При сооружении шахтных стволов из грунта поступает вода. Наличие воды отрицательно влияет на выполнение всех горнопроходческих операций, снижает скорость проходки стволов.
В процессе сооружения стволов приток воды не остается постоянным, а изменяется в зависимости от гидрогеологических условий на различных горизонтах.
Водоотлив при сооружении стволов шахт должен учитывать ряд специфических особенностей:
- переменную величину притока воды в связи с пересечением грунтов различной водообильности;
- изменяющуюся высоту нагнетания ее;
- систематическое перемещение насоса в стволе, что связано с выполнением взрывных работ и постоянным углублением забоя ствола;
- крайне ограниченное пространство для размещения насоса в стволе; загрязненность воды, содержащей твердые частицы грунта.
Все это затрудняет работу насосов, а наличие влажной атмосферы и капежа воды требует применения влагостойкого оборудования.
В зависимости от притока воды применяют следующие способы ее удаления:
- при небольших притоках (4–6 м3/ч) – подъемными сосудами (бадьями),
- при больших притоках воды – насосами.
Водоотлив бадьями является наиболее простым способом, при котором вода из забоя ствола на поверхность выдается бадьями вместе с грунтом. Вода в бадью подается при помощи легких призабойных насосов типа «Гном».
Рис. – Схема откачки воды в бадью: 1 – отводящий шланг; 2 – шланг для подачи сжатого воздуха; 3 – насос; 4 – металлический патрубок; 5 – бадья; 6 – резиновый шланг для сжатого воздуха
При водоотливе насосами используют центробежные погружные насосы вертикального исполнения типа 4ФВ-5м, имеющие производительность от 90 до 150 м /ч и напор от 50 до 60 м вод. ст. при высоте всасывания 3 м. Эти насосы и пусковая аппаратура должны монтироваться на металлической раме, которую надежно крепят на подвесных устройствах (люльках), позволяющих опускать их по мере углубления ствола и поднимать в случае необходимости. Канаты для подвески насосов должны иметь не менее чем 6,5-кратный запас прочности. Для перемещения подвесных насосов должны применяться тихоходные лебедки, оборудованные рабочим и предохранительными тормозами.
Для водоотлива применяют и центробежные насосы горизонтального использования, но они неудобны для размещения в стволах.
В горной промышленности откачку воды из забоя ствола производят по трубам подвесными проходческими насосами центробежного типа (с электроприводами следующих марок): ВН-3А производительностью 15 м3/ч с напором 60 м вод. ст., НП-2 производительностью 35 м3/ч с напором 150 м вод. ст., ППН-50-12 производительностью 50 м3/ч с напором 250 м вод. ст. и др. Насосы подвешивают в стволе на канатах.
Подвесной насос располагают на расстоянии 4 м от забоя, гибкий всасывающий шланг помещают в водосборник, куда стекает вода. Перед взрывом зарядов насос поднимают на высоту 25–30 м от забоя ствола. После взрывания, проветривания забоя и приведения его в безопасное состояние насос опускают на дно ствола.
В соответствии с Правилами техники безопасности при проходке шахтных стволов для откачки воды должно быть не менее двух насосов: рабочий и резервный.
При небольших притоках воды в период проходки в вертикальных и наклонных выработках вместо зумпфов делают неглубокие приямки для сбора воды.
Для улавливания воды при проведении наклонных выработок в их почве через каждые 5—10 м оборудуются поперечные канавки, из которых вода поступает в продольную канавку, а затем в водосборник. Туда же откачивается вода из забоя забойным насосом. С помощью горизонтального стационарного насоса далее вода откачивается непосредственно на поверхность или подается к промежуточному водосборнику.
Забойные насосы устанавливают горизонтально на специальных рамах, оборудованных полозьями или колесами, а также на переносных полках (рис. 14.5).
По выработкам насосы перемещают на салазках или на колесах по рельсовым путям с помощью канатов и лебедок, устанавливаемых на поверхности или в камере промежуточной насосной станции.
При небольших водопритоках в наклонные выработки, так же как и при проведении вертикальных выработок, вода может удаляться вместе с породой в вагонетках или скипах.
Водоотлив из горизонтальных выработок осуществляется с помощью водоотливных канавок.
Для обеспечения движения воды по канавкам самотеком (а также для улучшения условий транспортирования грузов) почве выработки придается продольный уклон от 0,002 до 0,005. Для стока воды в канавку почва должна иметь также поперечный уклон не менее 0,002.
В процессе проведения штолен и других выработок из них на отметки выше устья штольни вода по канавке вытекает непосредственно на поверхность, а при проведении других выработок она стекает по канавкам горизонтальных выработок к водосборнику шурфа или ствола, откуда откачивается насосами на поверхность.