lựa chọn phơng án thoát nớc hợp lý cho vỉa 16 mỏ than hà tu
2.1. Lựa chọn phơng án thoát nớc
Việc lựa chọn phong án thoát nớc vừa phải đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật nh trên vừa phải đảm bảo chi phí nhỏ nhất, hiệu quả cao.Ta có 2 phơng án thoát n- ớc sau :
+ Phơng án 1:
Sử dụng mơng thoát nớc tự chảy ở mức +35 trở lên, phần còn lại thoát nớc c- ỡng bức bằng trạm bơm một cấp.
+ Phơng án 2 :
Phần trên vẫn thoát nớc tự chảy phần dới thoát nớc cỡng bức phân cấp bởi 2 cấp :
-cấp 1: từ -55 lên +35 -cấp 2: từ -160 lên -55
Nhận xét 2 phơng án trên ta thấy : Phơng án 2 hợp lý hơn vì nếu bơm 1 cấp thì khi mất điện sẽ sinh ra một áp suất rất lớn phá huỷ đờng ống và máy bơm. Nếu đang bơm bị mất điện thì chiều cao cột nớc ở phơng án 1 khoảng chừng 180 mcn nh vậy sẽ sinh ra một áp suất khoảng 180 atm nh vậy ống nớc sẽ phải chịu một áp suất tơng ứng nh vậy rất nguy hiểm cho ngời và thiết bị.Với phơng án 2 thì áp suất cột nớc nhỏ hơn rất nhiều vừa an toàn và lại đảm bảo về quy trình công nghệ.
+ Phơng án 3 :
Thoát nớc bằng máy bơm đặt nổi trên phà bơm. + Phơng án 4 :
Thoát nớc bằng trạm bơm đặt trên trục tải. Nhận xét 2 phơng án này nh sau :
-Phơng án đặt trạm bơm trên trục tải thích hợp với những bờ mỏ có điều kiện ổn định khai thác ở mức nông . Phơng án này vốn đầu t lớn, cần nhiều công trình phụ trợ, trong trờng hợp ma bão lớn gây mất điện nếu không kéo kịp thời đờng dây trục tải sẽ bị ngập lụt máy bơm, hỏng máy bơm dẫn đến đình trệ sản suất . Hơn nữa mỏ Hà Tu còn là mỏ khai thác xuống sâu, không thuận lợi cho việc áp dụng.
-Phơng án đặt máy bơm nổi trên phà bơm phù hợp cho các mỏ xuống sâu lớn, bờ mỏ không ổn định, thiết bị đơn giản, dễ nắp đặt, vốn đầu t nhỏ. Khi gặp ma lớn phà bơm vẫn có thể hoạt động bình thờng do phà luôn nổi trên mặt nớc. Tuy nhiên phơng án này có nhợc điểm là : Góc quay khớp cầu giữa máy bơm và ống đẩy nhỏ (khoảng 200) nên khi ma to phải tháo rời ống, việc nắp đặt gặp khó khăn.
Qua nghiên cứu 4 phơng án trên ta chọn nh sau :
Máy bơm đặt trên phà nổi và bơm 2 cấp là phơng án tối u hơn cả.
2.2.Thiết kế hệ thống thoát nớc tự chảy vỉa 16 2.2.1.từ mức +65 trở lên:
Do địa hình phức tạp đất đá sụt lún nhiều, ta chỉ bố trí một loại mơng nhỏ quanh khai trờng dẫn nớc ra ngoài biên giới . ở cánh Đông và Tây đất đá sụt lún nhiều, không thể bố trí đợc hệ thống mơng này.
2.2.2.Hệ thống thoát nớc ở mức +35:
Đợc bố trí dọc theo vỉa 16, dài khoảng 3,5 km bao quanh khai trờng. Với lu lợng nớc thoát 9750.570 m3/ng-đ. Nớc đợc dẫn vào đập Tây Nam đã có sẵn.
a.Tính toán kích th ớc tuyến m ơng
Vận dụng bài toán thuỷ lực ta tính đợc các kích thớc của tuyến mơng khi biết Q,i,m,n. áp dụng công thức sê-di ta có:
Q C=R1/6, K =--- , w= h2( βLS + m ) i Trong đó: C: Hệ số sê-di S R: Bán kính thuỷ lực . R =--- = RLS X
n: Độ nhám thuỷ lực của mơng . n =0,03 m: Độ dốc thành mơng. m=tgα=0,6 Q: Lu lợng nớc mặt. Q=970570 m3/ng-đ Q=11,23 m3/s i: Độ dốc đáy mơng, i=2%
βLS=f(m) βLS =0,95
Với các giá trị trên ta có bảng sau:
h(m) w(m2) RLS(m) C(l/s) K(m3/s) 1 1,56 0,5 29,7 32,76 2 6,24 1 33,3 207,7 3 14,04 1,5 35,7 613,8 Từ các giá trị ở bảng trên ta so sánh K với K*
970.570
K*=--- = 6862966 (m3/ng-đ) =79,4 m3/s 0,02
Ta lấy K1< K*<K2 ⇒ h1< H < h2
từ đó ta chọn các thông số nh sau :
-Chiều cao đáy mơng : H = 2 m -Chiều cao ngập nớc trong mơng : h= 0,8H = 1,6 m -Đáy mơng : a = 3 m -Bề rộng mặt mơng : b= 6 m
b
h
a
Mặt cắt ngang của mơng
b.Kiểm tra khả năng tháo n ớc của m ơng
-Khối lợng nớc yêu cầu trong các mơng phải thoát đi trong một giờ là Qyc=39960 m3/h=11,1 m3/s
-Tiết diện dòng nớc chảy trong thực tế là :
a +0,8b 3+0,86
S' = ---.0,8H=---.0,82 =6,24 m2
2 2 -Chu vi ớt của mơng
α : Góc nghiêng thành mơng ,α = 600 1,6 X= 3+2.--- = 7,2 m sin600 -Bán kính thuỷ lực thực tế : S 6,24 R = ---- = --- = 7,2 m X 7,2 -Tốc độ chảy thiết kế: V=n.c. Ri = 0,3.35,3. 0,9 = 10 m/s n: Độ nhám thuỷ lực của mơng n= 0,3 Vậy lu lợng nớc qua mơng thiết kế : Qtk=v.S' = 10.6,24 = 62,4 m3/s
So sánh ta thấy Q + K > Qyc. Do vậy ta chọn các thông số của mơng là đảm bảo.
2.3. Thiết kế hệ thống thoát nớc đáy mỏ cho vỉa 16 2.3.1. Tính toán trạm bơm và lựa chọn bơm
Lu lợng nớc chảy vào mỏ trong 1 ngày đêm là : Q1 = 379043 m3 (Nh đã tính ở phần chung)
Yêu cầu của công trình là nếu ma kéo dài suốt 1 ngày đêm không bơm nớc thì sau 6 ngày trạm bơm phải bơm hết lợng nớc ngập vào mỏ:
Q6 = 227426 m3
Ta thiết kế liên tục trong 6 ngày đêm thì 1h trạm bơm phải thoát một lợng n- ớc là:
227426
Qh = --- = 1895 (m3/h) 6.20
Do đó ta chọn máy bơm 12Y-10T, với năng suất 900 m3/h để đảm bảo thoát nớc theo yêu cầu với lợng ma tối đa .Ta dùng 3 máy bơm ,1 máy dự phòng và 2 máy bơm khi mùa ma lũ, còn những ngày bình thờng mùa khô chỉ dùng 1 cái là đủ vì chỉ có lợng nớc ngầm chảy vào mỏ là chủ yếu
Bảng đặc tính kỹ thuật của máy bơm 12Y-10T.
STT Các thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Lu lợng Qb m3/h 900
2 Cột áp H m H2O 85
3 Số vòng quay của máy n v/phut 1450 4 Công suất động cơ Mđc kw 315
5 Hiệu suất máy bơm η 0,85
6 Khối lợng bơm T Kg 1915 7 Cửa hút Ф mm 300 8 Cửa đẩy Ф mm 200 9 Kích thớc -Dài -Rộng -Cao mm mm mm 2060 1075 1081 10 Chiều cao hút chân không [H]CPCK m 4
2.3.2.Tính toán ống dẫn và các phụ kiện đờng ống 2.3.2.1.Sơ đồ thuỷ lực của trạm bơm và mạng ống
Bơm đặt trên phà bơm nớc ở mức -55 lên mức +35 cửa đẩy đợc nối với ống đẩy qua một đoạn ống chuyển tiếp và các khớp cầu, ống dẫn đợc đặt cố định trên bờ moong. Do địa hình bờ moong phức tạp nên để thuận lợi cho việc vận chuyển tháo lắp đờng ống ta thiết kế cho mỗi máy bơm một ống đẩy độc lập. Nh vậy có hai ống đẩy khác nhau cho 2 máy bơm. Tronh tính toán còn tuỳ thuộc vào tình hình cụ thể, vào mùa khô và những ngày ma bình thờng chỉ đặt một ống bơm còn
những ngày ma to nhất thiết phải có 2 ống bơm. ở đây ta tính mỗi bơm làm việc với một ống đẩy riêng.
-Chiều dài ống đẩy là 480 m , trên đó có lắp 3 van điện một chiều.
-Chiều dài ống hút là 6 m trên đó có một chỗ uốn cong nên nếu không mồi nớc bằng bơm chân không thì đầu dới ống hút có rọ bơm là van một chiều giữ nớc.
2.3.2.2. Tính toán đờng ống đẩya. Đ ờng kính ống đẩy