			А
			О
			5
			ш	Насос		Двигатель
			о.
			и
<0	а	а	а
			о
а	а	s	Ч
	о.	о	о
а	а	а	а
§	В	а
			Миргалимсайский рудник
36	6	5,5	7	10НМКХ2		БАМСО
				(Q = 1000 м3/ч;		(Я = 680 кВт,
				Я =	140 м)	п — 1450 об/мин,
						U ~ 6 кВ)
135	8,5	8,2	16	14М-12Х4		ДДП-116/49-4
				(Q =	1200 мз/ч;	(Я = 1200 кВт,
				Я =	240 м)	п — 1450 об/мин,
						U = 6 кВ)

Лениногорский рудник

Характеристика насосных агрегатов собственных нужд

Насос Двигатель

2	(Q =	2К6	АОС-41/2
		30 м3/ч,	(Я = 4,6 кВт;
	Я = Ю м)		п = 2750 об/мин;
			U — 380 В)
3	12К-12а		АОС-41/2
	( 0 =	22 м3/ч,	(Я = 5,8 кВт,
	Я = 15 м)		п — 2750 об/мин,
			U = 380 В)

5,4 1600—3000	36 6 5,5 5	10НКМХ2		БАМСО	2	2Кб		АОС-41/2
		(Q =	800 м3/ч,	(Я = 750 кВт,		(Q =	30 м3/ч,	(Я = 4,6 кВт,
		Я =	210 м)	п = 1450 об/мин)		Я =	Ю м)	п — 2750 об/мин;
								U = 380 В)

,

Капи­	6	400—600	25 6 5	5 ЦНС 300-360
тальная				II	О СО
				“	СО

А2450М/4	2	2К6		АОС-41/2
(Я = 500 кВт,		(Q =	30 м3/ч	(Я = 4,6 кВт,
п — 1450 об/мин,		Я =	10 м)	п = 2750 об/мин,
U = 6 кВ)				U = 380 В)

Североуральские бокситовые рудники

Главная 12	2000	22 6 4,5 5	14М-8Х4		(ДСП-116/49-4	2	2Кб		Ъ
			(Q =	600 м3/ч,	Я = 1050 кВт,		II СУ	О со
			Я =	390 м)	п == 1450 об/мин,		Я =	10 м)
					Я = 6 кВ)

АОС-41/2 (Я = 4,6 кВт,

п= 2750 об/мин, U = 380 В)

Турьинское рудоуправление, шахта им. С. М. Кирова

Объеди­	4	150—200	23	45	4,6	4	ЦНС 180		А12-32-4
ненная							(Q =	180 м3/ч,	(Я = 400 кВт,
							Я =	476 м)	л = 1450 об/мин)
						Джезказганское месторождение
	8	300—450	21	4,2	3,8	4	8МС-7		А12-52-4
							(Q =	300 м3/ч,	(Я = 630 кВт;
							Я =	420 м)	п — 1450 об/мин,
									Я = 6 кВ)
						Гумешское месторождение
Капи­	б	300				5	8МС-7		А12-41-4
тальная							(Q =	300 м3/ч,	(Я = 500 кВт,
							Я =	360 м)	п = 1450 об/мин,

Я = 6 кВ)

2	ЗСН-1/1
	(Q =	8 м3/ч,
	Я = 44 м)
2	(Q =	2К-9	АОС-41/2
		20 м3/ч,	(Я = 5,8 кВт,
	Я =	18,5 м)	п = 2700 об/мин;
			U = 380 В);
1	ЗПН-1/2
	(Q =	13,5 м3/ч,
	Я = 12 м)

препятственно производить ремонт резервных агрегатов и тру­

бопроводов.

Для нормального пуска двигателей мощностью 3000 кВт при включении их на полное напряжение 6 кВ необходимо, чтобы потери напряжения не превышали 10 % от номиналь­ ного. Должны быть ограничены также токи к. з. Для обеспече­ ния надежной работы водоотливной установки при возрастании мощности к. з. на шинах центральной подземной подстанции до Рк<100 МВ*А осуществляется раздельное питание двига­ телей непосредственно от РУ-бкВ поверхностной понизитель­ ной подстанции. Применяются масляные выключатели с повы­ шенной разрывной способностью и усовершенствованная схема энергоснабжения. Вентиляция двигателей 3000 кВт с примене­ нием внутреннего обдува, очистительных фильтров и интенсив­ ное проветривание насосной камеры создают нормальные ус­ ловия для работы насосных агрегатов.

Анализ работы заглубленных водоотливных установок оте­ чественной горнорудной промышленности и за рубежом позво­ ляет обобщить некоторые положения, которые можно рекомен­ довать при их проектировании и эксплуатации..

Характеристика промышленных заглубленных установок во­ доотлива приведена в табл. 5.2.

Камеры располагаются вблизи клетевых стволов ниже уро­ вня горизонта околоствольного двора на 5—12 м с расположе­ нием по одной оси с центральной подземной подстанцией.

В комплект горных выработок заглубленной водоотливной установки входят: насосная камера; наклонный ходок с герме­ тичной дверью, соединяющей камеру с выработками около­ ствольного двора; коллекторы; водотрубный ходок; смотровая выработка, водосборники; ходок в центральную, подстанцию. Примыкание водосборников к насосной камере боковое. Тор­ цевое расположение водосборников менее распространено из-за сложности узла сопряжения камеры центральной подстанции со смотровой выработкой.

Насосная камера	представляет выработку зального типа,
где размещаются насосные агрегаты, трубопроводы, аппара­
тура управления и контроля. Доставка оборудования осуществ­
ляется подъемными	кранами. Наиболее выгодное сечение ка­

меры — прямоугольно-сводчатая форма с бетонным крепле­ нием. Толщина крепи свода и стен принимается в зависимости от вертикальной и боковой нагрузки соответственно 300—400 и 350—400 мм (по данным института «Южгипрошахт»).

Наклонный и смотровой ходки проходят с минимальным се­ чением и крепят в зависимости от горно-геологических условий: при глубине до 600 м — бетоном, при глубине свыше 1000 м — металлической крепью.

Водонепроницаемые перемычки, сооружения в местах со­ пряжения насосной камеры с водосборником выполняются же-

лезобетониымн с гибкой арматурой из бетона марки 200 тол­ щиной 400—500 мм в зависимости, от давления воды; глубина вруба на 1 м во все стороны от крепи ниши. При сооружении перемычки необходимо учитывать давление воды и коррозию бетона, вызываемую действием шахтной воды, которая ослаб­ ляет его прочность.

Учитывая большие притоки шахтных вод в условиях руд­ ных месторождений, водосборники сооружают из двух-трех ветвей значительной протяженности. Их соединяют с коллек­ тором и отгораживают друг от друга железобетонной перемыч­ кой с шиберной задвижкой, которая управляется из смотровой выработки, пройденной над коллектором.

Уровень воды выдерживается 1,5—2 м от почвы водосбор­ ника для постоянного подпора на колесо насоса и получения наилучших характеристик водоотливного комплекса.

Всасывающие трубопроводы выполнены индивидуальными для каждого насоса. Трубные коллекторы для всасывающих трубопроводов из-за малой надежности имеют ограниченную область применения. Трубопроводы проложены в водонепро­ ницаемой перемычке через специальные сальники, что облег­ чает замену всасывающего трубопровода. Задвижку, имеющую дистанционное управление, устанавливают в насосной камере.

Нагнетательные трубопроводы размещают в специально оборудованных каналах насосной камеры, что улучшает усло­ вия ревизии насосного оборудования и работы подъемно-транс­ портных устройств. В зависимости от принятого варианта рас­ положения трубопроводов меняются: ширина камеры, высота и расход материала на крепь. На нагнетательном трубопроводе каждого насоса выше нагнетательного патрубка за обратным клапаном устанавливают Задвижки: по две или по одной на насос в зависимости от числа трубопроводов. Установка обрат­ ного клапана (второго) в водотрубном ходке на каждом тру­ бопроводе обеспечивает безопасную работу обслуживающего персонала в период ремонтных работ.

Дренажные насосы откачивают воду из камеры в водоза­ борные колодцы по трубопроводам диаметром 100 мм; их по­ дача принимается от 50 до 100 м3/ч в зависимости от просочив­ шихся шахтных вод в насосную камеру.

К вспомогательному оборудованию заглубленных водоотлив­ ных установок относятся: мостовые краны, кран-балки, лебедки для доставки оборудования по водотрубному ходку.

5.6.Водоотливные установки глубоких горизонтов

свертикальными подкачивающими насосами

Сдвоенные агрегаты — насосы ЦНС 300 и вертикальные на­ сосы ВП-340 относятся к установкам с отрицательной высотой всасывания, где вспомогательные насосы выполняют функцию

всасывания, а главные насосы секционного типа — функцию нагнетания. Установки с вертикальными подкачивающими на­ сосами применяются в условиях глубоких горизонтов, когда из-за повышенного горного давления усложняется сохранность целиков насосных камер и водосборников от разрушения, а уве­ личенная газообильность угольных пластов обусловливает при­ менение электрооборудования во взрывобезопасном исполне­ нии.

На рис. 5.9 рассматривается гидравлическая схема главной водоотливной установки высокого напора на три насосных аг­ регата ЦНС 300-70Ф—ЦНС 300-1000 с вертикальными подка­ чивающими насосами ВП-340. Камеры главных водоотливных установок для насосов одного и того же типа независимо от числа колес и типа электродвигателя принимаются с одинако­ вым размером по ширине в свету. Особенности рассматривае­ мых установок: железобетонная крепь с полуциркульным сво­ дом, боковая прокладка нагнетательного трубопровода, водо­ заборные колодцы расположены посредине насосной камеры и имеют увеличенные размеры для установки трех или пяти вер­ тикальных подкачивающих насосов; камера ЦПП прилегает к насосной камере и между ними установлены противопожар­ ные двери; все задвижки оборудованы гидроприводом.

Рассмотрим опыт работы высоконапорной водоотливной ус­ тановки с подкачивающими насосными агрегатами на шахте им. Менжинского производственного объединения «Стахановуголь», которая выполнена по проекту института «Южгипрошахт».

Водоотливная установка оборудована тремя насосными аг­ регатами ЦНС 300 с напором 930 м и подкачивающими одно­

ступенчатыми вертикальными насосами	ВП-340 с	подачей
340 м3/ч и напором 23 м. Насос высокого	давления	пускается

в ход при закрытой задвижке и оборудуется необходимой кон­ трольно-измерительной аппаратурой на давление 10 МПа. Этот насос приводится во вращение асинхронным двигателем с ко­ роткозамкнутым ротором типа АЗП мощностью 1250 кВт с син­ хронной частотой вращения 3000 об/мин, напряжение 6 кВ. Двигатель имеет систему вентиляции, при которой внутри его корпуса двумя вентиляторами создается циркуляционный по­ ток воздуха. Воздух охлаждается водой, которая поступает из внешней сети в теплообменники, встроенные в конструкцию двигателя. Такая система вентиляции исключает загрязнение полостей двигателя пылью и уменьшает вероятность попадания метано-воздушной смеси в его корпус. Смазка подшипников двигателя централизованная и принудительная под давлением 0,03—0,05 МПа. Замена двигателей АЗП-1250 новыми двига­ телями ВАО аналогичной мощности позволит устранить слож­ ные вспомогательные системы продувки, смазки подшипников и водяное охлаждение.

Рис. 5.9. Водоотливная установка высокого давления с подкачивающими насосами (бустерами):

Многолетний опыт эксплуатации водоотливной установки высокого давления показал, что главные насосы ЦЫС 300-700— ЦНС 300-1000 работают удовлетворительно, обеспечивая необ­ ходимую подачу и напор. Система охлаждения двигателя тре­ бует сложной наладки и внимательного ухода. Вспомогатель­ ный насос с малыми габаритами и напором имеет простую кон­ струкцию. С применением этого насоса устраняются неполадки, связанные с малой надежностью работ всасывающей системы главного насоса и обратного клапана. В процессе испытаний установлено, что совместный пуск вспомогательного и главного насосов допустим лишь при незначительном объеме пустот в главном и всасывающем трубопроводах. Продолжительность заливки секционных насосов в этих условиях не превышает 20—25 с. При большом объеме пустот главного насоса и вса­ сывающего трубопровода, которые имеются в многосекционных и спиральных насосах, целесообразно применять последова­ тельный пуск насосов, чтобы предупредить возникновение осе­ вых усилий или подсос воздуха через сальники.

Тепловой контроль вспомогательных агрегатов усложнен по сравнению с обычными горизонтальными насосами. Контроли­ руется температура пяты вспомогательного агрегата, всех дру­ гих подшипников, сальниковых уплотнений и маслоохладите­ лей. Опыт эксплуатации показал, что вертикальный насос ВП-340 имеет значительную металлоемкость, к. п. д. примерно 57 %, затруднительные условия обслуживания всасывающей линии и возможность сброса нагрузки, если превышение уровня воды относительно всасывающей сетки менее 2,3 м. Большие затруднения вносит длинный трансмиссионный вал, когда на­ сос работает на загрязненной шахтной воде, что становится причиной преждевременных отказов в работе.

Испытания экспериментальных образцов погружного на­ соса ППН 300X20 на шахте им. Горького производственного объединения «Донецкуголь» в течение 4500 ч показали хоро­ шие результаты по уровню герметизации и к. п. д. (примерно 75 %) [33].

Вспомогательные насосные установки имеют значительные конструктивные особенности по сравнению с установками, ра­ ботающими при положительной высоте всасывания. Разрабо­ танные схемы автоматического управления позволяют достичь бесперебойной работы насосов и строгого выполнения последо­ вательности пуска и остановки агрегата. К недостаткам ис­ пользования вспомогательных насосных установок относятся следующие: усложненная конструкция насосных агрегатов, не­ достаточно проверенная работа вспомогательных насосов при откачке загрязненных шахтных вод и необходимость посторон­ него источника чистой воды для охлаждения обмоток двига­ телей и подшипников. Положительный опыт эксплуатации вспо­ могательных агрегатов на шахтах Донбасса, рудниках СУБРа,

Эльзас-ЛотаринГий показывает, что установки этого типа при­ меняются в определенных горнотехнических условиях, полу­ чают распространение. Объем насосной камеры при установке вертикальных подкачивающих насосов остается одинаковым по сравнению с объемом при обычных горизонтальных насосах для одинаковой подачи и высоты нагнетания.

5.7. Водоотливные установки с вертикальными насосами

Особенностью этих установок является вертикальное рас­ положение насоса и двигателя на одной оси. Размещение на­ соса ниже уровня пола насосной камеры позволяет создать по­ стоянный подпор воды во всасывающей системе. Рассмотрим водоотливную установку с вертикальными насосами на при­

мере	некоторых рудников США. Водоотливная установка
(рис.	5.10) оборудована тремя вертикальными одноступенча­
тыми	насосами спирального типа с подачей 5,6 м3/с	при вы­
соте	нагнетания 120—130 м; частота вращения	агрегата

450 об/мин. Насосные агрегаты работают на общий нагнета­ тельный трубопровод и присоединены к нему специальным патрубком под углом 45—60°. Насосы установлены с синхрон­ ными электродвигателями на одном валу. Мощность и напря­ жение электродвигателей с закрытой водяной системой охлаж­ дения составляют 9200 кВт и 6,3 кВ. Электродвигатели распо­ лагаются выше рудничного двора на 0,8 м, а спиральные насосы — на 7,6 м ниже уровня пола насосной камеры. Для ос­ мотра всасывающих устройств насоса и чистки зумпфа прой­ дены специальные выработки, изолированные от водосборника. Большими преимуществами водоотливных установок с верти­ кальными насосами являются: повышение безопасности работы и сокращение объемов насосных камер по сравнению с заглуб­ ленными. Насосная камера рудника «Додж» при общей произ­ водительности установки 60 тыс. м3/ч имеет объем (с учетом кранового оборудования) 0,21 м3 на 1 м3/ч установленной по­ дачи насосных агрегатов. Это в два раза ниже объемов насос­ ных камер с положительной и отрицательной высотой всасы­ вания.

Надежность эксплуатации мощных вертикальных насосов зависит от компенсации вертикального осевого усилия, проти­ воположного по направлению напора. Применение двусторон­ него всасывания позволяет уравновесить осевые усилия и при­ менить вертикальные насосы с подачей 4000—5000 м3/ч при напоре 400—500 м.

Бескамерный водоотлив. Применение вертикальных глубин­ ных насосов открывает перспективы к оборудованию бескамерного водоотлрша. Опыт эксплуатации в СССР и за рубежом показывает его большие преимущества: нет необходимости

В йрбхбДке насосных камер большого объема й вспомогатель­ ных выработок; устраняется опасность затопления насосных агрегатов, которые рассчитаны для работы в погруженном сос­ тоянии. Появляется возможность использования вертикальных шахт для размещения в них «погружных электронасосов. Упро-

1Z 11-

Рис. 5.10. Водоотливная				установка с вертикальными насосами:
/ — кран грузоподъемностью 59 т;				2 — вспомогательный кран грузоподъемностью						5 т;
3 — гидравлический привод			задвижки;		4 — трубопровод			(£>Tp=3,l м); 5 — электродвига­
тель (ЛГ=9200 кВт, £/=6,3			кВ, я=450		об/мин);		6 — лаз	для осмотра	зумпфа; 7 — клапан
для спуска	воды лз	става (£>к =300			мм); 8		— трубопровод к зумпфу; 9 — насос			(Q =
=20 000 м3/ч,	//=130	м);	10 — обратный			клапан на всасывающем			трубопроводе;	/ / —
зумпфовые насосы;		12 — всасывающий				трубопровод;		/3 — винтовая	лестница; 14 — об­
				ратный клапан

щается компоновка нагнетательных трубопроводов, отпадает необходимость во всасывающих трубопроводах, обратных кла­ панах и устраняется опасность кавитации.

Бескамерный водоотлив снижает капитальные и эксплуата­ ционные затраты и повышает качество водоотливных устано­ вок.

рующей емкостью при непостоянном притоке карьерных вод, осуществляя очистку и осветление их от механических при­ месей. Очистка водосборников осуществляется грязевыми на­ сосами с транспортировкой загрязнений также за пределы ка­ рьера [35].

Опыт осушения Сарбаевского, Тихвинского и других место­ рождений показывает, что из-за многообразия гидрогеологиче­ ских условий отсутствуют типовые схемы организации работы карьерных водоотливных установок. Поэтому важно правильно выбрать схему организации водоотлива. Наиболее широко при­ меняется одноступенчатая схема откачки воды с нижних гори­ зонтов на поверхность с последующей очисткой ее и исполь­ зованием для технических нужд предприятия. Для повышения

Рис.	5.12. Открытая				карьер­
ная	водоотливная			установка:
1 —• водосточные			канавы;		2 — дре­
нажный		трубопровод		для	подачи
воды	в водосборник;			3 — водосбор­
ник;	4 — насос		для заливки ЗПИ;
5 — всасывающий				трубопровод;
6 — насос;		7 — здание			насосной
станции;		8 — нагнетательный				тру­
бопровод;		9 — электропусковая				ап­
паратура;		10 — электродвигатель

экономичности работы всего комплекса водоотлива применя­ ется дренаж шахтных вод с верхних уступов во всас насосов нижних гЬризонтов.

При больших притоках воды на различных отметках карь­ ера применяют схемы с расположением водоотливных устано­ вок на нескольких уступах с их последовательной работой. Раз­ новидностью схемы является комбинированный способ работы поверхностных водоотливных установок с подземными дренаж­ ными комплексами. Вода в нижних уступов подается насосами в водосборники, оборудованные на верхних горизонтах. После очистки от механических примесей вода через пропускные трубы отводится в дренажные подземные выработки, откуда откачивается за пределы карьера. В этих условиях наиболее эффективно осушать карьеры, подавая воду с верхних гори­ зонтов во всас главных насосов дренажного подземного комп­

лекса.

Опыт эксплуатации плавающих водоотливных установок Байдаковского карьера производственного объединения «Александрияуголь» показывает эффективность их работы в период ливней и аварийных притоков карьерных вод во время павод­ ков. В этом случае понтон поднимается вместе с уровнем воды в водосборнике, и автоматизированная работа насосных агре­ гатов позволяет успешно осуществлять осушение карьеров при аварийных режимах.

Скважинные водоотливные установки различного типа ши­ роко применяются для осушения карьеров. Эти установки со­ держат: водопонижающую скважину, погружной электронасос, систему трубопроводов и аппаратуру управления. Диаметр скважины зависит от размеров насосного агрегата и изменя­ ется от 150 до 500 мм. Насосы ЭЦНВ для скважинного водо­ отлива выполняются многоступенчатыми и предназначаются для откачки неагрессивных шахтных вод, имеющих темпера­ туру не выше 25 °С с содержанием механических примесей не более 0,01 % по весу. Валы насосов и электродвигателей со­ единяются подвижной роликовой муфтой, а корпуса смежных секций — шпильками. Осевое усилие уравновешивается с по­ мощью отверстий разного диаметра на заднем и переднем дис­ ках, что создает дополнительное усилие, направленное вверх и частично уравновешивающее усилие на торец вала. Для вос­ приятия осевого усилия предусмотрена самоустанавливаюицаяся резиновая гидродинамическая пята. Кабель для питания электродвигателя опускают в скважину одновременно с колон­ ной нагнетательного трубопровода. При работе насосного агре­ гата вода засасывается через сетку, расположенную между на­ сосом и двигателем, и подается в нагнетательный трубопровод. Насосы ЭЦНВ являются основным типом из применяемых для осушения и водопонижения карьеров. При изготовлении их ши­ роко используются неметаллические материалы (износостой­ кая резина и антифрикционные сплавы). Водоотливные уста­ новки оборудуются фильтрами для предотвращения размыва горных пород вокруг скважин и попадания механических при­ месей в поток воды. Общий вид скважинной водоотливной ус­ тановки приведен на рис. 5.13. Над скважиной оборудуются киоск для размещения электроаппаратуры и система диспет­ черского контроля и управления электронасосными агрегатами. Опыт эксплуатации скважинного водоотлива на Сарбаевском, Горевском и других карьерах позволяет сделать некоторые обобщения его работы.

Основное внимание необходимо обращать на оборудование скважины эффективными фильтрами для предохранения цент­ робежных насосов от попадания мелких фракций песка.

Эффективность использования и надежность электронасосов за.висит от сохранения паспортной характеристики. Однако дей­ ствительные характеристики после 2000 ч работы располага­ ются значительно ниже, что вызывает также снижение к. п. д. установки. Наблюдения показывают, что высота подпора воды в скважине для эффективного режима погружных насосов не должна быть менее 15—20 м. Этим исключаются кавитацион­ ные режимы и обеспечивается нормальная подача насосов.

В практике осушения карьеров используют последователь­ ную работу двух насосов ЭЦНВ в одной скважине и с приме­ нением обводного устройства в самой скважине, что значи-

тельио расширяет промышленную зону по напору. Несоответст­ вие между подачей и дебитом скважины приводит к пульсиру­ ющему режиму работы агрегата. При этом снижается подача насоса.

Повреждение фильтра при спуске насосного агрегата в сква­ жину приводит к откачке загрязненных шахтных вод, эрозион­

ному	износу деталей				насоса,
особенно		первой		ступени, и
выносу		песка	из	скважины,
что	сокращает		срок		службы

погружных насосов до 2500— 3000 ч.

Отсутствие надежных ав­ томатических устройств, конт­ ролирующих подачу насоса и дебет скважины, также сни­ жает надежность работы сква­ жинного водоотлива. Для по­ вышения надежности работы скважинных электронасосов необходима защита электро­ двигателей от токов к. з. и перегрузки. Перспективна раз­ работка надежной защиты ав­

томатического

пуска

электро­

насосов в зависимости от под­

пора

воды

в

самой

сква­

жине.

эксплуатации

пока­

Опыт

зывает,

что

водопонижающие

скважины

малоэффективны

при

слабопроиицаемых

поро­

дах. В этих условиях необхо­

димо

содержать

большое чис­

ло работающих насосов, рас-

сосредоточенных

на

обширной

Рис. 5.13. Скважинная водоотливная

территории,

что затрудняет их

установка

с

погружным

электрона­

централизованное

управление

1 — задвижка;

сосом:

3 — станция

и повышает эксплуатационные

2 — манометр;

управления;

4 — колено с фланцем;

S —

расходы.

опорная плита; 6 — нагнетательный

тру­

способ

осуше­

бопровод;

7 — пояс; 8 — муфта; 9 — ка­

Подземный

бель; 10 — насос; 11 — сетка;

12 — элек­

ния

применяется

при

много­

тродвигатель

слойной

толще

неустойчивых

и слабопроиицаемых пород. Стволы дренажных шахт заклады­ вают за границами карьера. В них размещают клети с противо­ весами, лестничные отделения и водоотливные трубопроводы. Горизонтальные дренажные выработки, опоясывающие карьер по периметру, проходят с уклоном 0,002—0,003 в сторону цент­

кратилось количество ремонтного персонала. Сниженные экс­ плуатационные затраты позволяют в течение трех-четырех лет окупить стоимость проходки и оборудования заглубленных на­ сосных камер. Это подтверждает опыт эксплуатации рудников СУБРа, Лениногорского, Ангарского и др.

Совершенствование установок с положительной высотой вса­ сывания осуществляется следующими методами: улучшением конструкции насосных камер, применением высокоэффективных насосов, рациональных схем водоотлива, улучшением конструк­ ций трубопроводов, а также схем ..энергоснабжения и автомати­ зации. Это позволяет значительно снизить стоимость комплекса оборудования и эксплуатации водоотливных установок.

Перспективно применение бескамерного водоотлива, область которого будет возрастать в связи с ростом различных типов глубинных и погружных электронасосов, выпускаемых маши­ ностроительными заводами.

Применение водоотливных установок с отрицательной высо­ той всасывания является перспективным направлением при обо­ рудовании мощных водоотливных установок в сложных гидро­ геологических условиях. Многолетний опыт эксплуатации этих установок на рудниках цветной металлургии показал их пре-- имущества. Перспективными планами развития горнорудной промышленности эти установки намечены к широкому внедре­ нию в практику работы рудников.

Необходимо продолжить работы по совершенствованию всего комплекса водоотливного хозяйства в направлении при­ менения высокоскоростных насосных агрегатов, улучшения кон­ струкции трубных коллекторов, более рациональной компо­ новки насосного оборудования и повышения надежности ра­ боты.

Наиболее перспективным направлением в области осушения карьеров следует считать: модернизацию и усовершенствова­ ние погружных электронасосов, расширение их номенклатуры по подаче и напору, совершенствование всего дренажного комп­ лекса с целью снижения себестоимости проходки горизонталь­ ных выработок с применением средств комплексной механиза­ ции. Широкое применение заглубленных насосных камер в системе дренажного комплекса способствует повышению эф­ фективности работ по осушению карьеров.

Следует также разрабатывать усовершенствованные бескон­ тактные схемы и аппаратуру автоматического управления с уче­ том гидрогеологических особенностей карьеров, особенно в ус­ ловиях скважинных и плавающих водоотливных установок, для контроля и регулирования уровня, давления, расхода и темпе­ ратуры с дистанционным измерением параметров. Необходимо создавать и внедрять новые элементы сети — арматуру, осо­ бенно для глубоких карьеров,