Расчет притока воды в карьер

В связи с глубоким залеганием уровня подземных вод (Нст.=180-200 м) первого от поверхности безнапорного нижнекембрийского водоносного комплекса основной водоприток в карьер на месторождении «Надежда» будет формироваться в теплый период года за счёт выпадающих атмосферных осадков и талых вод при весеннем снеготаянии.

Расчет водопритока в карьер выполнен на период максимального разворота работ, т.е. на максимальные площадь и глубину карьера.

Максимальное количество жидких осадков за сутки (ливневые осадки) по данным метеостанции Алдан составляет 57 мм, продолжительность ливня обычно 30-40 минут.

Приток воды в карьер за счет ливневых осадков рассчитан по формуле:

Расчет притока воды в карьер - student2.ru ,

где Fк – максимальная площадь карьера на конец отработки участка,

hм – максимальное возможное количество осадков, выпадающих за сутки, hм = 0,057 м;

lк– коэффициент стока; в пределах карьера lк = 0,7;

Расчет притока воды в карьер - student2.ru – относительная интенсивность осадков, Расчет притока воды в карьер - student2.ru = 0,64;

Расчет притока воды в карьер - student2.ru – переходный коэффициент от слоев дождевого стока вероятностью 1% к вероятности превышения 10%, Расчет притока воды в карьер - student2.ru = 0,54;

t – время поступления осадков в карьер, t = 24 ч.

Средняя величина поступления воды в карьер за счет жидких атмосферных осадков в теплый период года определена по формуле:

Расчет притока воды в карьер - student2.ru ,

где h0 – слой осадков за теплый период года, h0 = 337 мм;

Т – продолжительность теплого периода, Т = 150 дней ´ 24 = 3600 ч.

Основная часть водопритока в карьеры за счёт атмосферных осадков (68-70%) формируется в период весеннего снеготаяния, продолжительность которого не превышает один месяц. Величина водопритока за счет талых вод рассчитана по формуле:

Расчет притока воды в карьер - student2.ru

где d - коэффициент, учитывающий удаление снега с площади карьера, d=0,7;

hс - максимальная мощность снега, hс=0,8 м;

λ4 – коэффициент стока в период снеготаяния, λ4 = 0,7;

tс - длительность интенсивного снеготаяния, tс=15 суток;

rс - плотность снега, rс=0,23 т/м3;

rв - плотность воды, rв=1 т/м3.

Результаты расчётов величины водопритока в карьер в центральной части месторождения «Надежда» приведены в таблице 3.14.

Отведение карьерных вод

Учитывая расположение продуктивных отложений и порядок продвижения фронта горных работ, для нормальной отработки залежи должны выполняться работы по отведению талых и ливневых вод из карьера. Ливневые и талые воды, поступающие в карьер, будут собираться с использованием водосборных канав в зумпф, пройденный ниже подошвы продуктивных отложений, и отводиться принудительным водоотливом с откачкой на рельеф за пределы карьера.

Таблица 3.14.

Результаты расчёта величины прогнозного водопритока в карьеры

Название месторож дения Название карьера   Плошадь карьера     Fк, тыс. м2 Величина водопритока в карьер   Максимальный водоприток в карьер   Qmax (Qливн+Qтал) м3   Средний установив шийся водоприток в карьер,   Qуст., м3
За счет ливневых осадков,     Qливн., м3 За счет жидких атмосферных осадков, Qатм., м3 За счет талых вод,     Qтал., м3
«Надежда» Карьер «Центральный» 165,4 95,0 10,8 41,4 136,4 10,8

При разработке центральной части (блок 8-С1) месторождения рудного золота «Надежда» Нижнеякокитского рудного поля в пределах границ горного отвода намечено сооружение одного зумпфа в карьере. Зумпф располагается в месте с наиболее низкими отметками дна карьера. Размеры зумпфа устанавливаются с учетом заиливания и льдообразования в холодный период года. Глубина зумпфа – 2,0 м, длина и ширина по дну – 4,0 м, вместимость 102 м3 (рис. 3.2).

Расчет притока воды в карьер - student2.ru

Рис. 3.2. Параметры зумпфа для сбора карьерных вод при водоотливе

Объем земляных работ по сооружению зумпфа – 102 м3.

Из зумпфа сброс карьерных вод на рельеф будет осуществляться с помощью центробежного насоса, производительность которого подбирается в зависимости от глубины карьера и величины максимального водопритока.

Отвод на рельеф за пределы карьера откачиваемой из зумпфов воды будет осуществляться с помощью трубопровода из металлических труб.

Целесообразная скорость движения воды в нагнетательном трубопроводе насоса составит:

Расчет притока воды в карьер - student2.ru =1,85 м/с

где Q – максимальный приток воды.

