Главная рудничная водоотливная установка
MAIN MINE DRAINAGE STATION

Изобретение относится к области осушения месторождений, а конкретно, к области рудничного водоотлива.
Подземная разработка рудных месторождений обычно сопровождается обильным поступлением шахтной воды в горные выработки рудника. Откачку всей шахтной воды, поступающей в горные выработки рудника на поверхность, обеспечивают главные рудничные (шахтные) водоотливные установки.
Практика показывает, что секционным насосам, входящим в структуру главных рудничных водоотливных установок, свойственны частые поломки их деталей и узлов, в частности, узла гидропяты.
Основная причина поломок узла гидропяты является интенсивный гидроабразивный износ его элементов, обусловленный их тесным контактом с механическими примесями, содержащимися в откачиваемой секционными насосами шахтной воде. Таким образом, снижение количества механических примесей в шахтной воде положительно скажется на надежности узла гидропяты секционных насосов и, соответственно, на работоспособности главной рудничной водоотливной установки.
Известна шахтная водоотливная установка (см. RU №2472971, кл. F04D 13/00, E02D 19/10, опубл. 20.01.2013), содержащая насосы, всасывающие и нагнетательные трубопроводы с задвижками и обратными клапанами, водосборник и отстойник с гидроэлеватором. В данной водоотливной установке борьбу с механическими примесями, содержащимися в шахтной воде, обеспечивает гидроэлеватор, откачивающий эти примеси благодаря энергии, возникаемой в результате совместной работы насосов.
Недостатком этой водоотливной установки, является тот факт, что при совместной работе насосов их отдельные узлы со стороны всасывания оказываются под давлением выше критического значения (более 0,2 МПа), что несомненно приведет к их незапланированным поломкам и, как следствие, ухудшению работоспособности водоотливной установки.
Известна рудничная водоотливная установка (см. RU №154173, кл. F04D 13/12, E02D 19/10, опубл. 20.08.2015), содержащая центробежные секционные насосы, погружной насос с подставкой для лучшей устойчивости, всасывающие и напорные трубопроводы, общий напорный коллектор, кран-балку, штангу и рельсы.
Известная установка обеспечивает более эффективную и надежную борьбу с механическими примесями, чем предыдущая водоотливная установка, но она может использоваться только при откачке шахтной воды с небольшой глубины, что является ее существенным недостатком. Кроме того, гибкая часть напорного трубопровода погружного насоса при работе под высоким давлением не способствует повышению надежности устройства.
Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в эффективной борьбе с механическими примесями, содержащимися в шахтной воде, что позволит повысить надежность секционных насосов, а соответственно, и работоспособность главной рудничной водоотливной установки.
Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении надежности узла гидропяты секционных насосов, входящих в структуру главной рудничной водоотливной установки.
Поставленная задача достигается за счет того, что главная рудничная водоотливная установка, включающая центробежные секционные насосы, погружной насос с подставкой для лучшей устойчивости, штангу, кран-балку, дополнительно содержит водосборник главного водоотлива, сообщающийся через отводную канаву с водосборником-отстойником для перелива отстоянной шахтной воды, оборудованным пневматическим насосом с гибким трубопроводом, откачивающим для последующего удаления шламовые отложения со дна на дневную поверхность или вышележащий горизонт рудника, перемещаемые по площади водосборника-отстойника при помощи кран-балки и штанги, при этом погружной насос, откачивающий и подающий шахтную воду в гидроциклон через всасывающий патрубок, снабженный, кроме того, сливным патрубком и песковой насадкой, установлен в осветляющем резервуаре, причем, гидроциклон связан через сливной патрубок с водосборником главного водоотлива для перелива осветленной воды, а через песковую насадку – с водосборником-отстойником для слива образующейся сгущенной пульпы.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с известными признаками свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Совокупность признаков полезной модели обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, повышение эффективности эксплуатации секционных насосов, что, главным определяется, продлением их ресурсов работы.
При этом исключение (уменьшение) содержания механических примесей в шахтной воде водосборника главного водоотлива позволит снизить интенсивность гидроабразивного износа узла гидропяты секционных насосов, которые откачивают эту воду на поверхность. Снижение интенсивности гидроабразивного износа узла гидропяты приведет к повышению надежности секционных насосов, и соответственно, к повышению работоспособности самой главной рудничной водоотливной установки.
В заявленном изобретении погружной насос с подставкой для лучшей устойчивости смонтирован в осветляющем резервуаре, который в свою очередь, соединен с водосборником главного водоотлива. Гидроциклон установлен возле водосборника-отстойника, который оборудован отводной канавой и кран-балкой. С кран-балкой через штангу соединен пневматический насос.
Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежом, где на фигуре показан общий вид главной рудничной водоотливной установки.
Заявленная главная рудничная водоотливная установка включает центробежные секционные насосы 1, водосборник главного водоотлива 2, осветляющий резервуар 3, погружной насос с подставкой для лучшей устойчивости 4, гидроциклон 5 с всасывающим 6 и сливным 7 патрубками, а также песковой насадкой 8, водосборник-отстойник 9, отводную канаву 10, пневматический насос 11, кран-балку 12, штангу 13 и гибкий трубопровод 14.
Заявленная главная рудничная водоотливная установка работает следующим образом.
Погружной насос с подставкой для лучшей устойчивости 4, установленный в осветляющем резервуаре 3, откачивает шахтную воду и подает ее во всасывающий патрубок 6 гидроциклона 5.
В гидроциклоне 5 шахтная вода под действием гравитационных и центробежных сил разделяется на осветленную воду и сгущенную пульпу. Осветленная вода из сливного патрубка 7 гидроциклона 5 перемещается в водосборник главного водоотлива 2, из которого она в дальнейшем откачивается центробежными секционными насосами 1.
Сгущенная пульпа из песковой насадки 8 гидроциклона 5 перемещается в водосборник-отстойник 9, в котором она с течением некоторого времени осветляется и разделяется на жидкую и осевшую твердую фазу (механические примеси).
Жидкая фаза сгущенной пульпы из водосборника-отстойника 9, в случае его перенаполнения, переливается через отводную канаву 10 в водосборник главного водоотлива 2. Осевшие на дне водосборника-отстойника 9 механические примеси откачиваются по всему его периметру пневматическим насосом 11, перемещаемым в произвольном направлении с помощью кран-балки 12, к которой закреплен посредством штанги 13. Откачиваемые пневматическим насосом 11 механические примеси поступают в гибкий трубопровод 14, и далее на поверхность рудника.
Обоснованность в использовании осветляющего резервуара в структуре заявляемого изобретения поясняется следующим. В теории, погружной насос с подставкой для лучшей устойчивости 4 можно смонтировать и в водосборнике главного водоотлива 2 и тем самым отказаться от осветляющего резервуара 3. Но на практике скорость шахтной воды в водосборнике главного водоотлива 2 очень высокая. Высокая скорость шахтной воды способствует ее лучшей однородности. В связи с чем, эффективное осветление такой шахтной воды в гидроциклоне 5 будет весьма затруднительным. В осветляющем резервуаре 3 скорость шахтной воды значительно меньше, т.е. осветление такой воды происходит намного эффективнее.
Обоснованность использования пневматического насоса 11 в структуре заявляемого изобретения поясняется тем, что данный тип насоса в отличие от других типов насосного оборудования, может откачивать осевшие механические примеси без их предварительного взмучивания (подтверждается практическими данными). Кроме того, пневматическим насосом 11 развивается относительно малый напор (до 20-30 метров вод. ст.), что позволяет более безопасно использовать гибкий трубопровод 14 при транспортировке шламовых отложений.
Таким образом, использование настоящего изобретения, основанного на осветлении шахтной воды, позволит повысить долговечность центробежных секционных насосов, используемых при подземной разработке месторождений твердых полезных ископаемых.