Антонов Э.И. Пути ликвидации зашламляемости водосборников действующих шахтных водоотливных установок. / Шахтное строительство. -1983. -№7. -с.21...23.
Пути ликвидации зашламляемости водосборников действующих шахтных водоотливных установок.
Эффективность работы шахтного водоотлива во многом зависит от того, насколько успешно обеспечивается незашламляемость водосборных емкостей. В традиционных схемах главной водоотливной установки применены водосборники малого сечения и значительной протяженности, что затрудняет, а во многих случаях исключает возможность использования средств механизации для удаления осевшего в них шлама. Поэтому для очистки водосборников еще широко применяется ручной труд
В настоящее время предложена новая технологическая схема шахтного водоотлива, в которой предусмотрены заглубленные насосные камеры и наклонные самосмывающиеся водосборники с уклоном не менее 0,01 в сторону приемных колодцев. При незаглубленных камерах необходимо сооружать дополнительную выработку, которая является промежуточной гидротранспортной линией между местом сбора общешахтного притока (нижней отметкой околоствольного двора) и приемным колодцем. Поэтому, отмечая в целом большую перспективность новой схемы, следует отметить, что она в основном предназначена для вновь строящихся сооружений водоотлива.
Рисунок 1 Схема водоотливной установки с приточным трубопроволом при расположении осветлителя в приемном колодце:
а - в плане; б - разрез вдоль регулировочного водосборника; в - разрез вдоль аварийного водосборника; 1 - приточный трубопровод; 2 - аварийная емкость; 3 - приемный колодец; 4 - приточный приямок; 5 - перемычка приточного приямка; 6 - гидроизоляционная перемычка; 7 - нормально открытая задвижка; 8 - регулировочная емкость; 9 - разделительная перемычка; 10 - переливная перемычка; 11 - соединительный трубопровод; 12 - нормально закрытая задвижка; 13 - выработка околоствольного двора; 14 - ходок; 15 - насос водоотлива; 16 - осветлитель;17 - гидроэлеватор.
В данной работе предлагается схема принципиальной особенностью которой является применение приточного трубопровода, устанавливаемого с уклоном к приемному колодцу в одной из ветвей водосборника ( см. рисунок ). Входной участок трубопровода герметично заделан в перемычке приточного приямка. Выходной — в гидроизоляционной перемычке приемного колодца и снабжен нормально открытой задвижкой, через которую он сообщается с установленным в колодце малогабаритным осветлителем. Последний, должен быть оснащен средством для удаления шлама ( например, гидроэлеватором ) и полочными блоками, что позволяет эффективно осветлять воду
Во второй ветви водосборника расположена переливная перемычка, с помощью которой образована примыкающая к колодну горизонтальная регулировочная емкость. Размещенный с другой стороны участок аварийной емкости через соединительный трубопровод с нормально закрытой задвижкой сообщается с приемным колодцем. Между ветвями водосборника ( в самом их начале ) установлена разделительная перемычка.
В процессе работы установки общещахтный приток, скапливающийся в нижней точке околоствольного двора, поступает через приточный приямок и трубопровод в осветлитель приемного колодца. В осветлителе твердые частицы выпадают в бункерную часть, а осветленная вода переливается в приемные колодцы и далее — в регулировочную емкость водосборника.
При наполнении последнего до верхнего уровня ( ВУ ) включаются насосы водоотлива и осушают его до нижнего уровня ( НУ ). Одновременно с помощью гидроэлеватора шлам должен транспортироваться из бункера осветлителя в подземный шламонакопитель ( или на поверхность ). Аварийная емкость при этом остается свободной от воды.
В аварийных ситуациях регулировочная емкость наполняется до аварийного уровня ( АУ ), после чего жидкость начинает переливаться в аварийную емкость. При этом от осветлителя приток последовательно проходит через приемные колодцы и регулировочный водосборник, вместимость которого, как правило, должна быть рассчитана на прием не менее часового притока. За счет относительно большой длины транспортирования и малых скоростей потока, жидкость в комбинированном резервуаре очищается от не улавливаемых в осветлителе твердых мелкодисперсных частиц. Поэтому в аварийные емкости обеих ветвей водосборника будет поступать практически полностью осветленная жидкость, в связи с чем они не будут заиливаться и, следовательно, отпадает необходимость в их очистке. Оседающая же мелкодисперсная фракция, которая в процессе откачки будет скапливаться в приемных колодцах, удаляется насосами водоотлива на поверхность шахты и затем поступает в водоочистные сооружения.
После ликвидации аварийной ситуации вначале осушают регулировочную емкость, а затем открывают ( одновременно или поочередно ) нормально – закрытые задвижки и откачивают жидкость из аварийных емкостей до НУ, после чего эти задвижки снова закрывают.
Следует отметить, что эту схему можно применять и при других сочетаниях ее элементов. Например, иногда целесообразно отказаться от применения переливной перемычки — достаточно установить только разделительную перемычку. В этом случае одну из ветвей можно использовать в качестве регулировочной емкости, в связи с чем отпадает необходимость и в соединительном трубопроводе. В ряде случаев может оказаться более рациональным оборудовать приточными трубопроводами обе ветви водосборника. Тогда каждая из них поочередно будет выполнять функцию регулировочной и аварийной емкостей. Могут быть и другие варианты схемы.
При проектировании установки по предлагаемой схеме очень важно правильно определить основные параметры трубопровода и осветлителя, величину перепада по высоте между уровнем воды в приточном приямке и АУ.
Диаметр трубопровода dтр должен обеспечивать возможность эффективной самоочистки трубопровода. Для этого скорость жидкости при минимальном притоке Qпр должна быть не меньше ее критической величины Vmin, которая зависит от содержания и гидравлической крупности твердого и, как правило, не более 0,7—1 м/с. При этом следует исходить из величины скорости при максимальном притоке.
В результате можно установить минимально допустимую величину перепада по высоте между уровнем воды в приточном приямке и АУ.
Анализ геометрических особенностей водосборных емкостей, проведенный по типовым проектам Южгипрошгхта, показал, что в большинстве случаев можно обеспечить достаточное значение i = 0.03— 0,01. Диаметр трубопровода в этом случае не будет превышать 500 мм, а практически легко достижимые значения i = 0.004—0,008 будут вполне приемлемыми.
Трубопровод должен быть установлен таким образом, чтобы был обеспечен его равномерный уклон ( без перегибов ) в сторону колодца. С целью увеличения i путем уменьшения L можно устанавливать его в более коротких ветвях водосборников.
В последние годы были разработаны и успешно прошли промышленные испытания многие высоко эффективные типы малогабаритных полочных осветлителей, применение которых позволяет по сравнению с обычными отстойниками повысить нагрузку по твердому в 50 и более раз. Например, с их помощью можно улавливать частицы твердого менее 50 мк, причем для притока 275 м3/ч занимаемая осветлителем площадь не превышает 5 м2. Учитывая, что площадь поперечного сечения типовых колодцев составляет примерно 10—15 м2, а число резервных насосов можно сокращать, на многих установках, особенно при относительно небольших притоках, осветлители можно размещать в колодцах без реконструкции установки. Если же требуется расширение установки в целом, то может оказаться целесообразной и проходка дополнительного колодца, который можно использовать полностью в качестве осветлителя. Таким образом, в каждом конкретном случае необходимо определять наиболее рациональный конструктивный вариант. Если приемные колодцы постепенно заиливаются мелкодисперсной фракцией, их целесообразно оборудовать периодически используемыми разрыхляющими насадками, подключенными к одному из насосов водоотлива.
Если установить осветлитель в колодце невозможно, то его можно разместить в начале водосборника. Тогда переливную перемычку устанавливают таким образом, чтобы регулировочная емкость размещалась на начальном участке ветви водосборника, между осветлителем и аварийной емкостью, и сообщалась с колодцами горизонтальным приточным трубопроводом, размещенным в последней. В этом случае приток поступает непосредственно в осветлитель, а осветленная вода переливается в регулировочный водосборник и по приточному трубопроводу поступает в приемный колодец.
Таким образом, в обоих вариантах схемы в установку дополнительно вводятся приточный трубопровод, осветлитель, перемычки, что потребует, незначительного объема работ. В то же время при таких решениях водосборники не зашламляются и для этого не требуется изменять их уклоны и сооружать дополнительные нетиповые выработки, т. е. традиционное объемно-планировочное решение водоотлива полностью сохраняется. Поэтому предлагаемые технологические схемы, обеспечивающие простое разделение водосборника на регулировочную и аварийную емкости, можно применять на действующих шахтах.
Эффективность можно значительно повысить за счет более высокого качества осветления воды, что позволит отказаться от применения на поверхности шахт отстойников, сооружаемых перед фильтровальными станциями. Анализ существующих способов и средств осветления подтверждает, что во многих случаях может быть достигнуто необходимое качество осветления шахтной воды.