Odvodnjavanje u Rudarstvu-zbirka Resenih Zadataka

  • View
    362

  • Download
    21

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Praktikum sa zbirkom resenih zadatakaAutor Dr Mirko Ivkovic dipl.ing.rud.Recenzenti Dr Miroslav Ignjatovic, Dr Milenko Ljubojev

Text of Odvodnjavanje u Rudarstvu-zbirka Resenih Zadataka

  • ODVODNJAVANJE U RUDARSTVU PRAKTIKUM SA ZBIRKOM REENIH ZADATAKA

    Broj, 2008/1-2 RUDARSKI RADOVI-SPECIJALNO IZDANJE 1

    SPECIJALNO IZDANJE ASOPISA RUDARSKI RADOVI 2008/1-2 SA TEMOM

    ODVODNJAVANJE U RUDARSTVU

    PRAKTIKUM SA ZBIRKOM REENIH ZADATAKA

    Autor: Dr Mirko Ivkovi, dipl.in.rud.

    Recenzenti: Dr Miroslav Ignjatovi

    Dr Milenko Ljubojev

  • ODVODNJAVANJE U RUDARSTVU PRAKTIKUM SA ZBIRKOM REENIH ZADATAKA

    Broj, 2008/1-2 RUDARSKI RADOVI-SPECIJALNO IZDANJE 2

    ITAOCIMA ASOPISA RUDARSKI RADOVI

    UREDNITVO ASOPISA RUDARSKI RADOVI PROCENJUJE DA

    JE SVRSISHODNO DA U OKVIRU SVOJE IZDAVAKE KONCEPCIJE POVREMENO UVRSTI I POSEBNE TEME KOJE SU IRE OBRAENE PO OBIMU OD DRUGIH PRILOGA U ASOPISU, A KOJE PO TEMATICI OBOGAUJU IZDAVAKE SADRAJE OVOG ASOPISA.

    IZDAVANJE OVIH SPECIJALNIH IZDANJA TO JEST TEMATSKIH BROJEVA NEE ZNAAJNO REMETITI UOBIAJENU DINAMIKU IZLAENJA REDOVNIH BROJEVA ASOPISA SEM U SLUAJEVIMA KAD OBIM PRIPREME VREMENSKI USLOVE POMERANJE ODNOSNO IZDAVANJE DVOBROJEVA U ODLOENOM TERMINU.

    TEMA SADANJEG SPECIJALNOG IZDANJA JE POSVEENJA ODVODNJAVANJU U RUDARSTVU KOJA JE OBRAENA OD STRANE DR MIRKA IVKOVIA U DVE CELINE. OBRAEN JE TEORETSKI DEO KOJI SE ODNOSI NA ODVODNJAVANJE U RUDNICIMA I DEO PRAKTIKUM ZA ODVODNJAVANJE U RUDNICIMA.

    UREDNITVO SE ZAHVALJUJE AUTORU KAO I SPONZORU RUDNIKU JPU ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU UGLJA RESAVICA TO SU ULOILI STRUNU I MATERIJALNI NAPOR DA SE OVA TEMA CELOVITO OBRADI.

    TAKOE, KORISTIMO PRILIKU DA POZOVEMO DRUGE AUTORE I PREDUZEA DA PREDLAU I UKLJUE SE U IZDAVANJE DRUGIH ZANIMLJIVIH SPECIJALNIH IZDANJA OVOG ASOPISA.

    UREDNITVO

  • ODVODNJAVANJE U RUDARSTVU PRAKTIKUM SA ZBIRKOM REENIH ZADATAKA

    Broj, 2008/1-2 RUDARSKI RADOVI-SPECIJALNO IZDANJE 3

    UDK:622.5(035)=861

    ODVODNJAVANJE U RUDARSTVU PRAKTIKUM SA ZBIRKOM REENIH ZADATAKA

    DEWATERING IN MINING PRACTICAL COURSE WITH

    A REFERNCE BOOK OF SOLVED PROBLEMS

    Izvod

    Prouavanje rudnikih voda predstavlja jedan od veoma vanih zadataka kompleksnog istraivanja jer esto koliina ispumpane vode znatno prelazi koliinu izvaene korisne iskopine. Ovaj problem je naroito vaan za povrinsku eksploataciju poto se povrinski kopovi velikih kapaciteta nalaze na povrinama koje predstavlja veliko slivno podruje. Za rudnike sa podzemnom eksploatacijom problem prisustva vode je, pored uticaja na tehnoloki process, veoma bitan sa sigurnosnog aspekta.

    Pored analize prirodnih uslova ovodnjenosti leita mineralnih sirovina, posebna panja se poklanja vetakim uslovima ovodnjenosti, tj. faktorima koji nastaju tokom razrade i eksploatacije leita i dovode do izmene prirodnih uslova.

    Kljune rei: barae, kanali za odvodnjavanje, talonici, vodosabirnici, pumpne komore, cevovod i pumpe.

    Abstract

    Studying of mine water presents one of very important task in complex investigation because the quality of pumped water often exceeds the useful excavated amaterial. This problem is specially important for the surface mining due to a fact that the open pits are located on surfaces that present large drainage area. The problem of water presence is, besides the effect to the technological process, very important from a safety aspect, for the underground mines.

    Besides an analysis of natural conditions for drainage the mineral deposits, a special care is paid to the artificial conditions of drainage, i.e.resulted factors during development and mining of deposits and leading to a change of natural conditions.

    Key words: barrages, dewatering canals, settlers, water collectors, pump chambers, pipelines and pumps

  • ODVODNJAVANJE U RUDARSTVU PRAKTIKUM SA ZBIRKOM REENIH ZADATAKA

    Broj, 2008/1-2 RUDARSKI RADOVI-SPECIJALNO IZDANJE 4

    1. RUDNIKE VODE

    Sve podzemne vode koje ometaju izvoenje tehnolokog procesa eksploatacije, kao i sve povrinske vode koje prodiru u rudnike, nazivaju se rudnikim vodama. Prouavanje rudnikih voda predstavlja jedan od veoma vanih zadataka kompleksnog istraivanja jer esto koliina iscrpljene vode znatno prelazi koliinu izvaene korisne iskopine. Ovaj problem je naroito vaan za povrinsku eksploataciju poto se povrinski kopovi velikih kapaciteta nalaze na povrinama koje mogu predstavljati veoma veliko slivno i vodonosno podruje. Za rudnike sa podzemnom eksploatacijom problem prisustva vode je, pored uticaja na tehnoloki process, veoma bitan sa sigurnosnog aspekta. Hidrogeologija leita mineralnih sirovina predstavlja naunu disciplinu koja prouava hidrogeoloke uslove u kojima se nalazi odreeno leite ili grupa leita.

    Prouavanje hidrogeolokih uslova odreenog leita obuhvata: odreivanje tipova izdani i njihovo rasprostranjenje u planu i profilu; uslove formiranja; cirkulaciju i isticanje izdanskih voda; odnos izdanskih, podzemnih i povrinskih voda; fizika i hemijska svojstva rudnikih voda i mogunost njihovog korienja.

    Pored analize prirodnih uslova ovodnjenosti leita mineralnih sirovina, posebna panja se poklanja vetakim uslovima ovodnjenosti, tj. faktorima koji nastaju tokom razrade i eksploatacije leita i dovode do izmene prirodnih uslova.

    Pod ovodnjenou se podrazumevaju pojave koje u odreenim uslovima dovode do formiranja priliva rudnikih voda. Prilivi rudnikih voda uslovljavaju i odgovarajui stepen ovodnjenosti leita u celini ili njegovih pojedinih delova. Ovodnjenost ili vodoobilnost moe biti izraena odnosom koliine iscrpljene vode u m3 za odreeni period (Q) i koliine izvaene mineralne sirovine za isti period (Qp):

    QpQkv

    Ovaj izraz se naziva koeficijentom ovodnjenosti, po kome se sva leita dele na:

    - leita male ovodnjenosti sa kv < 1, - leita srednje ovodnjenosti sa kv = 1 3, - leita velike ovodnjenosti sa kv = 3 10, - leita vrlo velike ovodnjenosti sa kv > 10. Svi inioci koji utiu na ovodnjenost jednog leita dele se na prirodne i

    vetake. U prirodne spadaju: klimatski uslovi, reljef terena, geoloki sastav, tektonske prilike, paleoreljef i blizina povrinskih i podzemnih vodnih rezervoara. Vetaki su voenje rudarskih radova i nain odvodnjavanja leita.

  • ODVODNJAVANJE U RUDARSTVU PRAKTIKUM SA ZBIRKOM REENIH ZADATAKA

    Broj, 2008/1-2 RUDARSKI RADOVI-SPECIJALNO IZDANJE 5

    2. DOTOCI VODE KOD BUNARA

    Bunari prestavljaju vertikalne objekte (sl. 1) izraene do akumulacije pod-zemne vode i klasifikovani su na savrene i nesavrene bunare.

    Savreni bunari se izrauju tako da prodiru celom visinom kroz vodonosni horizont i kod njih voda dotie samo kroz zidove, za razliku od nesavrenih bunara koji samo jednim delom ulaze u vodonosni sloj i kod kojih voda dotie kroz zidove i dno ili samo kroz dno bunara.

    Poluprenik dejstva bunara (sl. 2.) odreuje se analitiki po obrazcima:

    1. Prema I.P. Kusakinu kHSR 2 (m) (2.1.)

    2. Prema E.E. Karkisu )(00015,0130 2 mrSkHR (2.2.)

    gde su: k - koeficijent filtracije (m/dan), H - visina vodenog stuba od dna bunara do statikog nivoa vode (m), h - vertikalno rastojanje od dna do nivoa vode u bunaru (m), S = H-h - snienje nivoa vode pri pumpanju (m), r - poluprenik bunara.

    Vrednosti R za odreene slojeve date su i tabelarno (tabela 2)

    a) Koliina vode koja protie ka savrenom bunaru odreuje se obrascem:

    rR

    SSHkQloglog

    2367,1

    (2.3.)

    b) Priticanje vode u nesavreni bunar Forhajmer je definisao kao odnos kapaciteta savrenog (Q) i nesavrenog (Q1) bunara:

    4

    1 2 thh

    th

    QQ

    (2.4.)

    h - visina od vodonepropusnog sloja do nivoa vode u bunaru, t - visina vode u nesavrenom bunaru.

    c) Koeficijent filtracije (k) odreuje se tako to se postave osmatrake buotine i vri opitno pumpanje. Ako se koliina ispumpane vode oznai

  • ODVODNJAVANJE U RUDARSTVU PRAKTIKUM SA ZBIRKOM REENIH ZADATAKA

    Broj, 2008/1-2 RUDARSKI RADOVI-SPECIJALNO IZDANJE 6

    sa Q, nivoi vode u osmatrakim buotinama sa h1 i h2, a udaljenost osmatrakih buotina od bunara sa a1 i a2, koeficijent filtracije iznosi:

    ,

    lnln21

    22

    12

    hhaaQk

    a za arteki bunar

    12

    12

    2lnln

    hhmaaQk

    (2.5.)

    Vrednosti koeficijenta filtracije za razliite vrste stena i granulometrijski sastav date su u tabeli 1.

    Sl. 1. Savreni i nesavreni bunari

    Sl. 2. Poluprenik dejstva bunara

    2.1. Prorauni bunara i buotina

    Zadatak 1.

    Odrediti dotok vode u savreni bunar kod vodonosnog horizonta monosti 5 m i visine vode u bunaru 3 m. Vodonosni sloj je sitnozrni pesak, a poluprenik bunara 1,2 m.

  • ODVODNJAVANJE U RUDARSTVU PRAKTIKUM SA ZBIRKOM REENIH ZADATAKA

    Broj, 2008/1-2 RUDARSKI RADOVI-SPECIJALNO IZDANJE 7

    Reenje:

    Koeficijent filtracije je 3 m/dan (srednja vrednost za sitnozrni pesak - tabela 1).

    Radijus dejstva, prema obrascu I.P. Kusakina, bie:

    mkHSR 5,1535222 .

    Dotok vode iznosi:

    danmrR

    SSHkQ /6,1642,1log5,15log22523367,1

    loglog2367,1 3

    Tabela 1. Vrednost koeficijenta filtracije u zavisnosti od granulometriskog sastava

    Vrsta stena Prenik zrna (mm) Koeficijent filtracije (m/dan)

    Krupni ljunak 100 - 10 500 - 100 ljunak 10 - 2 100 - 50 Krupnozrni pesak 2 - 1 50 - 20 Srednjezrni pesak 1 - 0,5 20 - 5 Sitnozrni pesak 0,5 - 0,25 5 - 1 Prainasti pesak 0,25 - 0,05 1 - 0,1 Praina 0,05 - 0,005 10-4 - 10-6 Glina 0,005 10-6 - 10-8

    Napomena: Vrednosti koeficijenta filtracije iz tabele 1. odnose se na tempe-

    raturu 10o C. Za druge vrednosti temperature vri se popravka koeficijenta (k) mnoenjem sa koji se odreuje pomou obrasca:

    = 0,70 + 0,03 t

    gde je

    t - temperatura vode (oC)

  • ODVODNJAVANJE U RUDARSTVU PRAKTIKUM SA ZBIRKOM REENIH ZADATAKA

    Broj, 2008/1-2 RUDARSKI RADOVI-SPECIJALNO IZDANJE 8

    Tabela 2. Polupreni