Projekt rowu odwadniającego PDF

Preview

Summary

Projekt rowu odwaniającego dla kamieniołomu, dr Polak...

Description

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE

WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOINŻYNIERII KIERUNEK: GÓRNICTWO I GEOLOGIA

PROJEKT ROWU ODWADNIAJĄCEGO WYROBISKA ODKRYWKOWEJ KOPALNI PIASKOWCA KLĘCZANY

PRZEMYSŁAW WĘGRZYN 2 ROK MGR GIG, GO

Spis treści 1.

Wstęp i cel projektu ............................................................................................................ 2

2.

Krótka charakterystyka Zakładu Górniczego ..................................................................... 2

3.

Powierzchnia wyrobiska i powierzchnia zlewni wyrobiska ............................................... 3

4.

Rów odwadniający .............................................................................................................. 4

5.

Obliczenia ........................................................................................................................... 5 5.1

Zlewnia ........................................................................................................................ 5

5.2

Rów odwadniający ...................................................................................................... 7

6.

Zestawienie wyników obliczeń ........................................................................................... 8

7.

Podsumowanie .................................................................................................................. 10

1

1. Wstęp i cel projektu Celem projektu jest wyznaczenie zlewni wyrobiska odkrywkowego przykładowej kopalni oraz zaprojektowanie dla niej rowu odwadniającego. Sytuację terenową i mapę izohips potrzebną do wyznaczenia zlewni wzięto z portalu www.geoportal.gov.pl.

2. Krótka charakterystyka Zakładu Górniczego Kopalnia piaskowca Klęczany położona jest w województwie Małopolskim, powiecie nowosądeckim w gminie Chełmiec. Wyrobisko znajduje się na południowym stoku wzgórza Rozdziele, na którym występują serie skał piaskowcowych, głównie magurskich tworzących kompleks piaskowcowo – łupkowy. U podnórza wzniesienia przebiega linia kolejowa relacji Nowy Sącz – Limanowa. Złoże eksploatowane jest od drugiej dekady XXw. i w chwili obecnej zasoby szacuje się na kolejne 20 lat eksploatacji. ZG produkuje kruszywo łamane na potrzeby przemysłu budowlanego, a roczne wydobycie kształtuje się na poziomie 1 mln Mg.

Rysunek. 1. Wyrobisko Kopalni Klęczany źródło: www.ksskleczany.pl

2

3. Powierzchnia wyrobiska i powierzchnia zlewni wyrobiska Zlewnia jest to podstawowa jednostka hydrograficzna na powierzchni ziemi. Granice zlewni topograficznej wyznacza się na podstawie rzeźby terenu przedstawionej na mapie warstwicowej. Przebiega ona po grzbietach najwyższych wzniesień prostopadle do poziomic. Wyrobisko i zlewnia wyrobiska KSS Klęczany obejmuje południowy stok wzniesienia Rozdziele. Wyrobisko ma powierzchnię 41,95 ha, a zlewnia 43,98 ha. Najwyższym punktem zlewni Zakładu Górniczego KSS Klęczany jest szczyt wzniesienia Rozdziele na wysokości 615,8 m n.o.m. Jest to teren leśno-rolniczy. Powyższe powierzchnie wyznaczone zostały przy pomocy narzędzi na stronie www.geoportal.gov.pl (rys. 2 i 3).

