Шандорный колодец принцип работы

Обновлено: 06.07.2024

Схемы и способы намыва гидроотвалов

Технология укладки грунта в гидроотвал. В зависимости от проектной высоты гидроотвала намыв его может осуществляться по одноярусной или многоярусной схеме.
Сущность одноярусной схемы заключается в том, что ограждающая дамба (дамба обвалования) возводится на полную высоту, а потом производится намыв гидроотвала путем перемещения трубопровода (пульповода) от ограждающей дамбы в сторону пруда-отстойника.
Суть многоярусной схемы состоит в том, что ограждающая дамба возводится не на полную высоту, а до определенной отметки, после чего производится заполнение созданной емкости. После использования созданной емкости продолжается намыв ограждающей дамбы до определенной отметки и процесс повторяется.
Одноярусная схема намыва применяется в том случае, когда гидроотвал заполняется пылевато-глинистыми породами, дамба обвалования возводится из привозных пород на полную высоту гидроотвала.
Дамбы обвалования делятся на дамбы первичного обвалования и дамбы наращивания (попутного обвалования).
При многоярусной схеме дамбы первичного обвалования и наращивания с учетом образования прудка заданного объема сооружаются высотой 3—5 м. Ширина гребня дамб обвалования принимается с учетом условий строительства и эксплуатации гидроотвала, но не менее 2 м, и обычно равна 4—5 м, как при отсыпке на полную высоту, так и при многоярусной отсыпке.
Заложение откосов дамб обвалования зависит от характеристики грунтов, из которых возводятся дамбы, и колеблется для наружных в пределах 1: 1,5—1:3, для внутренних 1: 1,5—1:2. Значения этих параметров для некоторых карьеров приведены в табл. 7.58.

Дамбы наращивания должны располагаться так, чтобы наружный откос гидроотвала имел заложение не менее чем 1:4,1:5.
Превышение гребня дамбы над статистическим уровнем воды должно быть достаточным для недопущения перелива и переплесков воды через гребень.
Превышение гребня над уровнем намываемой поверхности характеризуется следующими данными.

Дамбы первичного обвалования возводятся из хорошего дренирующего грунта с коэффициентом фильтрации выше, чем у грунта, намываемого в гидроотвал в первоначальный период (до наращивания).
Дамба первичного обвалования обеспечивает обвалование начальной емкости гидроотвала и фильтрацию из намытого грунта.
Дамбы начального обвалования обычно возводятся из пород основания гидроотвала, а иногда из пород, доставляемых на отвал колесным транспортом. Высота дамбы определяется в основном по условию оборотного водоснабжения. Осветление воды в пруду гидроотвала часто принимают при 10—15-суточном запасе воды в нем, расходуемой забойными установками. Однако такой запас воды является недостаточно обоснованным.
При выборе пород для отсыпки дамбы, как было уже сказано, необходимо стремиться к тому, чтобы коэффициент фильтрации пород дамбы был не меньше, чем у намытых пород, прилегающих к ней. В случае сооружения дамбы или отдельной ее части из водопроницаемых пород, когда потери воды на фильтрацию из начального прудка превышают допустимые, необходимо с внешней стороны дамбы (со стороны низового откоса) делать простейшую временную пригрузку из водонепроницаемых пород на высоту высачивания. После намыва первого яруса эта пригрузка убирается бульдозером.
При объеме гидроотвала до 5 млн м3 предварительный объем начального обвалования, м3, определяется по формуле

где kн.о — коэффициент начального обвалования (для гидроотвалов в овраге kн.о = 5/10, на равнинной местности kн.о = 10/20, на косогоре kн.о = 30/35).
Если по гребню дамбы начального обвалования прокладывается пульпопровод, то ширина гребня устанавливается из условия возможности укладки необходимого числа ниток пульпопровода и размещения крана-трубоукладчика. Для более высоких дамб, когда обвалование возводится на полную высоту, последняя определяется согласно техническим условиям возведения земляных плотин. Высота дамбы начального обвалования должна составлять 3—4 м. Расчетная высота дамбы увеличивается на коэффициент усадки, равный 1,15—1,2; 1,1—1,15; 1,05—1,1 соответственно для глинистых пород, супесей, песков и гравийно-песчаных смесей. Ширина дамбы в верхней части принимается 3—3,5 м при необходимости прокладки пульпопровода по ней и проезда по ее гребню строительных машин и 1—1,5 м без прокладки пульпопровода и проезда машин.
Дамбы обвалования возводятся при помощи бульдозеров и специальными обвалователями или экскаваторами. Если гидроотвалы заполняются породой, содержащей частицы крупнее 0,05 мм в количестве более 30 %, дамбы обвалования возводятся по многоярусной схеме из намытого грунта.
Когда гидроотвалы заполняются породой, содержащей частицы крупнее 0,05 мм в количестве 15—30 %, упорная призма формируется комбинированным способом: тело призмы намывается, а дамба обвалования возводится из привозных пород по многоярусной схеме.
В целях предохранения низового откоса от выветривания и размыва необходимо производить его закрепление путем посева травы, покрытия дерном.
Способ укладки грунта в гидроотвал зависит от гранулометрического состава намываемых грунтов. Различают эстакадный, низкоопорный и безэстакадный способы намыва.
Эстакадный способ применяется при намыве мелкозернистых грунтов, т. е. глинистых, суглинистых и супесей, которые образуют массив непрочный, с медленным нарастанием прочностных свойств, что затрудняет или исключает постоянное нахождение на намываемой поверхности людей и механизмов. Так, грунты, содержащие фракции 0,25 мм и крупнее до 20 %, укладываются эстакадным способом с эстакадой высотой 3—5 м (определяется высотой яруса намыва) с рассредоточенным выпуском гидросмеси из отверстий диаметром 150—350 мм, расположенных внизу трубы вертикально, а иногда с наклоном к дамбе обвалования или же к центру гидроотвала. Отверстия выпусков бывают с патрубками и без них. Они закрываются задвижками различной конструкции и расстояние между ними 6—8 м. Расположение отверстий на большом расстоянии, как показали исследования, нецелесообразно из-за образования зоны отложения мелких частиц между ними (рис. 7.58).
Трубопроводы на эстакадах монтируются специальными кранами-грубоукладчиками с удлиненной стрелой или же гусеничным краном общестроительного назначения.
Низкоопорный способ на гидроотвалах применяется реже. Намывной трубопровод укладывается на опорах высотой до 1,5 м. Гидросмесь вытекает сосредоточенно из одного торца в процессе намыва или сосредоточенно из торцов нескольких конечных звеньев трубопроводов, смещенных относительно друг друга на 1/3—1/4 поперечного сечения трубы. Для монтажа трубопровода применяется специальная универсальная машина, которая представляет собой трактор с комплексом необходимого оборудования (рис. 7.59).

Так как низкоопорный способ намыва применяется для грунтов, которые допускают проход оборудования по намытой поверхности, то в условиях гидроотвалов он часто заменяется безэстакадным способом.
Безэстакадный способ характеризуется простотой применения и рекомендуется при грунтах, содержащих фракции 0,25 мм и крупнее более 30 %. Намыв проходит успешно при высокой концентрации гидросмеси. Гидросмесь подается в отвал непосредственно из торца трубы, уложенной на поверхности отвала, и толщина намываемого слоя составляет 0,15—0,6 м (средняя 0,2—0,25 м). Трубопровод монтируют последовательно из звеньев стальных труб, используя быстроразъемные соединения (рис. 7.60).
Через торец крайнего звена трубопровода подают гидросмесь до тех пор, пока поверхность намытого грунта не дойдет до подошвы деревянного бруса (толщиной 0,2—0,25 м), на котором покоится в горизонтальном положении предыдущее звено. На намытый грунт кладут брусья, а на них укладывают звено трубопровода и цикл повторяют.
Путем постепенного наращивания пульпопровода до конца намываемого участка меняют направление намыва и, отступая, последовательно снимают звенья трубопровода. Звенья присоединяют и снимают в процессе намыва. Монтаж и демонтаж звеньев производят с помощью гусеничного крана грузоподъемностью 3—5 т (трубоукладчик).
С целью осветления воды создают пруды-отстойники, объем которых должен быть равен 5—15-суточному объему гидросмеси, поступающей в гидроотвал из карьера. В случае сброса осветленной воды в естественный водоем, ее осветление должно быть практически полным.
Осветленная вода отводится из пруда-отстойника шандорными водосбросными колодцами и водосбросными трубами или насосной станцией.
Ливневые и паводковые воды должны аккумулироваться в прудах-отстойниках или сбрасываться через водосбросные колодцы. В случае необходимости проектом должно быть предусмотрено строительство специальных водосбросных сооружений.
Схемы намыва гидроотвалов. В зависимости от рельефа местности схемы намыва гидроотвалов могут быть в выработанных пространствах, в оврагах, на косогоре и на равниной местности.
Схема намыва гидроотвала в выработанном карьере является наиболее желательной, так как полностью исключает необходимость устройства дамб обвалования и дает возможность намывать грунты любого грансостава и обеспечивает безопасность при производстве работ (рис. 7.61).
Намыв осуществляется с одного борта карьера сразу на полную высоту с постепенным оттеснением пруда-отстойника к противоположному борту карьера. Насосная станция для откачки осветленной воды располагается на противоположной стороне пруда-отстойника относительно выпуска гидросмеси.
При средне- и крупнозернистых грунтах намыв ведется без-эстакадным способом с помощью раструбных труб, укладываемых вдоль фронта намыва.
Исходя из существующих размеров карьерного поля в плане, намыв ведется за несколько параллельных проходов с перемещением их от бортов к продольной или поперечной оси карьера. Число проходок зависит от размеров карьерного поля и ширины самой проходки (пляжа намыва).
При укладке грунта с высоким содержанием пылеватых и глинистых частиц (мелкозернистого) намыв желательно проводить из торцов труб, направленных перпендикулярно бортам карьера.

Намыв может осуществляться как с одной, так и с обеих сторон карьера в зависимости от его размеров в плане.
Схема намыва гидроотвала в овраге является очень удобной, так как дамбы обвалования сооружаются только с одной стороны (рис. 7.62). Заполнение гидроотвала может производиться следующим образом:
• от ограждающей дамбы (дамбы обвалования) к вершине;
• от вершины или берега к дамбе;
• одновременное или последовательное заполнение как от дамбы, так и от берегов.
При этом используются безэстакадный и эстакадный способы намыва.

