Выбор расположения напорного ларя и основы расчета канав

16.06.2018
Все сооружения водозаводной канавы взаимосвязаны. Поэтому необходимо совместно выбирать место водозабора, уклон и трассу водозаводной канавы и расположение напорного ларя, сопоставляя отдельные варианты. При сопоставлении вариантов необходимо, кроме того, учитывать влияние напора на размыв и подъем песков.

Теоретическая длина канавы l определяется уравнением

где Hг — геодезический напор, т. е. высота расположения уровня воды в напорном ларе относительно насадки гидромонитора, установленного на россыпи, м;

hр — высота расположения насадки относительно уровня воды в реке; знак плюс применяют, когда насадка расположена выше уровня воды, минус — при размещении ее ниже уровня, м;

i — средний уклон канавы;

I1 = tg а1 — средний уклон долины.

Пределы возможного изменения скоростей потока в канаве, а следовательно и уклонов, при которых канава не размывалась и не засорялась бы, значительны. Поэтому при выборе уклона водозаводных канав необходимо стремиться обеспечивать и наименьшую стоимость сооружения канавы, а при ограниченном расходе воды в реке также и наибольший отвод воды в канаву.

Теоретически наивыгоднейший уклон iн, при котором затраты и объем работ по проходке земляной канавы будут наименьшими, определяется уравнением

где n — коэффициент шероховатости стенок канавы (определяется по табл. 32).

Наибольшее количество воды будет поступать в канаву при наименьшем уклоне, поскольку место водозабора приблизится, и площадь водосбора будет наибольшей. Целесообразность отступления наивыгоднейшего уклона устанавливают, сопоставляя увеличение стоимости проходки канавы с наименьшим уклоном и прирост секундного расхода воды, что связано со снижением эксплуатационных расходов по разработке.

Высота расположения напорного ларя над россыпью (геодезический напор) предопределяет величину рабочего напора около насадки. Увеличение напора приводит к увеличению длины канавы, но при постоянной производительности гидравлического разреза сечение канавы будет уменьшаться. Поэтому затраты и объем работ на сооружение канавы изменяются с изменением напора, а отмеченные выше взаимозависимости предопределяют существование такого напора, при котором затраты и объем работ по сооружению будут наименьшими.

При использовании водозаводной канавы целесообразно применять малые и средние напоры (40—70 м). Напор около насадки оказывает влияние на расстояние установки гидромонитора от забоя и на ширину заходки, а следовательно и на частоту его перестановки. Поэтому после определения наивыгоднейшего напора по условиям водоснабжения необходимо рассмотреть целесообразность его применения, исходя из высоты отрабатываемого уступа и крепости пород, ширины заходки, частоты перестановки оборудования и высоты подъема песков водоструйным насосом. При выборе напора следует также учитывать количество воды, которое может быть отведено в канаву.

Применение низких напоров в сочетании с наименьшими уклонами канавы позволяет еще больше приблизить место водозабора к россыпи и этим еще увеличить количество воды, поступающей в канаву. Необходимо определить, какое дополнительное количество воды можно получить при отступлении от наивыгоднейшего напора при наименьших допускаемых уклонах канавы и с какими дополнительными затратами на сооружение водозаводной канавы это сопряжено. Окончательный выбор напора производят сопоставлением вариантов, учитывая при этом снижение себестоимости добычи от увеличения расхода воды и изменение годовой производительности разреза.

Водозаводные канавы имеют длину от 3 до 100 км, чаще 5—30 км. Секундный расход воды изменяется от 0,5 до 10 м3. В благоприятных условиях стоимость напорной воды небольшая и обычно не превышает 0,05—0,2 коп. за 1 м3, что является основным преимуществом водоснабжения с естественным напором. Кроме того, потребляется мало электроэнергии, используется наиболее простое оборудование.

Сооружение водозаводной канавы требует значительных средств. Например, стоимость канав, построенных в послевоенное время, составляла (до повышения цен на материалы) от 0,5 до 1,8 руб. на 1 м3 годовой добычи гидравлических разрезов, а в среднем 0,8 руб. Напорная вода на протяжении рабочего сезона поступает по канаве неравномерно. Поэтому в разрезах необходимо иметь больше запасного оборудования для более полного использования воды весной и осенью. Однако вследствие небольшой стоимости напорной воды себестоимость добычи 1 м3 песков на гидравлических разрезах с водозаводной канавой при одинаковой годовой производительности более низкая.

Водозаводные канавы обычно рассчитывают исходя из заданных секундного расхода воды и уклона канавы. Рассчитывать канавы можно различными способами.

Расчетное уравнение наибольшей скорости потока:

где k — коэффициент, учитывающий шероховатость боковых поверхностей и углы откоса стенок канавы в;

i — уклон канавы;

Q — расход воды, м3/сек;

с, d — коэффициенты, учитывающие шероховатость боковых поверхностей канавы.

Значения коэффициентов с, d, к в табл. 32 приведены для наименьшего смоченного периметра, поэтому приведенное уравнение выражает наибольшую скорость потока, которая возможна при заданных уклоне, секундном расходе, шероховатости поверхности и углах откоса стенок. Данное уравнение позволяет без промежуточных подсчетов, без определения гидравлического радиуса и без пересчетов определять скорости потока, благодаря чему упрощается весь расчет канавы.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: