odvodnjavanje povrŠinskog kopa - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~mklanfar/nids_mklanfar/povrsinska...

ODVODNJAVANJE POVRŠINSKOG KOPA

Zadaća odvodnjavanjaZadaća odvodnjavanjaZadaća odvodnjavanjaZadaća odvodnjavanja

nesmetano odvijanje tehnološkog procesaeksploatacijeeksploatacije,sprečavanja nastajanja šteta na rudarskojp j j j jmehanizaciji, opremi, objektima i kosinama kopazaštita prostora površinskog kopa od prodora voda:zaštita prostora površinskog kopa od prodora voda:

provođenjem vodozaštitnih mjeraizradom vodozaštitnih objekata.

Vrste vodaVrste vodaVrste vodaVrste voda

površinski kop štiti se od:

oborinskih vodaoborinskih voda,

voda vodotokova

podzemnih voda.

Načini vodozaštiteNačini vodozaštiteNačini vodozaštiteNačini vodozaštite

Prostor površinskog kopa štiti se od voda provođenjemProstor površinskog kopa štiti se od voda provođenjemvodzaštitnih mjera i izradom vodozaštitnih objekata,Vodozaštitni objekti ⇒ dimenzioniraju se temeljemVodozaštitni objekti ⇒ dimenzioniraju se temeljemmaksimalnih oborina praćenih kroz višegodišnjerazdoblje na meteorološkim mjernim postajama,

KanaliNasipiVodosabirniciTaložniciUljni prečistaći (separatori)Crpna postrojenja

VODOZAŠTITNE MJEREVODOZAŠTITNE MJERE

Vodozaštitu površinskog kopa možemo podijeliti na:

♦vodozaštita isušivanjem (dreniranjem) prethodnoj ( j ) peksploataciji

♦vodozaštitu od voda slivnog područja

♦vodozaštitu od voda unutar kontura pov. kopa

V d š i i ši j h d k l ijiV d š i i ši j h d k l ijiVodozaštita isušivanjem prethodno eksploatacijiVodozaštita isušivanjem prethodno eksploataciji

odvodnjavanje (isušivanje) vodonosnih slojeva u ciljui josiguranja:

stabilnost kosina kopa idovoljne nosivosti tla,

Razlikujemo:odvodnjavanje otkrivke,odvodnjavanje mineralne sirovine,j jodvodnjavanje podine iodvodnjavanje jalovišta.j j j

Odvodnjavanje otkrivkeOdvodnjavanje otkrivkeOdvodnjavanje otkrivkeOdvodnjavanje otkrivke

ilj ij čiti i ti j d d i k icilj spriječiti isticanje vode po radnim kosinamakopa što može uzrokovati nestabilnost kosina,

Vodozaštitni objekti:Vodozaštitni objekti:filtarski bunari,vodonepropusne zavjese ipodzemni hodnici sa filtrima.podzemni hodnici sa filtrima.

Filtarski bunariFiltarski bunariFiltarski bunariFiltarski bunariNajčešće u primjeni

promjera 1 0 do 1 8 m promjera 1,0 do 1,8 m, dubine 200 do 500 mpotopne crpke kapaciteta 0 5 do 15 m3/hpotopne crpke kapaciteta 0,5 do 15 m /h,

mogu se izvesti i iz podzemnih prostorija ili sapovršine terena do podzemne prostorije (viseći filtri)površine terena do podzemne prostorije (viseći filtri)

filtarske cijevi perforirane u vodonosnoj zonislobodno istjecanje vode iz vodonosnog sloja u podzemnuslobodno istjecanje vode iz vodonosnog sloja u podzemnuprostoriju,

povećava se izdašnost primjenom zračnih filtarap p j(ubacivanje komprimiranog zraka u vodonosni sloj),

Odvodnjavanje mineralne sirovine i podineOdvodnjavanje mineralne sirovine i podineOdvodnjavanje mineralne sirovine i podineOdvodnjavanje mineralne sirovine i podine

Odvodnjavanje mineralne sirovine najčešće se izvodij j jhorizontalnim bušotinama u cilju smanjenja sadržajavlage.

Odvodnjavanje podinesprečavanja podizanja i bujanja podinskih stijena,te sprečavanja prodora vode i tekućeg pijeska.

najčešće filtarski bunari koji služe i za odvodnjavanjeotkrivke.rjeđe se primjenjuju drenažni kanali.

Filterski bunariFilterski bunariFilterski bunariFilterski bunari

ššOdvodnjavanje jalovištaOdvodnjavanje jalovišta

Odvodnjavanje jalovišta ima za cilj sprečavanjedi j i d li j l išt št ždizanja nivoa vodnog lica u jalovištu, što možedovesti do nestabilnosti kosina i stvaranja klizišta,

Vodozaštitni objektiVodozaštitni objekti

filt ki b i ilifiltarski bunari ilidrenažni kanali ispred nožice jalovišta.

Koeficijent vodeKoeficijent vode

Količina vode koja se crpi prije i tijekom eksploatacije pokazuje uzKoličina vode koja se crpi prije i tijekom eksploatacije pokazuje uzkoeficijent otkrivke racionalnost otkopavanja,Koeficijent voda - odnos iscrpljene vode spram jedinici

( 3 / )proizvedene mineralne sirovine (m3 vode/toni proizvedene rude).površinski kopovi lignita u Evropi ⇒5-16 m3/t (u bivšoj Jugoslaviji 2 m3/t).odnos vode prema ukupnim otkopanim masama (otkrivka+mineralnaodnos vode prema ukupnim otkopanim masama (otkrivka+mineralnasirovina) ⇒ 1,0-6,5 m3/m3 (u bivšoj Jugoslaviji 1,0 m3/m3).

visina dizanja vode⇒ važna veličina nije iskazana u koeficijentuj ⇒ j jvode,priljev vode na velikim površinskim kopovima lignita u Evropik ć i đ 10 i 375 3/ ikreće se između 10 i 375 m3/min.

Vodozaštita od voda iz slivnog područja kopuVodozaštita od voda iz slivnog područja kopuVodozaštita od voda iz slivnog područja kopuVodozaštita od voda iz slivnog područja kopu

Vode koje mogu pritjecati u prostor kopa su:

oborinska otjecajne vode ivisoke vode vodotokavisoke vode vodotoka.

Primarni cilj vodozaštite - spriječavanje pritjecanja voda u područjekopa što bi ugrozilokopa što bi ugrozilo

stabilnost etažnih kosina istanje etažnih ravnina i transportnih puteva,

Vodozaštita se provodi izradom vodozaštitnih objekata:obodnih zaštitnih kanalaobodnih zaštitnih kanalanasipi,

Vodozaštitni objektiVodozaštitni objektiVodozaštitni objektiVodozaštitni objekti

Obodni zaštitni kanali ⇒štite kop od oborinskih otjecajnihvoda iz slivnog područja kopu.

izrađuju se izvan završnih kontura površinskog kopaskreću otjecajne oborinske vode od prostora površinskog kopa,

d ći ih d i d i ij t ( t k ij k )vodeći ih do prirodnog recipijenta (potoka, rijeka).

Nasipi ⇒ brane izgrađene nasipanjem zemljanog i kamenogmaterijala

ij č j d l ih d d k k j l bli i ispriječavaju prodor plavnih voda vodotoka koje se nalaze u blizini uprostor površinskog kopa.

Vodozaštita od voda unutar prostora površinskog kopa

Vodozaštita od voda unutar prostora površinskog kopaunutar prostora površinskog kopaunutar prostora površinskog kopa

V d k j đ t t ši k k t bVode koje se nađu unutar prostora površinskog kopa trebagravitacijski sakupiti u jednoj točki ⇒vodosabirnikuPorijeklo voda je dvojako:

oborinske vode ipodzemne vode.

Nakon prečiščavanja vode se gravitacijski ili crpljenjemp j g j p j jpredaju u prirodni recipijent,Vodozaštini objekti ⇒odvodni kanali vodosabirniciVodozaštini objekti ⇒odvodni kanali, vodosabirnici,taložnici i crpna postrojenja.

Vodozaštita od voda unutar prostora Vodozaštita od voda unutar prostora ppovršinskog kopa

ppovršinskog kopa

Oborinske vode koje padnu u područje površinskog kopaslijevaju se preko etažnih kosina i ravnina na osnovni plato,Ukoliko su proračunati faktori stabilnosti kosinazadovoljavajući i za saturirano stanje nije potrebna odvodnja

b i kih d t ž ih ioborinskih voda sa etažnih ravnina.Uz rubove osnovnog platoa izrađuju se sabirni odvodnik li k ji d d d d d bi ikkanali koji odvode vodu do vodosabirnika.U vodosabirniku se voda sakuplja i zatim crpi u taložnik

U vodosabirniku se dijelom istalože krupnije glinovite čestice.Periodički se utovaračem čisti nataloženi mulj.U t l ž ik t l ž fi ij č tiU taložniku se talože finije česticečista voda se preko preljeva ispušta u prirodni recipijent.

Vodozaštita od voda unutar prostora Vodozaštita od voda unutar prostora površinskog kopapovršinskog kopa

Dimenzioniranje vodozaštitnih objekataDimenzioniranje vodozaštitnih objekataDimenzioniranje vodozaštitnih objekataDimenzioniranje vodozaštitnih objekata

Dimenzioniranje vodozaštitnih objekata izvodi setemeljem:

maksimalnih oborina za višegodišnje razdoblje i,li ši k j iti k Pslivne površine koja gravitira kopu Ps,

koeficijenta otjecanja α

Otjecajna vodaOtjecajna vodaOtjecajna vodaOtjecajna vodaMjerodavna količina vode prema kojoj se dimenzioniraju

b d i štit i k li j tj j d Qobodni zaštitni kanali je otjecajna voda Qo,Dio oborina koje padnu na tlo gubi se isparavanjem,

i j ili ij j ljištponiranjem ili upijanjem zemljišta.Relevanta količina otjecajne vode za dimenzioniranje

d štit ih bj k t č l ijivodozaštitnih objekata računa se prema relaciji:Qo= Ps * i * α

Ps - slivna površina koja gravitira kopu, m2

i -maksimalne padaline u višegodišnjem razdobljuopažanja, mm/m2, l/m2

α - koeficijent otjecanja

Slivna površinaSlivna površinaSlivna površinaSlivna površina

Slivna površina određena je vododjelnicom odSlivna površina određena je vododjelnicom odkoje se otjecajne oborinske vode slijevaju premapovršinskom kopupovršinskom kopu,

V d dj l i i l či it ij k j k tiVododjelnica se izvlači na situacijskoj kartispajanjem najviših kota uokolo prostora

špovršinskog kopa.

Maksimalne padaline Maksimalne padaline Maksimalne padaline Maksimalne padaline

maksimalne padaline i za višegodišnje razdoblje opažanja,za višegodišnje razdoblje opažanja,za određeno vremensko razdoblje (satne maksimalne padaline)padaline),na najbližoj meteorološkoj postaji Državnog hidrometeorološkog a oda (DHMZ)hidrometeorološkog zavoda (DHMZ),jedinice mm/m2, l/m2

Koeficijent otijecanjaKoeficijent otijecanjaKoeficijent otijecanja α - odnos količine vode koja otječepovršinom terena i količine padalina koje padnu na tlopovršinom terena i količine padalina koje padnu na tlo.ovisi o:

građi podloge (terena)građi podloge (terena),koeficijentu vodopropusnosti (filtracije),

klimatskim obilježjima područja,j j p j ,temperaturivlažnosti zrakaj tvjetru

insolacijigodišnjem dobu,g j ,

morfologiji i nagibu zemljišta,vrsti biljnog pokrova i tla,

Dimenzioniranje odvodnih kanalaDimenzioniranje odvodnih kanalaDimenzioniranje odvodnih kanalaDimenzioniranje odvodnih kanala