Rysunek 2. Powierzchnia zlewni wyrobiska KSS Klęczany Źródło:opracowano na podstawie www.geoportal.gov.pl

3

Rysunek 3.Powierzchnia wyrobiska KSS Klęczany Źródło: opracowano na podstawie www.geoportal.gov.pl

4. Rów odwadniający Rów odwadniający jest powierzchniowym elementem systemu odwadniania kopalni wykonanym zazwyczaj prostopadle do kierunki spływu powierzchniowego w celu przechwycenia wody i odprowadzenia jej poza obszar odwadniany. Powinien mieć on odpowiednie wymiary adekwatne do wymaganej prędkości przepływu wody, wydajności przepływu oraz możliwości technicznych samego wykonania rowu. W celu poprawnego zaprojektowania rowu odwadniającego należy przyjąć odpowiednie założenia: 

prędkość

wody

nie

powinna

przekraczać

pewnej

prędkości

maksymalnej,

odpowiedniej dla danego rodzaju konstrukcji; 

prędkość przepływu nie powinna być mniejsza niż minimalna prędkość opadania, ze względu na zjawisko osadzania się zawiesiny;



przekrój rowu musi zapewnić odprowadzenie wód opadowych występujących z określonym prawdopodobieństwem wystąpienia;



budowa kanału musi być ekonomicznie uzasadniona;



inne: szczelność, specyfika terenu itp.

4

Ze względu na ukształtowanie terenu dla wyrobiska KSS Klęczany zaprojektowano 2 rowy odwadniające ponad wyrobiskiem, odprowadzające wody opadowe w 2 kierunkach, na zachód i na wschód zbocza wzniesienia Rozdziele (rys. 4): — Rów zielony - długość wynosi 780 metrów, najwyższy punkt znajduje się na wysokości 510 m n.p.m., a najniższy 390 m n.p.m., — Rów czerwony – długość wynosi 1130 metrów, najwyższy punkt znajduje się na wysokości 510 m n.p.m., a najniższy 430 m n.p.m.

Rysunek 4. Rowy odwadniające KSS Klęczany Źródło: opracowano na podstawie www.geoportal.gov.pl

5. Obliczenia 5.1 Zlewnia Do obliczeń wykorzystano poniższe wzory, zestawienie wyników obliczeń zamieszczono w tabeli nr 2, na końcu opracowania.

Wydajność spływu wód powierzchniowych:  =    ,

 

5

gdzie:  – pole powierzchni zlewni, ha  

*

 – natężenie deszczu,



 – współczynnik redukcji zależny od pokrycia,  – współczynnik spływu, Dla wyrobiska przyjmuje się   = 0,3 ÷ 0,4. * Natężenie deszczu  należy wyznaczać z uwzględnieniem „Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 8 kwietnia 2013 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących prowadzenia ruchu odkrywkowego zakładu górniczego”.

Natężenie deszczu: 



6,67 √    = ,   , gdzie:  – częstotliwość maksymalnego opadu,  = 10   – wysokość rocznego opadu dla danego regionu, mm (przyjęto  = 671,9 )  – czas trwania deszczu, min (przyjęto  = 1440 )

Współczynnik spływu:  =  ,  , , gdzie:  – współczynnik zależny od zabudowy, - (przyjęto  = 0,0065)  – czas trwania deszczu, min (przyjęto  = 1440 )  – natężenie deszczu,

 



6

Współczynnik redukcji: =

1 

√

,

gdzie:  – współczynnik zależny od charakteru zlewni i spadków, (przyjęto  = 8 (dla zlewni wyżynnych i górskich)) 

powierzchnia zlewni, ha

Powierzchnia rząpia: = 4

3600 , 3 1000

gdzie: Q – natężenie deszczu, l/s

5.2 Rów odwadniający Ze względu na ukształtowanie terenu w otoczeniu kopalni KSS Klęczany, aby wykonać skuteczne odwadnianie zaprojektowano 2 rowy odwadniające. Wyniki obliczeń zamieszczono w tabeli nr 4 na końcu opracowania. Wydajność przepływu wody w rowie: = ,

 

gdzie:  – przekrój poprzeczny płynącej wody, m2  – prędkość płynącej wody w kanale,

 

Prędkość przepływu wody w rowie:  =  ,

 

gdzie:  – współczynnik chropowatości, m  - promień hydrauliczny, m 

 – spadek hydrauliczny,  7

Współczynnik chropowatości: =

87 ,  + 

gdzie:  – współczynnik szorstkości odpowiedni dla rodzaju obudowy,  - promień hydrauliczny, m

