Водоотливная шахтная установка

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 02 0 19/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ (21) 4898848/33 (22) 02,01.91 (46) 23.09.92. бюл, ¹ 35 (71) Донецкий политехнический институт (72) В. В. Пак и Д. Э. Антонов (56) Авторское свидетельство СССР

N 621901,,кл,,Е 21 F 17/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N1217992,,кл,,Е 02 0 19/00, 1984 (прототип). (54) ВОДООТЛИВНАЯ ШАХТНАЯ УСТАНОВКА (57) Использование; водоотлив из заглубленных выработок в строительстве и горнодобывающей промышленности. Сущность

Предлагаемое изобретение относится к шахтному и рудничному водоотливу и может быть использовано на водоотливных установках шахт и рудников, а также в других отраслях горнодобывающей промышленности, Известна водоотливная шахтная установка (1), включающая насосную камеру с насосами водоотлива, регулировочный вертикальный водосборник, расположенный ниже наклонного аварийного водосборника, При нормальной работе установки приток с содержащимся в нем твердым поступает в регулировочный водосборник.

При этом, за счет достаточно эффективного смыва шлама, аварийный водосборник поддерживается в очищенном состоянии. Одновременно же при этом резко усложняется организация процесса всасывания воды насосами водоотлива иэ-за существенного увеличения геометрической высоты всасы Ы, 1763578 А1 изобретения: установка содержит насосную камеру с насосами, приемный колодец, соединенный с ним водосборник. Размещенное в пределах последнего приспособление для взмучивания твердого осадка, которое выполнено в виде последовательно установленных вдоль водосборника поперечных перегородок с перепускными зазорами над днищем водосборника. Перепускные зазоры могут иметь увеличивающуюся от приемного колодца площадь живого сечения, а каждая перегородка - частичное перекрытие ширины ее перепускного зазора, Перекрытия перепускного зазора размещаются вдоль aopocáoðíèêà в шахматном порядке.

3 з, и. ф-лы, 3 ил, вания. Противоречие это может быть разрешено использованием зэглубленных насосных камер, как в (1). Однако это в свою очередь сйижает безопасность и надежность работы установки в связи с постоянной существующей угрозой затопления камеры вследствие заглубления, Известна схема (2) установки, включающая насосную камеру с насосами водоотлива, приемный колодец, соединенный с ним водосборник и размещенное s пределах последнего приспособление для взмучивания твердого осадка — приточный трубопровод, обеспечивающий непрерывное поддержание во взмученном состоянии твердого при транспортировании его от входа к выходу водосборника, т,е, к приемному колодцу.

Схема, безусловно, повышает эффективность решения вопроса удаления твердого, по сравнению с (1), что особенна важно для горизонтальнь1х водосборников. Однако

1763578 полного решения его она тоже не обеспечи- Отличие второго дополнительнога варивает, поскольку при имеющемся в схеме об- анта заключается в том, что каждая перератном, со стороны колодца, заполнении городка 4 вь1полнена с частичным вадосборника притоком, часть твердого все перекрытием 8 ширины ее перепускнога заже оседает на его днище с постепенным, 5 зара 5(фиг, 2), более длительным, но все же не исключен- Отличие третьего дополнительного ваным полностью, процессом зашламления, В рианта в том, что упомянутые перекрытия 8 итоге данное решение характеризуется по- перепускнога зазора 5 размещены вдаль ваниженным уровнем эффективности удале- досборника 3 в шахматном порядке (фиг. 3), 10 Во всех случаях перегородки 4 по отноцелью предполагаемого изобретения шению к боковым стенкам 9 и 10 водосборявляется повышение эффективности удале- ника 3 выполнены герметично, а па ния твердого осадка, отношению к потолку 11 выполнены с эазоЭта цель достигается тем, что в водоот- ром 12 (хотя в принципе не исключено, в ливной шахтной установке приспособление 15 отдельных случаях, и герметичное исполнедля взмучивания твердого осадка выполне- ние). но в виде последовательно установленных В варианте с установкой перегородок 4 вдоль водосборника поперечных перегара- вдоль всей длины водосборника 3 водоотдок с перепускными зазорами над днищем ливная установка функционирует следую20 щим образом. После очередного осушения . В первом дополнительном варианте водосбарника 3 да нижнего уровня (НУ) наупомянутые зазоры имеют увеличивающую- сосам 1 водоотлива последний выключаетсяотприемногаколодцаплощадьих>кивого ся. После этого начинается очередной процесс наполнения вадосборника 3 водой

Во втором дополнительном варианте 25 до верхнего уровня (BY). каждая перегородка выполнена с частич- В процессе наполнения приток вначале ным перекрытием ширины ее перепускного поступает во входной участок 7 и если он зазора. оборудован предварительным отстойником

В третьем дополнительном варианте (на чертеже не показан), то часть твердого, перекрытия перепускного зазора размеще- 30 в основном крупнодисперснога, в нем осены вдаль водосборника в шахматном поряд- дает (улавливается), Заполнение последующего пространстНа фиг. 1 представлена водоотливная ва, оборудованного перегородками 4, установка в целом, на фиг.2 показана схема вплоть до приемного колодца 2, осуществперекрытия,а на фиг,3 — схема размещения 35 ляется только сквозь зазоры 5, При этом перекрытий вдоль водосборника. поток, протекая через каждый из последних, Водоотливная установка (фиг, 1) вклю- резко увеличивает приданную скорость чает насосную камеру (на чертеже не пока- (вследствие сужения его сечения в зазоре 5), зана) с размещенными в ней насосами 1 Повышение скорости имеет место не водоотлива, приемный колодец 2, саеди- 40 только в самом зазоре 5, а и на определенненный с ним водосборник 3, размещенное ном расстоянии за ним, поскольку истечев пределахпоследнегоприспасоблениедля ние потока. происходит в виде приданной взмучивания твердого осадка, выполненное турбулентной струи, При этом эа зазором 5 в виде последовательно установленных имеет место постепенное расширение (вдоль всей.или части его длины L) попереч- 45 струи с естественным снижением уровня ных перегородок 4, с перепускнымй зазора- скорости в ней. Однако перед последующим ми 5 над днищем 6 водосборника 3. зазором 5, непосредственно в нем самом и

Последний имеет входной участок 7, кото- за ним, поток снова сужается. Таким обрарый в зависимости от конкретной установки зом,область транзитного потока в водосборможет выполняться по- разному. В ряде слу- 50 нике 3 имеет волнообразнуЮ форму (фиг, 1) чаев он может быть использован для обору- с некоторым расширением ега в прамежудования предварительного отстойника (на точных сечениях между перегородками 4 чертеже не показан), хотя использование (область А), его в данной схеме не всегда обязательно. Такой характер течения сохраняется

55 вплоть до уровня наполнения водой„соотОтличие первого дополнительного ва- ветствующего верхним кромкам перегорорианта заключается в том, что перепускные док 4. Если отметка BY расположена выше зазоры 5 имеют увеличивающуюся от при- последних,тодальнейшееповышениеуровемного колодца 2 площадь их живого сече- ня будет происходить одновременно и при перемещении жидкости над перегородками

1763578

4, Это, естественно, снизит уровень скоростей в придонной области. Однако длительность такого режима движения в водосборнике 3 можно сделать достаточно малой, что практически не скажется на качестве придонного процесса взмучивания. В то же время сохранение зазоров 12 обеспечит полное заполнение водосборника до BY вдоль всей его длины. С другой стороны не исключено, что более приемлемым может быть все же размещение отметки BY ниже верхних кромок перегородок 4 (целесообразность его устанавливается в процессе эксплуатации конкретной установки). В любом случае отмеченный ранее волнообразный характер поля повышенных придонных скоростей будет иметь место практически в течение всего периода наполнения водосборника 3, После достижения BY включается насос

1 водоотлива и начинается процесс осушения водосборника 3, При этом качественно характер поля скоростей вдоль водосборника полностью сохраняется, Однако средний уровень придонных скоростей повысится дополнительно, вследствие того, что подача насоса 1 всегда превосходит величину притока воды. В обоих отмеченных режимах работы установки, на каждой перемычке образуется некоторый перепад давления Л h, расходуемый на преодоление потерь энергии в области зазора 5, В режиме осушения величина Л h несколько возрастает из-за увеличения расхода жидкости вдоль водосборника 3. При достижении уровнем жидкости отметки НУ насос 1 -выключается и вновь начинается очередной, ранее упомянутый процесс наполнения водосборника 3 водой.

Как следует из предыдущего, в придонной области водосборника будет непрерывно иметь место более или менее повышенный уровень скоростей потока.

Этот фактор, собственно, и является определяющим в плане полной ликвидации зашлэмления водосборника 3. Требуемый уровень скоростей легко обеспечивается соответствующим выбором величин зазоров 5 и расстояний I между соседними перегородками 4, (В большинстве случаев величина зазоров 5 будет находиться в пределах

50...100 мм, а длина! е диапазоне 5...10 м), В процессе откачки притока взмученное твердое вместе с жидкостью забирается и выдается далее насосом 1 водоотлива, При наличий предварительного отстойника он периодически очищается ат осадка одним иэ известных способов.

Функционирование установки в варианте с оснащением перегородками 4 только части длины водосборника 3 отличается тем, что процесс осаждения крупнодис5 персного твердого будет иметь место на всем входном участке 7, вплоть до первой из ряда перегородок 4. Данный вариант более прост конструктивно. Обеспечиваемая при этом повышенная площадь и емкость осаж10 дения позволяет осуществлять процесс очистки водосборника 3 от осадка с. большей гибкостью во времени. Причем, за счет поддержания суммарного перепада AH=0,5...1 м, на участке 7 обесгечивается достаточно при15 емлемые условия для интенсивного осаждения твердых частиц .

Таким образом в данном варианте водосборник 3 весьма просто разделяется на два противоположных по функциям участка:

20 входной 7, отстойный, и выходной, — оснащенным перегородками 4, существенно больший по длине, непрерывно поддерживаемый в очищенном состоянии. .Отличие функционирования варианта

25 установки, в котором зазоры 5 имеютувеличивающуюся от приемного колодца пло щадь их живого сечения заключается в том, что средний уровень скоростей потока и величина Ьh будут падать в том же направле30 нии, Вследствие этого будет иметь место, в начальный момент эксплуатации установки, некоторое осаждение твердого и на участке, оснащенном перегородками 4, Интенсивность его будет повышаться в том же на35 правлении, т.е. по мере приближения к колодцу 2 слой оседающего твердого будет непрерывно уменьшаться. Благодаря таким образом возникающему процессу отмостки образуется йовэя поверхность

40 днища 6 водосборника 3, имеющая определенный уклон в сторону колодца 2. После того, как новые значения зазоров 5 будут примерно близки между собой (благодаря . образованию новой наклонной поверхно45 сти днища 6), целесообразно переключить на некоторое время, работу установки на другой ее водосборник. Образованная отмостка твердого при этом уплотнится и в дальнейшем может служить в качестве но50 вого днища, имеющего повышенный уклон (при горизонтальном исходном типе водосборника). Благодаря этому процесс наполнения и осушения водосборника 3 (при одинаковых притоках и зазорах 5) будет

55 протекать с меньшими величинами Л h. Последнее же позволяет расширить область использования данного решения на водосборники с большими длинами L. (Безусловно, описанный процесс в значительной

1763578 степени зависит от свойств твердой среды и должен отрабатываться сугубо опытным путем непосредственно на каждой конкретной водоотливной установке).

Отличием работй установки во втором дополнительном варианте (фиг. 2) является следующее. Наличие частичного перекрытия-8 ширины зазора 5 обеспечивает возможность-увеличения значения последнего при сохранении требуемой для пропуска притока площади зазора 5, Такой вариант целесообразен в тех случаях, когда без перекрытия 8 эта величина становится черезмерно малой, затруднительной для его образования. Кроме того, перекрытие 8 слу жит в качестве опоры перегородки 4, Функционирование установки в этом случае аналогично предыдущему, за исключением того, что а перекрытием 8 возможно образование "теневой" области с возникновением незначительного локального участка осаждейия твердого.

При шахматном порядке размещения перекрытий 8 между собой, третий дополнительный:вариант (фиг. 3), упомянутые "тене. вые" участки эашламления сводятся к минимуму, т,к. при этом имеют место потоки с поперечными токами жидкости, как показано на фиг. 3), смывающими "теневые" эоны, Таким образом, во всех вариантах установки обеспечивается полное и гарантированное решение задачи по исключенйю сколько-нибудь существенного зашламления водосборников водоотлйвных установок и селевых перемещений больших масс твердого иэ них в приемные колодцы, Это в итоге и обеспечивает существенное повышение эффективности процесса удаления

5 твердого осадка (и на этой основе повышение уровня безопасности и надежности функционирования шахтного водоотлива в целом).

10 Формула изобретения

1. Водоотливная шахтная установка, включающая насосную камеру с насосами водоотлива, приемный колодец, соединенный с ним водосборник, размещенное в пре15 делах последнего приспособление для взмучивания твердого осадка, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности удаления твердого осадка, приспособление для взмучивания твердого

20 осадка выполнено в виде последовательно установленных вдоль водосборника поперечных перегородок с перепускными зазорами над днищем водосборника.

2. Установка по и. 1, о т л и ч а ю щ а я25 с я тем, что перепускные зазоры имеют увеличивающунжя ог приемного колодца площадь их живого сечения.

3. Установка по пп. 1 и 2, о т л и ч à ещ а я с я тем, что каждая перегородка выпол30 нена с частичным перекрытием ширины ее перепускного зазора, 4. Установка по пп. 1 и 3, о т п и ч а ющ а я с я тем. что перекрытия перепускного зазора размещены вдоль водосборника в

35 шахматном порядке.

17б3578

4ьг 2

Составитель Д.Антонов

Техред М.Моргентал Корректор М.Петрова

Редактор Л.Купрякова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3434 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5