Водовідлив рос водоотлив англ water pumping water drainage нім Wasserhaltung видалення шахтних рудникових кар єрних вод

Водовідлив (рос. водоотлив, англ. water pumping, water drainage; нім. Wasserhaltung) — видалення шахтних (рудникових, кар'єрних) вод з підземних та відкритих гірничих виробок на поверхню. В систему водовідливу входять пристрої, що перешкоджають доступу поверхневих і підземних вод до виробок; що регулюють стік шахтних вод та збір їх в центральні водозбірники, звідки вода подається на поверхню за допомогою насосів.

Водовідлив — вичерпування води кулями. Г. Агрікола, 1556 р.

Історія

Водовідлив — вичерпування, викачування води з гірничих виробок — відомий давно. В минулому для видалення води з копалень використовувались шадуфи або ручний підйом у баддях, шкіряних посудинах, цебрах тощо. Шадуфи відомі в Єгипті з часів фараонів.

Засновник слов'янського книговидання кириличним шрифтом і винахідник Швайпольт Фіоль (1460—1525 або 1526) у 1489 отримав від польського короля Казимира (Казимир IV Ягеллончик) привілей на винайдену ним машину для відпомповування води з шахт, призначену для свинцевих рудників в Олькуші.

Спроби механізації водовідливу відбуваються у XV сторіччі, у Німеччині. Наводимо уривок з праці Георга Агріколи De Re Metallica (1556 р.), який саме присвячений водовідливу в гірництві часів пізнього Середньовіччя:

Воду з шахтних стовбурів піднімають або вичерпують. Підйом проводиться в цебрах або шкіряних мішках, які попередньо наповнюють водою. Останні зазвичай піднімають машиною з двома рядами лопатей (з оборотним колесом), а перші — п'ятьма описаними вище машинами. Четвертою машиною в деяких місцях піднімають також шкіряні мішки середньої величини. Вичерпують воду ковшами або кулями з отворами. Якщо води небагато, її піднімають у цебрах або викачують ковшами або кулями.

У 1698 році англійський винахідник Томас Севері (1650—1715) патентує паровий двигун, пристосований для відкачування води з шахт; цей насос мав низьку ефективність, напір не перевищував 9 м. Пароатмосферна машина, побудована англійським винахідником Томасом Ньюкоменом (1664—1729) у 1712 році, вже знайшла практичне застосування для водовідливу на вугільних шахтах олов'яних рудниках. Перший автоматичний металевий насос розроблений у 1749 році австрійським інженером Йожефом Каролем Геллом (1713—1789). У XX сторіччі на шахтах знаходять своє застосування заглибні насоси та ерліфти.

Шахтний водовідлив

Схема шахтної водовідливної установки: 1 — ствол; 2 — трубний ходок; 3 — насосна камера; 4 — всмоктувальний колодязь; 5 — виробка приствольного двору

При підземній розробці розрізняють допоміжний, головний, центральний та регіональний водовідлив. з водовідливними установками розташовується біля водозбірника і з'єднується з ним виробками. При притоці води більше за 50 м³/год. складається з трьох однакових насосів (робочого, резервного і того, що знаходиться в ремонті), кожний з яких розраховується на відкачування за 20 год. добового нормального притоку. Для головного водовідливу на шахтах застосовуються в основному в горизонтальному виконанні, що допускають вміст механічних домішок у воді (крупністю до 0,1-0,2 мм) до 0,1-0,2 %. ККД насосів змінюється в межах 68-78 %. Кислототривкі насоси застосовуються при рН води менше 5.

Для дільничного водовідливу в шахтах, крім багатоступінчастих відцентрових насосів, використовуються також консольні відцентрові, моноблочні і допоміжні насоси (, електронасосні одноґвинтові агрегати, , ). При відкачуванні непрояснених шахтних вод з твердою фазою крупністю до 20 мм застосовуються (вертикальні, суспензійні, магнетитошламові та інш.). Для подачі води на поверхню в стовбурі шахти прокладаються мінімум два стави нагнітальних труб — робочий і резервний; при двох одночасно працюючих насосах прокладаються три стави труб. Кожний став розраховується на видачу нормального добового притоку за 20 год. Апаратура автоматизації В. забезпечує автоматичне залиття, пуск і зупинку насосів у залежності від рівня води у водозбірнику, почергову роботу насосів, автоматичне включення резервних насосів, дистанційний контроль і сигналізацію про рівень води у водозбірнику.