Намыв гидроотвалов из средне- и крупнозернистых грунтов производится безэстакадным способом с сосредоточенным выпуском гидросмеси из торца раструбных труб, которые наращиваются краном вдоль дамбы обвалования. Максимальный слой намыва составляет 0,7—0,8 м. Намыв гидроотвалов из мелкозернистых грунтов с большим содержанием пылеватых и глинистых фракций производится эстакадным способом. По мере намыва заданного слоя отверстия для выпуска гидросмеси закрываются шиберными задвижками и открываются другие 5—6 отверстий. Максимальная толщина намываемого слоя должна составлять для суглинков 0,3—0,4 м, а для глин 0,25—0,3 м.
Осветленная вода отводится из пруда-отстойника через шандорные водосборные колодцы, которые устанавливают по длине оврага на разных отметках, и общую для всех колодцев водосбросную трубу. По мере приближения грунта к одному колодцу сброс воды осуществляется следующим колодцем (ступенчатый выброс).
Намыв средне- и крупнозернистых фракций при безэстакадном способе от ограждающей дамбы к вершине имеет следующие достоинства:
• использование намытого грунта для возведения последующего обвалования;
• хорошее осветление воды в пруду-отстойнике.
Заполнение гидроотвала к дамбе успешно используется при безэстакадной подаче гидросмеси большой производительности и при высоких темпах намыва. При этом создаются благоприятные условия для осветления воды. Основным недостатком этого способа является затруднение использования намытого грунта для возведения ограждающих дамб.
Комбинированная схема намыва может применяться при большой длине овражного гидроотвала. Она обеспечивает высокую интенсивность намыва, полное использование емкости гидроотвала.
Схема намыва гидроотвала на косогоре применяется при дамбах обвалования, отсыпанных с трех сторон. Наиболее эффективной конфигурацией отвала в плане является квадрат (рис. 7.63).

Намыв гидроотвала из средне- и крупнозернистых грунтов осуществляется безэстакадным способом. Высота намываемого слоя при наращивании раструбных труб составляет 0,7—0,8 м.
Намыв гидроотвала из мелкозернистых грунтов с большим содержанием пылеватых и глинистых частиц производится эстакадным способом. Максимальная высота намываемого слоя должна составлять для суглинков 0,3—0,4 м, а для глин — 0,25—0,3 м.
Возобновление намыва осуществляется через несколько суток (6 суток), т.е. когда влажность грунта на пляже на глубине 0,2 м постигает 20 %.
Намыв гидроотвалов на равнинной местности осуществляется по кольцу. Конфигурация гидроотвала может быть различной в зависимости от местных условий. Наиболее выгодной конфигурацией гидроотвала в плане является квадратная (рис. 7.64).

В зависимости от гранулометрического состава укладывается грунт, намыв может осуществляться безэстакадным, низкоопорным или эстакадным способами. Гидросмесь от магистрального трубопровода подается в кольцо распределительного трубопровода. В распределительном трубопроводе устроены выпуски. Расстояние между выпусками равно 8 м. Намыв должен вестись таким образом, чтобы пруд-отстойник всегда находился в центре гидроотвала и никогда не приближался к дамбе обвалования. Осветленная вода удаляется из пруда-отстойника через шандорный колодец, который устанавливается в центре гидроотвала, или откачивается с помощью плавучей насосной станции.

Конструктивные решения и работа водосбросных устройств

На карту намыва поступает пульпа (смесь грунта и воды) и до 80% этого количества воды надлежит отвести с карты намыва организованным способом специальными инженерными сооружениями, а иногда и простыми устройствами. Осветленная вода с карт намыва отводится посредством постройки водосбросной системы: колодцев с донным водоспуском, трубопроводов (коллекторов) и траншей.

Распространенные конструкцииводосбросных колодцев: шандорные деревянные, металлические, с центральной металлической трубой из патрубков; по сечению: прямоугольные, треугольные и круглые.

Деревянные водосбросные колодцы (рис.1) сооружают в виде каркасной

Рис.1. Водосбросные колодцы:

а - деревянный с шандорами; б - с металлической трубой;

1 - стойки; 2 - шандоры; 3 - уплотнение; 4 - водосбросная труба;

5 - щебень; 6 - настил; 7 - распорки; 8 - отвод; 9 - патрубок.

конструкции из стоек и распорок, используя брусья сечением 160x160 или 200x200 мм. Стенки колодца делают из досок (шандор) толщиной 40-50 мм, закрепляемых снаружи к стойкам каркаса или закладываемых в пазы стоек. Чтобы разжиженный грунт не попадал в колодец, шандоры тщательно подгоняют друг к другу и закрепляют. По мере намыва стенки колодца наращивают. Сечения колодцев обычно квадратные размерами 1,25x1,25 и 1,50x1,50 м или треугольные. В зависимости от расхода осветленной воды колодцы могут быть из нескольких секций. Стойки колодцев закапывают в грунт на 1,2-1,5 м, при слабых грунтах стойки забивают как сваи. Во избежание всплывания конструкции основание колодцев бетонируют.

Чтобы предотвратить засорение сбросных трубопроводов плавающим мусором, в колодцах устраивают ограждение в виде решетки из арматурной стали толщиной 10 мм, с размером отверстий 100x100 мм. Для обслуживания колодцев применяются переходы и мостики, а уменьшения нагрузки на стенки колодца и придания устойчивости внутри его устанавливают и соединяют с водосбросной трубой цельную металлическую трубу (стояк) диаметром 0,5-0,9 м с закрываемыми водосливными окнами или составную из патрубков (секций) высотой 0,4-0,7 м каждый, которые наращивают по мере намыва.

Сбросные колодцы представляют собой ответственные сооружения и строятся надежно. Если они разрушатся, то восстановить их трудно.

При намыве насыпей дорог водосбросные колодцы располагают по оси сооружения и каждый из них работает самостоятельно. Целесообразно водосбросный трубопровод, играющий роль коллектора и колодцы располагать по продольной оси сооружения, либо продольный коллектор устраивать на группу колодцев с одним водосбросным трубопроводом.

По окончании намыва водосбросные колодцы и трубопроводы демонтируют или засыпают дренирующим грунтом. Для предотвращения обводнения прилегающей территории и отвода осветленной воды вдоль насыпи копают траншеи, но в процессе намыва траншеи заиливаются и их периодически необходимо очищать.

11.6. Обустройство карты намыва

При значительной протяженности плотин они разбиваются на отдельные участки намыва протяженностью 300 — 200 м, называемые картой намыва. Карта намыва с подготовленным основанием оконтуривалась дамбочками первичного обвалования высотою до 1.5 — 2 м в зависимости от рельефа местности.

При песчаном основании грунт с ложа карты перемещался в тело дамб с помощью бульдозера или экскаватора из выемки водоотводящей канавы вдоль низового откоса дамбы. При глинистом основании песчаные дамбы должны отсыпаться из песчаного или песчано-гравийного грунта, которые могли бы быть облегченным дренажем при намыве. Дамбы обвалования желательно уплотнить хотя бы с помощью бульдозера.

Беспорядочная отсыпка из чернозема мусора, шлака и золы в дамбу обвалования могут привести к аварийным последствиям при начале намыва, особенно при наличии большого объема воды в прудке карты намыва. Такой случай произошел на участке примыкании карты намыва русловой плотины к зданию ГЭС на Куйбышевгидрострое, [9,6] когда отсыпанная из шлака и золы дамба прорвалась, а вода с карты намыва залила потерну ГЭС с находящимися в ней рабочими.

Как и подготовка основания, первичное обвалование карты должно приниматься технической инспекцией дирекции.

Для отвода осветленной при намыве воды на разбитой оси основания плотины в середине карты сооружается шахтный шандорный водосбросной деревянный колодец, размером в плане примерно 1.5 х 1.5 м [4,8]. Стойки колодца из бруса 20 х 20 см заглубляются или забиваются в грунт. Основание колодца и его досчаное дно заполняются гравийной отсыпкой, предохраняющей от выноса грунта при намыве и его всплытия. Стойки колодца обшиваются качественными досками с уплотнением гребнем толщиной на менее 25 — 40 мм. Эти доски наращиваются по мере намыва, служат водосливом и называются шандорами.

В стенку колодца вводится с уплотнением в досках стальная труба расчетного диаметра от 300 мм до 1000 мм с толщиной стенки не менее 12 мм, называемая коллектором. Размеры колодца и коллектора определяются расчетом на максимальную водопроизводительность подающего на карту намыва пульпу грунтового насоса с коэффициентом запаса на атмосферные осадки при водоупорном основании. При фильтрующем основании расчетный расход уменьшают на величину фильтрации в основание плотины.

Водоотводящий коллектор выводится обычно поперек карты намыва, как правило, в нижний бьеф. Заканчивается коллектор за пределами карты у водоотводящей канавы. Примерно через 10 — 15 м к трубе коллектора крепятся сваркой металлические диафрагмы из листовой стали размером 2х2 м, которые служат для уменьшения контактной фильтрации вдоль трубы, так как обычно шандорный колодец и коллектор остаются погребенными в тело плотины. Труба коллектора с внешней стороны очищается от ржавчины и окалины и покрывается битумом.

Кроме того труба коллектора пригружается от всплытия расчетным грузом. Обычно для этого сооружают над трубой пригрузочные ящики с гравием и камнем, но не песком, который может быть смыт при намыве. Такие случаи имели место и коллектор всплывал. Сегодня, при развитой бетонной промышленности, можно выполнить пригрузку коллектора бетонными блоками.

При строительстве плотин высотой более 10 м с 1952 г. на строительстве Куйбышевской ГЭС торец коллектора, входящий в шандорный колодец, стали дополнительно оборудовать вертикальными раструбными металлическими патрубками высотой до 1.5 м, наращиваемые по мере намыва, а сам колодец заполнять грунтом [4,6,9]. Это вошло в правило, так как при намыве плотин Цимлянской ГЭС доски шандорного колодца при достижении высоты намыва 15 — 20 м часто не выдерживали внешнего давления, ломались, и коллектор выходил из строя. При дополнении колодца вертикальной трубой аварий с колодцами не происходило при высоте намыва до 50 м и выше. Конструкция шандорного колодца показана на рис. 11.6.1.

Рис. 11.6.1. Конструкция шандорного колодца с центральной трубой-стояком [4].

Расход воды, переливающийся через шандоры колодца, определяют по формуле гидравлики:

Q = mlH (2gH) 0.5 м 3 /c, где m — коэффициент расхода, принимаемый равным 0.4; l — ширина водосливного фронта в м; Н — высота переливающегося слоя в м, назначаемый проектом из условия сброса мелких частиц грунта при намыве [4].

Водосбросной коллектор от шандорного колодца до водоотводящей канавы укладывают обычно с уклоном 0.015, которого достаточно для полного заполнения трубы. Диаметр коллектора определяют по формулам гидравлики или таблицам для необходимого расхода.

До 1953 г. карту намыва оборудовали по контуру намывным пульпопроводом с выпусками и лотками на деревянной эстакаде высотой до 5 м [9]. Эстакада препятствовала работе бульдозера по наращиванию обвалования из намытого грунта, и поднятие обвалования выполнялось бригадой землекопов — намывщиков вручную. Так для бесперебойного намыва с использованием земснаряда типа 300—40 в каждой смене работала с лопатами бригада из 40 человек.

При переходе на безэстакадный намыв [6] в смене работал один бульдозерист, один крановщик гусеничного крана, один рабочий карты намыва. По существу безэстакадный намыв стал революцией в технологии намыва, и эстакадный намыв в России больше не применялся.

Водосбросное устройство с затвором шандорного типа

Водосбросное устройство с затвором шандорного типа относится к гидротехническим сооружениям и предназначено для отвода воды или забора поверхностных вод с карт земляных сооружений (озера, пруды-накопители, шламовые амбары, золошлаконакопители, хвостохранилища, полигоны промышленных отходов). На полигонах твердых бытовых и промышленных отходов водосбросное устройство может также использоваться для сбора и отвода фильтрата. На водозаборных сооружениях водосбросное устройство может использоваться в комбинации с береговым и подрусловым водозабором. Конструктивно водосбросное устройство состоит из металлического корпуса колодца, шандорного затвора, металлической сетки, направляющих стоек, тали ручной передвижной, водобойного приямка, перфорированного трубопровода, трубопровода отводящего самотечного, площадки обслуживания, съемной крышки люка, скоб ходовых.

Водосбросное устройство с затвором шандорного типа работает следующим образом: поступающий к устройству поверхностный сток проходит через шандорный затвор (1) и съемную металлическую сетку (2), попадает в водобойный приямок (7). Фильтрат с земляных карт через перфорированный трубопровод, засыпанный фильтрующим слоем (6), так же поступает в водобойный приямок (7). В водобойном приямке (7) происходит гашение энергии потока воды и осаждение крупных взвешенных веществ. Далее сток из водобойного приямка (7) по трубопроводу самотечному (8) отводится в технологический процесс. По мере наполнения карт земляных сооружений водой производят добавление или удаление секций шандорных затворов (1) с помощью тали ручной передвижной (5), установленной на выносной конструкции. Съемная металлическая сетка (2) предназначена для задержания крупных плавающих загрязнений. Перемещение секций шандорных затворов (1), съемной металлической сетки (2) происходит по направляющим стокам (3).

Для удобства эксплуатации водосбросное устройство с затвором шандорного типа оборудуется площадкой обслуживания (9), съемной крышкой люка (10), скобами ходовыми (11).

Водосбросное устройство с затвором шандорного типа отличает простота конструкции и как следствие эффективный отвод поверхностного стока и фильтрата, забора поверхностных и подрусловых вод.

Прилагаемые чертежи водосбросного устройства с затвором шандорного типа:

Рис.4. Шандорный затвор;

Рис.5. Съемная металлическая сетка;

Рис.6. Трехмерная модель

Прототипы водосбросного устройства с затвором шандорного типа

Известен водосбросный колодец для отвода воды с карт намыва земляных сооружений, складов грунта, включающий в себя опорные стойки, шандоры, поплавок и водосбросную трубу (патент SU 257347, Водосбросный колодец для отвода воды с карт намыва земляных сооружений, складов грунта; заяв. 5.11.68 (1241804/29-14), опубл. 01.11.69, бюл. 35, авторы изобретения В.А. Лунев, П.П. Локалин и В.А. Жученко).

Недостатком известного устройства является высокая трудоемкость при очистке шарнирно приводного оборудования шандорного узла после каждой разгрузки карты, а также недостаточно надежная и эффективная работа электроприводных исполнительных механизмов.

Так же известно устройство для отвода воды с карт намыва, состоящее из колодца, направляющей колонны, механизма управления, который соединен с исполнительным механизмом, выполненным в виде лебедки (патент SU 696094, Устройство для отвода воды с карт намыва; заяв. 18.04.78 (2605471/29-15), опубл. 05.11.79, бюл. 41, авторы изобретения В.М. Бобров, Ф.И. Козин и Т.И. Пеняскин).

Недостатком этого устройства является его конструктивная сложность, обусловленная наличием большого количества элементов и многочисленных передающих звеньев.

Наиболее близким техническим решением является конструкция водосбросного колодца для отвода осветленной воды, состоящего из корпуса водосбросного колодца, сливного лотка с водоприемными щелями, понтонов, поддерживающих в плавучем состоянии сливной лоток, гибких трубопровод соединяющих лоток с колодцем, передвижных шандор (патент SU 177349, Водосбросный колодец для отвода осветленной воды; заяв. 27.11.64 (890000/29-14), опубл. 01.12.64, бюл. 24, авторы изобретения Е.Л; Введенский и Д.Л. Меламут).

Данная конструкция не обеспечивает надежной работы и эффективного отвода сточной воды вследствие его конструктивной сложности, обусловленной наличием нескольких независимых понтонов, поддерживающих в плавучем состоянии сливной лоток, что не позволяет отводить сточные воды в полном объеме. Так же в этой конструкции отсутствует возможность сбора и отвода фильтрата.

Водосбросное устройство с затвором шандорного типа, представляющее собой гидротехническое сооружение для отвода воды или забора поверхностных вод с карт земляных сооружений, содержащее: корпус колодца, оборудованный шандорным затвором и металлической сеткой, которые имеют возможность перемещаться по направляющим стойкам корпуса колодца; таль ручную передвижную, установленную на выносной конструкции для добавления или удаления секций шандорных затворов; перфорированный трубопровод, выполненный с возможностью поступления по нему фильтрата в водобойный приямок корпуса колодца; трубопровод самотечный, отводящий воду из водобойного приямка корпуса колодца; площадку обслуживания, съемную крышку люка и скобы ходовые, установленные на корпусе колодца.

Водоприемный колодец

Полезная модель относится к гидротехнике, в частности к водозаборным устройствам для забора воды из поверхностных источников.

Известны сбросные колодцы, выполненные деревянными каркасной конструкции, квадратного сечения в плане. Стенки колодцев делают из досок (шандор), прибиваемых снаружи к стойкам каркаса или закладываемых в пазы стоек, что облегчает управление уровнем воды в прудке-отстойнике. Шандоры тщательно подгоняются друг к другу и закрепляются, предотвращая вынос разжиженного грунта в колодец. (Юфин А.П. Гидромеханизация. М., Стройиздат, 1974, с.173-175)

Недостатком такой конструкции является недостаточное осветление воды в колодце, а также ненадежность конструкции из-за деревянных шандор, которые при повышении давления воды могут разрушаться.

Известен колодец для отвода осветленной воды включающий основание и водослив с поплавком, водослив закреплен к основанию посредством сильфона. (А.С. СССР №1006585, М. Пк Е02В 8/02, 1981).

Недостатком конструкции является сложность выполнения и сложность эксплуатации колодца.

Наиболее близким является водосбросный колодец, включающий водоотводной выпуск, шандорное ограждение и несущий каркас, основание и водослив с поплавком, закрепленный к основанию с возможностью вертикального перемещения, а шандорное ограждение выполнено в виде, например, пластмассовых лент. (А.С. СССР №581192, М. Пк Е02В 8/02, 1972).

Недостатком конструкции является сложность выполнения и сложность эксплуатации колодца из-за наличия механизма для изменения положения водослива и необходимости его обслуживания, а шандорное ограждение

выполненое в виде, например пластмассовых лент не отвечает требованию надежности работы колодца.

Задачей полезной модели является повышение надежности работы водозаборного устройства, улучшение условий забора воды из источника и более глубокое очищение забираемой воды.

Поставленная задача решается тем, что водоприемный колодец включающий водовод, водоотводной выпуск, шандорное ограждение и несущий каркас, последний выполнен в виде металлических направляющих и дополнительно снабжен фильтром, одетым на каркас, по торцам фильтра закреплены направляющие рамки, причем верхняя рамка выполнена с возможностью перемещения по вертикали и закреплена на каркасе при помощи подвесов, а нижняя рамка установлена у основания колодца;

- верхняя рамка фиксируется на уровне водосливного порога колодца;

- шандорное ограждение выполнено в виде, например, железобетонных плит.

Технический результат достигается тем, что несущий каркас выполнен в виде металлических направляющих и дополнительно снабжен фильтром, который предотвращает попадание частиц пульпы (хвостов) в оборотную воду, тем самым способствуя ее более полному очищению от механических примесей и повышая надежность работы колодца.

Технический результат также достигается тем, что верхняя рамка фиксируется на уровне водосливного порога колодца, что позволяет отводить отстоявшуюся чистую оборотную воду.

Технический результат также достигается тем, что шандоры выполнены в виде, например, железобетонных плит, что повышает механическую прочность конструкции.

Технический результат достигается также тем, что осуществляется дополнительная очистка воды, т.к. шандоры и дополнительный фильтр установленный на металлические направляющие каркаса колодца предотвращают попадание частиц пульпы (хвостов) в оборотную воду.

Полезная модель поясняется чертежами, где на:

Фиг.1 - вид колодца сверху;

Фиг.2 - общий вид колодца.

Работает устройство следующим образом.

В состав системы оборотного водоснабжения ЗИФ (золото извлекающей фабрики) входит водоприемный колодец 1 установленный на прудке хвостохранилища ЗИФ. В колодце установлены железобетонные шандоры 2. В процессе складирования отходов производства, хвостовые отложения доходят до места расположения водоприемного колодца хвостохранилища и имея очень тонкий помол через щели между шандорами 2 проникают в оборотную воду, которая подается насосами из водовода 7 на технологические нужды фабрики. Так как шандоры 2 устанавливаются на место в воду на глубину 1 м, то заделка щелей между шандорами практически невозможна.

На направляющие 3 каркаса колодца 1 с целью исключения попадания твердых частиц пульпы (хвостов) в оборотную воду, дополнительно одевают

фильтр 4, закрепленный по торцам в направляющих рамках 5, придающих фильтру прямоугольную форму. Нижняя рамка 5 опускается на дно прудка А и устанавливается у основания колодца 1, а верхняя подвижная рамка 5 при помощи подвесов 6 закрепляется на каркасе и устанавливается на уровне водосливного порога. За счет того, что верхняя рамка 5 выполнена подвижной, при изменении уровня водослива подвесы 6 перемещаются по направляющим 3, поднимают ее вверх и фильтр 4 расправляется по корпусу колодца, тем самым постоянно закрывая стенки колодца. Фильтр 4 закрывает стенки колодца от основания до уровня водослива, препятствуя попаданию в водовод 7 колодца хвостов из прудка хвостохранилища. Очищенная оборотная вода из хвостохранилища попадает в водовод и насосами перекачивается на фабрику для технических нужд.

1. Водоприемный колодец включающий водовод, водоотводной выпуск, шандорное ограждение и несущий каркас, отличающийся тем, что последний выполнен в виде металлических направляющих и дополнительно снабжен фильтром, одетым на каркас, фильтр с торцов закреплен в направляющих рамках, причем верхняя рамка выполнена с возможностью перемещения по вертикали и закреплена при помощи подвесов на каркасе, а нижняя рамка установлена у основания колодца.

2. Колодец по п.1, отличающийся тем, что верхняя рамка установлена на уровне водосливного порога колодца.

3. Колодец по п.1, отличающийся тем, что шандорное ограждение выполнено в виде, например, железобетонных плит.

3.4. Водосбросные сооружения

Пример организации плавучей насосной станции, обеспечивающей постоянную высоту сливаемого слоя при перепадах уровня воды в отстойнике, представлен на рис. 3.5.

Рис. 7.4. Схема плавучей насосной станции: 1-насос; 2-вакуум-насос; 3-понтон; 4-шаровой шарнир

3.4.2. Шандорные колодцы

Осветленная вода забирается плавучей насосной станцией или самотеком сбрасывается с гидроотвала. Чаще всего сброс осветленной воды с гидроотвала производится через шандорные колодцы (рис. 3.6 и 3.7), которые обычно устраиваются четырехугольными на свайном или ряжевом основании. Они могут быть одно-, двух- или трехсекционными в зависимости от объема воды, который требуется сбросить через колодец. Ширина колодца обычно равна 1 м, длина, в зависимости от числа секций, 1, 2 или 3 м. Производительность шандорного колодца зависит от его рабочей длины, высоты переливающегося слоя и определяется гидравлическим расчетом. Высота переливающегося слоя во избежание сброса мелких частиц породы с гидроотвала должна быть не более 0,1. 0,15 м.

Рис. 7.5. Односекционный шандорный колодец

Рис. 7.6. Двухсекционный шандорный колодец

По мере повышения слоя намыва шандоры наращиваются. В некоторых случаях сечение колодцев принимается треугольным. Вода из колодцев отводится по сбросной трубе и отводящей канаве.

Число одновременно работающих водосбросных колодцев (для сброса осветленной воды из пруда-отстойника при ее положительном балансе в системе оборотного водоснабжения)

, (7.11)

где К_пв - коэффициент потерь воды (0,80. 0,85); Q_к - расход воды, пропускаемой водосливом колодца, м 3 /с.

, (3.55)

где m_р - коэффициент расхода, равный 0,3. 0,55 (в среднем 0,42); b_с - ширина водосливной части колодца (суммарная) м; h_т - напор воды над осью водосливной трубы, м (h_т = 0,2-1 м).

Ширину водосливной части колодца определяют, исходя из конструктивных размеров колодцев. Размеры односекционного колодца 10001000 мм, двухсекционного 10002440 мм. Например, в односекционных имеется не более 2 щелей по 700 мм, в двухсекционных - по 4 щели шириной 800 мм.

3.4.3. Трубный слив

Кроме шандорного колодца при небольших объемах гидроотвала можно использовать трубный слив.

Диаметр водосбросной трубы прудов-отстойников (рис. 3.8) можно определить по следующим формулам:

(7.13)

, (7.14)

где _тр - площадь поперечного сечения водосбросной трубы, м 2 ;  - коэффициент расхода при истечении в атмосферу

, (7.15)

где l_тр - длина водосбросной трубы, м (определяется в зависимости от параметров водоудерживающей плотины, причем выступающие концы трубы должны составлять 1,2-2 м от откоса в верхней части плотины и от нижней кромки – в нижней части плотины); _р - коэффициент расхода. Значения _р для металлических труб принимают по табл. 7.3.

1. Конструктивные решения и работа водосбросных устройств

На карту намыва поступает пульпа, т.е. смесь грунта и воды. До 80% этого количества воды надлежит отвести с карты намыва организованным путем специальными инженерными сооружениями, а иногда и простыми устройствами. Осветленная вода с карт намыва отводится стрительством водосбросной системы: колодцев с донным водоспуском, трубопроводов (коллекторов) и траншей.

Распространенные конструкции водосбросных колодцев: шандорные деревянные, металлические, с центральной металлической трубой из патрубков; по сечению: прямоугольные, треугольные и круглые.

Деревянные водосбросные колодцы (рис.1) строят в виде каркасной

Рис.1. Водосбросные колодцы:

а - деревянный с шандорами; б - с металлической трубой;

1 - стойки; 2 - шандоры; 3 - уплотнение; 4 - водосбросная труба;

5 - щебень; 6 - настил; 7 - распорки; 8 - отвод; 9 - патрубок.

