Thiết kế hệ thống thoát nước và máy bơm thoát nước chính

g Phía nam giáp thị trấn Cọc Sáu và vịnh Bái Tử Long Mỏ than trong giới hạn toạ độ Từ 2504 đến 1808 vĩ độ bắc Từ 6902 đến 7108 kinh độ đông 1.2- Đặc điểm khí hậu. - Mỏ than Cọc Sáu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, được chi làm hai mùa rõ rệt: - Mùa khô kéo dài từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ trung bình từ 10 - 170C có ngày xuống < 50C kéo theo mưa phùn hoặc sương mù. - Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, mưa nhiều ở các tháng 7,8, 9 mùa mưa thường có mưa rào đột ngột, lượng mưa trung bình 2.049 mm/năm, nhiệt độ trung bình 25- 350C. Trong mùa mưa việc khai thác than gặp rất nhiều khó khăn vì hiện nay mỏ đang khai thác ở độ sâu -130m so với mực nước biển, lượng mưa lớn gây sụt lở tầng đường vận tải, các lỗ khoan bị ngập nước, vì vậy công tác thoát nước ở mỏ là một yêu cầu cấp bách. 1.3- Địa chất - thuỷ văn . 1.3.1- Đặc điểm địa chất. Theo tài liệu thăm dò địa chất, vùng mỏ Cọc Sáu, địa tầng chứa than dầy từ 265 á 350 m. Nham thạch ngầm gồm cuội kết, cát kết, sạn kết, sét kết nằm xen kẽ giữa các vỉa than. Thành phần nham thạch bao gồm cuội kết, cát kết. Chiều dầy đất đá vách của vỉa than thay đổi từ 30 á 350m. độ rắn đất đá Ư= 4 á 15,5 1.3.2- Đặc điểm địa chất thuỷ văn. - Nước mặt: Do quá trình khai thác, bề mặt nguyên thuỷ địa hình khu mỏ không còn tồn tại, các dòng chẩy tự nhiên đã được cải tạo và uốn nắn cho phù hợp với quá trình khai thác, nên nước trên bề mặt chủ yếu là nước mưa, diện tích hứng nước của mỏ từ +30 trở lên, nước mưa được chẩy dồn về các hệ thống mương thoát nước từ mức +30 trở xuống, nước mưa chẩy xuống lòng moong tả ngạn. Theo thống kê cho thấy lượng mưa tối đa là 201m3/ngày đêm hiện nay nước chứa trong moong Tả Ngạn khoảng 15000 á 20000m3 Nước mặt trong khu khai thác được tập trung theo 2 hệ thống mương thoát nước chính của mỏ và chẩy vào lò +28. Hệ thống mương thoát nước phía đông bắc, bắt nguồn từ phía bắc, mức nước cao +90 m, chẩy về phía đông (+64) và vòng về cửa lò +28m. Hệ thống thoát nước thứ 2: bố trí ở phía tây khu thăm dò: bắt nguồn từ mức cao +70 (phía tây bắc) chẩy vòng cung về phía tây nam và đổ vào lò +28m. Đặc tính hoá học của nước mặt được mô tả như sau. Nước có mùi hôi tanh, không vị, có váng mầu vàng. Tổng độ khoáng hoá từ (0,35 á 0,86g/l). Nước có tính a xít và bazơ yếu, độ PH =6,2 á 7,2 Hàm lượng SO4 từ 60 á 90%, trong nước có nhiều ion sắt và ion NH4, nước có tính ăn mòn kim loại và bê tông. Dựa theo phân loại của Cuốc lốp, nước có tên gọi: Bicabonat Blorua - Natri - Magie. Với đặc tính trên nước chứa trong moong Tả Ngạn nói chung không sử dụng cho ăn uống, sinh hoạt được. Nước ngầm: trong khu vực mỏ Cọc Sáu, nước ngầm được tàng trữ ở các tầng cuội kết, cát kết, các vỉa than, lượng nước ngầm chảy vào mỏ là >2100m3/ngày đêm. Nước ngầm trong mỏ; Không mùi, không vị thuộc loại nhạt đến rất nhạt, tổng độ khoáng hoá thay đổi từ (0,062 á 1,89g/lít). - Nhận xét : Thành phần, tính chất của nước tích tụ dưới lòng moong có tính a xít yếu. ảnh hưởng tới độ bền các thiết bị: Trạm, phà bơm làm giảm tuổi thọ của thiết bị gây tổn thất về kinh tế. 1.4- Dân cư - chính trị văn hoá 1.4.1- Dân cư: Dân cư trong vùng chủ yếu là dân tộc Kinh từ các tỉnh đến lập nghiệp. Họ là đội ngũ chính của công nhân. Ngoài ra trong khu vực còn có một số doanh nghiệp khác. Dân trong vùng sống tập trung chủ yếu ở khu vực thị xã Cẩm phả và thị trấn Cửa ông, Cọc Sáu. Ngoài ra còn có dân tộc Sán Dìu, nhưng số này không nhiều. 