Расчет притока воды в карьер
В связи с глубоким залеганием уровня подземных вод (Нст.=180-200 м) первого от поверхности безнапорного нижнекембрийского водоносного комплекса основной водоприток в карьер на месторождении «Надежда» будет формироваться в теплый период года за счёт выпадающих атмосферных осадков и талых вод при весеннем снеготаянии.
Расчет водопритока в карьер выполнен на период максимального разворота работ, т.е. на максимальные площадь и глубину карьера.
Максимальное количество жидких осадков за сутки (ливневые осадки) по данным метеостанции Алдан составляет 57 мм, продолжительность ливня обычно 30-40 минут.
Приток воды в карьер за счет ливневых осадков рассчитан по формуле:
,
где Fк – максимальная площадь карьера на конец отработки участка,
hм – максимальное возможное количество осадков, выпадающих за сутки, hм = 0,057 м;
lк– коэффициент стока; в пределах карьера lк = 0,7;
– относительная интенсивность осадков, 
= 0,64;
– переходный коэффициент от слоев дождевого стока вероятностью 1% к вероятности превышения 10%, 
= 0,54;
t – время поступления осадков в карьер, t = 24 ч.
Средняя величина поступления воды в карьер за счет жидких атмосферных осадков в теплый период года определена по формуле:
,
где h0 – слой осадков за теплый период года, h0 = 337 мм;
Т – продолжительность теплого периода, Т = 150 дней ´ 24 = 3600 ч.
Основная часть водопритока в карьеры за счёт атмосферных осадков (68-70%) формируется в период весеннего снеготаяния, продолжительность которого не превышает один месяц. Величина водопритока за счет талых вод рассчитана по формуле:
где d - коэффициент, учитывающий удаление снега с площади карьера, d=0,7;
hс - максимальная мощность снега, hс=0,8 м;
λ4 – коэффициент стока в период снеготаяния, λ4 = 0,7;
tс - длительность интенсивного снеготаяния, tс=15 суток;
rс - плотность снега, rс=0,23 т/м3;
rв - плотность воды, rв=1 т/м3.
Результаты расчётов величины водопритока в карьер в центральной части месторождения «Надежда» приведены в таблице 3.14.
Отведение карьерных вод
Учитывая расположение продуктивных отложений и порядок продвижения фронта горных работ, для нормальной отработки залежи должны выполняться работы по отведению талых и ливневых вод из карьера. Ливневые и талые воды, поступающие в карьер, будут собираться с использованием водосборных канав в зумпф, пройденный ниже подошвы продуктивных отложений, и отводиться принудительным водоотливом с откачкой на рельеф за пределы карьера.
Таблица 3.14.
Результаты расчёта величины прогнозного водопритока в карьеры
| Название месторож дения | Название карьера | Плошадь карьера Fк, тыс. м2 | Величина водопритока в карьер | Максимальный водоприток в карьер Qmax (Qливн+Qтал) м3/ч | Средний установив шийся водоприток в карьер, Qуст., м3/ч | ||
| За счет ливневых осадков, Qливн., м3/ч | За счет жидких атмосферных осадков, Qатм., м3/ч | За счет талых вод, Qтал., м3/ч | |||||
| «Надежда» | Карьер «Центральный» | 165,4 | 95,0 | 10,8 | 41,4 | 136,4 | 10,8 |
При разработке центральной части (блок 8-С1) месторождения рудного золота «Надежда» Нижнеякокитского рудного поля в пределах границ горного отвода намечено сооружение одного зумпфа в карьере. Зумпф располагается в месте с наиболее низкими отметками дна карьера. Размеры зумпфа устанавливаются с учетом заиливания и льдообразования в холодный период года. Глубина зумпфа – 2,0 м, длина и ширина по дну – 4,0 м, вместимость 102 м3 (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Параметры зумпфа для сбора карьерных вод при водоотливе
Объем земляных работ по сооружению зумпфа – 102 м3.
Из зумпфа сброс карьерных вод на рельеф будет осуществляться с помощью центробежного насоса, производительность которого подбирается в зависимости от глубины карьера и величины максимального водопритока.
Отвод на рельеф за пределы карьера откачиваемой из зумпфов воды будет осуществляться с помощью трубопровода из металлических труб.
Целесообразная скорость движения воды в нагнетательном трубопроводе насоса составит:
=1,85 м/с
где Q – максимальный приток воды.
Расчетный внутренний диаметр нагнетательного трубопровода:
= 0,162 мм
Расчетное давление воды в трубопроводе:
= 2,11 Мпа
где ρ – плотность откачиваемой воды, с учетом наличия взвесей в карьерных водах,
ρ = 1010 кг/м3;
q – ускорение свободного падения, q = 9,8 м/с2;
Н – расчетный напор насоса, м.
= 213 м,
здесь НВС – высота всасывания, НВС = 1,5 м;
НН – высота нагнетания, с учетом максимальной разницы между отметками дна карьера и поверхности на момент завершения разработки запасов;
η – КПД трубопровода, предварительно η = 0,5;
Толщина стенки труб исходя из величины рабочего давления:
= 1,8 мм,
где σВ – допустимое сопротивление разрыву стали, МПа.
Для стали Ст. 2сп, σВ = 340 МПа.
Расчетная толщина стенки труб с учетом коррозионного износа:
= 2,54 мм,
где σки – скорость коррозионного износа внутренней поверхности, σки = 0,1 мм/год;
Т – планируемый срок службы трубопровода водоотлива, Т = 1 год.
Расчетные параметры и принятые диаметры нагнетательных трубопроводов для отвода за пределы карьеров откачиваемой из зумпфов воды приведены в таблице 3.15.
Таблица 3.15.
Параметры нагнетательных трубопроводв для отвода воды из карьеров
| Название месторождения | Название карьера | Максимальный приток воды, Q, м3/ч | Высота нагнетания НН, м | Расчетный внутренний диаметр нагнетательного трубопровода Др, м | Расчетное давление воды в трубопроводе, Р, МПа | Расчетная толщина стенки трубы с учетом коррозионного износа, δР мм | Принятый стандартный диаметр труб по ГОСТ 8732-78 |
| «Надежда» | Карьер «Центральный» | 136,4 | 0,162 | 2,1 | 2,54 | 168х5,0 |
Расчетный внутренний диаметр всасывающих трубопроводов при скорости воды в них 
определяется по формуле 
и будет соответствовать диаметру нагнетательного трубопровода.
Потери напора в нагнетательном трубопроводе рассчитываются по формуле:
= 1,0 м,
где λН – коэффициент линейных гидравлических сопротивлений в нагнетательном трубопроводе: 
= 0,0036;
lн – максимальная длина нагнетательного трубопровода;
ΣξН – сумма коэффициентов местных сопротивлений (открытой задвижки, обратного клапана и 2 колен): ΣξН = 0,08+5,5+2×0,084 = 5,75 м.
Потери напора во всасывающем трубопроводе принимаются равными ΔНВС = 1,5 м.
Сумма потерь насоса: ΔН = ΔНН + ΔНВС = 2,5 м.
Необходимый расчетный напор насоса:
НР = НВС + Нн + ΔН = 109 м
Результаты расчета необходимого напора и рекомендуемые типы насосов для откачки воды из карьера приведены в таблице 3.16.
Таблица 3.16.
Результаты расчета необходимого напора и рекомендуемые типы насосов
| Название месторождения | Название карьера | Максимальный приток воды, Q, м3/ч | Высота нагнетания НН, м | Максимальная длина трубопровода, l, м | Скорость движения воды в нагнетательном трубопроводе Vр, м/с | Потери напора в нагнетательном трубопроводе, DНН, м | Расчет ный напор насоса Нр, м | Рекомен дуемый тип насоса |
| «Надежда» | Карьер «Центральный» | 136,4 | 1,85 | 1,0 | ЦНС 180-128 |
Уточненный КПД трубопроводов ( 
) составит 0,97.
Максимальный приток ливневых вод в карьер в период снеготаяния маловероятен и может иметь место не чаще 1 раза за все время разработки карьера. Установившийся средний расход карьерных вод будет составлять 10,8 м3/ч, поэтому для их откачки достаточно 1,5 часов работы насоса в сутки. Максимальный приток воды в карьер с помощью рекомендуемого типа центробежного насоса будет откачен за 18 часов, что соответствует требованиям ЕПБ.
В меженный период насосы включаться не будут.
Трассы трубопроводов водоотливной установки выбираются из условия получения минимальной длины и минимальных углов поворота. Трубопровод эксплуатируется 1 год и переносится два раза по мере продвижения фронта горных работ. Трубы укладываются на лежни или низкие деревянные опоры, высота которых определяется рельефом трассы и обеспечивает относительно равномерный продольный уклон. Так как зумпф располагается в наиболее низких участках карьера, трасса трубопровода в пределах дна выработанного пространства будет иметь незначительный подъем в 2÷4°. В наиболее низком участке трассы трубопровода (как правило, вблизи зумпфа) устанавливается водоспускная задвижка.
4 ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ РУД