1) Prirodno Prirodno I mehanicko mehanicko odvodnjav odvodnjavanje anje rudnika: rudnika: Prirodno odvodnjavanje potkopima
Prirodno odvodnjavanje ili oticanje pod uticajem gravitacije, obično se vrši u rudnicima brdskog tipa koji koji su otvoreni potkopima. potkopima. Vo Voda koja pritiče u rudarske rudarske prostorije kod ovakvih ovakvih rudnika sakuplja se u kanale i odvodi u površinske vodotokove. Osnovni hidrotehnički objekti za prirodno odvodnjavanje su: -
kanal kanalii razn raznih ih popr popreč ečnih nih presek preseka, a, nagi nagiba ba i gradnj gradnje, e, potkopi, potkopi, propusti, propusti, različitih različitih duina duina zavisno zavisno od kon!igura kon!iguracije cije terena terena i talonic talonici,i, prečistač prečistačii i drugi drugi objekti objekti za čiš"enje čiš"enje vode pre ispušta ispuštanja nja u vodo vodotokov tokove. e.
Odluka o izboru organizacije odvodnjavanja i izgradnje objekata odvodnjavanja donosi se na osnovu ekonomske opravdanosti, opravdanosti, odnosno ako je: #k #od
C k 〈C od
- cena izrade objekata odvodnjavanja, odvodnjavanja, - cena mehaničkog odvodnjavanja odvodnjavanja rudnika.
Mehaničko Mehaničko odvodnjavanje rudnika: rudnika: vrši se primenom pumpi i cevovoda kojima se voda
izbacuje na površinu. Objekti za mehaničko odvodnjavanje odvodnjavanje su prihvatni kanali, vodosabirnici, pumpne komore, komore, pumpe i cevovodi. cevovodi. Pri ovom načinu načinu odvodnjavanja odvodnjavanja mogu"a su tri sistema: sistema: -
nepo neposr sred edno no ispu ispump mpav avan anje je,, posebn ebno isp ispum umppavan vanje i pumpa umpannje kroz roz buš bušot otin inee
$eposredno ispumpavanje ispumpavanje sastoji sastoji se u sprovodjenju sprovodjenju vode iz svih svih delova rudnika do centralnog vodosabirnika iz kog se voda pumpa na površinu. %koliko se radi na više horizonata, istovremeno, jedno od mogu"ih rešenja je sakupljanje vode u vodosabirnike na svakom horizontu, i ispumpavanje vode iz njih direktno na površinu.
&lika l. Odvodnjavanje Odvodnjavanje rudnika neposrednim ispumpavanjem ispumpavanjem Posredno ispumpavanje ispumpavanje vrši se tako što se voda sa jednog horizonta prebacuje na drugi, pa tek onda izbacuje na površinu 'slika (). Posredno ispumpavanje vode moe se vršiti i iz pojedinih revira u cilju izbegavanja izrade kanala za vodu u dugačkim hodnicima i smanjenja vlanosti prostorija i vazduha. vazduha.
*
&lika (. Odvodnjavanje Odvodnjavanje rudnika posrednim ispumpavanjem Pumpanje vode kroz bušotinu organizuje se u posebnim slučajevima kada je potrebno skratiti kretanje vode kanalima iz udaljenih delova rudnika i starih radova 'otkopanih prostora), a što je šematski prikazano prikazano slikom +.
&lika +. Pumpanje vode kroz bušotinu
(
() Sprečavanje Sprečavanje prodora površinskih voda: % praksi se primenjuje više načina sprečavanja prodora vode u rudarske prostorije, i to: -
izdi izdiza zanj njee obje objeka kata ta otv otvar aran anja ja,, prem premeš ešta tanj njee kor korit itaa teku teku"i "ihh vod voda, a, ostav stavlj ljan anje je zašt zaštit itni nihh stubo stubova va,, hvat hvatan anje je povr površi šins nski kihh vod voda. a.
od izbora lokacije objekata otvaranja rudnika 'okno, potkop, niskop) obavezno se mora voditi računa da se uš"e otvora locira nešto iznad najvišeg vodostoja u tom području. $a taj način se obezbedjuje obezbedjuje da u slučaju pove"anog pove"anog dotoka površinskih voda voda ne dodje do njihovog prodora u podzemne podzemne prostorije.
&lika . okacija potkopa
&lika /. okacija okna
%koliko u leištu koje u krovini ima vodopropusne stene teku potoci ili reke iz kojih voda moe da prodre u rudnik, tada se obično primenjuje premeštanje korita van domašaja eksploatacionog eksploatacionog područja 'slika 0).
+
&lika 0. Primeri izmeštanja korita vodotokova van eksploatacionog područja
1ko premeštanje korita vodotokova nije mogu"e, ili je ekonomski neopravdano, tada se zaštita rudarskih radova vrši ostavljanjem zaštitnih stubova koji sprečavaju prodor vode. 2imenzionisanje zaštitnih stubova vrši se po svestrano razradjenim metodologijama. $a slici 3. prikazana je uproš"ena konstrukcija konture zaštitnog stuba ispod rečnog korita u slučaju horizontalnog sloja i pravca rečnog toka upravnog na pravac pruanja sloja.
&lika 3. onstrukcija konture zaštitnog stuba za horizontalan sloj
&lika 4. onstrukcija konture zaštitnog stuba za nagnuti sloj 3)Sprečavanje prodora podzemnih voda:
&prečavanje prodora podzemnih voda u rudničke prostorije najčeš"e se izvodi primenom slede"ih metoda: - otvaranje kroz vodonepropusne stene, i - odvodnjavanje vodonosnih horizonata. $a slici 5. prikazan je slučaj otvaranja leišta oknom kroz vodonepropusne stene.
&lika 5. Otvaranje oknom kroz vodonepropusne stene % praksi se primenjuje i ocedjivanje vode iz vodonosnih stena, a što se postie sniavanjem nivoa podzemnih voda različitim metodama, i to: -
metodom sniavanja nivoa podzemnih voda pomo"u utisnih !iltera,
/
-
metodom sniavanja nivoa podzemnih voda pomo"u sprovodnih !iltera - in!iltracioni bunari, - odvodnjavanje bunarima. 6aštita od iznenadnih prodora vode u rudarske prostorije postie se i izvodjenjem in!ormativnog bušenja - predvrtavanja, u različitim varijantama.