1.4.2- Chính trị - văn hóa. Mỏ than Cọc Sáu thụôc tỉnh Quảng Ninh, là tỉnh có nền công nghiệp phát triển, đặc biệt là ngành Công nghiệp khai thác than giữ một vị trí quan trọng . Mỏ Cọc Sáu lại nằm trong vùng than Cẩm Phả là địa điểm chính của ngành than. Trong vùng có một hệ thống khá đầy đủ các công trình cơ sở công nghiệp và mạng kỹ thuật khai thác than bao gồm: Cụm nhà máy sàng tuyển than Cửa Ông, nhà máy cơ khí trung tâm Cẩm phả, nhà máy cơ khí động lực Cẩm phả. Hệ thống lưới điện cao thế 35 kV, hệ thống cung cấp nước, thoát nước khá đầy đủ, mạng lưới giao thông trong vùng khá thuận tiện. Để đáp ứng nhu cầu thể thao, văn hoá, mỏ đã xây dựng khu công viên, nhà văn hoá, sân chơi thể thao, nhà trẻ. Mỏ có các quan hệ chặt chẽ với các mỏ như: Mỏ than Cao Sơn, Mỏ than Đèo Nai. Về an ninh trật tự, chính trị luôn đảm bảo ổn định. 1.5- Giao thông, Thương mại 1.5.1- Giao thông Quốc lộ 18A chạy dọc thị xã Cẩm phả là đường giao thông chính, từ mỏ có các tuyến đường ô tô liên hệ với quốc lộ 18A phục vụ chuyên chở công nhân, vận chuyển than và các hàng hoá vật tư phục vụ cho mỏ. Nối liền mỏ Cọc Sáu với cảng Cửa Ông có tuyến đường sắt dài hơn 7,5km để vân chuyển than xuống cảng Cửa Ông, ngoài ra Mỏ còn có bến cảng nhỏ để xuất khẩu than nội địa. Nói chung mỏ than Cọc Sáu có mạng lưới giao thông rất thuận tiện cho việc xuất khẩu than và nhập hàng hoá, vật tư, thiết bị để phục vụ cho sản xuất than. 1.5.2- Thương mại: Mỏ có liên doanh, liên kết với các công ty trong và ngoài nước, mỏ là một doanh nghiệp quốc doanh. Việc trao đổi, mua bán than và các thiêt bị phục vụ cho sản xuất với các nước. Nói chung thương mại giữ vị trí sống còn của mỏ, nó thúc đẩy sự phát triển đi lên của mỏ. 2- Đặc điểm khai thác. 2.1- Đặc điểm Đặc điểm của mỏ Cọc Sáu là trữ lượng than tập trung chủ yếu ở vỉa dày 2, vỉa có dạng đông tụ ở khu Tả Ngạn với góc dốc 2 cánh 35 á 450 đáy đông tụ ở mức -150m còn tại khu Thắng lợi vỉa có dạng đơn tà cắm về phía đông bắc và đông với góc dốc 30 á 350 trữ lượng than còn lại có ở mức +45 á -150 thuộc vỉa dầy và mức +180 á -15 thuộc vỉa G . Đất bóc chủ yếu tập trung ở khu Thắng lợi với tầng cao nhất là 360m. Chiều cao bờ mỏ lớn nhất ở khu Thắng lợi là 540m. Với đặc điểm trên, từ khi thành lập đến nay, mỏ qua 40 năm cải tạo và khai thác, đã hình thành moong khai thác lớn với đáy moong ở mức -100m (khu đông tụ bắc Tả Ngạn). Khai trường được chia làm 3 khu vực; Tả ngạn, Thắng lợi và khu đông nam( khu xưởng bảo dưỡng ô tô hiện nay). Khu Tả ngạn bao gồm 2 đông tụ Bắc và Nam có dải sơn tụ làm ranh giới. Đông tụ nam đã kết thúc khai thác và hiện đang là nơi chứa bùn nước . Đông tụ bắc đã khai thác đến mức -100m. Khu đông nam khai thác trữ lượng than nằm dưới khu xưởng hiện nay. Khu Thắng lợi công tác mỏ đang tiến hành từ mức -40 á +330m, Tháng 9 năm 96 đã xẩy ra hiện tựơng sụt lở từ mức +270 á +330m bờ đông khu Thắng lợi với khối lượng tụt lở khoảng 1,5 triệu m3 hiện đang tiến hành bóc đất các tầng cao bờ đông Thắng lợi, đồng thời sử lý tụt lở tại khu vực này. 2.2- Tình hình khai thác. Theo thiết kế kỹ thuật thi công năm 1976 Liên xô cũ lập đối với mỏ Cọc Sáu: sử dụng hệ thống khai thác có vận tải, đất đá đổ tại các bãi thải ngoài. Các yếu tố hệ thống khai thác được chọn: + Chiều cao tầng đất đá 15m + Chiều cao tầng than 7,5m + Góc dốc sườn tầng 650 + Chiều rộng mặt tầng công tác 50m + Góc dốc bờ công tác 150 + Góc bờ kết thúc 350 Qua thực tế sản xuất các yếu tố trên hiện không còn được bảo đảm, góc nghiêng của bờ công tác hiện nâng lên 22 á 280 mặt tầng công tác bị thu hẹp và có nơi bị chập tầng. Trên cơ sở đặc điểm địa chất mỏ và trình tự khai thác trong những năm qua và hiện nay, tại mỏ đang áp dụng hệ thống khai thác có vận tải, đất đá đổ bãi thải ngoài 2.2.1- Công tác bốc xúc. Toàn bộ công tác bốc xúc bốc hiện nay của mỏ được cơ giới hóa bằng