Введение

Трубопровод, идущий вниз по склону шахты, на чертеже может выглядеть просто: следуйте рельефу местности, соединяйте секции и доставляйте жидкость на более низкую отметку. Однако в процессе эксплуатации профиль высоты влияет на давление, а сам уклон может вызвать движение, которое создает нагрузку на трубу и ее соединения.

Эти проблемы особенно важны там, где дренажная линия шахты пересекает уступы карьера или где пульпопровод проходит по крутой, неровной поверхности. Маршрут необходимо оценивать как целостную систему, а не просто как серию участков трубопровода.

Изменение высоты меняет профиль давления.

Для стационарного столба воды перепад высот по вертикали примерно 10,2 метра соответствует перепаду давления около 1 бар. Это соотношение полезно для первоначальной оценки, но оно не заменяет гидравлический расчет.

Рассмотрим водопровод, спускающийся на глубину 50 метров. Перепад статического давления, связанный с этим изменением высоты, составляет примерно 4,9 бар. В работающей системе на давление в различных точках маршрута также влияют давление насоса, потери на трение, условия потока и переходные процессы.

Навоз требует дополнительного внимания, поскольку его плотность может превышать плотность воды. При одинаковом перепаде высот более плотный раствор создает больший перепад гидростатического давления. Поэтому использование плотности воды для расчета густой суспензии может привести к недооценке вклада давления от высоты.

Проектировщик должен определить давление в высоких и низких точках маршрута и проверить полный рабочий диапазон. Давление вблизи нижнего конца длинного нисходящего трубопровода может определять выбор, даже если давление возле входа намного ниже.

Наклон может двигаться так же, как и жидкость

Давление – это только половина проблемы. На крутых склонах может возникнуть эрозия, оползень, неглубокие оползни или неравномерное оседание. Заглубленная труба может быть вытянута или согнута при движении земли, а открытая труба может потерять опору, если почва под опорой подвергнется эрозии.

Эти условия по-разному влияют на различные трубопроводные системы. Гибкая труба может выдерживать некоторое перемещение, но чрезмерная деформация или смещение сустава остаются возможными. Армирование может улучшить некоторые характеристики конструкции, но не устраняет необходимости оценки грунта и устройства опор.

При изменениях высоты или направления проектировщику следует изучить требования к креплениям, нагрузки на соединения и способ передачи сил давления на опоры или анкеры. Маршрут также следует пересмотреть на предмет дренажа и борьбы с эрозией, особенно там, где сток может подорвать подстилку или открытые опоры.

Параметры труб для предварительной оценки уклона

В следующих примерах показано, как можно организовать размеры труб и сценарии высот на ранней стадии проектирования. Они не соответствуют рекомендациям по продукту.

Толщина стенки рассчитывается приблизительно исходя из наружного диаметра, деленного на SDR. Перепады статического давления рассчитаны с учетом плотности воды примерно 1000 кг/м и ускорения свободного падения 9,81 м/с. Они не включают давление насоса, потери на трение, переходное давление или более высокую плотность суспензии.

Примеры SDR представляют собой стандартные эталонные конфигурации PE100. Они не устанавливают пригодность конкретного продукта из ПЭВП, СВМПЭ или SRTP для перечисленных случаев повышения высоты.

Выбор трубы для реального маршрута

СВМПЭ может подойти для абразивных суспензий, где износостойкость является ключевым требованием. На крутом маршруте также необходимо проверить профиль давления, нагрузку на соединения, расположение опор и возможное движение грунта.

ПЭВП можно рассматривать как подходящий вариант для дренажа и перекачки воды в шахтах. Его SDR и номинальное давление должны выбираться с учетом расчетных условий эксплуатации, в то время как открытые секции требуют устройств поддержки, учитывающих тепловые перемещения и нагрузки, возникающие по трассе.

SRTP может рассматриваться в тех случаях, когда проект требует усиленной композитной системы напорных труб. Фактические пределы давления, пропускная способность соединения и поведение при опоре или движении грунта должны быть подтверждены для указанного продукта.

Материал должен соответствовать требованиям эксплуатации. Затем при проектировании маршрута должно быть определено, как эта труба будет поддерживаться, закрепляться, заглубляться или защищаться.

Часто задаваемые вопросы

Какое статическое давление создает в водопроводе падение с высоты 100 метров?

Перепад давления примерно 9,81 бар для стационарного столба воды. Фактическое рабочее давление зависит от всей гидравлической системы.

Можно ли прокладывать трубы ПНД на крутом склоне холма?

Это может подойти для некоторых приложений. Проектировщик должен проверить профиль давления, SDR, расположение опор, удержание, устойчивость грунта и условия установки.

Делает ли армирование стальной проволокой SRTP невосприимчивым к смещению склона?

Нет. Армирование не устраняет риск смещения грунта, нагрузки на соединения или потери поддержки. Необходимо оценить всю систему трубопроводов и маршрут.

Должен ли пульпопровод использовать тот же расчет давления, что и водопровод?

Не без учета плотности жидкости. Более плотный раствор создает большую разницу гидростатического давления на той же высоте по вертикали.

Заключение

На крутом маршруте горных работ необходимо учитывать высоту и движение грунта вместе. Высота определяет часть профиля давления, а устойчивость склона, эрозия и условия опоры влияют на нагрузки, переносимые трубой и ее соединениями.

Практической отправной точкой является профиль маршрута, фактическая транспортируемая среда и ее плотность, условия эксплуатации и оценка грунта. Эти исходные данные обеспечивают основу для выбора UHMWPE, HDPE или SRTP и проектирования установки с учетом реальных рисков.

Основное ключевое слово

проектирование горнодобывающего трубопровода на крутых склонах

Вторичные ключевые слова

давление на высоте горнодобывающего трубопровода, установка уклона трубы из полиэтилена высокой плотности, шламопровод из СВМПЭ, напорная труба SRTP, перемещение грунта шахтного трубопровода, проектирование опор горнодобывающего трубопровода