&lika **. 2etalj utisnog !iltera u rudarskoj prostoriji &provodni !ilteri 'in!iltracioni bunari) predstavljaju bušotine izradjene sa površine terena do rudarskih prostorija u jami. &provodni !ilteri se primenjuju kod ve"ih količina vode u vodonosnom sloju jer njihova izdašnost se kre"e i do *47 m+8h. Ovi !ilteri se postavljaju na medjusobnom rastojanju od (7-+77 m. što je zavisno od količine vode u slojevima koji se odvodnjavaju. Sprečavanje pritoka vode baražama : -Izgradnja baraža
9arae predstavljaju rudarske hidrotehničke objekte čija je namena da u potpunosti ili delimično, trajno ili privremeno, spreče pritok vode u aktivne rudarske prostorije. 9arae se klasi!ikuju zavisno od namene, načina i materijala izrade, kao i od trajnosti izolacije. Pri projektovanju baraa potrebno je analizirati: - !unkciju barae, - karakteristike stena u kojima se izrauje baraa, - parametre rudarske prostorije u kojoj se izrauje baraa, - veličinu hidrostatočkog pritiska kojim "e biti izloena baraa. &tene u kojima se izrauju barae moraju biti dovoljno čvrste, vodonepropusne i bez pukotina. % slučajevima kada se barae moraju raditi u raspucalim stenama, predhodno se vrši očvrš"avanje i cementacija kako bi se učinile vodonepropusnim.
0
)!rvene baraže: Ove barae slue za male pritoke vode i za manje hidrostatičke pritiske.
&lika *0. ee"a drvena baraa
3
Proračuni drvenih baraa vrše se proverom debljine barae i izračunavanjem dubine useka. 2ebljina barae se izračunava po obrascu: d = .
+ p -,b
'cm)
gde su: - duina grede p - hidrostatički pritisak vode ';Pa) b - dozvoljeno optere"enje drveta na savijanje 2ubina useka se odreuje iz obrazca: l=
b c
pb (',c − p)
'cm)
- širina prostorije - dozvoljeno naprezanje stene na pritisak ';Pa)
2ubina useka ne sme biti manja od (7 cm, bez obzira na proračunatu vrednost.
")#idane ci$indrične baraže Ove barae se primenjuju u prostorijama u kojima se očekuju manji pritoci vode, a rade se u obliku isečaka cilindričnog prstena. Pre izrade zidova barae postavlja se privremena baraa od drveta radi isušivanja mesta predvienog za postavljanje stalne barae. 2a bi se došlo do izraza za proračun ovog tipa baraa polazi se od predpostavke da baraa ima oblik cilindričnog prstena 19#2 gde se hidrostatički pritisak p prenosi na oslonce 19 i #2 'slika *4).
&lika *4.
4
1ko se posmatra sloj elementarne visine h=*cm, onda "e sila kojom voda deluje na površinu 9# biti: >=p9#=(p9?=(p@sin α @azlaganjem sile > u dve komponente u pravcu oslonca 19 i #2, dobija se komponenta $ koja pritiska barau na osloncima. Az odnosa: > ( $
= sin α dobija se da je $ =
> ( sin α
.
%nošenjem u predhodni izraz vrednost za silu
> = ( p@ sin α
sledi: $ =
'm)
( p@ sin α ( sin α
= p@
2a bi baraa zadovoljila mora biti ispunjen uslov da je p@ ≤ d,c , odnosno ( $
= ( p@ ≤ (d,c odakle je:
@ d c
d =
p@ ,c
'm)
- spoljni poluprečnik barae 'm) - debljina barae '@-r) 'm) - dozvoljeno naprezanje na pritisak za stene ili materijal od koga se baraa izrauje 'Pa) - hidrostatički pritisak
p
p = ρgh
'Pa)
- gustina vode 'kg8m+) B - visina vodenog stuba 'm) &poljni poluprečnik barae '@) moe se izračunati i preko unutrašnjeg poluprečnika 'r) pr ('r + d ) p ≤ (d,c iz čega sledi da je: d = 'm). ,c − p % slučajevima kada se proračunom dobije velika debljina barae, ona se izrauje iz više segmenata, koji se postavljaju jedan za drugim, a pritisak vode rasporeuje se ravnomerno na svih n-segmenata. Pritisak koji deluje na jedan segment iznosi: p p n = ρ
n
p n
- hidrostatički pritisak - ukupan broj segmenata
2ebljina svakog segmenta računa se iz izraza
dn
=
rp n,c − p
'm)
%)S&erične zidane baraže Ove barae se izrauju u obliku isečka kugle, čije se dimenzije usklauju sa dimenzijama rudarske prostorije u kojoj se izrauju.Pritisak vode na ovakvoj barai se ravnomerno rasporeuje, te joj je debljina manja nego kod cilindrične barae.
5
&lika *5. Azgled s!erične zidane barae. 6a ve"e pritiske i u čvrstim stenama s!erične barae se izrauju u dva, tri ili više segmenata, postavljenih jedan za drugim, s tim što se meuprostor '/-*7cm) izmeu njih puni cementnim malterom. 2ebljina barae se računa iz izraza: d
= r
− * 'm) ,c − p ,c
%nutrašnji ugao barae se bira u granicama od *( o - (7o, a unutrašnji prečnik se usvaja iz tabele +. 2ebljina barae za više segmenata odreuje se izrazom: n,c = r − * 'm) n,c − p ') #idane k$ina(te baraže dn
Ove barae geometrijski predstavljaju zarubljenu piramidu , postavljenu u prostoriji širom osnovom, prema strani vode:
&lika (*. = ( p@h sin α te pošto se razlae na komponente sledi da je $ =
> - sin α
=
p@h (
omponenta $ treba da zadovolji uslov dc
$ ≤ $ C ili $ ≤ d c ,c h
, gde je
- debljina cilindrične barae 'm)
Az uslova da je $ ≤ $C i da je
@ = r + d c
dobija se da je *7
dc
=
pr (,c − p
.
2ebljina klinaste barae je uvek ve"a, od proračunate debljine barae d c pri istim uslovima. Vrednost ds računa se izrazom (
ds
= r −
(
r
h − (
6a pribline proračune koristi se odnos ds :
h (
= h ( : (r odakle je (
ds =
h( 4r
Priblian obrazac za proračun debljine klinaste barae je d
h
= dc + ds =
pr (c − p
+
h( 4r
'm)
- ve"a dimenzija prostorije 'm)
) *eton(ke baraže:
&lika ((. linasta betonska baraa &lika (+. Pravougaona betonska baraa linaste barae se odlikuju time što se oslanjaju na okolne stene preko useka, a pravougaone se ne oslanjaju na okolne stene, pa suprostavljanje pritisku vode zavisi samo od sile trenja izmeu okolnih stena i materijala od koga se barae izrauju. linaste barae u zavisnosti od pritiska se izrauju kao jednostepene ili višestepene. Pri tome osnovica barae moe imati različite geometrijske oblike. Višestepene barae izrauju se u slučajevima kada se proračunom na pritisak i smicanje za debljinu barae dobiju vrednosti koje se meusobno znatno razlikuju ili ako je proračunata debljina na osnovu pritiska vrlo velika. Pravougaone barae se izrauju za uslove manjih hidrostatičkih pritisaka i kod brzih intervencija na sprečavanju prodora vode i otklanjanju opasnosti od potapanja rudnika. $jihova !unkcija je uglavnom privremena.
**
Prednosti klinastih baraa u odnosu na pravougaone su: -
ve"a sigurnost, bolje suprostavljanje hidrostatičkom pritisku, bolji spoj sa okolnim stenama, manja debljina.
+),$ina(te pravougaone jedno(tepene baraže
2imenzionisanje ovog tipa baraa vrši se na osnovu proračuna kojim se proverava statička ravnotea na pritisak i smicanje, kao i uslovi vodonepropusnosti.
&lika (0. linasta pravougaona jednostepena baraa Az statičkog uslova ravnotee u odnosu na horizontalnu osu simetrije sledi da je
∑ D = > − $ sin α = 7
E $ =
- unutrašnji ugao barae. >
sin α
6a jednostepenu klinastu barau jednačina ravnotee je:
η $ ≤ m@ b 1
*(
η
m @ b 1
- koe!icijent sigurnosti '*,( - *,+) - koe!icijent uslova rada '7,/ - 7,0) - čvrsto"a betona na pritisak u zavisnosti od ;9 'Pa) - površina naleganja barae na okolne stene 'm ()
Fednačina ravnotee iz uslova sile smicanja: η> ≤ mτ b 1 s
> τ b
1s
- sila koja deluje na barau - čvrsto"a betona na smicanje u zavisnosti od ;9 'Pa) - površina smicanja barae 'm ()
a) Proračun na pritisak &ila > koja deluje na barau usled pritiska vode iznosi: > = p ⋅ b ⋅ h
p b h
' $)
- hidrostatički pritisak vode 'Pa) - širina hodnika 'm) - visina hodnika 'm)
Površina kojom baraa nalee na okolne stene geometrijski predstavlja omotač zarubljene piramide koji se sastoji iz trapeza. Površina ve"eg trapeza &=
d cos α
te sledi
Površina omotača trapeza
& obzirom da je
G = dtgα
b + (G + b
1H*
=
1H(
=
( ( h + G) d
⋅& =
( b + G ) d cos α
cos α
1 = (1H* + (1H( (d 1= ( b + h + (G ) cos α
sledi da je:
1=
(d cos α
( b + h + (dtgα )
6a barau sa osnovicom u vidu pravougaonika d =
b + h
* * + − ( -tg α mRb ( b + h ) -η pbh
% slučaju kada je poprečni presek jamske prostorije, a samim tim i barae kvadrat, debljina barae iznosi: d =
(tg α b
η p
mRb
+ * − * *+
ada je poprečni presek trapez, pri čemu je srednja linija trapeza bsr, debljina barae se računa po obarscu bsr + h
d =
-tg α
* * + − mRb ( bsr + h ) ( -η pbsrh
1) ,$ina(te jedno(tepene kružne baraže: Prema geometrijskom obliku ovakve barae predstavljaju zarubljenu kupu, čija se osa poklapa sa horizontalnom osom prostorije. - proračun na pritisak:
&ila koja deluje na barau iznosi
>=
pπ2 ( -
&ila reakcije '$) deluje na površinu omotača zarubljene kupe '1). Ova površina iznosi. 1=
π ⋅ d ( 2 + dtgα ) cos α
ako je $ =
> sin α
sledi da je
η pπ D
(
- sin α
Az ovoga sledi da je debljina barae
do
≤ mRb
=
π d
cosα
( D + dtg α )
η p * − * + (tgα m@ b 2
11) ,ana$i za odvodnjavanje Voda koja se sakuplja u rudarskim prostorijama mora se odvesti do vodosabirnika, a najčeš"e se to vrši izraenim kanalima. Ovi kanali mogu biti različiti, zavisno od niza !aktora:
-
količina vode koja treba pro"i kroz kanal, karakteristika stena prostorije u kojoj se izrauje kanal, vrsta i dimenzije podgrade prostorije,
*
-
rasporeda opreme u prostoriji.
Pro!ili kanala mogu biti polukruni, pravougaoni, kvadratni i trapezni. Parametar koji pokazuje povoljnost protoka je hidraulički radijus'@) koji predstavlja količnik izmeu površine poprečnog preseka kanala i obima kvašenja: @
1 =
( m)
%
$ajpovoljniji protok ostvaruju kanali sa najve"im hidrauličkim radijusom '@) pri najmanjem obimu kvašenja 'V), zato što pri istoj površini kanala '1) imaju najve"u količinu protoka vode 'I). Ho su kanali sa polukrunim pro!ilom čiji je hidraulički radijus jednak polovini poluprečnika 'r): r (π R =
A U
=
(r π
r = = 7,/r odnosno r = (@ (
(
$ajčeš"e se u praksi kanali izrauju kao pravougaoni 'kvadratni) i trapezni.
&lika +*.
b)
(
1 = (r
% = -r
@ =
(r ( -r
=
@ = 7,/r
r (
0r ( tg+7o
1
=
U
= 0rtg +7 o
@ = @ =
( (
o
+r tg+7
o
0rtg+7 7,/r
=
r (
*/
1.) /a$ožnici: Halonici predstavljaju hidrotehničke objekte u kojima se vrši sedimentacija čestica mulja iz rudničke vode. $aime, rudnička voda često nosi ve"u ili manju količinu primesa, sitne čestice rude, uglja, peskova okolnih stena i sl. Pri pumpanju takve vode moe da doe do zamuljivanja usisnih bunara i cevovoda, ošte"enja cevovoda, ošte"enja pumpi i prekida odvodnjavanja. 2a bi se ovo izbeglo voda iz kanala mora se pre ulaska u vodosabirnik uvoditi u talonike.
*. talonikJ (. kanalJ +. niskop vodosabirnikaJ . zaštitni pojas 'rešetka) &lika +(. Fednodelni talonik u hodniku
*0
*. talonikJ (. kanalJ +. niskop vodosabirnikaJ . zaštitni pojas &lika ++. 2vodelni talonik u hodniku @adi kvalitetnijeg prečiš"avanja veoma vano je obezbediti potrebnu brzinu proticanja vode kroz talonik. Ha brzina se odreuje izrazom: K
= 7,7*03 I 8 bh
m + 8 min
I - maG. protok vode 'm+8min) b - širina talonika 'm) h - visina vode u dovodnom kanalu 'm) 2uina vodosabirnika se odreuje po izrazu: .=α
α=
Vm
Vm L I
( m)
Kč − Kh
- koe!icijent onečiš"enja vode
α
K Kč Kh
K
*,/ Kč 7,7773/ + Kč
- brzina vode - vertikalna brzina padanja čvrstih čestica u vodi 'm8s) - horizontalna brzina čvrstih čestica u vodi 'm8s)
= *,/L ⋅ I
( m+ )
- zapremina dela talonika u kojem se sakuplja mulj 'm +), - stepen onečiš"enja vode, - ukupna dnevna količina vode 'm +8dan).
13)0odo(abirnici: Vodosabirnici predstavljaju horizontalne rudarske prostorije u kojima se sakuplja voda, da bi se pumpama izbacila na površinu. % jamama vodosabirnici se izrauju u vidu hodnika u blizini osnovnih prostorija otvaranja, odnosno na najnioj tačci otvaranja tako da mogu prihvatiti vodu koja gravitaciono pritiče iz poduhva"enog dela leišta. Poloaj vodosabirnika i pumpne stanice u odnosu na prostorije otvaranja zavisi od načina otvaranja rudnika i ureenja navozišta okna ili niskopa. Azgled vodosabirnika opšteg tipa Vs$ M vodosabirni niskop
*3
P M pumpna komora Povezivanje prijemnog 'usisnog) bunara sa vodosabirnikom vrši se preko priključnog hodnika.
&lika +. Poprečni presjekAzgled vodosabirnika opšteg tipa Pri projektovanju vodosabirnika mora se voditi računa da dno usisnog bunara, dno vodosabirnika i pod pumpne komore budu usklaeni po visini kako sledi: -
vodosabirnik treba da bude maG. *,/ m iznad dna usisnog bunara, kraj usisnog cevovoda postavlja se ispod dna vodosabirnika do 7,/ m odnosno na oko *,7 m iznad dna bunara, - osovina pumpe, odnosno osovina priključnog dela usisnog cevovoda obično se nalazi 7,/ m do *,7 m iznad poda pumpne komore. &vaki vodosabirnik se mora povremeno čistiti. 2a bi se za vreme čiš"enja nesmetano vršilo pumpanje vode, vodosabirnik se izrauje u dva dela 'V l i V () koji su odvojeni pregradom sa otvorima. 6a odreeni pritok vode, mogu"e je na više načina dimenzionisati vodosabirnike i odrediti reim pumpanja. %koliko se pumpanje vrši u sve tri smene potrebna duina vodosabirnika iznosi: .=
I ⋅ 07 ⋅ (- ⋅ k +1
( m)
I - prosečni pritok vode 'm +8min) - koe!icijent rezerve '*, (/) 1 - površina poprečnog preseka vodosabirnika 'm ()
*4
od pumpanja u dve smene vodosabirnik mora da primi vodu koja pritiče u smeni kada pumpe ne rade, pa je potrebna duina I ⋅ 07 ⋅ (-
.=
(1
( m) .
1ko se pumpanje vrši samo u jednoj smeni potrebna duina vodosabirnika je I ⋅ 07 ⋅ (( m) 1
.=
.
Nlavni vodosabirnici moraju biti proračunati na zapreminu vode, koja odgovara maksimalnom osmočasovnom pritoku, odnosno V VOD
= Q ⋅ t ⋅ k = Q ⋅ 4 ⋅*,(/
m+ , gdje
je:
I - maG pritok vode 'm +8h) t - vreme akumuliranja vode, t = 4 časova k - koe!icijent rezerve '*,(/) usled nagomilavanja taloga orisna zapremina vodosabirnika iznosi: 2uina vodosabirnika
.=
Vvod 1
Vk =
Vvod k
(m ) +
( m)
1) Pumpne komore: Pumpne komore su pomo"ne rudničke prostorije u kojima se ugrauju pumpe sa ostalom električnom i mehaničkom opremom za ispumpavanje vode, odnosno odvodnjavanje rudnika. Pored svih mogu"ih lokacija pomo"nih objekata u jami, ipak generalno, mogu da budu dve grupe, a to su:
a) $okacija pumpne (tanice u b$izini o(novne pro(torije otvaranja rudnika u (vežoj vazdunoj (truji2
Prednosti i nedostaci ove lokacije su: - laka je i jednostavna doprema materijala, mašina 'pumpi) i ureaja do pumpne stanice, vodosabirnika, - nadzor, dolazak i odlazak sa posla radnika i onih na odravanju pumpi i električne opreme je jednostavan, - rad pumpne stanice u ulaznoj vazdušnoj struji moe da dovede do ugroavanja transporta i izvoza i svee vazdušne struje., - radi otklanjanja opasnosti od ugroavanja ulazne vazdušne struje izrauju se posebne prostorije za izvoenje izlazne vazdušne. b) okacija pumpne (tanice i drugih pomo4nih pro(torija u b$izini g$avne pro(torije iz$azne vazdune (truje i$i u okviru (porednih pro(torija u ek(p$oatacionom po$ju. Prednosti i nedostaci ove lokacije su:
*5
-
oteana doprema mašina, ureaja do pumpne stanice. % toku dopreme gabaritnih mašina remeti se tok vazdušne struje, - nadzor, odravanje, dolazak i odlazak radnika sa posla je otean. @adnici i objekti koji se nalaze u izlaznoj vazdušnoj struji izloeni su nekon!ornim uslovima izlazne vazdušne struje. - rad u ovako lociranim pomo"nim objektima ne dovodi do ugroavanja ulaznih prostorija vazdušnih struja jame, osim izlazne vazdušne struje, - pomo"ne prostorije i pumpne stanice skoncentrisane oko sporednih prostorija u eksploatacionom polju zahtevaju organizaciju posebnog provetravanja. Pumpna komora treba da se provetrava posebnim ogrankom svee vazdušne struje tako da se izlazna struja direktno izvodi u izlaznu vazdušnu struju jame. Pumpe se u komori postavljaju na odgovaraju"e temelje od betona. &vaka pumpa ima svoj zaseban temelj, koji je nešto izdignut od poda komore (7 - 7 cm. Pod komore mora biti viši 7,/ m od poda susednih prostorija 'hodnika i navozišta) da bi se komora zaštitila u slučaju potapanja 9roj pumpi u pumpnim stanicama zavisi od priliva vode. od malih i srednjih priliva '/7 do +77 m+8h) postavljaju se tri pumpe 'temelja) istih veličina. od ve"ih priliva vode moe se primeniti i ve"i broj pumpi. Pumpe se postavljaju samo sa jedne strane pumpne komore. Ho zahteva duu, ali i uu pumpnu komoru koja ima ve"u stabilnost. 1ko je komora šira, pumpe se mogu postaviti du oba zida. Postavljanje pumpi po duini omogu"uje pogodniji prilaz i opsluivanje.
&lika +0. Azgled pumpne komore 2imenzije pumpne komore zavise od broja pumpi njihovih prostornih karakteristika kao i ostale elektro opreme koja se ugrauju. Pri tome treba imati u vidu slede"e: -
!izičko-mehaničke osobine stena u kojima se komora izgrauje, broj pumpi u radu i u rezervi, (7
-
mogu"nosti boljeg iskoriš"enja prostora u komori, pogodnost opsluivanja i remonta pumpi, mogu"nost proširenja komore u slučaju potrebe postavljanja ve"eg broja pumpi.
Priblina širina komore 'bk ) moe se izračunati po obrascu: b k = b* + b ( + b+
bl b( b+
( m)
- rastojanje temelja pumpe od zida komore sa strane bunara '7,4 - *,( m)m - širina temelja pumpe - rastojanje temelja od zida komore sa suprotne strane bunara '*,0 - (,7 m)
2uina komore moe se izračunati putem izraza:
(
l = n l* + l (
n ll l( l+
) + l+
( m)
- broj temelja - duina temelja - rastojanje izmeu temelja '* - *,/ m) - nezauzeta slobodna duina komore ' - 0 m)
(*
&lika +3. Pumpno postrojenje Pre puštanja pumpe u rad mora se iz radnog kola i usisnog cevovoda odstraniti vazduh, pa se zbog toga vrši zalivanje pumpe. Pri radu pumpe u usisnom cevovodu stvara se razreenje 'vakum), pa tečnost iz vodosabirnika pod dejstvom pritiska, atmos!erskog vazduha ulazi u pumpu, i tako nastaje proces usisavanja. $a izlazu iz pumpe stvara se napor pod čijim dejstom se podie voda po potisnom cevovodu. Protok I je količina tečnosti koju pumpa šalje u jedinici vremena u potisni cevovod. 5eodet(ka vi(ina pumpanja 'Bg) sastoji se iz usisne i potisne visine. 6(i(na geodet(ka vi(ina 'Bgu) predstavlja vertikalno rastojanje izmeu nivoa vode u vodosabirniku i osovine pumpe. Poti(na geodet(ka vi(ina 'Bgp) je vertikalno rastojanje od osovine pumpe do osovine cevovoda kroz koji voda ističe. ;oe se uspostaviti izraz da je: Bg
= Bgu + B gp
1%)Metode i (i(temi odvodnjavanja povrin(kih kopova:
$ajpraktičnija podela metoda odvodnjavanja je prema tehnologiji površinske eksploatacije na: - metode odvodnjavanja površinskih kopova, - metode odvodnjavanja odlagališta. ((
od kopova se odvodnjava netaknuta radna sradina uz veliko prostranstvo i ve"i priliv kako površinskih tako i podzemnih voda, a kod odlagališta se odvodnjava rastresita odloena masa na koji je uticaj vode kompleksniji i ve"i. Prema vodama koja pritiču u kop, metode odvodnjavanja se dele na: - metode odvodnjavanja podzemnih voda, - metode odvodnjavanja površinskih voda. Primena navedenih metoda zaštite kopova i odlagališta vrši se izgradnjom hidrotehničkih objekata, a koje čine: -
kanali za skretanje vodenih tokova van eksploatacionog područja, kanala za prihvatanje i odvoenje atmos!erskih voda van područja kopa, brana i nasipa za sprečavanje prodora površinskih voda i poplavnih talasa u kop, podzemnih brana i ekrana za zaštitu kopa od prodiranja podzemnih i in!iltracionih voda, hidrotehničkih objekata 'bušotina, bunara, hodnika, kolektora) za predhodno isušivanje ovodnjenih etaa i slojeva u cilju pove"anja njihove stabilnosti, i hidrotehničkih objekata za uklanjanje vode iz kopa 'talonici, vodosabirnici, pumpne stanice, cevovodi i dr.).
1')7na$iza u($ova za odvodnjavanje kopova i od$aga$ita: Od hidroloških i hidrogra!skih odnosa bitno je poznavanje:
-
veličine slivnog područja kopa, stalnih i povremenih tokova i njihovog poloaja, visine i učestalosti padavina, maksimalnih nivoa stalnih i povremenih tokova, karakteristika površinskog tla u pogledu oticanja, isparavanja, vodopropusnosti i upijanja, relje!a u slivnom području kopa, pojava prirodnih i veštačkih akumulacija, uticaja površinskih tokova na podzamne vode.
Bidrogeološki i hidrodinamički uslovi, uticajni na odvodnjavanje kopova i odlagališta su: - karakteristike prate"ih naslaga mineralne sirovine i pojave vodonosnih slojeva, - poloaji vodonosnih naslaga u odnosu na mineralnu sirovinu, - nagib, mo"nost i prostiranje vodonosnih naslaga, - hidraulička veza vodonosnih naslaga sa površinskim tokovima, - !izičkomehaničke karakteristike prate"ih naslaga u prirodnom stanju i ovodnjene, - granulometriski sastav i poroznost vodonosnih slojeva, - pravci kretanja podzemnih voda i - količine protoka vode. 1) 8dre9ivanje pri$iva vode u povrin(ke kopove: 6a utvrivanje apsolutnog priliva vode u površinski kop potrebno je poznavati tačnu dinamiku razvoja kopa, njegove dimenzije, poloaj pojedinih etaa u odnosu na ovodnjene stene 'kolektore vode). & obzirom na predhodno poznavanje hidrogeoloških odnosa stena u leištu i hidrogeoloških karakteristika površine 'slivno područje), prosečnih (+
hidrometeoroloških karakteristika područja i klime, mogu"e je proračunati godišnji priliv vode u površinski kop Iv 'm+8god) iz svakog pojedinačnog izvora i iz svih zajedno. Qv = Q A + Qint + Q p ( m+ 8 god ) I1 - količina vode koja dospeva u kop slivanjem atms!erskog taloga 'od kiša i snega), Iint - količina vode koja se !iltrira u porozne stene sliva kopa od atmos!erskih taloga i iz reka i potoka, ako postoji hidraulična veza izmeu stena u kopu i površinskih voda, I p - količina podzemnih voda koje ističu iz podzemnih ovodnjenih stena, koje su presečene kosinama kopa ili useka, sniavanjem njihovog nivoa $a osnovu kapaciteta proizvodnje i očekivanog priliva vode u kop, vrši se prognoza relativne vodonosnostnih leišta, odnosno priliv vode po toni proizvodnje: @ v =
IV I
'm+ 8 t )
$a osnovu ovoga izračunava se i srednja vrednost vodoobilnosti, koja se izraava u m +8dan, a poznata je u praksi i pod nazivom koe!icijent vodoobilnosti: V =
IV +0/
(m
+
)
8 dan
1+)8bjekti za zatitu od povrin(kih voda: & obzirom na svoj karakter ovi objekti se razvrstavaju na objekte za odvodnjavanje koji se nalaze van zone površinskog kopa i objekte u zoni površinskog kopa. Prvi imaju zadatak da spreče dotok stalnih ili povremenih tokova u kop, a drugi slue za odvodnjavanje površinskih voda koje se !ormiraju i nalaze u samom kopu. Ponekad se iznad zone kopa nalaze stalni vodotokovi, i u tim slučajevima se mora izvršiti izmeštanje vodotoka 'slika *).
&lika*. Prikaz izmeštanja i regulacije vodotoka Pri izmeštanju i regulaciji vodotoka izvan područja površinskog kopa, mora se dimenzionisati poprečni presek novog korita i odrediti trasa 'duina) novog hidrotehničkog objekta. @adi projektovanja ove !aze potrebno je utvrditi površine poprečnih preseka novog korita za minimalne, srednje velike i velike vode, pri pojavi poplavnih talasa. (
&lika +.
da je izraen od slabo vodopropusnog materijala da visina nasipa do površinskog kopa za *m nadvisuje maksimalan nivo rečnog toka, a visina nasipa sa suprotne strane reke od kopa mora biti manja za min. 7./-*m od maG. nivoa rečnog korita - da se uspostavi čvrsta veza izmeu samorodnog tla i nasipa, - da strane nasipa budu ozelenjene, da bi se sprečilo dejstvo erozije i da nasip po duini završava na granicama poplavne zone. 6aštita kopa od vode koja se povremeno pojavljuje moe se posti"i, kod manjih količina voda, izradom zaštitnog obodnog kanala, a kod ve"ih količina voda, izradom zaštitnog nasipa i obodnog kanala. Problem taloenja materijala u kanalima, zbog malog nagiba etane ravni, moe se rešiti primenom ta$ožnika2 0odo(abirnik je objekat za prikupljanje površinskih i podzemnih voda. ;oe biti uraen u projektovanim konturama kopa ili van. Azbor lokacije vodosabirnika je vaan, kako sa stanovišta troškova za opremu i ispumpavnje voda, tako i zapremine prostora u kome se locira vodosabirnik, a zavisi od: -
količine 'priliva) vode i kop i potrebne zapremine vodosabirnika predviene propisima i organizacijom pumpanja vode, karaktera priliva vode, usvojene tehnologije eksploatacije.
od ve"ih kopova grade se takvi vodosabirnici, na dnu kopa, koji obezbeuju siguran i kontinuiran rad celokupnog sistema za evakuaciju voda u radnoj zoni. Vodosabirnici na kopu se dimenzionišu na osnovu količina voda koje dotiču u konturu dubinskog dela kopa, jer se voda sa brdskog dela etanim kanalima odvodi u obodne kanale i prirodne vodotokove.
(/
Halonik je hidrotehnički objekat na kopu, u kome se voda čisti od čvrstih čestica 'mulja) taloenjem. Voda u kopu je uvek, više ili manje, zaprljana muljem od stena u kojima su izraeni kanali za njeno prikupljanje.
