Водоотлив и дренаж
Объект проектирования: Водоотлив карьера; водоотлив из траншеи, водоотлив из котлована
Стадия: Новое строительство; реконструкция; техническое перевооружение; модернизация оборудования.
Вид возможного согласования: В отдельных случаях экспертиза промышленной безопасности.
Разрешение на строительство – Не требуется.
Сроки проектирования – От одного до двух месяцев
Виды работ: Техническая документация; проектная документация; рабочая документация
Общие данные по водоотливу и дренажу
Притоки подземных вод в карьер определяются динамическими притоками, проходящими через водоносный пласт «транзитом» из внешних областей питания (река, озеро и т.п.), и притоками, формирующимися за счет статических запасов самого пласта.
Дренаж поступающих вод осуществляется для обеспечения нормальных условий работы людей и горного оборудования, уменьшения влажности полезного ископаемого, обеспечения устойчивости бортов, откосов уступов и отвалов.
Так с помощью водоотлива можно устранить или ограничить обводненность экскаваторных забоев и фильтрационные деформации отрабатываемых уступов. Правильно организованный водоотлив карьера помогает бороться с образованием наледей на откосах, с обводнением взрывных скважин. А использование только лишь глубинного дренажа не может рассматриваться как эффективное средство борьбы с такими явлениями, как промерзание песчано-глинистых пород уступов, налипание и примерзание экскавируемых и транспортируемых пород, разжижение глинистых пород под действием динамических нагрузок от оборудования. В этом отношении эффект может быть достигнут лишь путем организации внутрикарьерного стока.
Естественно, что требования к дренажу (водоотливу) и их возможности существенно зависят от принятой схемы отработки месторождения. Так при отсутствии внутренних отвалов можно наиболее широко использовать открытый дренаж пород в карьере, а также применять различные дренажные устройства, проводимые из карьера. Наоборот, внутреннее отвалообразование значительно ограничивает использование дренажа, особенно при работе с подвалкой обводненных добычных или вскрышных уступов.
Роль дренажа и водоотвода в повышении качества полезного ископаемого сводится к частичному удалению влаги из полезного ископаемого или предотвращению дополнительного его увлажнения. Например, уменьшение влажности угля на 1% сокращает затраты на брикетирование на 5-6%. Однако в случаях, когда гравитационная вода в полезном ископаемом вообще отсутствует, обычные способы дренажа оказываются совершенно неэффективными. Так, на Лебединском карьере КМА, несмотря на наличие мощной системы дренажа, влажность рыхлых глиноподобных разностей железной руды остается практически неизменной. Точно так же для предотвращения дополнительного увлажнения, связанного с набуханием полезного ископаемого, основной эффект дает правильная организация внутрикарьерного стока, а не собственно водоотлив и водопонижение.
Наряду со снижением влажности полезного ископаемого, дренаж вмещающих пород может способствовать устранению разубоживания полезного ископаемого и снижению его потерь – если по условиям отработки добычные забои могут заиливаться в результате оплывания покрывающих пород.
Способы осушения и водопонижения
Для дренажа карьеров в настоящее время наиболее широко применяются: водопонижающие скважины, оборудованные глубинными насосами; подземные системы – дренажные штреки с фильтрами и колодцами; дренажные зумпфы, траншеи, канавы.
Открытый водоотлив из зумпфов и траншей в карьере является широко используемым методом дренажа. Водоотлив из зумпфов применяются при таких водопритоках, которые не вызывают заметных деформаций уступов, требующих многократной зачистки. Для предотвращения фильтрационных деформаций, на нерабочих откосах вместо открытого дренажа можно использовать прибортовую фильтрующую призму из крупнозернистого материала, приуроченную к дренажной канаве.
Дренаж разрезной траншеи
Траншейный водоотлив используется при прохождении новых горизонтов и на период времени пока не организован постоянный карьерный водоотлив.
При проходке разрезной траншеи подземные воды значительно влияют на устойчивость откосов и на условия работы горнотранспортного оборудования из за высоких удельных притоков и, соответственно, заметного развития фильтрационных деформаций. По этому дренажные работы в период строительства карьера должны проводиться с максимальной интенсивностью.
Технические средства осушения
Водоотливная установка – комплекс энергомеханического оборудования, служащего для откачки подземных и поверхностных вод из дренажных систем и горных выработок карьера. Количество водоотливных установок и их конструкция зависят от гидрогеологических условий, системы разработки месторождения, интенсивности горных работ и принятого в соответствии с этим способа осушения карьерного поля.
При проведении горных работ в сложных гидрогеологических условиях водопонижение и удаление поверхностных вод производится, как правило, раздельными водоотливными установками с разнотипным оборудованием.
