Откачка воды в горнодобывающей промышленности

Эффективное наблюдение за водами — важный фактор при ведении как открытых, так и подземных разработок. Добыча невозможна без осушения шахт, снижающего уровень грунтовых вод вокруг места разработки. Правильно организованная откачка воды обычно включает в себя постоянное наблюдение за уровнем.

Процесс откачки важен по нескольким причинам:

• Обеспечение стабильности стенок шахты во время и после выкапывания. При открытых разработках уровень грунтовых вод слишком высок и может дестабилизировать стенки шахты, откаточные выработки и откосы уступов. Давление вод влияет на стабильность стенок: материалы на откосах могут начать скользить и сталкиваться. В подземных шахтах поступление вод необходимо контролировать, чтобы предотвратить наводнение. Однако при этом нужно соблюдать баланс таким образом, чтобы не истощать уровень подземных вод без видимой необходимости.

• Оптимизация горнодобывающих работ и сокращения расходов. Эффективно рассчитанные процессы откачки способны осушить место разработки настолько, что такие материалы как песок, гравий, глину возможно извлекать безопасно без дорогостоящих подрывных работ и бурения. Сводится к минимуму износ оборудования и образование коррозии, а также исключаются отключения насоса из-за перегрева. Кроме того, расходы на транспортировку не пропитанных влагой материалов значительно меньше, чем при транспортировке груза, напитавшегося водой. Все это достигается с помощью верных расчетов для работ по снижению уровня грунтовых вод.

Осушение возможно при постоянном использовании водооткачивающих шахт, расположенных вокруг, и насосов в особых ямах на рабочем горизонте шахты для удаления поверхностных вод. Важно выбрать оптимальную локацию и быстроту откачки в водооткачивающих шахтах, а также контролировать осушение вод в региональных масштабах. Грамотное наблюдение за уровнем подземных вод вокруг шахты и в прилегающих зонах сложно переоценить. Ведь в зависимости от геологических условий и практики горных разработок могут образоваться оседания: области с понижением уровня грунтовых вод размером с саму шахту или большие ― до 25 кв.км.

Доступ к объекту

Задолго до начала формирования шахты изучают гидрогеологические условия на потенциальном объекте, чтобы рассчитать возможности осушительных работ. После детальной оценки гидрогеологических условий начинается планирование и получение разрешений для осуществления различных действий, включая откачку шахтных вод. Первоначально оценка производится по следующим пунктам:

• определение пригодности объекта — включает характеристику водоносного слоя, ее получают с помощью пробной полномасштабной откачки, которая позволяет определить коэффициент проницаемости (K) и скорость повторного наполнения. Эти исследования предоставляют особо важную информацию для планирования работ на шахтах и определения потенциального воздействия на местные ресурсы подземных вод;
• определение ключевых показателей — эти данные используются на всех стадиях горнодобывающих работ для качественного контроля водных ресурсов (их количество и качество) и регулирования работ по откачке вод;
• разработка систем для откачки вод — необходимо принимать во внимание все гидрогеологические свойства объекта, чтобы правильно разработать системы откачки вод, соответствующие всем требованиям.

Выбор правильного оборудования

Оборудование In-Situ используется на всех стадиях добывающих работ — от изначальной характеристики объекта до последующего наблюдения за уровнем вод и процессами откачки. Обычно данные отправляются инженерам с помощью телеметрических систем. Всю информацию специалисты получают в режиме реального времени, что важно для предупреждения аварийных ситуаций.

• Передача данных с помощью HydroVu: предоставляет данные в режиме реального времени, а это возможность принимать решения в любое время и из любой точки. Данная облачная платформа обеспечивает доступ к обновленным данным, упрощая процесс фильтрации информации.
• Телеметрические системы Tube/Cube — предоставляют важные данные инженерам и операторам в режиме реального времени. Возможно настроить персональные оповещения на электронную почту или через СМС при опасности возникновения чрезвычайной ситуации.
• Регистратор данных Level TROLL 700: регистрирует характеристики объекта при анализе возможности осуществления работ, измеряет и записывает данные уровня воды, давления и температуры. Level TROLL 700 предоставляет улучшенные режимы регистрации данных, такие как логарифмический и режим постепенного линейного отбора образцов, оба используются во время пробного откачивания для активного наблюдения за понижением уровня вод и определения коэффициента проницаемости (K). Данные легко импортируются в программную систему AQTESOLV (аналитическое программное обеспечение) для осуществления дополнительного анализа по водоносному слою.
• Регистратор данных Level TROLL 500: осуществляет ежедневные наблюдения за объектом , измеряя и регистрируя данные по таким параметрам как уровень воды, давление и температура. Level TROLL 500 работает в режиме стандартного пошагового наблюдения и режиме наблюдения за событиями. Прибор может взаимодействовать с телеметрическими устройствами, с системами SCADA (системы контроля и обработки информации) или со встроенными механизмами обработки данных RS485/Modbus, SDI-12, или с выходом 4-20 мА.
• Регистратор данных Aqua TROLL 200: предоставляет дополнительные данные о качестве воды, измеряя и записывая такие параметры как уровень воды, давление, температура + проводимость. Aqua TROLL 200 можно использовать для усовершенствования программ ежедневного наблюдения за уровнем воды, прибор будет предоставлять важную информацию при любых изменениях в изучаемых параметрах. Кроме того, возможно руководить исследованиями с помощью радиоактивных индикаторов, изучая изменения в параметрах проводимости подземных вод после введения в воды веществ с содержанием меченых атомов.
• Зонд для измерения качества воды Aqua TROLL 600: осуществляет наблюдение за множеством параметров воды, в том числе при выкачивании. С Aqua TROLL 600 можно дистанционно собирать данные, запускать работу пробоотборников или измерять параметры качества воды на расстоянии с предоставлением информации персоналу.

Управление данными для принятия решений

Управление данными с различных объектов — довольно сложный процесс. Техническому персоналу на точках необходимо иметь быстрый доступ к обновленным и актуальным данным для проведения операций по откачке вод в соответствии с требованиями. Производитель In-Situ внедрил программное обеспечение Win-Situ® 5 и предоставил мобильное приложение VuSitu для управления данными с объектов с помощью удобного графического интерфейса и индикаторов, работающих в режиме реального времени (встроенная память и сигнальные напоминания). Оператор может ввести информацию по объекту в ноутбук или мобильное приложение единоразово. VuSitu позволяет передавать все данные по объекту быстро и без потерь.

Беспроводная телеметрия дает возможность получить мгновенный доступ к данным и возможностям оповещения. Телеметрические системы Tube/Cube взаимодействуют с оборудованием для дистанционного наблюдения и позволяют оператору просматривать данные не выезжая на объект. Таким образом, телеметрические системы позволяет быстро получать данные и сокращать расходы (на оплату работы и транспортировки персонала).

Телеметрические системы Tube 300R и Aqua TROLL 200 можно запрограммировать таким образом, чтобы пользователи получали оповещения при возникновении определенных (заданных) значений. Например, если уровень воды в водооткачивающей скважине становится ниже установленной точки или если проводимость превышает установленные предельные значения, то прибор активирует сигнальный режим (режим оповещения).

Телеметрическая система Tube 300R автоматически уведомит пользователей о таких событиях. Сигнальные сообщения возможно отправить сразу нескольким сотрудникам, используя СМС, электронную почту или телефон. Производитель In-Situ предлагает несколько опций с использованием телеметрии по запросам пользователей. Доступны как спутниковые, так и сотовые системы, с возможностью взаимодействовать с данными беспроводным способом с помощью программного обеспечения Win-Situ Software или специальных сервисов от In-Situ HydroVu.