Способ осушения карьера Российский патент 2023 года по МПК E02D19/00 

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 центробежных насосов, работающих в расчетном режиме с обеспечением требуемого расхода воды при оптимальных значениях КПД, и управление рабочими параметрами насосных агрегатов за счет изменения напорной характеристики трубопроводной сети дросселированием потока на выходе из насосов (авторское свидетельство СССР на изобретение №909319, опубл. 28.02.1982, бюл. №8).

Недостатком указанного способа являются большие затраты энергии на работу водоотливной установки.

Известен способ осушения карьера, включающий циклическое откачивание карьерных вод на поверхность с помощью водоотливной установки, состоящей из трубопроводной сети и присоединенных к ней центробежных насосов, обеспечивающих расчетную подачу воды при оптимальных значениях КПД, периодический выпуск части расхода воды в атмосферу карьера из оросительных устройств, подключаемых к трубопроводной сети, и управление режимом работы водоотливной установки за счет регулирования путевого расхода воды с помощью запорно-регулирующей арматуры (патент РФ на изобретение №2738515, опубл. 14.12.2020, бюл. №35).

Недостатками данного способа, принятого за прототип, являются возможность выхода рабочего режима насосов из зоны максимальных КПД, опасность перегрузки двигателей по мощности и повышение притока воды в водосборник карьера при увеличении путевого расхода водоотливной установки.

Задачей изобретения является расширение возможностей использования откачиваемых карьерных вод для подавления пыли и интенсификации естественного воздухообмена в карьере за счет обеспечения больших путевых расходов водоотливной установки при номинальном режиме работы насосов и снижения удельного расхода распыляемой воды на единицу смачиваемой площади.

Достигается это тем, что в известном способе осушения карьера, включающем циклическое откачивание карьерных вод на поверхность с помощью водоотливной установки, состоящей из трубопроводной сети и присоединенных к ней центробежных насосов, обеспечивающих расчетную подачу воды при оптимальных значениях КПД, периодический выпуск части расхода воды в атмосферу карьера из оросительных устройств, подключаемых к трубопроводной сети, и управление режимом работы водоотливной установки за счет регулирования путевого расхода воды с помощью запорно-регулирующей арматуры, согласно изобретению, регулирование путевого расхода водоотливной установки сопровождают регулированием режима работы насосов путем впуска атмосферного воздуха во всасывающий тракт водоотливной установки и с помощью задвижки на выходе из насосов с обеспечением их расчетной подачи при оптимальных значениях КПД, а выпуск воздуха в атмосферу карьера осуществляют из оросительных устройств вместе со струями воды.

Отличительные признаки - регулирование режима работы насосов путем впуска атмосферного воздуха во всасывающий тракт водоотливной установки и с помощью задвижки на выходе из насосов дает возможность поддерживать номинальные значения подачи и КПД насосов при регулировании путевого расхода водоотливной установки, а выпуск воздуха в атмосферу карьера из оросительных устройств способствует мелкодисперсному распылению воды и снижает ее удельный расход на единицу смачиваемой площади, позволяя увеличивать путевой расход водоотливной установки без угрозы переувлажнения горных пород.

Предлагаемый способ поясняется планом карьера на фиг. 1 и гидравлической схемой водоотливной установки на фиг. 2, где 1 - водосборник; 2 - насосный агрегат; 3 - всасывающий трубопровод; 4 - нагнетательный трубопровод; 5 - воздуховод; 6 - регулируемый дроссель; 7 - пусковая задвижка; 8 - обратный клапан; 9 - площадка уступа борта карьера; 10 - патрубок; 11 и 12 - регулирующие клапаны оросительного устройства; 13 - основной распределительный канал; 14 - вспомогательный распределительный канал; 15 - ствол для выброса воды в атмосферу; 16 - сопло.

Водоотливная установка содержит размещаемые возле водосборника 7 насосные агрегаты 2 с всасывающими 3 и нагнетательными 4 трубопроводами, образующими рабочую и резервную магистрали трубопроводной сети. К всасывающим трубопроводам ниже уровня откачиваемой воды присоединены воздуховоды 5 с регулируемыми дросселями 6. На выходе насосов установлены пусковая задвижка 7 и обратный клапан 8. На участках примыкания трубопроводной сети к площадкам 9 уступов северного борта карьера к нагнетательным трубопроводам 4 присоединено оросительное устройство, состоящее из патрубков 10 с регулирующими клапанами 11 или 12, и распределительных каналов 13 и 14, снабженных стволами 15 для формирования водяных струй с соплами 16.

Способ осушения карьера осуществляется следующим образом.