Основні шляхи подальшого вдосконалення водовідливу на шахтах: скорочення об'єму і спрощення конструкції водозбірників або застосування безкамерного водовідливу з вертикальними зануреними насосами і ерліфтами.

Схеми водовідливу
При одному горизонті
При декількох горизонтах
При декількох горизонтах

Кар'єрний водовідлив

При відкритій розробці система водовідливу складається з пристрою регулювання внутрішньокар'єрного стоку, водозбірників, насосних станцій. У залежності від місця розташування головних водозбірників кар'єрний водовідлив поділяється на відкритий, підземний та комбінований. При відкритому водовідливі водозбірники з насосною станцією розташовуються на найнижчій відмітці кар'єру. При підземному водовідливі вода перекачується або відводиться в спеціальні дренажно-водовідливні штреки, пройдені зі схилом в сторону водозбірника з , звідки вона відкачується насосами на поверхню через водовідливні стовбури або свердловини в поверхневі водотоки або водоймища. При цьому використовуються в основному ті ж насоси, що і при шахтному водовідливі. При проходженні шахтних стовбурів і розрізних траншей застосовуються допоміжні насоси (відцентрові спіральні, секційні, консольні, турбонасоси і ін.) продуктивністю 5-130 м³/год і напором 30-100 м.

Різновиди водовідливу

допоміжний водовідлив — водовідлив, призначений для перекачування води з окремих дільниць шахти до водозбірника головного водовідливу.
головний водовідлив — водовідлив, призначений для відкачування сумарного припливу води по шахті (руднику, кар'єру).
центральний водовідлив — водовідлив загальний для декількох шахт (рудників, кар'єрів).
регіональний водовідлив — водовідлив загальний для шахт (рудників, кар'єрів) цілого району.

Див. також

Примітки

Галенчанка Г. Фіёль // Вялікае Княства Літоўскае. — Т. 2: Кадэцкі корпус — Яцкевіч. — Мінск: Беларуская Энцыклапедыя імя П.Броўкі, 2005. — 788 с.: іл. — с. 702. .
Цит. за: Агрікола Г. Про гірничу справу: ХІІ книг (Книги І–VI) / Пер., ред. В. С. Білецького, Г. І. Гайка. Донецьк: Східний видавничий дім, 2014. 232 с.)

Література

Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — .
Heinrich Otto Buja: Ingenieurhandbuch Bergbautechnik, Lagerstätten und Gewinnungstechnik. 1. Auflage, Beuth Verlag GmbH Berlin-Wien-Zürich, Berlin 2013, S. 389.
Preene M. Techniques and developments in quarry and surface mine dewatering: Proceedings of the 18th Extractive Industry Geology Conference 2014 and Technical Meeting 2015 (Hunger, E and Brown, T J, Eds). EIG Conferences Ltd, London, 2015. 194—206.
J. N. de la Vergne. «Mine dewatering», in The Hard Rock Miner's Handbook, North Bay, McIntosh Engineering, 2003, pp. 187—200.
Mine Dewatering, in Wolkersdorfer C. Water Management at Abandoned Flooded Underground Mines: Fundamentals, Tracer Tests, Modelling, Water Treatment. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2008. https://doi.org/10.1007/978-3-540-77331-3
Гейєр В. Г., Тимошенко Г. М. Шахтные вентиляторные и водоотливные установки. — М.: Недра, 1987. — 270 с.

[1] Галенчанка Г. Фіёль // Вялікае Княства Літоўскае. — Т. 2: Кадэцкі корпус — Яцкевіч. — Мінск: Беларуская Энцыклапедыя імя П.Броўкі, 2005. — 788 с.: іл. — с. 702. .

[2] Цит. за: Агрікола Г. Про гірничу справу: ХІІ книг (Книги І–VI) / Пер., ред. В. С. Білецького, Г. І. Гайка. Донецьк: Східний видавничий дім, 2014. 232 с.)