Spadek hydrauliczny: =

   ,

gdzie: różnica wysokości, m  – odległość, na której doszło do zmiany wysokości, m Promień hydrauliczny:  =

 , 

gdzie:  – obwód zwilżony (długość styku wody z rowem w przekroju poprzecznym), m 

pole przekroju poprzecznego rowu, m2

6. Zestawienie wyników obliczeń Tabela 1. Parametry zlewni i wyrobiska

Lp. 1 2 3 4 5 6 7 8

Parametr Powierzchnia zlewni Powierzchnia wyrobiska Średni opad roczny Czas trwania deszczu Współczynnik μ Współczynnikcharakteru zlewni Częstotliwość maksymalnego opadu dla wyrobiska Częstotliwość maksymalnego opadu dla zlewni

Symbol Wartość Jednostka 43,98 ha  41,95 ha  H 671,90 mm t 1440 min μ 0,0065 n 8 

10

lata



1

lata

8

Tabela 2. Parametry spływu powierzchniowego

Obszar

Zlewnia

Parametr

Symbol

Wartość

Jednostka

Natężenie deszczu



3,92

Współczynnik spływu Współczynnik redukcji

 

0,11 0,62

Wydajność spływu



12,29

Natężenie deszczu



8,44



Iloczyn współczynnika spływu i współczynnika redukcji

 

0,35

-

Wydajność spływu



129,88

 

 

   

Wyrobisko



Tabela 3. Parametry geometryczne rowu zielonego

Lp. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Parametr Długość rowu Najwyższe położenie rowu Najniższe położenie rowu Dolna szerokość rowu Górna szerokość rowu Wysokość rowu Nachylenie ścianek rowu Wysokość wody w rowie Współczynnik chropowatości

Symbol    b B A 1:   

Wartość 780,0 510,0 390,0 0,5 1,0 0,5 1:1 0,20 2,3

Jednostka m m n.p.m m n.p.m m m m m -

Tabela 4. Parametry geometryczne rowu czerwonego

Lp. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Parametr Długość rowu Najwyższe położenie rowu Najniższe położenie rowu Dolna szerokość rowu Górna szerokość rowu Wysokość rowu Nachylenie ścianek rowu Wysokość wody w rowie Współczynnik chropowatości

Symbol    b B A 1:   

Wartość 1130,0 510,0 430,0 0,5 1,0 0,5 1:1 0,20 2,3

Jednostka m m n.p.m m n.p.m m m m m -

9

Tabela 5. Charakterystyka rowu zielonego

Lp. 1

Parametr Promień hydrauliczny

Symbol 

Wartość 0,39

2

Spadek hydrauliczny



0,14

3 4

Pole przekroju poprzecznego rowu Współczynnik chropowatości

 

0,21 20,16

5

Prędkość przepływu w rowie



4,75

6

Wydajność przepływu w rowie



0,996

Jednostka m    m    

Tabela 6. Charakterystyka rowu czerwonego

Lp. 1

Parametr Promień hydrauliczny

Symbol 

Wartość 0,35

2

Spadek hydrauliczny



0,15

3 4

Pole przekroju poprzecznego rowu Współczynnik chropowatości

 

0,375 19,46

5

Prędkość przepływu w rowie



4,53

6

Wydajność przepływu w rowie



1,70

 

Wartość 1870,30

Jednostka 3 m

Jednostka m    m  

Tabela 7. Kubatura rząpia

Lp. 1

Parametr Pojemność rząpia

Symbol 

7. Podsumowanie Wyznaczono powierzchnię wyrobiska odkrywkowego i jego zlewni, obliczono parametry spływu powierzchniowego oraz zaprojektowano 2 rowy odwadniające, zapewniające skuteczne odprowadzanie wód opadowych ze zlewni wyrobiska odkrywkowego.

10...