Odabir oblika i proračun protoka odvodnog kanalaOdabir oblika i proračun protoka odvodnog kanala

Odabiru se elementi obodnog kanala: pad, oblik idimenzije,j ,Oblik kanala - najčešće se odabire najlakši za izvedbu,trapezasti oblik poprečnog presjekatrapezasti oblik poprečnog presjeka.Najpovoljniji trapezasti oblik ⇒ omočeni opseg najvišese približava krugu a to je polovina pravilnog šesterokutase približava krugu, a to je polovina pravilnog šesterokuta.

Oblik odvodnog kanalaOblik odvodnog kanalaOblik odvodnog kanalaOblik odvodnog kanala

Protok kanalaProtok kanalaProtočna količina kanala Qp= F * v, m3/sB i t j j d k l (R2/3 * J1/2)Brzina strujanja vode u kanalu v= (R2/3 * J1/2) : n

J - prosječni pad kanala u %n koeficijent hrapavosti za kanale ovisan o kvaliteti koritan - koeficijent hrapavosti za kanale ovisan o kvaliteti korita

Hidraulični proračun kanala -za odabranu visinu vode u kanalu i širinudna kanala proračunava se hidraulični radijus kanala R= F : Odna kanala proračunava se hidraulični radijus kanala R F : O

F - površina protočnog profila kanala, m2

O - omočeni opseg, mp g,Propusna moć kanala Qp mora biti veća od maksimalnih otjecajnihoborinskih voda Qo sliva površinskom kopu,

Visina kanala H mora biti za 20% veća od visine vode u kanalu:H= 1,2*h

Proračun i odabir crpkeProračun i odabir crpkeProračun i odabir crpkeProračun i odabir crpke

Vodosabirnikprikupljanje svih voda na površinskom kopu ⇒ dimenzioniranda prihvati maksimalne padaline,na najnižoj koti površinskog kopasakupljena voda crpi se izvan prostora kopa i odvodi kanalimado prirodnog recipijenta (potoka, rijeke, jezera).

Kapacitet crpke mora biti dovoljan da iscrpi sakupljenuvodu iz vodosabirnika u određenom roku (24 h) za kojineće biti ugrožen tehnološki proces otkopavanja.

Proračun snage crpkeProračun snage crpkeTeoretska snaga crpke Nt

Nt=0,163*Qod*Ht, kWQod - količina vode koju je potrebno iscrpsti, m3/sHt - tlačna visina dizanja vode, mt j ,

Teoretska snaga motora za pogon crpke Nm

N

k =1 25 koeficijent preopterećenja motora

NN

mt

p m c=

∗ ∗η η η, k W

kp=1,25 - koeficijent preopterećenja motoraηp - koeficijent prijenosa crpke

k fi ij t k i dj l j tηm - koeficijent korisnog djelovanja motoraηc - koeficijent iskorištenja cjevovoda

ηc=Hg:Ht

Proračun snage crpkeProračun snage crpkeProračun snage crpkeProračun snage crpke

Tlačna visina H =H +HTlačna visina Ht=Hg+Hw

H Lvdw c= ∗ ∗0 00123

2

, , m

Hw - visina uslijed otpora u cjevovodu sastoji se od otpora cjevovoda i otpore ugrađenih ventila zavoja i zasuna

dc

cjevovoda i otpore ugrađenih ventila zavoja i zasuna,v - brzina vode u cjevovodu, m/s

računska duljina tlačnog cjevovoda L =L 1+L 2računska duljina tlačnog cjevovoda Lc Lc1+Lc2Lc1 - geometrijska duljina cjevovodaLc2 - ekvivalentna duljina cjevovoda proporcionalna otporima Lc2 ekvivalentna duljina cjevovoda proporcionalna otporima zasuna, krivina i ventila

promjer cjevovoda dc=0,103*Qod -p j j c od