Invoering

Een pijpleiding die langs een mijnhelling loopt, kan er op een tekening eenvoudig uitzien: volg het terrein, verbind de secties en breng de vloeistof naar een lager gelegen punt. Tijdens bedrijf heeft het hoogteprofiel echter invloed op de druk, en de helling zelf kan beweging introduceren die druk uitoefent op de buis en zijn verbindingen.

Deze problemen zijn vooral van belang wanneer een mijndrainagelijn open mijnbanken kruist of waar een slibpijpleiding steile, oneffen grond volgt. Het tracé moet worden geëvalueerd als een compleet systeem, en niet alleen als een reeks leidingsecties.

Een verandering in hoogte verandert het drukprofiel

Voor een stilstaande waterkolom komt een verticaal hoogteverschil van circa 10,2 meter overeen met een drukverschil van circa 1 bar. Deze relatie is nuttig voor een eerste schatting, maar is geen vervanging voor hydraulisch ontwerp.

Denk aan een waterleiding die 50 meter naar beneden gaat. Het statische drukverschil dat met dat hoogteverschil gepaard gaat, bedraagt ​​ongeveer 4,9 bar. In een werkend systeem beïnvloeden pompdruk, wrijvingsverliezen, stromingsomstandigheden en voorbijgaande gebeurtenissen ook de druk op verschillende punten langs de route.

Drijfmest heeft extra aandacht nodig omdat de dichtheid ervan groter kan zijn dan die van water. Bij hetzelfde verticale hoogteverschil zorgt een dichtere slurry voor een groter hydrostatisch drukverschil. Het gebruik van de waterdichtheid voor een berekening van de dichte mest kan daarom de drukbijdrage door hoogte onderschatten.

De ontwerper moet de druk op hoge en lage punten langs de route identificeren en het volledige werkingsbereik controleren. De druk nabij het onderste uiteinde van een lange dalende pijpleiding kan de selectie bepalen, zelfs als de druk nabij de inlaat veel lager is.

De helling kan net zo goed bewegen als de vloeistof

Druk is slechts de helft van het probleem. Steile grond kan te maken krijgen met erosie, bodemkruip, ondiepe aardverschuivingen of differentiële zettingen. Een ondergrondse pijp kan worden getrokken of gebogen terwijl de grond beweegt, terwijl een blootliggende pijp steun kan verliezen als de grond onder een steun erodeert.

Deze omstandigheden beïnvloeden verschillende leidingsystemen op verschillende manieren. Flexibele buis kan enige beweging opvangen, maar overmatige vervorming of verplaatsing van de verbinding blijft mogelijk. Versterking kan bepaalde structurele kenmerken verbeteren, maar neemt niet de noodzaak weg om de grond- en ondersteuningsinrichting te beoordelen.

Bij hoogte- of richtingsveranderingen moet de ontwerper de vereisten voor de bevestiging, de verbindingsbelastingen en de manier waarop drukkrachten worden overgebracht naar steunen of ankers onderzoeken. De route moet ook worden herzien op het gebied van drainage en erosiebeheersing, vooral waar de afvoer de bodembedekking of blootliggende steunpunten kan ondermijnen.

Leidingparameters voor voorlopige hellingsbeoordeling

De volgende voorbeelden laten zien hoe leidingafmetingen en hoogtescenario's tijdens het vroege ontwerp kunnen worden georganiseerd. Het zijn geen overeenkomende productaanbevelingen.

De wanddikte wordt bij benadering berekend op basis van de buitendiameter gedeeld door SDR. Statische drukverschillen worden berekend met behulp van een waterdichtheid van ongeveer 1.000 kg/m en een zwaartekrachtversnelling van 9,81 m/s. Ze omvatten niet de pompdruk, wrijvingsverliezen, transiënte druk of hogere mestdichtheid.

De voorbeeld-SDR's zijn veelgebruikte PE100-referentieconfiguraties. Ze stellen niet vast of een bepaald HDPE-, UHMWPE- of SRTP-product geschikt is voor de genoemde gevallen van verhoging.

Het kiezen van de pijp voor de daadwerkelijke route

UHMWPE kan geschikt zijn voor schurende slurry waarbij slijtvastheid een belangrijke vereiste is. Bij een steil traject moeten ook het drukprofiel, de gewrichtscapaciteit, de ondersteuningsopstelling en eventuele grondbewegingen worden gecontroleerd.

HDPE kan worden overwogen voor geschikte mijndrainage- en wateroverdrachttoepassingen. De SDR en drukwaarde moeten worden geselecteerd op basis van de berekende gebruiksomstandigheden, terwijl blootgestelde secties ondersteuningsvoorzieningen vereisen die thermische bewegingen en de belastingen van de route opvangen.

SRTP kan worden overwogen wanneer het project een versterkt composiet drukleidingsysteem vereist. De werkelijke druklimieten, aansluitcapaciteit en gedrag onder ondersteuning of grondbeweging moeten worden bevestigd voor het gespecificeerde product.

Het materiaal moet voldoen aan de servicevereisten. Het routeontwerp moet dan bepalen hoe die pijp wordt ondersteund, tegengehouden, begraven of beschermd.

Veelgestelde vragen

Hoeveel statische druk ontstaat er bij een val van 100 meter in een waterleiding?

Ongeveer 9,81 bar drukverschil voor een stationaire waterkolom. De werkelijke werkdruk is afhankelijk van het volledige hydraulische systeem.

Kunnen HDPE-buizen op een steile helling worden geïnstalleerd?

Voor sommige toepassingen kan het geschikt zijn. De ontwerper moet het drukprofiel, de SDR, de ondersteuningsopstelling, de bevestiging, de grondstabiliteit en de installatieomstandigheden controleren.

Maakt staaldraadversterking SRTP immuun voor hellingbewegingen?

Nee. Versterking elimineert niet het risico van bodemverplaatsing, verbindingsbelastingen of verlies van ondersteuning. Het volledige leidingsysteem en tracé moeten worden beoordeeld.

Moet een mestleiding dezelfde drukberekening gebruiken als een waterleiding?

Niet zonder rekening te houden met de vloeistofdichtheid. Een dichtere slurry produceert een groter hydrostatisch drukverschil over dezelfde verticale hoogte.

Conclusie

Op een steile mijnroute moeten hoogteverschillen en grondbewegingen samen in aanmerking worden genomen. Hoogte bepaalt een deel van het drukprofiel, terwijl hellingsstabiliteit, erosie en ondersteuningsomstandigheden de belastingen beïnvloeden die door de buis en zijn verbindingen worden gedragen.

Het praktische uitgangspunt is een routeprofiel, het daadwerkelijk getransporteerde medium en de dichtheid ervan, de bedrijfsomstandigheden en de grondbeoordeling. Deze input vormt de basis voor het selecteren van UHMWPE, HDPE of SRTP en het ontwerpen van de installatie rond de reële risico's.

Primair zoekwoord

ontwerp van mijnpijpleidingen op steile hellingen

Secundaire trefwoorden

mijnbouwpijpleiding verhogingsdruk, HDPE pijphellinginstallatie, UHMWPE-slurrypijpleiding, SRTP-drukpijp, grondbeweging van mijnpijpleiding, ondersteuningsontwerp voor mijnpijpleiding