các loại máy xúc cáp gầu thuận và máy xúc thuỷ lực gầu ngược để xúc than, đào hố bơm và hào tháo khô. 2.2.2- Công tác khoan nổ Khoan lỗ mìn bằng máy khoan xoay cầu với đường kính mũi khoan 250mm. - Vận chuyển đất đá bằng ô tô tự đổ trọng tải 30 á 35T, vận chuyển than bằng ô tô tự đổ trọng tải 12 á 30T kết hợp với vận tải băng tải. Thiết bị hiện có sử dụng tại mỏ. Bảng 1: TT Tên thiết bị Mã hiệu Số lượng Ghi chú 1 Hệ thống sàng - 2 2 Hệ thống băng tải - 1 3 Hệ thống máng rót - 2 4 Hệ thống cảng - 1 5 Máy khoan xoay cầu 250MH 6 6 Máy xúc 4,6 m3/gầu 'KG 9 7 Máy súc 5A 'KG 7 8 Máy súc bánh lốp EO-3322 3 9 Máy súc thuỷ lực 2,8m3/gầu KOMASU 2 10 Xe gạt xích D85A 16 11 Xe gạt bánh lốp DZ98 5 12 Xe gạt DH7 3 13 Ô tô KOMASU HD 320 61 14 Ô tô VOLVO VOLVO - BM 19 Niêm cất 15 Ô tô Benla 7540 3 7526 5 7522 21 540A 48 16 Ô tô phục vụ khách 75 17 Ô tô ISUZU+ KAMAZ 14 18 Ô tô CAT CATERPILLE 15 19 Máy bơm nước 12Y 37 20 Máy hàn điện 1A300 10 21 Máy hàn hơi SN148 3 22 Máy tiện T616,16K20 14 23 Máy búa MB 412 3 24 Máy khoan bàn 2A135m 2 25 Một số công cụ phay bào khác 2.4- Hệ thống khai thác 2.4.1- Đối với khu vực đông tụ bắc. Các tầng khai thác chủ yếu nằm trong động tụ than xúc trực tiếp, làm tơi sơ bộ bằng công tác khoan nổ, việc khai thác kết hợp chặt chẽ với công tác xuống sâu, chọn hệ thống khai thác có vận tải, yếu tố hệ thống khai thác xem bảng hệ thống khai thác động tụ bắc Tả Ngạn. Bảng 2: Tên chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Chiều cao phân tầng khai thác m 57,5 Chiều cao tầng khai thác m 15 Chiều rộng mặt tầng khai thác m 25 á 30 Góc dốc sườn tầng độ 60 á 70 2.4.2- Đối với khu Thắng lợi Chọn hệ thống khai thác khấu theo lớp đứng. các thông số yếu tố hệ thống khai thác áp dụng cho khu Thắng lợi được Viện khoa học công nghệ mỏ lập và thông qua năm 1998. Bảng yếu tố hệ thống khai thác khu Thắng lợi. Bảng 3: Tên chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Chiều cao tầng bóc đất đá m 15 Chiều cao phân tầng khai thác than m 5 á 7,5 Chiều rộng mặt bằng công tác tối thiểu m 45 á50 Chiều rộng mặt tầng nghỉ m 15 Số lượng tầng nghỉ trong một nhóm tầng 3 á 4 Góc dốc sườn tầng độ 65 á 70 Góc dốc bờ công tác jmax độ 25 á 28,5 Chiều rộng giải khấu hiệu quả m 7 á 9 Chương 2 Nhiệm vụ và đặc điểm của công tác thoát nước 1- Nhiệm vụ Trong công tác khai thác than kể cả khai thác lộ thiên hay khai thác hầm lò, công tác thoát nước là vấn đề rất quan trọng và có thoát nước được mới khai thác được than và đồng thời đảm bảo an toàn cho người và thiết bị . Với mỏ than Cọc Sáu, đất đá tập trung ở phần trên, còn than tập trung ở phần dưới lòng moong, do đó nhiệm vụ thoát nước còn quyết định đến năng suất khai thác than toàn mỏ. Hàng năm lượng nước chảy xuống lòng moong gần 10.000.000 m3. Vì vậy công tác thoát nước là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu, được cấp lãnh đạo mỏ rất quan tâm và coi trọng. Để đảm bảo cho công tác thoát nước mỏ đã phải dùng nhiều loại bơm với lưu lượng lớn để bơm các trạm bơm chính như hố bơm đông tụ nam với các loại bơm D-1250, D-2000, ngoài ra mỏ còn dùng nhiều loại bơm với lưu lượng vừa và nhỏ bố trí ở các trạm bơm phụ. Khi ở mức khẩn cấp có thể vận hành toàn bộ số bơm ở các trạm chính và phụ. 2- Đặc điểm của công tác thoát nước Mỏ than Cọc Sáu chủ yếu khai thác đi sâu xuống dưới, khu vực khai thác chính là khu Tả ngạn. Hiện tại mỏ đang khai thác ở độ sâu hơn 100m so với mực nước biển vì vậy công tác thoát nước đóng vai trò hết sức quan trọng, nó luôn được cải tạo để phù hợp với công tác thoát nước của mỏ, nước được thoát ra ngoài theo hai phương pháp. 2.1- Thoát nước cưỡng bức (dùng máy bơm). Trạm bơm động tụ bắc trạm có nhiệm vụ bơm toàn bộ lượng