При ликвидации угольных шахт наиболее актуальным вопросом, требующим оп-тимального решения, является поддержание безопасного уровня воды в горизонтальных выработках с целью предотвращения затопления действующих соседних шахт или жилой застройки.
Традиционный подход к
проектированию и сооружению комплекса водоотлива с «сухой» установкой
насосных агрегатов с центрабежными секционными насосами типа ЦНС
требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат.
В
этом случае необходимо сохранение значительного объема горных
выработок, а при организации группового водоотлива ряда ликвидируемых
шахт и дополнительной проходки выработок, а именно: насосной камеры,
водосборников, камеры распредели-тельного пункта, выработок
околоствольного двора, а так же сохранения двух стволов для
проветривания околоствольного двора и организации механизированной
доставки оборудования, материалов и персонала по обслуживанию комплекса
водоотлива, электросилового оборудования, аппаратуры автоматизации,
контроля, сигнализации и связи. Кроме того необходимо иметь в
постоянной эксплуатации вентиляторную, калориферную, подъемную
установки, котельную, поверхностную подстанцию, т.е. практически все
шахтные стационарные установки, присущие действующей шахте.
Наиболее
экономичным представляется вариант оснащения комплекса водоотлива
погружными насосными агрегатами, размещаемыми в одном из действующих
ство-лов ликвидируемой шахты, при котором отпадает необходимость в
сохранении и под-держании большого количества выработок околоствольного
двора, технологического оборудования, средств автоматизации, связи и
т.п.
При выполнении рабочих проектов оснащения стволов
ликвидируемых шахт погружными насосами институтом «Гипроуголь»
привлекались специализированные ор-ганизации ВостНИИ, ВНИМИ, Комитет по
природным ресурсам, Кузнецкий горный округ, Прокопьевская дирекция
ликвидируемых предприятий.
При выборе ствола, принимаемого к
оснащению погружными насосами, определяющими являются следующие
факторы: глубина ствола, наличие подъемной установки и армировки,
сечение, местоположение на промплощадке и др., влияющие на воз-можность
ведения работ по монтажу погружных насосов.
При выборе
погружных насосных агрегатов для оборудования комплексов водо-отливов
необходимо производить технико-экономическое сравнение вариантов
приме-нения насосов как отечественного, так и зарубежного производства
(ITT FLYGT, KSBAT, «ХЭФЕЙ» и др.
Основными критериями оценки при выборе погружных электронасосов являются:
- техническая характеристика;
- простота в монтаже и эксплуатации;
- надежность и долговечность;
- комплектность поставки;
- опыт эксплуатации;
- стоимость оборудования.
Для
оборудования ряда комплексов водоотлива ликвидируемых шахт в Кузбассе
заключены контракты и получены погружные насосы типа QKSG производства
КНР (шахты «Ноградская», «Северный Маганак»).
Рабочими проектами рассмотрены два варианта монтажа и обслуживания по-гружных насосов типа QKSG.
I
вариант(рис.1) - монтаж и обслуживание погружных насосов
предусматривается с использованием существующих подъемных установок
сохраняемого ствола, которые в большинстве случаев по грузоподъемности
позволяют осуществить спуск-подъем погружного насоса в сборе или
отдельными узлами.
Установка погружных насосов
предусматривается на специальном рабочем полке, сооружаемом на 3-5 м
выше рабочего уровня подтопления ствола. Крепление напорного
трубопровода принимается по традиционной схеме с помощью опорных колена
и стула, компенсатора и поддерживающих хомутов. Силовой бронированный и
кон-трольные кабели прокладываются по кабельным конструкциям.
Для
безопасного ведения монтажа агрегатов и возможного демонтажа, в случае
необходимости, выше рабочего полка устраивается предохранительный полок.
Принудительное
проветривание незатапливаемой части ствола принимается с по-мощью
вентиляторов местного проветривания по вентиляционной трубе,
проклады-ваемой по стволу до рабочего полка.
Контроль
состояния воздушной среды в стволе предусматривается с помощью
стационарной аппаратуры автоматического контроля метана и СО с выводом
информа-ции оператору комплекса.
Для обслуживания
установленного в стволе оборудования, электрооборудования, аппаратуры
контроля, сигнализации и связи используется существующая подъемная
установка.
Для аварийного выхода людей дополнительно предусматривается оборудовать ходовое отделение ствола.
II
вариант (рис. 2) - монтаж и обслуживание погружных насосных агрегатов
пре-дусматривается непосредственно с поверхности без доступа людей в
шахту.
Насосный агрегат подвешивается к колонне водоподъемных труб и крепится на опорной плите в устье ствола.
Для
спуска-подъема погружных насосов с колонной труб предусматривается
ис-пользование передвижных проходческих лебедок соответствующей
грузоподъемности с использованием существующего копра.
В
качестве водоподъемных труб принимаются трубы обсадные по ГОСТ 832-80 с
муфтовыми соединениями, рассчитанные как на радиальные усилия от
внутреннего давления, так и на продольные усилия от веса агрегата и
колонны водоподъемных труб. Крепление силового и контрольных кабелей
осуществляется непосредственно к колон-не водоподъемных труб.
Для
предотвращения повреждения насосного агрегата спуск его
предусматривает-ся осуществлять по существующим проводникам армировки
ствола с устройством специальных башмаков скольжения.
Принудительное
проветривание незатапливаемой части ствола предусматривается с помощью
вентилятора местного проветривания, устанавливаемого у устья ствола и
навеской гофрированной вентиляционной трубы на тросах, опускаемой на
канатных проводниках с поверхности.
Безопасная эксплуатация погружных электронасосных агрегатов обеспечивается принятыми в рабочем проекте техническими решениями.
Авторами
рекомендуется II вариант монтажа и обслуживания погружных насосов
непосредственно с поверхности и без доступа людей в ствол, при котором
отпадает необходимость в постоянной эксплуатации шахтной подъемной
установки, в сооружении в стволе рабочего и предохранительного полков,
в установке датчиков контроля метана и окиси углерода и т.п.
В результате этого достигается:
- сокращение капитальных затрат на 20-30%;
- сокращение расходов по эксплуатации подъемной установки, оборудования и электрооборудования в стволе;
- калориферной для подогрева подаваемого в ствол воз-духа и т.п. - на 40-45%;
- сокращение обслуживающего персонала по обслуживанию комплекса водоотлива - на 50-55%;
- снижение затрат по расходу электроэнергии - на 20-25%.
Данный вариант монтажа и эксплуатации погружных насосов может быть
рекомендован для большинства шахт, ликвидируемых с частичным
подтоплением горных выработок до безопасного уровня.
Выполненный
для шахты «Ноградская» рабочий проект с учетом вышеизложенного получил
положительное заключение ВОСТНИИ, экспертизы ГУРШ и согласование в
Госгортехнадзоре России. В настоящее время на шахте «Ноградская»
закончен монтаж погружного электронасосного агрегата типа
QKSC-D800-400-275/344-9 произ-водительностью 275 м3/час, напором 344 м
с электродвигателем мощностью 400 кВт, 6кВ, 1500 об/мин. Вес агрегата -
7,7 т, длина ~ 6,7 м.
Погружной насос закреплен на колонне
обсадных труб с креплением на опорной плите в устье ствола. Глубина
погружения насосного агрегата ~ 290 м.
Опыт монтажа погружного насоса показал необходимость тщательной подготов-ки и обучения персонала, занятого монтажом.
В
связи с тем, что в ближайшее время предусматривается монтаж погружных
на-сосных агрегатов на шести шахтах Прокопьевско-Киселевского района
предлагается создать специализированное монтажно-эксплуатационное
предприятие (СМЭП).
Создание специализированного предприятия
наряду с сокращением численности обслуживающего персонала на
ликвидируемых шахтах позволит обеспечить качественный монтаж,
централизованный контроль работы водоотливных комплексов, эксплуатацию,
обслуживание и ремонт погружных насосных агрегатов, а так же
проведе-ние работ по мониторингу вредных последствий от влияния горных
работ на ликвидируемых шахтах.
Выводы:
Наиболее
оптимальным для откачки воды на ликвидируемых шахтах считаем применение
погружных насосов с монтажом и обслуживанием их с поверхности без
присутствия людей в стволе (шахте).
Генеральный директор
Белокопытов П. И.
Директор по подземным работам
Пешков И. С.
Главный технолог отдела ЭМА
Исаков Л. В.