&lika /. Fednodelni talonik
.)8bjekti za zatitu od podzemnih voda: Odvodnjavanje i zaštita površinskih kopova od podzemnih voda ima za cilj da spreči štetno !iltraciono dejstvo podzemnih voda, poboljša geotehničke karakteristike prate"ih stena, smanji
(0
pritok podzemne vode unutar zone kopa, spreči intenzivno !ormiranje nove izdani u unutrašnjem odlagalištu i dr. &prečavanje in!iltracije 'pritoka) podzemne vode u radno područje kopa po pravilu predstavlja preduslov za e!ikasno odvodnjavanje eksploatacione zone. Od poloaja radnog područja kopa u odnosu na vodonosne sredine zavisi izbor metode odvodnjavanja, njihov broj, dimenzije i dr. 6avisno od uslova i izabrane metode odvodnjavanja mogu se kod odvodnjavanja kopova primenjivati razne vrste objekata 'u(eci kana$i bunari buotine222). 0ertika$ni drenažni objekti
.1) Vrste drenažnih sistema (?) - *uotine
2ubinsko isušivanje vodonosnih stena pomo"u vertikalnih bušotina primenjuje se na površinskim kopovima kao stalno 'iza granice eksploatacionog polja) i privremeno 'na radnim etaama i na dnu kopa). Hehnologija izgradnje bušotinskih sistema za dreniranje sastoji se iz slede"ih !aza: - bušenje bušotina, - ugradnja oblonih kolona i !iltera u vodonosnim stenama, - meusobno povezivanje bušotina cevima ili kolektorima za odvoenje vode, - ugradnja pumpi u bušotine i njihovo povezivanje sa dovodom energije i sistemom automatskog upravljanja.
&lika 4. Azgled drenanih bušotina Azbor tipa bušilice vrši se na osnovu potrebnog prečnika i dubine bušotina. 2eo bušotine u ovodnjenim stenama se oprema !ilterima različitih tipova i konstrukcija.
..)0ertika$ni drenažni objekti - *unari i okna: *unari
(3
9unari su drenani objekti koji se kod površinske eksploatacije često koriste, ne samo kao objekti za sprečavanje pritoka vode u zoni kopa, ve" i kao objekti za odvodnjavanje.
&lika 5. 9unar sa opremom za crpljenje vode
9unari su našli široku primenu kod kopova sa ve"om dubinom, kod kojih su vodonosne naslage dublje, relativno mo"ne, sa srednjom i visokom propustljivoš"u. @aspored bunara se odreuje na osnovu detaljne hidrodinamičke analize, pri čemu treba imati u vidu dinamiku
(4
izvoenja rudarskih radova i promenu krive obaranja nivoa podzemne vode zavisno od vremena crpljenja.
&lika *7. &istem drenanih bunara za odvodnjavanje krovinsko-podinske vodonosne serije ?tani bunari se rade kao dopunski objekti za odvodnjavanje u radnoj zoni kopa u cilju obezbeenja tehnoloških parametara otkopavanja i dinamike napredovanja etaa.
S$ika 112 ;tažni bunari 8kna
Okna, kao objekti za odvodnjavanje koriste se uglavnom u čvrstim stenama. >unkcije okna kao objekta za odvodnjavanje moe biti da slui za snienje nivoa podzemnih voda i kao
(5
objekat za smeštaj cevi za transport vode. 2anas se okna kao objekti za odvodnjavanje retko primenjuju. @acionalna im je primena kod rudnika gde se kombinuju podzemni i površinski sistemi eksploatacije.
&lika *+. ;ineralno leište ovodnjeno rudarskim radovima 23)Dreniranje površinskih ovodnjenih slojeva, unutrašnjeg i spoljašnjeg odlagališta: % praksi, zaštita kopova od podzemnih voda i isušivanje ve"ih površina ovodnjenih slojeva, vrši se primenom površinskih horizontalnih drenanih hidrotehničkih objekata. Ho su duboki kanali sa ugraenim ili neugraenim per!oriranim azbestnim cementnim ili betonskim cevima. Ovaj način dreniranja najčeš"e se primenjuje za isušivanje ve"ih površinskih slojeva iznad nepropusnih slojeva i na površinama na kojima "e se !ormirati spoljašna ili unutrašnja odlagališta. !reniranje unutranjeg od$aga$ita
&prečavanje zasi"enja vodom odloene jalovine, raskrivke na unutrašnjem odlagalištu iz podinskog sloja ili sa strane neaktivne kosine kopa, a takoe i od atmos!erskih padavina, vrši se izgradnjom drenanog sistema čija konstrukcija mora odgovarati lokalnim uslovima. % praksi za isušivanje odlagališta najčeš"e se primenjuje mrea horizontalnih sakupljača vode, koja se izgrauje pre zauzimanja površine odlagališta. Ona se sastoji od kanala dubine do (,7 m. u kojima su spuštene keramičke, azbestne, cementne ili betonski izbušene cevi oko kojih je izvršena zapuna krupnim peskom ili šljunkom. 6a sprečavanje in!iltracije atmos!erskih voda u odloenu jalovinu, izrauju se kanali za sakupljanje i odvoenje vode u koje mogu biti ugraeni !ilteri ili su oni ispunjeni peskom i šljunskom. !reniranje (po$janjih od$aga$ita
&poljašna odlagališta se obično lociraju u depresijama na površini u blizini rudnika, na zemljištu koje nije pogodno za koriš"enje u poljoprivredne svrhe. He površine imaju malu nosivost, obično su zasi"ene vodom. 6a pove"anje njihove nosivosti, potrebno je predhodno pripremiti površine skidanjem prvog humusnog sloja i izgraditi drenane kolektore za sakupljanje i odvoenje podzemnih voda iza projektovane konture površine odlagališta. 24)Kanali na površinskim kopovima:
+7
anali se na kopovina primenjuju u manje sloenim eksploatacionim uslovima i njihova primena je najpogodnija u sredinama koje se sastoje od šljunkovitih ili peskovito-šljunkovitih naslaga. Po svojoj nameni na kopovima kanali slue kao hidrotehnički objekti za: - osnovno odvodnjavanje kod dreniranja krovinskih naslaga, - za dopunsko odvodnjavanje u kombinaciji sa drugim objektima, - prikupljanje isteklih podzemnih voda na etaama. anali se izrauju kroz vodonosnu seriju do vodonepropusne sredine s tim što se dno kanala radi u vodonepropusnoj sredini radi prikupljanja isteklih voda u kanal. Presecanjem vodonosne serije, podzemna voda tei da ispuni slobodan prostor kanala i u vodonosnoj seriji nastaje isticanje u kanal i spuštanje nivoa podzemne vode.
&lika *. @aspored kanala za odvodnjavanje na kopu
&lika *0. anali za prikupljanje isteklih voda na etai
.")6(eci na povrin(kim kopovima:
+*
%seci predstavljaju drenane objekte za odvodnjavanje delova kopova koji su ugroeni podzemnim vodama. $amena im je da odvodnjavaju vodonosnu seriju u okviru i na bokovima kopa. Azrauju se sa nivoa terena ili sa nivoa etae do vodonepropusnih serija, a u cilju odvodnjavanja vodonosne serije.
&lika *3. %sek na otkopnoj etai Azrada useka za odvodnjavanje obično predhodni otkopavanju masa na etai odvodnjavaju"i deo mase iznad etae. 6a izradu useka slue bageri dreglajni, bageri vedričari i bageri kašikari sa obrnutom kašikom. 6avisno od uslova terena, često se na jalovinskoj etai kojom se otkopava površinski deo terena koriste useci za odvodnjavanje izraeni u niim delovima terena radi odvodnjavanja budu"e otkopne etae .%)
&lika *5. Borizontalna bušotina za odvodnjavanje na etai 2ejstvo horizontalne bušotine moe se osetiti ako postoji dovoljna dubina bušotine '7-/7 m) i ako vodonosna serija ima ve"i koe!icijent !iltracije.
27)aštitni nasipi na kosini eta!e i ukopane drena!ne "ijevi u kosini eta!e: 6aštitni nasipi kao drenani objekti se koriste za odvodnjavanje i stabilizaciju kosina,
+(
kao i da pospeše odvodnjavanje etanih kosina u cilju sprečavanja direktnog isticanja i de!ormacije etanih kosina.
&lika (7. 6aštitni nasip na kosini etae %gradnjom zaštitnih nasipa na kosinama etaa koje su ugroene podzemnim vodama postie se u kosini etae kontrolisano isticanje podzemne vode i nema dinamičkog dejstva podzemne vode i iznošenje sitnih čestica. 6kopane drenažne cevi
Ovi hidrotehnički objekti namenjeni su za odvodnjavanje odlagališta i kosina etaa. osine etaa izgraene delimično od vodopropusnih naslaga mogu se odvodnjavati ukopanim drenanim cevima.
&lika (*. %kopana drenana cev u kosini etae Odlagališta se takoer često odvodnjavaju ukopanim drenanim cevima 'slika ((). 2renana cev se postavlja u podinskom delu tla koje sadri vodu i izraena je od plastičnog materijala dovoljno krutog da izdri pritisak tla. Ove cevi mogu se koristiti na svim kopovima koji imaju podzemne vode u podlozi odlagališta ili u odlagalištu. 2imenzionisanje veličine, rasporeda i poloaja drenanih cevi vrši se na osnovu hidrauličnih proračuna uzimaju"i u obzir hidrogeološke karakteristike radne sredine, tehničko-tehnološke uslove eksploatacije i !unkcionalnost drenanih cevi.
++
&lika ((. Azgled drenane cevi u spoljašnjem odlagalištu
&lika (+. &istem drenanih cevi u unutrašnjem odlagalištu .
.)0r(te ekrana i načini izgradnje: ?krani predstavljaju barane pregrade za sprečavanje kretanja podzemnih voda prema rudarskim objektima izgraenim u vodopropusnim slojevima. Oni su prosti, srazmerno je!tini i pogodni za izradu mašinama, a pri koriš"enju su pouzdani i dugotrajni, a time i ekonomični, pa su našli široku primenu za zaštitu površinskih kopova. ?krani su objekti lamenalnog geometriskog oblika poloenog u prosek - usek u vodopropusnom površinskom sloju, ili se izrauju u obliku tampona, injektiranjem u podzemnom vodonosnom sloju. 6aštita kopova od podzemnih voda pomo"u ekrana preporučuje se, u prvom redu, za leišta sa ne tako dubokim zaleganjem vodonosnih horizonata. % zaštiti površinskih kopova ekrani koji se izgrauju u površinskim slojevima mogu biti podeljeni na (avrene i ne(avrene 'slika (+ i slika (.).
+
&lika (. Azgled savršenog ekrana
&lika (/. Azgled nesavršenog ekrana &avršeni ekrani su oni koji se izrauju i delom zadiru u donji vodonepropusni sloj i čine prepreku kretanja vode kroz vodopropusni sloj. $esavršeni ekrani su oni koji se završavaju iznad vodonepropusnog sloja tako da delom sprečavaju prodiranje vode u vodopropusni sloj. Prema tehnologiji izgradnje i materijala za izgradnju, ekrani su klasi!ikovani na: *. in&uzioni i$i za$ivni , od naboja gline, plastičnih materijala, betona..., (. injekcioni i$i upricani , izgraeni ubacivanjem cementnog mleka, vodenog stakla, gline ili plastičnih masa u pore i pukotine vodopropusnih stena, +. kriogeni , izgraeni zaleivanjem vode u vodopropusnom sloju. In&uzioni i$i za$ivni ekrani: predstavljaju uske vertikalne proreze 'prostorije) izgraene
do podine ovodnjenih peščara, konglomerata, peskova, zapunjene vodonepropusnim materijalom. Hehnološki proces izrade ekrana sastoji se od dve etape i to: izrade proreza specijalnim mašinama i zapunjavanja vodonepropusnim materijalom potrebnih svojstava ili ugradnje gotovog izolacionog materijala. ;aterijal se mora lako pripremati i dopremati do dna ekrana. Preporučljivo je da se koriste sitnozrne gline koje u smesi sa bentonitskim i paligoritskim glinama obezbeuju dobru zavesu niskog koe!icijenta !iltracije. 6avese se primenjuju za presecanje hidraulične veze uglavnom kod pli"ih vodonosnih horizonata gde je prihranjivanje vodom veoma intenzivno, odnosno gde je dotok u zonu kopa takav da ugroava otvaranje i izvoenje eksploatacionih radova.
+/