nước ở động tụ bắc mức -90 sang động tụ nam mức -60 trạm có 3 máy bơm (3 bơm D-1250, mỗi bơm có Q = 12503/h , H =125 m, P = 630KW ) đường ống đẩy gồm 3 tuyến đường ống Dy = 300mm trạm đặt cố định. Trạm bơm động tụ nam trạm có nhiệm vụ bơm toàn bộ lượng nước ở động tụ nam ở mức -60 lên lò thoát nước ở mức +28 để đổ ra biển, trạm đặt 4 máy bơm 1bơm D-1250, 2 bơm D-2000 và 1 bơm Z- 300, máy bơm D-2000 có Q = 2000m3/h, H = 100m, P = 800KW, U = 6000V, đường ống đẩy gồm 3 tuyến D = 300 với tổng chiều dài là 2860m. - Hệ thống tháo khô, hạn chế nước mặt chẩy xuống đaý moong. Hiện tại mỏ đã xây dựng hoàn chỉnh hệ thống rãnh đỉnh và bơm thoát nước tự chẩy nhằm hạn chế tối đa lượng nước mặt chẩy xuống. Các mức trên +40, +60 của bờ bắc và bờ đông, mức +30 của bờ nam tả ngạn, lượng nước mặt được thoát theo hệ thống bơm qua cống ở mức +90 ở khu đông nam và hai lò thoát nước ở mức +28 ở bờ nam tả ngạn do bãi thải bắc Cọc Sáu và đông Cao Sơn phát triển lên suối Mông Dương ở phía bắc bị chặn, cống thoát nước ở mức +70 bắc cọc sáu bị vùi lấp nên lượng thoát nước chủ đạo hiện tại và tương lai của mỏ là thoát về phía nam đổ ra biển. Hệ thống mương rãnh đã được xây dựng từ lâu mặt khác do yêu cầu mở rộng khai trường nên cần phải được củng cố và xây dựng lại. 2.2- Thoát nước tự nhiên - Hệ thống mương rãnh thoát nước Tận dụng tối đa hệ thống thoát nước tự chẩy hiện có của mỏ, do hệ thống thoát nước tự nhiên của mỏ năm 90 bị thay đổi như đã nêu ở phần trên. Nên để đảm bảo an toàn cho công tác sản xuất việc cải tạo và xây dựng mới hệ thống thoát nước cần được tiến hành trên cơ sở tận dụng các công trình thoát nước hiện có, việc bảo dưỡng và tu sửa các công trình cần được tiến hành thường xuyên vào đầu các mùa mưa lũ. - Các công trình thoát nước tự chẩy trên mặt bao gồm + Mương +180 phía đông làm nhiệm vụ đón lượng nước mặt phía đông khu Thắng lợi từ mức +180 trở lên hướng về phía nam qua phía nam xưởng bảo dưỡng ô tô đổ vào suối hiện có thoát ra biển + Mương +90 phía đông đón lượng nước mặt từ mức +165 á +90 phía đông qua mương +90 trước xưởng bảo dưỡng ô tô và cống bản đổ về suối phía nam khai trường + Mương +90 phía tây đón nước từ mức +90 và một phần nước của Đèo Nai chạy dọc theo tầng 90 dọc tuyến Đèo Nai đổ qua cống P3(2f1500) chảy về phía nam. + Mương +30 phía tây đón lượng nước +90 á +30 phía đông chẩy vào lò thoát nước số 2 về phía nam đổ vào hệ thống thoát nước chung của mỏ + Mương +30 phía tây đón lượng nước từ phía tây từ mức +30 trở lên và nước ở Đèo Nai đổ sang đổ vào lò thoát nước số 1 tại mức +28 + Mặt nước phía bắc khai trường và từ mức +30 trở xuống ở các phía dồn suống đáy moong và được trạm bơm lên cửa lò +28 và thoát nước số 2 đổ vào hệ thống thoát nước chung ra biển. + Trong quá trình khai thác các đoạn mương tạm nằm trên các tầng khai thác mương được dịch chuyển theo sự phát triển của khai trường . Bảng 4 Tên gọi Kích thước Lưu lượng(m3) Ghi chú Dài (m) Tiết diện (m2) Mương +180 phía đông 1000 4 5 Mương +90 phía đông 2200 4 5 Mương đất Mương +90 phía tây 1200 8 10 Mương +30 phía đông 2500 4 5 Mương đất Mương +30 phía tây 1300 7 8,8 Lò thoát nước số1 600 4,2 11,2 Cuốn bê tông Lò thoát nước số 2 480 6,2 21,3 Cuốn bê tông 2.3- Sơ đồ thoát nước cưỡng bức 2.3.1- Khu Tả Ngạn - Công nghệ thoát nước Căn cứ vào lịch sử khai thác khu tả ngạn khi đáy khai trường xuống sâu -150m phải duy trì thường xuyên 2 trạm bơm Trạm 1, bơm từ mức -40 lên +28 Trạm 2, bơm từ mức -110 lên -40 Căn cứ vào lưu lượng cần thoát của trạm 1 là Q1 = 3400 m3/h ; H = 68m lưu lượng cần thoát của trạm 2 là Q2 = 2500 m3/h; H = 110m - Thiết bị cho 2 trạm như sau Trạm 1, giữ nguyên công suất toàn bộ trạm bơm như hiện nay gồm 1 máy bơm D-1250, hai bơm D-2000, một Z300 Trạm 2, Xây dựng trạm bơm mới gồm 3 máy bơm 14y-7 có lưu lượng Q = 1400m3/h, H = 175m, P = 1250kw điện áp 6000V, mỗi máy bơm đặt trên một phao nổi làm việc với một tuyến đường ống Dy = 400mm dài 450m. 2.3.2- Thoát nước khu Thắng Lợi. Sau khi khu Tả Ngạn khai thác kết thúc sẽ chuyển sang khai thác khu Thắng Lợi - Công nghệ thoát nước Căn cứ vào lịch sử khai thác khu Thắng Lợi khi đáy khai trường xuống sâu đến -150m phải duy trì thường xuyên 2 trạm bơm - Trạm 1 bơm từ mức -150m lên - 40m - 40m lên +28m Chọn thiết bị Căn cứ vào lưu lượng cần thoát Trạm 1: 3325m3/h, H = 68m Trạm 2: 2000m3/h, H = 110m Chọn thiết bị 2 trạm như sau Trạm 1; Giữ nguyên công suất toàn bộ trạm bơm số 1 của khu Tả Ngạn chuyển sangtrong đó 3 maý khai thác 1 máy dự phòng. Trạm 2; Giữ nguyên công suất toàn bộ trạm 2 của khu tả ngạn chuyển sang gồm 3 bơm 14y- 7 trong đó 2 máy làm việc1 máy dự phòng 2-3.3- Các thiết bị bơm chính trong công nghệ Bảng 5 TT Chủng loại Đặc tính kỹ thuật Q lưu lượng m3/h H cột áp mH2O P công suất Kw n vòng quay v/p Số lượng 1 Bơm D2000-100 2000 100 800 960 2 2 Bơm D1600-90 1600 90 630 1450 3 3 Bơm D1250-125 1250 125 630 1450 5 4 Bơm Z-300 1000 100 400 1450 2 - Hệ thống đường ống đang dùng, gồm có 6 tuyến ống chính - Từ động tụ Bắc lên động tụ Nam có 2 tuyến mỗi tuyến f300 dài 250m - Từ động tụ Nam lên cửa lò +28 có 3 tuyến mỗi tuyến dài 460m - Từ +30 lên +60 (mương Đèo Nai) có một tuyến f300 dài 280m 3- Giới thiệu loại bơm cấp nước chính.( Bơm D- 1250) 3.1- Kết cấu của bơm. Tòan bộ máy bơm được kết cấu làm 2 phần - Vỏ bơm - Bộ phận công tác - Vỏ bơm được chia làm hai phần. Thân bơm trên là hình dạng của một nửa buồng hút và rãnh xoắn ốc ra. Thân bơm dưới là nửa còn lại của vỏ xoắn ốc ra, bộ phận dẫn hướng vào và hai cửa hút - đẩy. Cửa hút của bơm được lắp với đường ống Φ350, cửa đẩy của bơm lắp với đường ống Φ300. Thân bơm trên và thân bơm dưới được lắp chặt với nhau nhờ các bu lông- đai ốc tạo nên biên dạng của bộ phận dẫn hướng ra và bộ phận dẫn hướng vào. Trên thân trên có hai ống dẫn nước cao áp xuống bộ phận lót kín để làm mát ổ chứa phớt chắn nước. Khoảng trống trong thân bơm chứa phần rô to - Bộ phận công tác gồm có: + Bánh công tác + Trục bơm + Bộ phận lót lín Tất cả bộ phận lót kín được lắp trên trục bơm, bánh công tác được lắp giữa trục bơm. Bơm được dẫn động bởi một động cơ có công suất N = 630 Kw. Sơ đồ kết cấu của hệ thống bơm D1250- 125: + Bơm D1250- 125 + Hệ thống đường ống hút và đẩy. + Hệ thống phà bơm Toàn bộ máy bơm được đặt trên một hệ thống phà bơm nổi trên mặt nước moong. Ba phà nhỏ được lắp với nhau thành hệ phà bởi các thanh thép hình và các bản lề. Bệ bơm cũng được kết cấu bởi các thanh thép hình. 3.2- Quá trình hoạt động của bơm Để đảm bảo cho kế hoạch bơm thoát nước của mỏ đúng tiến độ, các tổ bơm được chuẩn bị sẵn sàng hoạt động trong ba tháng từ tháng 8 đến tháng 1. Quá trình hoạt động của bơm được diễn ra như sau. - Quá trình bơm Người công nhân điều hành bơm phải đi kiểm tra các thiết bị phụ của hệ thống bơm như: Cầu dao tổng, bảng điều khiển, các tiếp điểm tiếp xúc, van, khoá điện. Sau khi đã kiểm tra và điều chỉnh xong người công nhân đóng cầu dao tổng cung cấp điện cho toàn bộ hệ thống các phà bơm. Bấm nút cho bơm mồi hoạt động. Khi nước đầy trong bơm chính và ống hút ta đóng điện cho động cơ bơm chính hoạt động, trục bơm quay làm quay bánh công tác và quá trình bơm được bắt đầu, cùng lúc đó mở van điện trên đường ống đẩy. - Ngừng bơm: Bơm được dừng ở những thời điểm giao ca hoặc trong quá trình hoạt đông có sự cố xẩy ra, van điện được đóng ngay cùng với lúc ngừng cung cấp điện cho bơm 4- Hệ thống cung cấp điện. 4.1- Trạm biến áp