Расчетный внутренний диаметр нагнетательного трубопровода:

Расчет притока воды в карьер - student2.ru = 0,162 мм

Расчетное давление воды в трубопроводе:

Расчет притока воды в карьер - student2.ru = 2,11 Мпа

где ρ – плотность откачиваемой воды, с учетом наличия взвесей в карьерных водах,

ρ = 1010 кг/м3;

q – ускорение свободного падения, q = 9,8 м/с2;

Н – расчетный напор насоса, м.

Расчет притока воды в карьер - student2.ru = 213 м,

здесь НВС – высота всасывания, НВС = 1,5 м;

НН – высота нагнетания, с учетом максимальной разницы между отметками дна карьера и поверхности на момент завершения разработки запасов;

η – КПД трубопровода, предварительно η = 0,5;

Толщина стенки труб исходя из величины рабочего давления:

Расчет притока воды в карьер - student2.ru = 1,8 мм,

где σВ – допустимое сопротивление разрыву стали, МПа.

Для стали Ст. 2сп, σВ = 340 МПа.

Расчетная толщина стенки труб с учетом коррозионного износа:

Расчет притока воды в карьер - student2.ru = 2,54 мм,

где σки – скорость коррозионного износа внутренней поверхности, σки = 0,1 мм/год;

Т – планируемый срок службы трубопровода водоотлива, Т = 1 год.

Расчетные параметры и принятые диаметры нагнетательных трубопроводов для отвода за пределы карьеров откачиваемой из зумпфов воды приведены в таблице 3.15.

Таблица 3.15.

Параметры нагнетательных трубопроводв для отвода воды из карьеров

Название месторождения Название карьера Максимальный приток воды, Q, м3 Высота нагнетания НН, м Расчетный внутренний диаметр нагнетательного трубопровода Др, м Расчетное давление воды в трубопроводе, Р, МПа Расчетная толщина стенки трубы с учетом коррозионного износа, δР мм Принятый стандартный диаметр труб по ГОСТ 8732-78
«Надежда» Карьер «Центральный» 136,4 0,162 2,1 2,54 168х5,0

Расчетный внутренний диаметр всасывающих трубопроводов при скорости воды в них Расчет притока воды в карьер - student2.ru определяется по формуле Расчет притока воды в карьер - student2.ru и будет соответствовать диаметру нагнетательного трубопровода.

Потери напора в нагнетательном трубопроводе рассчитываются по формуле:

Расчет притока воды в карьер - student2.ru = 1,0 м,

где λН – коэффициент линейных гидравлических сопротивлений в нагнетательном трубопроводе: Расчет притока воды в карьер - student2.ru = 0,0036;

lн – максимальная длина нагнетательного трубопровода;

ΣξН – сумма коэффициентов местных сопротивлений (открытой задвижки, обратного клапана и 2 колен): ΣξН = 0,08+5,5+2×0,084 = 5,75 м.

Потери напора во всасывающем трубопроводе принимаются равными ΔНВС = 1,5 м.

Сумма потерь насоса: ΔН = ΔНН + ΔНВС = 2,5 м.

Необходимый расчетный напор насоса:

НР = НВС + Нн + ΔН = 109 м

Результаты расчета необходимого напора и рекомендуемые типы насосов для откачки воды из карьера приведены в таблице 3.16.

Таблица 3.16.

Результаты расчета необходимого напора и рекомендуемые типы насосов

Название месторождения Название карьера Максимальный приток воды, Q, м3 Высота нагнетания НН, м Максимальная длина трубопровода, l, м Скорость движения воды в нагнетательном трубопроводе Vр, м/с Потери напора в нагнетательном трубопроводе, DНН, м Расчет ный напор насоса Нр, м Рекомен дуемый тип насоса
«Надежда» Карьер «Центральный» 136,4 1,85 1,0 ЦНС 180-128

Уточненный КПД трубопроводов ( Расчет притока воды в карьер - student2.ru ) составит 0,97.

Максимальный приток ливневых вод в карьер в период снеготаяния маловероятен и может иметь место не чаще 1 раза за все время разработки карьера. Установившийся средний расход карьерных вод будет составлять 10,8 м3/ч, поэтому для их откачки достаточно 1,5 часов работы насоса в сутки. Максимальный приток воды в карьер с помощью рекомендуемого типа центробежного насоса будет откачен за 18 часов, что соответствует требованиям ЕПБ.

В меженный период насосы включаться не будут.

Трассы трубопроводов водоотливной установки выбираются из условия получения минимальной длины и минимальных углов поворота. Трубопровод эксплуатируется 1 год и переносится два раза по мере продвижения фронта горных работ. Трубы укладываются на лежни или низкие деревянные опоры, высота которых определяется рельефом трассы и обеспечивает относительно равномерный продольный уклон. Так как зумпф располагается в наиболее низких участках карьера, трасса трубопровода в пределах дна выработанного пространства будет иметь незначительный подъем в 2÷4°. В наиболее низком участке трассы трубопровода (как правило, вблизи зумпфа) устанавливается водоспускная задвижка.

4 ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ РУД

Наши рекомендации