Шахтный водоотлив — система, которая собирает воду в горных выработках и откачивает её на поверхность. Без него шахту затапливает: подземные воды поступают постоянно, а к ним добавляется вода, которую подают для бурения и пылеподавления. Ниже — как устроены главный и участковый водоотлив, что требуют правила безопасности и какие насосы где стоят.
Что такое шахтный водоотлив
Вода в шахту приходит из водоносных горизонтов, через трещины в породе и с поверхности, плюс технологическая вода. Её нужно собрать, дать осесть взвеси и поднять на поверхность — часто с глубины в сотни метров. Поэтому шахтный водоотлив строят ступенями: участковые установки подают воду к стволу, а главная откачивает её наверх.
Главный водоотлив
Главную водоотливную установку располагают у ствола. Она состоит из водосборника, насосной камеры и нагнетательных трубопроводов, проложенных по стволу. Водосборник работает и как отстойник: в нём оседает взвесь, и насосы забирают уже осветлённую воду.
Правила безопасности в угольных шахтах задают для неё несколько требований:
- подача насосов должна обеспечивать откачку максимального суточного притока не более чем за 20 часов;
- насосы подключают не менее чем к двум нагнетательным трубопроводам, и каждый из них рассчитан на откачку за те же 20 часов;
- водосборников должно быть не менее двух, независимых друг от друга, и при максимальном притоке они должны заполняться не быстрее чем за 4 часа.
Кроме рабочих насосов установка обязана иметь резервные. На практике главную установку обычно комплектуют тремя однотипными насосами: рабочим, резервным и находящимся в ремонте. Для других видов горных работ требования близкие, но конкретные цифры берут из действующих правил для своей отрасли и из проекта.
Участковый водоотлив
Участковые установки собирают воду там, где она не может стечь к стволу сама: в уклонах, в забоях ниже основного горизонта, на удалённых участках. Их задача — подать воду к главному водоотливу. Для участковых водосборников действует своя норма: при максимальном притоке они должны заполняться не быстрее чем за 2 часа; при притоке до 50 м³/ч допускается один водосборник.
При проходке выработок и в авариях воду откачивают передвижными погружными насосами: их опускают прямо в забой или в приямок и переставляют по мере продвижения работ.
Зумпф ствола и очистка водосборников
Нижнюю часть ствола ниже околоствольного двора называют зумпфом — туда стекает вода, и её тоже откачивают. Подробнее о том, что такое зумпф и какие насосы в нём работают, — в статье про насос для зумпфа.
Осадок в водосборниках и зумпфах копится постоянно. Если его не убирать, полезный объём падает, а взвесь уходит дальше к насосам. Для очистки используют погружные шламовые насосы с агитатором: он взмучивает осевший материал, и насос откачивает его вместе с водой.
Насос для откачки шахтных вод: что где ставят
| Задача | Насос | На что смотреть |
| Главный водоотлив | Стационарные многоступенчатые центробежные насосы на высокий напор | Напор под глубину ствола, резерв, КПД при круглосуточной работе |
| Участковый и проходческий водоотлив | Погружные дренажные насосы | Напор до главного водосборника, мобильность, длина кабеля |
| Аварийная откачка | Погружные дренажные насосы повышенной подачи | Подача, быстрый монтаж, работа при колебаниях уровня |
| Очистка водосборников и зумпфов | Погружные шламовые насосы с агитатором | Проходное сечение, износостойкость проточной части |
Главный водоотлив — стационарное оборудование под проект конкретной шахты. Наш профиль — погружная часть водоотлива: дренажные насосы Grindex, Flygt и Atlas Copco WEDA для участковой, проходческой и аварийной откачки и шламовые насосы для водосборников и зумпфов. Общие задачи насосов в отрасли разобраны в статье про насосы для горнодобычи и рудников.
Что учесть при подборе насоса
- Приток. Нормальный и максимальный, в м³/ч. Подбор по среднему притоку оставляет установку без запаса в паводок.
- Напор. Высота подъёма плюс потери в трубопроводе. Если считать только геометрическую высоту, насос не выйдет на расчётную подачу.
- Взвесь. Сколько в воде твёрдого и насколько оно абразивно. От этого зависит выбор между дренажным и шламовым насосом.
- Химия воды. Шахтная вода бывает кислой и минерализованной. Для неё берут исполнения из нержавеющей стали — например, Grindex Inox.
- Режим. Непрерывная работа или включение по уровню. Во втором случае нужна автоматика и достаточный объём между уровнями пуска и остановки.
- Электрика. Напряжение, длина кабеля до пускателя, а в шахтах, опасных по газу и пыли, — взрывозащищённое исполнение электрооборудования.
Типичные ошибки
- Нет резерва. Отказ единственного насоса на участке быстро превращается в подтопление выработки.
- Водосборник не чистят. Полезный объём падает, время до переполнения сокращается, а взвесь изнашивает насосы.
- Дренажный насос на воде со шламом. Проточная часть не рассчитана на абразив и изнашивается за недели.
- Кабель впритык. Насос нельзя опустить ниже или переставить, когда забой уходит дальше.
А на карьере?
На открытых горных работах вода собирается в зумпфах на нижних горизонтах карьера и откачивается передвижными насосными установками, а приток к бортам снижают водопонижающими скважинами. Эти схемы разобраны отдельно — в статьях про насосы для карьеров и про насос для водопонижения.
Частые вопросы
Чем главный водоотлив отличается от участкового?
Главный откачивает воду всей шахты на поверхность и стоит у ствола. Участковый собирает воду на отдельном участке и подаёт её к главному водосборнику.
Сколько насосов нужно на главном водоотливе?
Правила требуют рабочие и резервные насосы, а их подача должна откачивать максимальный суточный приток не более чем за 20 часов. Обычно ставят три однотипных насоса — рабочий, резервный и ремонтный.
Можно ли использовать погружной дренажный насос в шахте?
Да, для участкового, проходческого и аварийного водоотлива это основной тип насоса. В выработках, опасных по газу и пыли, нужен насос во взрывозащищённом исполнении.
Подберём насос для водоотлива
Пришлите приток, высоту подъёма, длину трубопровода и описание воды — есть ли в ней шлам и какая у неё кислотность. Инженер предложит модели и схему установки.
Или позвоните: +7 (499) 397-84-51.