§ 64. ВОДООТВОД И ВОДООТЛИВ ПРИ ПРОХОДКЕ ВЫРАБОТОК

Водоотлив — важное условие успешного проведения подземных работ. Одновременно с продвижением забоя по оси выработки или у одной из ее стен устраивают канавку для отвода поступающих подземных вод и воды от промывки при бурении шпуров. Размеры канавки принимают в соответствии с ожидаемым притоком воды, исходя из нормальной скорости ее течения 0,4—0,6 м/с и установившегося уровня не выше чем 10 см от пола выработки.

Зависимость между расходом воды Q, площадью живого сечения канавки ω и ее уклоном i устанавливается формулой Шези:

Формула Шези,
(173)

где R — гидравлический радиус сечения канавки. Значение коэффициента с определяют по формуле

,
(174)

где γ — коэффициент шероховатости поверхности, изменяющийся в пределах от 0,16 (для неоструганных досок) до 0,85 (для чисто обработанной скалы).

Ширину канавки в свету обычно принимают равной 40—70 см. В случае необходимости стенки канавки закрепляют досками с целью предотвращения их разрушения и обеспечения меньшего сопротивления движению воды.

Если выработка идет на подъем, вода удаляется из нее самотеком. При проходке под уклон по длине выработки устраивают систему водосборников глубиной не менее 0,8 м, соединяемых канавками, имеющими уклон к порталу (рис. 219).

Схема водоотлива
Рис. 219. Схема водоотлива

Расстояние между водосборниками

Расстояние между водосборниками,
(175)

где hк — максимальная глубина канавки (обычно не более 70 см);

iв и iк — уклоны соответственно выработки и канавки.

Водосборник оборудуют не менее чем двумя насосами (один работающий, другой резервный) для перекачивания воды к порталу. При проходке тоннеля полным сечением целесообразно применять насосы, смонтированные на буровой раме или тележке блокоукладчика, откачивающие воду непосредственно за пределы выработки.

При малых притоках воды (до 7 м3/ч) наиболее целесообразно откачивать воду из забоя малогабаритными насосами в породные вагонетки.

При проходке через ствол шахты вода собирается из всех выработок в центральный водосборник, откуда перекачивается на поверхность. Емкость центрального водосборника рассчитывают не менее чем на двухчасовой приток воды. Для возможности отстоя воды и очистки водосборники устраивают сдвоенными.

Для откачивания воды используют преимущественно центробежные насосы, которые компактны, экономичны, работают бесшумно, не требуют сложного ухода и успешно перекачивают сильно загрязненные жидкости. К таким насосам относится, например, насос 4-НФ, обеспечивающий подачу 72 м3/ч при полном напоре 11 м вод. ст., имеющий небольшие габариты (1048×475×580 мм) и удобный для применения в горизонтальных выработках. Для главного водоотлива целесообразны насосы типа НДС (насос 6НДС подает до 330 м3/ч при напоре до 65 м вод. ст.).

Для откачивания воды непосредственно у забоя удобны погружные пневматические насосы типа НПП-1М, состоящие из центробежного насоса с вертикальным валом и приводящего его в движение пневматического двигателя. Этот насос обеспечивает подачу 25 м3/ч с напором 40 м вод. ст. Насос ставят так, чтобы его рабочее колесо, прикрытое снизу сеткой, было погружено в воду.

Насосы главного водоотлива должны обеспечивать откачку суточного притока воды не более чем за 20 ч. Их число назначают не менее трех: один — рабочий, другой — резервный (на случай непредвиденного увеличения притока воды) и третий — находится в ремонте.

Насосные установки главного водоотлива размещают в специальных подземных камерах, нижняя часть которых является водосборником.

Пол насосной камеры должен быть не менее чем на 0,5 м выше уровня откаточных путей примыкающих выработок, а верх фундаментов насосов — не менее чем на 0,2 м выше уровня пола для обеспечения насосов от затопления в неблагоприятных условиях. Всасывающие трубы насосов длиной до 8 м делают из резины с металлическим каркасом, снабжают на конце защищенным от засорения всасывающим клапаном. Их диаметр должен соответствовать скорости движения воды (не более 1,5 м/с).

Нагнетательные трубопроводы устраивают из стальных цельнотянутых труб, соединяемых на фланцах с уплотнением резиной. Их диаметр рассчитывают по скорости воды до 2,5 м/с. Число нагнетательных трубопроводов назначают на одни больше числа работающих насосов, при этом обеспечивается возможность переключения любого насоса на любой трубопровод.

Производительность насоса определяют по увеличенному на 20 % часовому притоку воды, Q = 1,2 Qч м3/ч и требуемому манометрическому напору H, который слагается из разности преодолеваемых высот ΔH и потерь напора Hп. Потери напора (м)

,
(176)

где λ — коэффициент сопротивления воды;

L — расчетная длина трубопровода, равная его длине плюс сумма эквивалентных длин, учитывающих дополнительные местные потери (клапаны, задвижки, отводы, тройники и пр.),  м;

v — скорость течения воды, м/с;

d — диаметр трубы, м;

g = 9,81 м/с2.

Коэффициент сопротивления воды определяют по формуле

Коэффициент сопротивления воды.
(177)

Мощность на валу двигателя (кВт), приводящего насос в движение,

Мощность на валу двигателя приводящего насос в движение,
(178)

где Q — в м3/ч;

H = ΔH + Hп м;

γ — объемный вес перекачиваемой жидкости, тс/м3;

η — КПД насосной установки (обычно η = 0,6÷0,75).

§ 65. ОСВЕЩЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК

Производительность труда и безопасность работ во многом зависят от освещенности рабочих мест и откаточных путей, которая должна составлять не менее 30 лк в забое и не менее 15 лк на уровне головки рельса. Поэтому все подземные выработки обеспечивают стационарным электрическим освещением, не требующим усиления вентиляции и безопасным при выделении газов. В зависимости от размеров сечения по обеим сторонам выработки через 4—8 м на высоте от 2 до 6 м подвешивают лампы мощностью 40—150 Вт. В призабойной части выработки число или мощность ламп удваивают, а вертикальный забой освещают из расчета 15 Вт на 1 м2 его площади.

В выработках высотой более 4 м допускается применение прожекторов с матовыми стеклами, устанавливаемыми таким образом, чтобы была исключена возможность их ослепляющего действия.

Ввиду опасности поражения электрическим током напряжение в сети освещения принимают равным 36 В, за исключением сырых тоннелей и переносного освещения, требующих пониженного напряжения 12 В. Лишь в готовой части сухих тоннелей допускается напряжение до 220 В.

Осветительную проводку по выработкам выполняют изолированным проводом на фарфоровых изоляторах или роликах.

Для перехода от напряжения наружной сети к напряжению, принятому в выработке, вне пределов рабочей зоны устанавливают линейные трансформаторы с низковольтным распределительным щитом.

Переносные лампы (ручные и головные), применяемые непосредственно в забое, должны быть снабжены защитной сеткой и специальной вилкой, исключающей возможность их включения в сеть напряжения более высокого, чем 12 В.

На случай перерыва в подаче электроэнергии на рабочих местах должны находиться также аккумуляторные лампы или в крайнем случае ручные лампы с пламенным освещением (например, карбидные).

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены