ریپورتر
2nd March 2010, 03:52 PM
چکيده:
آبکشي و آبرساني، در عموم کارهاي مهندسي مخصوصاً مهندسي معدن از جمله مسايل عمده به شمار مي ايد و بي جهت نيست که در قديم، آب را دشمن کارهاي مهندسي لقب داده بودند. از سوي ديگر، تقريباً براي انجام هر کار مهمي به آب احتياج است و بنابراين علاوه بر آنکه مي بايست آب را از محيط کار دور نگه داشت و از ورود آن به محوطه کار جلوگيري کرد، در عين حال بايستي هميشه آن را در دسترس داشت. امروزه با وجود پمپ هاي مختلف، مي توان عمليات معدنکاري را تا اعماق زياد انجام داد، به گونه اي که عمق بعضي از معادن امروز بيش از 3 هزار متر است.
در اين مقاله سيستم آبکشي معدن منگنز ونارچ را با در نظر گرفتن طرح توسعه آن تا عمق 400 متر مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به ميزان توليد، حجم فضاي استخراج محاسبه مي گردد که طبق محاسبات تعداد کارگاه هاي فعال در شيفت بدست آمده و سپس با توجه به وضعيت آب زيرزميني فعلي معدن به محاسبه ميزان آب ورودي به کارگاه هاي معدن که در اينده با پيشروي وارد معدن مي شود پرداخته شد.
ميزان آب ورودي در هر طبقه به طور مجزا بررسي شده و با در نظر گرفتن مقدار آبي که از طبقات استخراج شده به طبقات در حال استخراج انتقال مي يابد، حجم آبي که بايد از آن طبقه خارج شود محاسبه شده است. براي طراحي سيستم آبکشي معدن، تلاش ما بر اين بوده که خط لوله و سيستم پمپ ها بگونه اي طراحي شود که در وسايل مورد استفاده تنوع تا حد امکان کم باشد و در نتيجه در نصب و نگهداري و همچنين هزينه هاي انبارداري و تامين قطعات يدکي صرفه جويي زيادي شود. اين موضوع در تمام مراحل کار مورد نظر بوده و محاسبات از ابتدا بر اساس اين امر انجام گرفته است.
پمپ ها و همچنين لوله هاي مورد استفاده با توجه به محاسبات مشخص شده و مشخصات آنها با توجه به انواع موجود در بازار داده شده است.
◄ محاسبه ميزان آب ورودي به معدن:
براي طراحي سيستم آبکشي معدن بايد ابتدا ميزان آب ورودي به معدن را تخمين بزنيم.
با توجه به اينکه لايه به صورت تقريباً عمودي مي باشد و روش استخراج در کارگاه ها Cut & Fill مي باشد آب ورودي را از سقف کارگاه ها در نظر مي گيريم.
با توجه به ميزان توليد سالانه معدن که حدود 100000 تن مي باشد، ميزان پيشروي معدن را در کارگاه ها و همچنين تعداد کارگاه هاي فعّال در يک زمان را با توجه به روال زير محاسبه مي کنيم:
توليد سالانه = 100000 تن
فاصله طبقات = 50 متر
ضخامت کانسنگ قابل استخراج= 5/0 تا 5 متر
طول دويل ها= 5/32 متر
فاصله دويل ها= 50 تا 60 متر
ارتفاع کارگاه هاي استخراج و اشترک ها= 5/2 متر
فاصله راهرو ها= 30 تا 40 متر
ميزان توليد= 100 تن در شيفت
سطح آب زيرزميني= 60 متر
براي تخمين ميزان آب ورودي به معدن از سيستم درزه اي پيش مي رويم:
محل نفوذ آب را به کارگاه ها، سقف کارگاه ها در نظر مي گيريم و با در نظر گرفتن اين فرض که آب از طريق درزه ها به الگويي مي رسيم که سقف داراي تعداد مجاري نفوذ آب مي شود که از طريق اين مجاري آب وارد معدن مي شود.
به طوري که در مکانيک سيالات بيان شده، اساسي ترين فرمول براي محاسبه افت در لوله ها، رابطه دارسي - ويسباخ است:
http://www.fadak.us/A.database/mine/Paper/Image/Archive.0002.5.gif
http://www.fadak.us/A.database/mine/Paper/Image/Archive.0002.4.gif
http://www.fadak.us/A.database/mine/Paper/Image/Archive.0002.1.gif
http://www.fadak.us/A.database/mine/Paper/Image/Archive.0002.2.gif
23
19.8
17.3
0
Q
150.8
148.2
146.3
140
H
http://www.fadak.us/A.database/mine/Paper/Image/Archive.0002.3.jpg
منحني مشخصه خط لوله آهني به قطر 2 اينچ و طول 140 متر
◄ طرح آبکشي در لول 390 متري:
براي اين لول 3 طرح آبکشي مي توان اجرا کرد:
الف) انتقال آب به صورت طبقه طبقه به 140 و از آنجا به سطح زمين.
ب) انتقال آب از 390 به 340 و از340 به طور مستقيم به 240 و از 240 به طور مستقيم به 140 و از آنجا به سطح زمين.
ج) انتقال آب از390 به 290 و از 290 به طور مستقيم به140 و از آنجا به سطح زمين.
الف)با توجه به ورود 125 متر مکعب آب در شبانه روز به اين طبقه، با احداث مخزني به همين حجم و نصب دو پمپ درهر طبقه به طور سري، '9:20 زمان براي آبکشي لازم است که آب طبقه به طبقه به لول 140 متري رسيده و در اين مدت زمان تمام پمپ هاي موجود در مسير بايد روشن باشند. پمپ هاي لول 140 مي توانند با '9:10 آبکشي، اين حجم آب را به سطح زمين انتقال دهند.
ب) در صورتي که در لول 340 متري از طرح آبکشي دوم استفاده شده باشد، يک حالت خوب اين است که با نصب 2 پمپ به طور سري در لول 390 آب موجود را به طبقه 340 انتقال دهيم که '9:20 پمپ ها بايد روشن باشند و سپس طبق طرح دوم لول بالايي که در 340 و 240 هر کدام 4 پمپ سري دارند، به مدت '9:10 مي توانند اين حجم آب را منتقل کنند. پمپ هاي لول 140 هم طي '9:08 اين ميزان آب را به سطح زمين هدايت مي کنند.
ج) يک طرح مناسب براي آبکشي اين لول در صورتي که لول بالايي با طرح سوم آبکشي شده باشد، اينست که آب اين طبقه را مستقيماً به لول 290 انتقال داده و از آنجا طبق طرح سوم لول بالايي يعني انتقال مستقيم آب به لول 140 و سپس به هدايت آب از لول 140 به سطح زمين را ادامه دهيم. با اجراي اين طرح بايد 4 پمپ سري در اين لول نصب گردد و اين پمپ ها به مدت '9:10 در شبانه روز عمليات آبکشي را انجام دهند تا آب اين لول کاملاً خارج شود.
پس از انتقال آب به لول 290 متري پمپ هاي موجود که شامل6 پمپ به صورت سري مي باشد بايد مدت زمان '9:16 فعال باشند تا آبي که از لول پاييني به اين لول مي ايد به بالا منتقل شود. '9:08 هم پمپ هاي لول 140 بايد روشن باشند تا کل آب ورودي به معدن در يک شبانه روز از معدن خارج شود.
◄ نتيجه گيري:
از مهمترين مزاياي طرح هاي پيشنهادي براي اين معدن مي توان به موارد زير اشاره نمود:
- طرح هاي پيشنهادي براي هر طبقه با در نظر گرفتن وضعيت نهايي معدن ارائه شده که اين امر سبب مي شود که در اينده از هزينه ها و تغييرات اضافي کاسته شود.
- در تمام لول ها تنها با تغيير در تعداد پمپ ها مي توان به دبي و ارتفاع مورد نظر دست يافت که پيش بيني هزينه هاي بعدي را امکانپذير مي کند.
- در تمام لول ها از يک نوع پمپ و يک نوع لوله استفاده شده که اين امر سبب کاهش هزينه ها در تامين لوازم يدکي، سهولت در امر تعميرات، هزينه انبارداري پايينتر، تامين نيروي متخصص و غيره مي شود.
- طرح سيستم آبکشي در لول هاي پاييني با طرح هاي اجرا شده در لول هاي بالاتر هم خواني دارد که نياز به تغييرات اضافي را از بين مي برد و در وقت و هزينه هاي اضافي صرفه جويي زيادي مي شود.
- در اکثر موارد دبي عبوري از خط لوله ها در لول هاي بالايي بيشتر است که اين امر باعث مي شود که به زمان کمتري براي آبکشي همان حجم آب که از لول هاي پاييني به بالا مي رسد نياز باشد و در نتيجه پمپ هاي لول هاي بالايي اصولاً ديرتر روشن مي شوند و حجمي از مخزن در لول هاي بالايي پر مي شود و سپس پمپ ها به کار مي افتد و در نهايت تمام پمپ ها در تمام لول ها با هم خاموش مي شوند. اين امر باعث مي شود که پمپ ها بدون بار کار نکنند و آسيب نبينند.
اين نتايج نشان مي دهد که با انجام يک سري محاسبات دقيق و صرف وقت مناسب مي توان از طرح هاي جالبي براي سيستم آبکشي معادن استفاده نمود که اين امر سبب تاثيرات مثبتي در اينده معدن مي شود.
منبع اطلاعاتي: www.mmtpg.blogfa.com
آبکشي و آبرساني، در عموم کارهاي مهندسي مخصوصاً مهندسي معدن از جمله مسايل عمده به شمار مي ايد و بي جهت نيست که در قديم، آب را دشمن کارهاي مهندسي لقب داده بودند. از سوي ديگر، تقريباً براي انجام هر کار مهمي به آب احتياج است و بنابراين علاوه بر آنکه مي بايست آب را از محيط کار دور نگه داشت و از ورود آن به محوطه کار جلوگيري کرد، در عين حال بايستي هميشه آن را در دسترس داشت. امروزه با وجود پمپ هاي مختلف، مي توان عمليات معدنکاري را تا اعماق زياد انجام داد، به گونه اي که عمق بعضي از معادن امروز بيش از 3 هزار متر است.
در اين مقاله سيستم آبکشي معدن منگنز ونارچ را با در نظر گرفتن طرح توسعه آن تا عمق 400 متر مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به ميزان توليد، حجم فضاي استخراج محاسبه مي گردد که طبق محاسبات تعداد کارگاه هاي فعال در شيفت بدست آمده و سپس با توجه به وضعيت آب زيرزميني فعلي معدن به محاسبه ميزان آب ورودي به کارگاه هاي معدن که در اينده با پيشروي وارد معدن مي شود پرداخته شد.
ميزان آب ورودي در هر طبقه به طور مجزا بررسي شده و با در نظر گرفتن مقدار آبي که از طبقات استخراج شده به طبقات در حال استخراج انتقال مي يابد، حجم آبي که بايد از آن طبقه خارج شود محاسبه شده است. براي طراحي سيستم آبکشي معدن، تلاش ما بر اين بوده که خط لوله و سيستم پمپ ها بگونه اي طراحي شود که در وسايل مورد استفاده تنوع تا حد امکان کم باشد و در نتيجه در نصب و نگهداري و همچنين هزينه هاي انبارداري و تامين قطعات يدکي صرفه جويي زيادي شود. اين موضوع در تمام مراحل کار مورد نظر بوده و محاسبات از ابتدا بر اساس اين امر انجام گرفته است.
پمپ ها و همچنين لوله هاي مورد استفاده با توجه به محاسبات مشخص شده و مشخصات آنها با توجه به انواع موجود در بازار داده شده است.
◄ محاسبه ميزان آب ورودي به معدن:
براي طراحي سيستم آبکشي معدن بايد ابتدا ميزان آب ورودي به معدن را تخمين بزنيم.
با توجه به اينکه لايه به صورت تقريباً عمودي مي باشد و روش استخراج در کارگاه ها Cut & Fill مي باشد آب ورودي را از سقف کارگاه ها در نظر مي گيريم.
با توجه به ميزان توليد سالانه معدن که حدود 100000 تن مي باشد، ميزان پيشروي معدن را در کارگاه ها و همچنين تعداد کارگاه هاي فعّال در يک زمان را با توجه به روال زير محاسبه مي کنيم:
توليد سالانه = 100000 تن
فاصله طبقات = 50 متر
ضخامت کانسنگ قابل استخراج= 5/0 تا 5 متر
طول دويل ها= 5/32 متر
فاصله دويل ها= 50 تا 60 متر
ارتفاع کارگاه هاي استخراج و اشترک ها= 5/2 متر
فاصله راهرو ها= 30 تا 40 متر
ميزان توليد= 100 تن در شيفت
سطح آب زيرزميني= 60 متر
براي تخمين ميزان آب ورودي به معدن از سيستم درزه اي پيش مي رويم:
محل نفوذ آب را به کارگاه ها، سقف کارگاه ها در نظر مي گيريم و با در نظر گرفتن اين فرض که آب از طريق درزه ها به الگويي مي رسيم که سقف داراي تعداد مجاري نفوذ آب مي شود که از طريق اين مجاري آب وارد معدن مي شود.
به طوري که در مکانيک سيالات بيان شده، اساسي ترين فرمول براي محاسبه افت در لوله ها، رابطه دارسي - ويسباخ است:
http://www.fadak.us/A.database/mine/Paper/Image/Archive.0002.5.gif
http://www.fadak.us/A.database/mine/Paper/Image/Archive.0002.4.gif
http://www.fadak.us/A.database/mine/Paper/Image/Archive.0002.1.gif
http://www.fadak.us/A.database/mine/Paper/Image/Archive.0002.2.gif
23
19.8
17.3
0
Q
150.8
148.2
146.3
140
H
http://www.fadak.us/A.database/mine/Paper/Image/Archive.0002.3.jpg
منحني مشخصه خط لوله آهني به قطر 2 اينچ و طول 140 متر
◄ طرح آبکشي در لول 390 متري:
براي اين لول 3 طرح آبکشي مي توان اجرا کرد:
الف) انتقال آب به صورت طبقه طبقه به 140 و از آنجا به سطح زمين.
ب) انتقال آب از 390 به 340 و از340 به طور مستقيم به 240 و از 240 به طور مستقيم به 140 و از آنجا به سطح زمين.
ج) انتقال آب از390 به 290 و از 290 به طور مستقيم به140 و از آنجا به سطح زمين.
الف)با توجه به ورود 125 متر مکعب آب در شبانه روز به اين طبقه، با احداث مخزني به همين حجم و نصب دو پمپ درهر طبقه به طور سري، '9:20 زمان براي آبکشي لازم است که آب طبقه به طبقه به لول 140 متري رسيده و در اين مدت زمان تمام پمپ هاي موجود در مسير بايد روشن باشند. پمپ هاي لول 140 مي توانند با '9:10 آبکشي، اين حجم آب را به سطح زمين انتقال دهند.
ب) در صورتي که در لول 340 متري از طرح آبکشي دوم استفاده شده باشد، يک حالت خوب اين است که با نصب 2 پمپ به طور سري در لول 390 آب موجود را به طبقه 340 انتقال دهيم که '9:20 پمپ ها بايد روشن باشند و سپس طبق طرح دوم لول بالايي که در 340 و 240 هر کدام 4 پمپ سري دارند، به مدت '9:10 مي توانند اين حجم آب را منتقل کنند. پمپ هاي لول 140 هم طي '9:08 اين ميزان آب را به سطح زمين هدايت مي کنند.
ج) يک طرح مناسب براي آبکشي اين لول در صورتي که لول بالايي با طرح سوم آبکشي شده باشد، اينست که آب اين طبقه را مستقيماً به لول 290 انتقال داده و از آنجا طبق طرح سوم لول بالايي يعني انتقال مستقيم آب به لول 140 و سپس به هدايت آب از لول 140 به سطح زمين را ادامه دهيم. با اجراي اين طرح بايد 4 پمپ سري در اين لول نصب گردد و اين پمپ ها به مدت '9:10 در شبانه روز عمليات آبکشي را انجام دهند تا آب اين لول کاملاً خارج شود.
پس از انتقال آب به لول 290 متري پمپ هاي موجود که شامل6 پمپ به صورت سري مي باشد بايد مدت زمان '9:16 فعال باشند تا آبي که از لول پاييني به اين لول مي ايد به بالا منتقل شود. '9:08 هم پمپ هاي لول 140 بايد روشن باشند تا کل آب ورودي به معدن در يک شبانه روز از معدن خارج شود.
◄ نتيجه گيري:
از مهمترين مزاياي طرح هاي پيشنهادي براي اين معدن مي توان به موارد زير اشاره نمود:
- طرح هاي پيشنهادي براي هر طبقه با در نظر گرفتن وضعيت نهايي معدن ارائه شده که اين امر سبب مي شود که در اينده از هزينه ها و تغييرات اضافي کاسته شود.
- در تمام لول ها تنها با تغيير در تعداد پمپ ها مي توان به دبي و ارتفاع مورد نظر دست يافت که پيش بيني هزينه هاي بعدي را امکانپذير مي کند.
- در تمام لول ها از يک نوع پمپ و يک نوع لوله استفاده شده که اين امر سبب کاهش هزينه ها در تامين لوازم يدکي، سهولت در امر تعميرات، هزينه انبارداري پايينتر، تامين نيروي متخصص و غيره مي شود.
- طرح سيستم آبکشي در لول هاي پاييني با طرح هاي اجرا شده در لول هاي بالاتر هم خواني دارد که نياز به تغييرات اضافي را از بين مي برد و در وقت و هزينه هاي اضافي صرفه جويي زيادي مي شود.
- در اکثر موارد دبي عبوري از خط لوله ها در لول هاي بالايي بيشتر است که اين امر باعث مي شود که به زمان کمتري براي آبکشي همان حجم آب که از لول هاي پاييني به بالا مي رسد نياز باشد و در نتيجه پمپ هاي لول هاي بالايي اصولاً ديرتر روشن مي شوند و حجمي از مخزن در لول هاي بالايي پر مي شود و سپس پمپ ها به کار مي افتد و در نهايت تمام پمپ ها در تمام لول ها با هم خاموش مي شوند. اين امر باعث مي شود که پمپ ها بدون بار کار نکنند و آسيب نبينند.
اين نتايج نشان مي دهد که با انجام يک سري محاسبات دقيق و صرف وقت مناسب مي توان از طرح هاي جالبي براي سيستم آبکشي معادن استفاده نمود که اين امر سبب تاثيرات مثبتي در اينده معدن مي شود.
منبع اطلاعاتي: www.mmtpg.blogfa.com