В качестве водоотливных установок при открытом водоотливе применяют зумпфовые водоотливные установки. Отличительными признаком таких установок является наличие зумпфа – водосборника относительно большого размера, к которому самотеком по дренажным канавам поступает вода из горных выработок. К водосборнику подведен насос с помощью всасывающего водопровода.
Зумпфовая водоотливная установка может включать в себя несколько насосов и трубных ставов. Причем насосы могут быть сосредоточены в одном здании у зумпфа или рассредоточены по трубопроводной трассе. Кроме того, насосы могут располагаться над уровнем воды в зумпфе, в специальной камере около зумпфа ниже уровня воды и под водой в зумпфе. В последнем случае используются специальные погружные насосы.
Основные стадии проектирования и строительства водоотводных канав
Выбор Схемы осушения карьерного поля
В общем случае может быть намечена следующая последовательность выбора целесообразности пределов дренажа:
1.Определяются притоки к откосам и понижения уровней подземных вод в условиях открытого дренажа, также оценивается их изменение с течением времени
2. Оценивается влияние подземных и поверхностных вод на устойчивость бортов, откосов уступов и отвалов, на работу горного оборудования и на влажность полезного ископаемого.
3. Намечаются и рассматриваются возможные системы дренажа, для каждой из которых подсчитывается величины понижения уровней, а также объемы воды, вытекающей в карьер и перехватываемой средствами глубинного дренажа.
4. Для каждой системы дренажа производится оценки, аналогичные пункту 2.
5. Если после проведенных оценок вопрос о целесообразности глубинного дренажа не будет решен, то определяются затраты на дренажные работы по вариантам и производиться их экономическое сравнение.
В практике проектирования открытых горных работ нередко полностью отказываются от использования открытого дренажа на карьерах, вскрывающих обводненные толщи песчано-глинистых пород. Но такого рода тенденции являются совершенно необоснованными: требования недопущения выхода подземных вод на откосы приводит к излишним экономическим затратам, не говоря уже о том, что в большинстве случаев оно практически недостижимо. В настоящее время открытый дренаж неустойчивых рыхлых пород весьма широко применяется в практике открытых горных работ. При правильной организации открытый дренаж обходится в несколько раз дешевле, чем глубинный.
Гидрогеологический анализ месторождения
В некоторых проектах выбор способа вскрытия и систем разработки месторождения осуществляется без достаточного учета гидрогеологической обстановки: дренаж привязывается к некоторым заранее выбранным схемам горных работ. В результате системы дренажа месторождений со сложными гидрогеологическими условиями нередко оказываются неоправданно громоздкими, а подчас дренаж вообще не может обеспечить нормальные условия работы карьера при выбранном способе ведения горных работ.
Поэтому при проектировании карьеров в сложных гидрогеологических условиях необходимо тщательно увязывать горную и дренажные части проекта. Только при таком подходе можно максимально учесть гидрогеологические условия месторождения и наметить тем самым оптимальную генеральную проектную схему водоотлива и дренажа. И это касается буквально всех основных моментов горной части проекта, таких как выбор участка первоочередного вскрытия, выбор принципиальной схемы вскрытия и системы разработки, выбор типа оборудования и т.д. Технико-экономическое рассмотрение вариантов систем отработки для месторождений со сложными гидрогеологическими условиями должно обязательно включать возможные варианты систем дренирования месторождения
Основой для определения фильтрационных параметров при разведке месторождений полезных ископаемых являются специальные опытно-фильтрационные работы: откачка из опытных скважин, реже – нагнетание или налив воды в скважины. По ряду причин точность получаемых параметров оказывается обычно не очень высокой. Наилучшая точность достигается при проведении длительных (10-15 суток) кустовых откачек, число которых при разведке месторождений ограничено.
При проектировании водоотлива анализируется дно карьера с целью обеспечения сбора всей воды в водосборные Зумпфы и последующей откачкой на очистные сооружения.
Составление технического задания на разработку карьера.
В задании на проектирование указываются:
- наименование предприятия;
- основание для проектирования;
- район и площадка строительства;
- водопритоки в карьер или горную выработку;
- режим работы предприятия;
- основное место сброса вод (на очистные или в водоприемник);
- основные источники обеспечения предприятия в периоды эксплуатации и строительства сырьем, водой, теплом и электроэнергией;
- основные технологические процессы и объекты;
- необходимость разработки автоматизированных систем;
- сроки строительства и ввода мощностей;
- основные технико-экономические показатели;
- требования по разработке вариантов проекта;
- стадийность проектирования.
Проведение тендера на проектирование и изыскательские работы.
Тендер на проектирование требуется если проектные работы финансируются за счет государства или их стоимость превышает 5 миллионов рублей. На этой стадии утверждается конечная стоимость проектных и изыскательских работ.
Проведение изысканий.
Проектирование карьерного водоотлива происходит на основе следующих изысканий:
- Геологические изыскания
- Гидрометеорологические изыскания
При составлении договора на проведение изысканий составляются технические характеристики объектов проектирования, на основании которых рассчитывается степень деталировки изысканий. Отчет о инженерных изысканиях обязан проходить государственную экспертизу до выполнения проекта осушения либо одновременно с ним.
Разработка проекта осушения.
Разработка документации по осушению начинается на основании задания на разработку проектной документации.
Затем после получения геологических материалов, инженерных изысканий, акта выбора площадки и других необходимых исходных данных начинается проектирование.
Проект водоотлива предусматривает:
- Расчет водопритоков в карьер
- Организация дренажа
- Выбор и расчет насосного оборудования
- Разработка компоновочной схемы главных водоотливных установок
- Проектирование передвижных или плавучих насосных станций
При выполнении отдельного проекта водоотлива в некоторых случаях требуется получение заключения промышленной безопасности.
Исходные данные для проектирования:
- Решение на разработку документации
- Правоустанавливающие документы на объект капитального строительства
- Документация по земельному участку
- Исходно-разрешительная документация, предусмотренная техническими и градостроительными регламентами
- Документация по инженерным изысканиям
- Инженерно-геодезические изыскания
- Инженерно-геологические изыскания
- Технические условия на электроснабжение
- Технические условия на водовыпуск
- Согласование СЭС места сброса стоков
- Решение собственника о выведении из эксплуатации в случае сноса (демонтажа)
- Материалы обследования технического состояния объекта при реконструкции и капремонте
- Приобретаемое оборудование (предложение заказчика)
- Сертификаты на оборудование для водоотлива
- Технические характеристики на приобретенное оборудование
- Согласованный штат трудящихся
- Решения по АБК, обслуживанию и проживанию трудящихся
- Затраты на оформление землеотводных документов для сметной части
- Предложение по % затрат на временные здания и сооружения для сметной части
- Предложение по % зимнего удорожания, страхования строительных рисков и имущества строителей, пусконаладочных работ для сметной части
- Предложение по % содержания аппарата управления для сметной части
- Предложение по % резерва средств на непредвиденные работы и затраты для сметной части
- Территориальные ценники для сметной части
Для каждого объекта перечень исходных данных составляется индивидуально.
Функции проектировщика:
- Составление смет на проектные работы
- Перечень исходных данных
- Подготовка договоров
- Перечень необходимых технических условий
- Разработка оптимальных решений по заданным условиям
- Разработка предварительных решений и согласование основных положений
- Разработка документации
- Участие в согласовании и получении заключений.
Стоимость проектирования по сборнику базовых цен:
Название сборника: СБЦ Объекты водоснабжения и канализации
Факторы влияющие на стоимость:
Коэффициенты влияющие на стоимость:
- Реконструкция объекта
- Проектирование с учетом включения объекта в окружающую среду
- Проектирование трубопроводов из неметаллических труб
- Установка высоконапорных насосных агрегатов
- Проектирование средств автоматизации
Получение разрешения на строительство.
Проект водоотлива и дренажа обычно не предполагает строительства опасных объектов и поэтому получать разрешение на строительство не требуется в большинстве случаев
Для проекта водоотливной установки требуется только прохождение экспертизы промышленной безопасности.
Разработка рабочей документации.
Рабочие чертежи являются завершающей стадией проектирования. На их основании осуществляются все работы по строительству внутренних коммуникаций (водоводы, канализация, электроснабжение и освещение, транспорт) и металлоконструкций, в том числе разработка и строительство нестандартного оборудования.
Внесение изменений в проектную документацию по разработке дробильно сортировочной фабрики.
Решение о направлении на государственную экспертизу дополнений, корректировок проектной документации принимает заказчик (застройщик) в соответствии с Градостроительным кодексом Российской федерации (часть 15 статьи 48; части 1, 2, 3, 4 статьи 49).
Проведение экспертизы проектной документации связанной с расширением и техническим перевооружением действующих предприятий осуществляется в соответствии с требованиями Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» №116-ФЗ
Вместе с этой работой также смотрят:
- Отвод поверхностных вод нагорными канавами
- Определение оптимальных бортов карьера
- Скважины (питьевой воды, дренажные и закачные скважины)
- Очистные карьерных вод
- Накопители и пруды отстойники
- Перечень мероприятий по охране окружающей среды. (ПМООС)
- Промышленная безопасность