В теплое время года в периоды отсутствия дождей в водосборник 7 поступают нормальные притоки карьерных вод, которые откачивают одним насосным агрегатом 2 через один трубный став с расчетной подачей Q при КПД близком к максимальному значению η_макс.

Для подавления пыли и интенсификации естественного воздухообмена атмосферы карьера с внешней средой открывают клапан 11, обеспечивая выпуск 3÷5% общего расхода воды через патрубок 10, основной распределительный канал 13 и стволы 15 с соплами 16 в окружающую атмосферу. Высоконапорные водяные струи образуют облако мелкодисперсных капель, значительная 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 этом отмечается незначительное увеличение подачи Q насоса 2, вызванное уменьшением потерь напора в трубопроводной сети.

Для включения в работу вспомогательных распределительных каналов 14 открывают клапаны 12. Рост путевого расхода воды вызывает дополнительное повышение подачи Q насоса 2 и уменьшение его КПД с угрозой перегрузки двигателя и возникновения кавитации. Кроме того, увеличение удельного расхода воды на единицу смачиваемой площади приводит к переувлажнению горных пород и к стеканию части распыляемой воды обратно в водосборник 1 карьера. В этом случае открывают дроссель 6 на воздуховоде 5, обеспечивая поступление атмосферного воздуха во всасывающий трубопровод 3, и регулируют его расход для снижения подачи Q насоса 2 на 5÷10%. Если такого снижения подачи оказывается недостаточно для восстановления оптимальных параметров работы насоса 2, прикрывают задвижку 7, увеличивая сопротивление нагнетательного трубопровода 4 до достижения расчетной подачи Q.

При поступлении в оросительное устройство и перемещении по стволам 15 с большой скоростью смесь воздуха с водой теряет статическое давление, которое снижается до величины давления окружающей среды. Пузырьки воздуха при этом расширяются в объеме смеси и ускоряют выпускаемые в атмосферу карьера струи воды. Расширение воздуха увеличивает факел выброса распыляемой воды и повышает ее дисперсность, что способствует наиболее интенсивному испарению воды и снижает ее удельный расход на единицу смачиваемой площади. Создание увлажненных зон уменьшает содержание пылевой взвеси в атмосфере карьера и активизирует восходящее движение воздушных масс за счет весовой разности сухого и влажного воздуха.

Техническим результатом предлагаемого способа является расширение возможности использования откачиваемых карьерных вод для подавления пыли и интенсификации естественного воздухообмена в карьере за счет обеспечения больших путевых расходов водоотливной установки при номинальном режиме работы насосов и снижения удельного расхода распыляемой воды на единицу смачиваемой площади.

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 водоотливной установки, состоящей из трубопроводной сети и присоединенных к ней центробежных насосов, обеспечивающих расчетную подачу воды при оптимальных значениях КПД, периодический выпуск части расхода воды в атмосферу карьера из оросительных устройств, подключаемых к трубопроводной сети, и управление режимом работы водоотливной установки за счет регулирования путевого расхода воды с помощью запорно-регулирующей арматуры. Регулирование путевого расхода водоотливной установки сопровождают регулированием режима работы насосов путем впуска атмосферного воздуха во всасывающий тракт водоотливной установки и с помощью задвижки на выходе из насосов с обеспечением их расчетной подачи при оптимальных значениях КПД, а выпуск воздуха в атмосферу карьера осуществляют из оросительных устройств вместе со струями воды. Технический результат состоит в обеспечении расширения возможностей использования откачиваемых карьерных вод для подавления пыли и интенсификации естественного воздухообмена в карьере за счет обеспечения больших путевых расходов водоотливной установки при номинальном режиме работы насосов и снижении удельного расхода распыляемой воды на единицу смачиваемой площади. 2 ил.

Способ осушения карьера, включающий циклическое откачивание карьерных вод на поверхность с помощью водоотливной установки, состоящей из трубопроводной сети и присоединенных к ней центробежных насосов, обеспечивающих расчетную подачу воды при оптимальных значениях КПД, периодический выпуск части расхода воды в атмосферу карьера из оросительных устройств, подключаемых к трубопроводной сети, и управление режимом работы водоотливной установки за счет регулирования путевого расхода воды с помощью запорно-регулирующей арматуры, отличающийся тем, что регулирование путевого расхода водоотливной установки сопровождают регулированием режима работы насосов путем впуска атмосферного воздуха во всасывающий тракт водоотливной установки и с помощью задвижки на выходе из насосов с обеспечением их расчетной подачи при оптимальных значениях КПД, а выпуск воздуха в атмосферу карьера осуществляют из оросительных устройств вместе со струями воды.