Карьерные водоотливные установки с путевым отбором воды

Дана общая характеристика методов, средств и схем осушения карьеров. Представлен комплекс мероприятий, направленных на предотвращение попадания в карьер грунтовых и поверхностных вод и удаление карьерных вод за границы объекта открытых горных работ. Приведены сведения о расходе электрической энергии на водоотлив. Отмечено, что затраты на удаление воды из карьера во многих случаях сопоставимы с затратами на транспортирование вскрышных пород и полезного ископаемого, а достижение минимума потребления электроэнергии водоотливным оборудованием обеспечивается при работе насоса с минимальным отношением полного напора к коэффициенту его полезного действия. Установлено, что зависимость величины этого отношения от подачи в пределах рабочего интервала напорной характеристики центробежного насоса имеет монотонно убывающий или экстремальный характер. Для снижения расхода энергии на водоотлив в теплое время года на 10÷50% предложено осуществлять путевой отбор воды из напорного трубопровода с последующим ее распылением над бортом карьера. Указаны условия безаварийного применения схем водоотлива с путевым отбором воды — использование электродвигателя с необходимым для увеличения подачи резервом мощности и наличие достаточного кавитационного запаса на входе в насос. Показано, что распыление значительной части откачиваемых вод над прогретыми солнечными лучами площадками и откосами уступов позволяет интенсифицировать воздухообмен, уменьшить сброс карьерных вод в водоемы и выброс пыли в атмосферу без переувлажнения горных пород в карьере.

Ключевые слова: открытые горные работы, карьерные воды, нормальный водоприток, водоотливная установка, схемы водоотлива, насосы, трубопроводы, электропривод, подача, напор, коэффициент полезного действия, кавитационный запас, резерв мощности, гидромеханическая характеристика, расход энергии, режим работы, регулирование, энергетическая эффективность, путевой расход, оросительные устройства, воздухообмен.

Как процитировать:

Morin A. S., Migunov V. I., Shtresler K. A., Chesnokov V. T. Drainage facilities with underway water intake in open pit mines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2024;(3):130–140. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_3_0_130.

Благодарности:

Информация об авторах:

Морин Андрей Степанович¹ — д-р техн. наук, доцент, зав. кафедрой, e-mail: amorin@sfu-kras.ru, ORCID ID: 0009-0008-0440-3241,
Мигунов Виталий Иванович¹ — аспирант, старший преподаватель, e-mail: vi_migunov@inbox.ru, vmigunov@sfu-kras.ru, ORCID ID: 0009-0004-7303-9579,
Штреслер Кристина Александровна¹ — аспирант, старший преподаватель, Институт управления бизнес-процессов, e-mail: kshtresler@sfu-kras.ru, ORCID ID: 0000-0002-0659-1302,
Чесноков Валерий Тимофеевич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: vchesnokov@sfu-kras.ru, ORCID ID: 0009-0005-7201-8749,
¹ Институт цветных металлов, Сибирский федеральный университет.

 

Контактное лицо:

K.A. Shtresler, e-mail: kshtresler@sfu-kras.ru.

Список литературы:

1. Рассудов А. В. Опыт открытой разработки месторождения трубки «Удачная» / Труды Международного симпозиума «Мирный-91»: Проблемы разработки глубоких карьеров. — Удачный: НИЦ «Мастер», 1991. — С. 8—14.

2. Вигандт В. А. Гидрогеологические проблемы отработки алмазных месторождений // Горный журнал. — 2005. — № 7. — С. 83—87.

3. Абрамов С. К., Газизов М. С., Костенко В. И. Защита карьеров от воды. — М.: Недра, 1976. — 230 с.

4. Морин А. С., Мигунов В. И., Шульгина К. А. Анализ амплитудно-частотных характеристик виброакустических сигналов при мониторинге технического состояния карьерной водоотливной установки // Уголь. — 2022. — № 10(1159). — С. 33—39. DOI: 10.18796/0041-57902022-10-33-39.

5. Гришко А. П., Шелоганов В. И. Стационарные машины и установки. 2-е изд., стер. — М.: Изд-во «Горная книга», 2007. — 325 с.

6. Сташинов Ю. П., Боченков Д. А., Волков В. В. Технические и энергетические аспекты применения регулируемого электропривода на главных водоотливных установках шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2009. — № S8. — С. 202—209.

7. Морин А. С., Мигунов В. И., Савельев Н. О. Патент на изобретение № 2791201, F04D 15/00; E02D 19/00 (РФ). Способ регулирования режима работы водоотливной установки. № 2022121299; заявл. 03.08.2022; опубл. 06.03.2023. Бюл. № 7.

8. Морин А. С., Бровина Т. А., Борисов Ф. И., Демченко И. И. Патент на изобретение № 2572100, E21F 5/04 (РФ). Способ предупреждения и подавления пылегазовых выбросов в карьере. № 2014151813; заявл. 19.12.2014; опубл. 27.12.2015. Бюл. № 36.

9. Морин А. С., Борисов Ф. И., Бровина Т. А. Патент на изобретение № 2580329, E02D 19/10 (РФ). Способ регулирования режима работы карьерной водоотливной установки. № 2014146140; заявл. 17.11.2014; опубл. 10.04.2016. Бюл. № 10.

10. Борисов Ф. И., Морин А. С., Бровина Т. А. Карьерные водоотливные установки с путевым расходом в зонах орошения автодорог // Известия вузов. Горный журнал. — 2017. — № 3. — С. 65—72.

11. Морин А. С., Мигунов В. И. Патент на изобретение № 2738515, E02D 19/00 (РФ). Способ осушения карьера. № 2020117070; заявл. 12.05.2020; опубл. 14.12.2020. Бюл. № 35.

12. Ковшов С. В., Кулецкий К. В., Летуев К. В., Навицкайте Э. А. Потенциал сточных и дренажных вод для снижения запыленности рабочего пространства угольных разрезов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № S6. — С. 104—111. DOI: 10.25018/ 0236-1493-2019-4-6-104-111.

13. Летуев К. В., Ковшов С. В., Гридина Е. Б. Технология гидрообеспыливания автомобильных дорог угольных разрезов с применением очищенных сточных и дренажных вод // Экология и промышленность России. — 2020. — Т. 24. — № 1. — С. 30—33. DOI: 10.18412/1816-03952020-1-30-33.

14. Ogbonnaya J. E., Phil-Eze P. O. Challenges of quarrying activities for sustainable quality water resources in abakaliki and environs // Journal of Geography, Meteorology and Environment. 2020, vol. 3, no. 1, pp. 61—83.

15. Huang Z., Ge S., Jing D., Yang L. Numerical simulation of blasting dust pollution in open-pit mines // Applied Ecology and Environmental Research. 2019, vol. 17, no. 5, pp. 10313—10333. DOI: 10.15666/aeer/1705_1031310333.

16. Wang Z., Zhou W., Jiskani I. M., Ding X., Luo H. Dust pollution in cold region Surface Mines and its prevention and control // Environmental Pollution. 2022, vol. 292, article 118293. DOI: 10.1016/j.envpol.2021.118293.

17. Boente C., Millan-Martinez M., de la Campa A. M. S., Sanchez-Rodas D., de la Rosa J. D. Physicochemical assessment of atmospheric particulate matter emissions during open-pit mining operations in a massive sulphide ore exploitation // Atmospheric Pollution Research. 2022, vol. 13, no. 4, article 101391. DOI: 10.1016/j.apr.2022.101391.

18. Драгунский О. Н. О разрушении внутрикарьерных инверсий средствами искусственной вентиляции // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 5. — С. 13—21. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-05-0-13-21.

19. Kia S., Flesch T. K., Freeman B. S., Aliabadi A. A. Atmospheric transport over open-pit mines: The effects of thermal stability and mine depth // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2021, vol. 214, article 104677.

20 Ковлеков И. И. Интенсификация проветривания глубоких алмазных карьеров смерчеобразными вихрями // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5-2. — С. 124—135. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_52_0_124.

21. Морин А. С., Бровина Т. А., Мигунов В. И., Нюхневич А. С. Патент на изобретение № 2798172, E02D 19/00 (РФ). Способ осушения карьера. № 2023100951; заявл. 17.01.2023; опубл. 16.06.2023. Бюл. № 17.