chính của mỏ Trạm biến áp 35/6 KV của mỏ được lấy từ hai dường dây 373 và 374 một nguồn lấy từ Mông Dương một nguồn lấy từ Hòn Hai. Dây dẫn là loại dây trên không có mã hiệu AC- 35 chiều dài 1,5km . Trạm biến áp 35/6 KV gồm hai máy có công suất 4800KVA. - Thông số kỹ thuật của máy biến áp đo lường phía 35KV, dùng loại ZHOM-35 trong bảng 6: Bảng 6 Mã hiệu Hệ số biến áp S (VA) ứng với cấp chính xác Smax (VA) 0,5 1 3 ZHOM-35 35/ 0,1 150 250 600 1200 Thông số kỹ thuật của máy biến áp đo lường phía 6KV trong bảng 7. Bảng 7: Mã hiệu Uđm S (VA) ứng với cấp chính xác Smax (VA) Khối lượng kg Sơ cấp Thứ cấp 0,5 1 3 ZHOM-6 600 100-100/3 80 150 320 700 105 -Bảng bảo vệ ngắn mạch dùng PP-35 TH có thông số kỹ thuật trong bảng 8: Bảng 8: Mã hiệu Uđm (KV) Icắt max Thêm điện trở PP-35 TH 35 0,06 CAH – 35(369W) Sơ đồ hệ thống cung cấp điện cho trạm bơm.( xem hình ) 4.2- Tổ chức vận hành trạm Trạm 35/6KV được đặt ở vị trí +70 m so với mực nước biển , trong nhà đặt 20 tủ và 13 khởi hành . Hệ thống đường dây 6KV dài 30 Km Hệ thống máng hạ áp có đường dây dài 10 Km có 30 trạm biến áp khu vực Khởi hành 3 và 6 cung cấp điện 6KV cho trạm bơm moong . Trạm điện 35/6 KV làm việc trong chế độ dự phòng nguồn. Hai máy biến áp luôn luân phiên nhau hoạt động cứ khoảng 10 ngày thay đổi một lần. Trạm có nhiệm vụ cung cấp điện cho 11 trong số 13 khởi hành của mỏ, trong giờ cao điểm cho vận hành cả hai máy, để điều khiển và bảo vệ các khởi hành trong trạm bố trí các tủ cao áp, hiện nay mỏ đang sử dụng các loại tủ cao áp có mã hiêụ PBNO-6; KPY-10; và tủ IAKNÔ-10T Sơ đồ cung cấp đIện 6kv trạm đIện bơm moong Y0 Y KPY Số 1 KPY Số 2 KPY Số 3 KPY Số 4 KPY Số 6 KPY Số 2 KPY Số 3 KPY Số 5 100 KVA 300 A Lộ 4 D1250 Lộ 2 D2000 Dự phòng Lộ 6 Lộ 4 Д 1250 Lộ 5 Д 2000 300 VA 6 KV Khởi hành 6 KV C6-1 C3-1 PBHO-6 Y Y0 Y Y0 KPY số 6 PBP PBP 6T1 chương 3 tính toán thiết kế hệ thống thoát nước và máy bơm thoát nước chính Tính toán hệ thống thoát nước 1.1-Ttính lượng nước lưu tụ Trạm bơm đông tụ nam là trạm bơm trung gian, yêu cầu của trạm bơm này là phải bơm hết lượng nước lưu tụ của chính moong đông tụ nam ở mức -38 m so với mực nước biển và lượng nước ở moong -130 bơm lên trạm trung gian Theo tài liệu đã thống kê được lượng nứơc ngầm và nước mặt tổng cộng phải bơm ở trạm bơm trung gian là: - Lượng nước lưu tụ bình thường trong mùa khô là 13791m3/ngày đêm - Lượng nước lưu tụ bình thường trong mùa mưa là 45500m3/ngày đêm - Lượng nước lưu tụ cực đại trong mùa mưa là 108666m3/ ngày đêm - Xác định lưu lượng cần thiết của bơm từ lưu lượng nước lưu tụ trung bình và tối đa ở trạm trung chuyển mà máy bơm phải bơm hết lưu lượng này trong không qúa 16 giờ. (theo điều kịên an toàn) Qmin = =m3/ h Qmax= m3/ h Căn cứ vào lượng nước cần thoát ở moong và loại bơm có ở mỏ và chiều cao phải bơm nước (Hhh) từ mức -38 lên +30 là 68m ta chọn sơ bộ loại bơm như sau. Mã hiệu Đường kính BCT Cột áp mH20 Lưu lượng m3/h Chiều cao hút cho phép Hiệu suất η(%) Số vòng quay V/p Công suất KW D1250-125 625 125 1250 5 m 76 1450 560 D2000-100 885 100 2000 5 m 77 970 560 Hai loại bơm này có thể đáp ứng yêu cầu thoát hết lượng nước lưu tụ bình thường và tối đa ở moong. Đây là loại bơm được thiết kế chế tạo ở Liên Xô cũ, 1.2- Tính số lượng bơm Dựa vào lượng nước lưu tụ bình thường và tối đa ta tính số lượng bơm như sau: - Nếu dùng loại bơm D1250- 125 để bơm lượng lưu tụ bình thường trong mùa khô thì cần: K1 = ; chọn 1 bơm. - Với lượng lưu tụ bình thường trong mùa mưa thì cần: K2 = ; chọn 2 bơm Trong mùa mưa thường có mưa lớn kéo dài nhưng theo thống kê của mỏ thì chưa có đợt mưa nào kéo dài quá 15 ngày, giờ mưa trong ngày cũng không kéo dài 24/24 giờ. Nhưng để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, Mỏ đã bố trí ở trạm trung gian 4 bơm trong đó có hai bơm D1250-125T và 2 bơm D2000 -100 để bơm lượng nước cực đại trong mùa mưa. Để bơm hết lượng nước lưu tụ thì cần: K3 = , chọn 3 bơm Lúc nước cực đại có thể dùng 2 bơm D2000 và 1 bơm D1250. Như vậy khi nước đọng ở lưu lượng cực đại vẫn có 1 bơm dự phòng. 1.3- Sơ đồ bố trí trạm bơm và hệ thống ống dẫn - Trạm bơm: Trạm bơm được đặt ngay trên phà bơm, phà bơm lên xuống theo mực nước nhờ các khớp cầu trong một giới hạn nhất định. Phà bơm là một khối được kết cấu từ 5 phà nhỏ, mỗi phà nhỏ có các kích thước như sau: Rộng 2m Dài 3m Cao 1,2m 5 phà nhỏ được nối với nhau bằng các thanh giằng tạo thành một khối phà lớn. Bơm và động cơ được đặt ngay trên phà, có palăng treo ống đẩy, đoạn ống đẩy nằm trên phà nối vào bờ ở hai đầu có khớp cầu. Trên phà bơm còn có hai chòi điều khiển và theo dõi bơm.(Xem hình) 2- Hệ thống ống dẫn : Gồm có 4 tuyến ống độc lập cho 4 bơm, 4 tuyến ống này chạy song song với nhau. Chiều dài mỗi tuýên L = 470m, mỗi đoạn ống dài 12m. Hệ thống ống dẫn được lắp đặt cắt qua các tầng khai thác và đường vận tải của công trường. Do địa hình khai trường phức tạp nên hệ thống tuyến ống phải lắp đặt theo một đường đi vòng vèo khúc khuỷu dẫn đến tổn thất áp suất lớn. Để đảm bảo đường ống khi cắt qua đường vận tải phải lắp đặt đường ống chìm dứơi đất và xây cống bảo vệ. Trong hệ thống ống dẫn bơm D2000-100, ở độ cao -25m đường ống đẩy được phân thành 2 nhánh chạy song song. Như vậy ở độ cao -25 m ta có 6 tuyến ống chạy song song, trên mỗi tuyến ống đều được lắp các van một chiều, khoá điều chỉnh. 3- Tính đường đặc tính mạng ống dẫn. 3.1- Tính cột áp sơ bộ mà máy bơm cần có : H = Hhh/hôd, m Trong đó : hôd là hiệu suất ống dẫn nước, chọn sơ bộ hôd = 0,89. Hhh là chiều cao từ mặt thoáng moong đến cống thoát nước. Hhh = 68 m Vậy cột áp tính sơ bộ là : Hsb = 68/0,89 = 76 m . Từ đó ta có thể chọn bơm dựa vào Qmin và cột áp sơ bộ Hsb. Cột áp bơm chọn phải thoả mãn : H > Hsb Với bơm của mỏ chọn H = 125 m và 90 m . 3.2 Đặc tính bơm : ta có đặc tính của bơm Д 1250-125 Đường đặc tính này xác định cho một bánh công tác, có cột áp do một bánh công tác tạo nên. Khi Q = Qmin = 862 m3/h thì cột áp bánh công tác là : Hbct = 127 m Khi Q = 0 thì cột áp bánh công tác là : Hbct-0 = 128 m . Đặc tính áp suất của bơm: Д 1250-125 3.3- Tính số bánh công tác trong máy bơm : Vì hiệu suất ống dẫn có thể chọn hôd = 0,87 á 0,95 nên ta tính cột áp bơm khi làm việc với hệ thống trong hai trường hợp : - Mạng ống dẫn có hiệu suất thấp nhất : H'min= 68/0,95 = 72m . - Mạng ống dẫn có hiệu suất cao nhất : H'max= 68/0,87 = 78 m . Dựa vào H'max, H'min và Hbct khi Qmin ta tính số bánh công tác cần có của bơm: imax = H'max/Hbct = 78/127 = 0,6 imin = H'min /Hbct = 72/127 = 0,56 Vậy số bánh công tác của bơm được tính là : i = (imax+ imin)/2 = 0,58 Vậy chọn bơm có một bánh công tác. 3.4- Kiểm tra tính ổn định của bơm trong khi làm việc: [2] Để cho máy bơm làm việc ổn định trên mạng dẫn có chiều cao hình học là Hhh = 68 m cần phải thoả mãn điều kiện : Hhh ≤ (0,9 á 0,95).H0 Trong đó : H0 = i.Hbct-0 = 1.128 = 128 m. Vậy bơm đã chọn làm việc ổn định. 3.5- Xác định tổn thất áp suất cho phép trong ống dẫn : Cột nước sơ bộ Hsb khi Qmin : H = i.Hbct = 1.127 = 127 m Do đó tổn thất áp suất cho phép trong ống dẫn là : ∆Hcp = H - Hhh= 127 - 68 = 59 m 3.6- Tính toán đường ống dẫn nước : Dựa vào sơ đồ lắp đặt đường ống cụ thể của mỏ: Ta có chiều dài thực của đường ống : L = 422m Xác định chiều dài tương đương của mạng ống dẫn : ; [2] Trong đó: là tổng giá trị các hệ số sức cản cục bộ có ở trong mạng dẫn . - d là đường kính ống dẫn. - l là hệ số ma sát ống dẫn Hệ số Đacxi. Trước khi tính toán hệ thống ống dẫn nước ta giả thiết rằng dòng chảy trong ống là chảy rối thành nhám Lưu thể chảy trong khu vực bình phương sức cản. Lúc đó ta sẽ tính được giá trị các hệ số sức cản cục bộ trong hệ thống mạng dẫn . Theo các tài liệu thuỷ lực [2] ta tra các hệ số sức cản như sau : Kết hợp với sơ đồ mạng đường ống ta tính hệ số sức cản cục bộ trên mạng. Tổn thất cục bộ gồm có : + Tổn thất do chỗ ngoặt đường ống tương ứng có hệ số sức cản cục bộ jng: Với ống tạo góc ngoặt đo từ mặt cắt dọc tuyến ống: Góc 450 có jng= 0,35 440 có jng = 0,32 70 có jng = 0,05 Với ống tạo góc ngoặt đo từ bản đồ địa chất : Góc 300 có jng = 0,2 440 có jng = 0,32 600 có jng= 0,55 Tổn thất do khoá tương ứng có hệ số tổn thất cục bộ jk = 0,29 cho một khoá .Vì dùng 3 khoá trong hệ thống nên : jk = 3x0,29 = 0,87. Tổn thất do khớp cầu tương ứng có hệ cục bộ jkc = 2x1,56 = 3,12 . Tổn thất do khớp cầu tương ứng có hệ cục bộ jmd được tính như sau: ; [8] Khi q = 80 á 250 thì : Với n = W/w = (pR2)/(pr2) = [3,14.(150)2]/[3,14.1102] = 2,53 Góc côn 250 V w (r=110) W(R=150) Vậy : Theo Nicurat ta có : Với ống gang mới ta có : ∆ = 0,35. Nên Do đó tính được chiều dài tương đương : 3.7- Xác định hệ số đặc trưng lưu lượng theo tính toán ống dẫn : m6/s2 ; [2] Với L = 422m ta tính được : Vậy theo [8] bảng phụ lục V-III ta chọn ống đẩy có đường kính D = 300 mm với Kb = 1,144.103 . 3.8- Tính toán đường kính ống hút của máy bơm : Chọn sơ bộ đường kính ống hút bằng đường kính miệng hút Dh = 350 mm. m Vậy theo quy chuẩn GOCT 8731-74 ta chọn đường kính Dh = 400mm chiều dày thành ống δ = 12mm vật liệu chế tạo là thép CT5, áp suất làm việc cho phép là 48kg/cm2, trọng lượng 1m ống là 141kg/m 3.9- Xác định tổn thất áp suất thực tế trong ống dẫn : Tổn thất trong ống dẫn : Vậy thỏa mãn điều kiện : ∆H Ê ∆Hcp 3.10- Xây dựng đặc tính áp suất mạng dẫn: Ta có : H = Hhh + ∆H Tương đương : Cho Q biến thiên từ 0 đến Qmax ta sẽ có quỹ đạo các điểm thể hiện đặc tính áp suất của mạng ống dẫn. Các kết quả tính toán được cho vào bảng 9: Bảng 9 Q;(m3/h) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 H; (m) 21 68,37 69,48 71,34 73,95 77,29 81,38 86,23 91,8 Q;(m3/h) 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 H;(m) 98,12 105,2 113 121,5 130,8 140,9 151,7 163,2 175,5 Đưa đường đặc tính áp suất mạng dẫn lên đường đặc tính của bơm ta tìm được đểm làm việc của bơm Hình 1 4- Tính toán cơ bản bơm D 1250-125 Theo số liệu tính toán và thực tế thì lượng nước lưu tụ ở đông tụ nam của mỏ than Cọc Sáu khoảng 9.230.000m3 Bơm có H =125 m n= 1450 v/p η0 = 0,76 Hhh = 68m Từ những thông số đã có ta đi tính toán thiết kế cho bơm như sau 4.1- Tính chọn động cơ và phương án kết cấu bánh công tác 4.1.1- Công suất yêu cầu trên trục bơm với Qt =(1,02 ữ 1,15) Q = 1,02.Q 4.1.2- Công suất động cơ Nđc = (1,1 ữ 1,35)N = !,2 .549 = 659 Kw Chọn Nđc= 670 Kw 4.1.3- Số vòng quay đặc trưng ns = 3,65 n Với bơm hai miệng hút i= 1 ; y=2 ns = 60 v/p 4.2- Tính các thông số ở cửa vào bánh công tác 4.2.1- Sơ đồ kết cấu bánh công tác và quy ước kích thước hình- 2 D2 d d0 D1 Ds 4.2.2- Xác định đường kính đầu ra của trục bơm; [1] (cm) Với Mx là mô men xoắn trên trục Mx = 97403.9,81.549 /1450 (Ncm) B là hệ số quy đổi B = 9,81 = > Mx = 361781 Ncm [ t ]’ là ứng suất cắt cho phép của vật liệu làm trục [ t ]’ = B (200 ữ 250) N/cm2 = 9,81. 250 = 2452,5 N/cm2 = > dr = 90 mm 4.2.3- Đường kính trục lắp bánh công tác d = dr + 10 = 90 + 10 = 100 mm 4.2.4- Đường kính moay ơ bánh công tác d0 = d +(10 á 25 ) = 100 + 20 = 120mm 4.2.5- Xác định đường kính Ds Từ công thức Qt = m3/s Tốc độ cửa vào Cs tính theo công thức Cs= K0s m/s K0s là hệ số tốc độ chọn theo ns Khi ns = 60 ữ 80 th._.