конструкции из стоек и распорок, используя брусья сечением 160x160 или 200x200 мм. Стенки колодца делают из досок (шандор) толщиной 40-50 мм, укрепляемых снаружи к стойкам каркаса или закладываемых в пазы стоек. Чтобы разжиженный грунт не выносился в колодец, шандоры тщательно подгоняют друг к другу и закрепляют. По мере намыва стенки колодца наращивают. Сечения колодцев обычно квадратные размерами 1,25x1,25 и 1,50x1,50 м или треугольные. В зависимости от расхода осветленной воды колодцы могут быть из нескольких секций. Стойки колодцев закапывают в грунт на 1,2-1,5м, при слабых грунтах стойки забивают как сваи. Во избежание всплывания конструкции основание колодцев бетонируют. Чтобы предотвратить засорение сбросных трубопроводов плавающим мусором, в колодцах устраивают ограждение в виде решетки из арматурной стали толщиной 10 мм, с размером отверстий 100x100 мм. Для обслуживания колодцев применяются переходы и мостики, а. уменьшения нагрузки на стенки колодца и придания устойчивости внутри его устанавливают и соединяют с водосбросной трубой цельную металлическую трубу (стояк) диаметром 0,5-0,9 м с закрываемыми водосливными окнами или составную из патрубков (секций) высотой 0,4-0,7 м каждый, которые наращиваются по мере намыва.

Сбросные колодцы представляют собой ответственные сооружения и строятся надежно. Если они разрушатся, то восстановить их затруднительно.

По окончании намыва водосбросные колодцы и трубопроводы демонтируют или засыпают дренирующим грунтом. Для предотвращения обводнения прилегающей территории и отвода воды вдоль насыпи копают траншеи. В процессе намыва траншеи заиливаются и их периодически очищают.

2. Определение основных параметров

Пропускная способность водосбросного колодца определяется по формуле:

q_к = 3600 m f h  2g h , (9.1)

где q_к - пропускная способность водосливного колодца, м 3 /ч;

m - коэффициент расхода;

f - площадь водосливной части колодца, м 2 ;

h - высота переливаемого через водослив слоя воды, м.

Количество водосбросных колодцев определяется по формуле:

где Q_о.в. - объем отводимой воды, м 3 /ч.

Расчетные показатели корректируем с данными (1, табл.1, с.114) и заносим в сводную таблицу.

Бакшеев В.Н. Методические указания по теме №9: «Изучение устройства и рабочих процессов водосбросных колодцев». – Тюмень, ТюмГАСУ, 2009. – 10 с.

Бакшеев В.Н. Гидромеханизация в дорожном строительстве.- Тюмень, издат. «Вектор-Бук», 2000.- 216 с.

Бакшеев В.Н. Гидромеханизация в строительстве: Учебное пособие. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. – 208 с.

Фильм. Добыча грунта земснарядом.

Для более полного усвоения студентами предмета представлены фильмы, раскрывающие процесс работы данных машин. При этом, особое внимание уделено правилам охраны труда и технике безопасности, основам эргономики и требованиям экологии.

Автор придерживается выражения американского писателя, мыслителя Генри Дейвида Торо (1817-1862): «Я ни на волос не приближусь к познанию предмета до тех пор, пока буду смотреть на предмет так, как научили меня смотреть. Чтобы познавать предмет, я должен подойти к нему, как к чему-то совершенно неизвестному» и надеется, что данный практикум поможет не только студентам и преподавателям ВУЗов, но и широкому кругу читателей.

В заключении остается только пожелать, чтобы читатель – если он впервые познакомился с деталями сложного механизма, машины – не остановился на первом шаге.

Если научные успехи читателей возрастут хотя бы на несколько процентов с помощью этого практикума, то можно будет говорить, что он выполнил свою задачу, а автор будет считать цель достигнутой.

Бакшеев В.Н. Гидромеханизация в дорожном строительстве. Учебное пособие. – Тюмень: Издат. «Вектор-Бук», 2000. -216 с.

Бакшеев В.Н. Эксплуатация дорожных машин. Учебное пособие для ВУЗоа. – Тюмень: Издат. «Вектор-Бук», 2002. -320 с.

Бакшеев В.Н. Собрание трудов. Том 3. Строительные машины. Учебник для строительных ВУЗов. –Тюмень: Издат. «Вектор-Бук», 2003. – 360 с.

Бакшеев В.Н. Гидромеханизация в строительстве. Учебное пособие. – М.:Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004 – 208 с.

Бакшеев В.Н. и др. Авторское свидетельство №619658 «Установка для подводной добычи илистых грунтов в ледовых условиях», 1977.

Бакшеев В.Н. А.с. №1409754 «Установка для подводной добычи илистых грунтов», 1986.

Бакшеев В.Н. А.с. №1554844 «Устройство для удаления навоза», 1989.

Бакшеев В.Н. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки №9713 «Строительные машины», 2007.

Бакшеев В. Н. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки №10595 «Дорожно-строительные машины и оборудование», 2008.

Добронравов С.С., Дронов В.Г. Строительные машины и основы автоматизации: Учеб. для строит. Вузов. – М.: Высш. Шк.,2001.– 575 с.

Читайте также: