Способ осушения карьера

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при откачивании воды из карьера в теплое время года. Способ осушения карьера включает циклическое откачивание карьерных вод на поверхность с помощью присоединенных к трубопроводной сети насосных агрегатов, работающих в расчетном режиме с обеспечением требуемого расхода воды при оптимальных значениях КПД, периодические переходы с расчетного режима работы на высокопроизводительные за счет изменения напорной характеристики трубопроводной сети путем выпуска части расхода воды в окружающую атмосферу из оросительных устройств, подключаемых к трубопроводной сети, и управление высокопроизводительными режимами работы в пределах рабочего интервала напорной характеристики насосов за счет регулирования путевого расхода воды с помощью запорно-регулирующей арматуры. Откачивание карьерных вод на поверхность выполняют с помощью насосных агрегатов, расчетный режим работы которых находится в области возрастания оптимальных значений КПД до максимальной величины при увеличении подачи насосов. Выпуск части расхода воды в окружающую атмосферу при высокопроизводительных режимах работы насосных агрегатов осуществляют в зонах конвективного движения воздушных масс, а при управлении высокопроизводительными режимами изменяют дисперсность распыляемых оросительными устройствами капель воды. Технический результат состоит в увеличении производительности насосных агрегатов за счет сокращения расстояния транспортирования и высоты подъема части объема карьерных вод при сохранении расчетной мощности водоотливной установки, что позволяет уменьшить затраты энергии на водоотлив. 3 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при откачивании воды из карьера в теплое время года.

Известен способ осушения карьера, включающий циклическое откачивание карьерных вод на поверхность с помощью присоединенных к трубопроводной сети насосных агрегатов, работающих в расчетном режиме с обеспечением требуемого расхода воды при оптимальных значениях КПД, и управление рабочими параметрами насосных агрегатов з а счет изменения напорной характеристики трубопроводной сети дросселированием потокана выходе из насосов (авторское свидетельство СССР на изобретение №909319, опубл. 28.02.1982, бюл. №8).

Недостатками указанного способа являются большие затраты энергии на работу водоотливной установки и невозможность увеличения ее производительности.

Известен способ осушения карьера, включающий циклическое откачивание карьерных вод на поверхность с помощью присоединенных к трубопроводной сети насосных агрегатов, работающих в расчетном режиме с обеспечением требуемого расхода воды при оптимальных значениях КПД, периодические переходы с расчетного режима работы на высокопроизводительные за счет изменения напорной характеристики трубопроводной сети путем выпуска части расхода воды в окружающую атмосферу из оросительных устройств, подключаемых к трубопроводной сети, и управление высокопроизводительными режимами работы в пределах рабочего интервала напорной характеристики насосов за счет регулирования путевого расхода воды с помощью запорно-регулирующей арматуры (патент РФ на изобретение №2580329, опубл. 10.04.2016, бюл. №10).

Недостатком данного способа, принятого за прототип, являются большие затраты энергии на откачивание воды в связи с малой величиной допустимого путевого расхода.

Задачей изобретения является уменьшение затрат энергии на водоотлив.

Достигается это тем, что в известном способе осушения карьера, включающем циклическое откачивание карьерных вод на поверхность с помощью присоединенных к трубопроводной сети насосных агрегатов, работающих в расчетном режиме с обеспечением требуемого расхода воды при оптимальных значениях КПД, периодические переходы с расчетного режима работы на высокопроизводительные за счет изменения напорной характеристики трубопроводной сети путем выпуска части расхода воды в окружающую атмосферу из оросительных устройств, подключаемых к трубопроводной сети, и управление высокопроизводительными режимами работы в пределах рабочего интервала напорной характеристики насосов за счет регулирования путевого расхода воды с помощью запорно-регулирующей арматуры, откачивание карьерных вод на поверхность выполняют с помощью насосных агрегатов, расчетный режим работы которых находится в области возрастания оптимальных значений КПД до максимальной величины при увеличении подачи насосов, выпуск части расхода воды в окружающую атмосферу при высокопроизводительных режимах работы насосных агрегатов осуществляют в зонах конвективного движения воздушных масс, а при управлении высокопроизводительными режимами изменяют дисперсность распыляемых оросительными устройствами капель воды.

Отличительные признаки - откачивание карьерных вод на поверхность с помощью насосных агрегатов расчетный режим работы которых находится в области возрастания оптимальных значений КПД до максимальной величины при увеличении подачи насосов позволяет расширить диапазон регулирования путевого расхода воды, а выпуск части расхода воды в зонах конвективного движения воздушных масс и изменение дисперсности распыляемых оросительными устройствами капель воды исключает возможность рециркуляции откачиваемых вод благодаря интенсивному испарению выпускаемой воды и ее выносу за пределы карьера.

Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение производительности насосных агрегатов за счет сокращения расстояния транспортирования и высоты подъема части объема карьерных вод при сохранении расчетной мощности водоотливной установки, что позволяет уменьшить затраты энергии на водоотлив.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, схемой и графиками на фиг. 1, 2 и 3, где 1 - водосборник; 2 - насосный агрегат; 3 - всасывающий трубопровод; 4 - нагнетательный трубопровод; 5 - пусковая задвижка; 6 - обратный клапан; 7 - площадка уступа борта карьера; 8 - патрубок; 9 - задвижка вспомогательного оросительного устройства; 10 - задвижка основного оросительного устройства; 11 - вспомогательный распределительный канал; 12 - основной распределительный канал; 13 - ствол для выброса воды в атмосферу; 14 - сопло с выходным отверстием диаметром 3 мм; 15 - сопло с выходным отверстием диаметром 5 мм; 16 - стойки с опорной рамкой; 17 - отражающая пластина. На фиг. 1 представлен план карьера с водоотливной установкой и оросительными устройствами; на фиг. 2 - гидравлическая схема водоотливной установки с оросительными устройствами; на фиг. 3 - графики изменения параметров насосных агрегатов при расчетном и высокопроизводительном режимах работы.

Водоотливная установка содержит размещаемые возле водосборника 1 насосные агрегаты 2 с всасывающими 3 и нагнетательными 4 трубопроводами, образующими рабочую и резервную магистрали трубопроводной сети. На выходе насосов установлены пусковая задвижка 5 и обратный клапан 6. На участках примыкания трубопроводной сети к площадкам 7 уступов борта карьера к нагнетательным трубопроводам 4 присоединены оросительные устройства, состоящие из патрубка 8, снабженного задвижкой 9 или 10, и распределительных каналов 11 или 12. Внутри каналов 11 к 12 размещают рассекатель потока и водораспределительные ребра, обеспечивающие равномерную подачу воды к стволам 13, присоединенным к выпускным отверстиям распределительных каналов. Длину стволов назначают исходя из условия обеспечения процесса распыления воды над откосом уступа на достаточном удалении от его верхней бровки. Сопла 14 стволов 13, прикрепленных к вспомогательному распределительному каналу 11, формируют высоконапорные водяные струи диаметром 3 мм, а сопла 15 стволов основных распределительных каналов 12 - струи диаметром 5 мм. К внешней поверхности каждого ствола 13 присоединяют стойки с опорной рамкой 16, удерживающей в наклонном положении пластину 17 для распыления воды.

Способ осушения карьера осуществляется следующим образом.

При проектировании водоотлива предварительно рассматривают различные марки центробежных насосов рабочий интервал АС напорных характеристик H-Q которых обеспечивает требуемую производительность Q_треб. С учетом необходимости реализации высокопроизводительных режимов работы в качестве окончательного решения принимают насосы с расчетной подачей Q₀ на верхнем участке АВ рабочего интервала, где при повышении подачи насосов оптимальные значения КПД η_опт возрастают до максимальной величины η_max. В этом случае имеется существенный резерв для увеличения производительности на нижнем участке ВС рабочего интервала, границу С которого устанавливают согласно условию экономичной работы при КПД η_опт≥0,9⋅η_max.

В теплое время года в периоды отсутствия дождей водосборник 1 наполняют нормальные водопритоки, которые откачивают одним насосным агрегатом 2 через один трубный став. При срабатывании датчика уровня запускают агрегат 2 в холостом режиме, после чего открывают пусковую задвижку 5 и переводят режим работы насоса 2 в расчетный с подачей Q₀.

При развитом конвективном воздухообмене атмосферы карьера с внешней средой осуществляют переход с расчетного режима работы на высокопроизводительный путем изменения напорной характеристики Н_с - Q_i трубопроводной сети с увеличением подачи насоса до величины Q₁. Для этого открывают задвижки 10 основных оросительных устройств, выпуская часть расхода воды через патрубки 8, основные распределительные каналы 12 и стволы 13 с соплами 75 в окружающую атмосферу. Высоконапорные водяные струи диаметром 5 мм при соударении с отражающими пластинами 17 образуют облако мелкодисперсных капель, большая часть которых испаряется при свободном падении и выносится в виде водяного пара восходящими потоками воздуха за пределы карьера, а меньшая часть, оседающая на борт карьера, испаряется за счет тепловой энергии горных пород и воздуха.

При уменьшении интенсивности конвективного воздухообмена или при увеличении водопритока в водосборник 1 отключают основные оросительные устройства и открывают задвижку 9, направляя поток воды через вспомогательный распределительный канал 11 в стволы с соплами 14. Уменьшение диаметра струй до 3 мм позволяет повысить дисперсность капель распыляемой воды в несколько раз. В связи с этим интенсивность испарения воды увеличивается, предотвращается возможность ее рециркуляции в карьере, а подача насоса в результате уменьшения путевого расхода снижается до величины Q₂.

При наступлении пасмурной погоды или при быстром охлаждении атмосферы, характерном для суточного цикла изменения температуры воздуха, прерывают работу оросительных устройств, а откачивание воды из карьера осуществляют в расчетном режиме с расходом Q₀.

Рабочие режимы водоотливной установки с подачей Q₀, Q₁ или Q₂ могут быть реализованы при постоянной электрической мощности насоса. В связи с этим очевидно, что удельные затраты энергии на откачивание 1 м³ воды из карьера при высокопроизводительных режимах работы существенно меньше затрат при расчетном режиме без путевого отбора воды.

Применение предлагаемого способа сокращает расстояние транспортирования и высоту подъема значительной части откачиваемого объема карьерных вод при сохранении расчетной мощности водоотливной установки, что позволяет уменьшить затраты энергии на водоотлив.

Способ осушения карьера, включающий циклическое откачивание карьерных вод на поверхность с помощью присоединенных к трубопроводной сети насосных агрегатов, работающих в расчетном режиме с обеспечением требуемого расхода воды при оптимальных значениях КПД, периодические переходы с расчетного режима работы на высокопроизводительные за счет изменения напорной характеристики трубопроводной сети путем выпуска части расхода воды в окружающую атмосферу из оросительных устройств, подключаемых к трубопроводной сети, и управление высокопроизводительными режимами работы в пределах рабочего интервала напорной характеристики насосов за счет регулирования путевого расхода воды с помощью запорно-регулирующей арматуры, отличающийся тем, что откачивание карьерных вод на поверхность выполняют с помощью насосных агрегатов, расчетный режим работы которых находится в области возрастания оптимальных значений КПД до максимальной величины при увеличении подачи насосов, выпуск части расхода воды в окружающую атмосферу при высокопроизводительных режимах работы насосных агрегатов осуществляют в зонах конвективного движения воздушных масс, а при управлении высокопроизводительными режимами изменяют дисперсность распыляемых оросительными устройствами капель воды.