Гідроакумулююча електростанція - патент Україна 2301298 - Ведяшкін Анатолій Сергійович
Винахід відноситься до галузі гідроенергетики, а саме до гідроакумулюючих електростанцій, які виробляють електроенергію в години підвищеного попиту в мережі. Гідроакумулююча електростанція включає верхній та нижній накопичувальні басейни, з'єднані між собою напірним водоводом, гідроагрегати та допоміжне обладнання. Верхній накопичувальний басейн розміщений у примикаючій до шахтного ствола завершеному очисному виробленні верхнього горизонту або на породному відвалі, сформованому на поверхні при розробці родовища. Нижній накопичувальний басейн розміщений у примикаючій до шахтного ствола завершеному очисному виробленню нижнього горизонту. Кожен розміщений у завершеному очисному виробленні накопичувальний басейн виконаний у вигляді сбойками, що проходять через бар'єрні цілики в їх верхній і нижній частинах, очисних виробок, які відокремлені від діючих виробок водонепроникними перемичками і пов'язані з атмосферою похилими від шахтного ствола. Гідроагрегати встановлені у виробках навколоствольного двору нижнього горизонту. Напірний водовід розміщений у шахтному стволі. Винахід забезпечує скорочення витрат на будівництво гідроакумулюючої електростанції. 1 іл.
CLASS="b560m" електростанцій із підземними низовими басейнами. "Гідротехнічне будівництво", 1973 №2, с.29-33, рис.2.
Малюнки до патенту Україна 2301298
Винахід відноситься до галузі гідроенергетики, а саме до гідроакумулюючих пікових електростанцій, які виробляють електроенергію в години підвищеного її попиту.
Гідроакумулююча електростанція в години надлишку електроенергії в енергосистемі споживає її, перекачуючи воду з нижнього басейну до верхнього, ау години підвищеного споживання електроенергії виробляє її за рахунок накопиченої потенційної енергії води.
Відома гідроакумулююча електростанція (Використання водної енергії. Навчальний посібник для вузів. За редакцією Д.С.Шавельова. Л.: Енергія, 1976. - 656 с. з іл.), що містить нижній басейн і верхній басейн, розташований вище по рельєфу місцевості, напірний водовід, що з'єднує басейни, та насос-турбіну, що працює у двосторонньому режимі.
Недоліком відомої гідроакумулюючої електростанції є те, що вона може бути влаштована лише в умовах гористої місцевості, де існують значні перепади висот для облаштування нижнього та верхнього басейнів.
Недоліком відомої гідроакумулюючої електростанції є необхідність створення спеціальних підземних камер та шахт у скельному масиві, що потребує значних матеріальних та трудових витрат на вилучення гірничої маси з масиву на великій глибині, доставку її по гірничих виробках та на поверхні до місця складування.
Завданням цього винаходу є розробка гідроакумулюючої електростанції, в якій забезпечується можливість використання в якості накопичувальних басейнів гірничих виробок, що залишилися від розробки родовищ корисних копалин, що значно скорочує трудові та матеріальні витрати.
Для вирішення поставленої задачі в гідроакумулюючій електростанції, що включає верхній і нижній накопичувальні басейни, з'єднані між собою напірним водоводом, гідроагрегати та допоміжне обладнання, верхній і нижній басейни розміщені в примикаючих до шахтного стовбура завершених очисних виробках верхнього і нижнього горизонів. товщі порід стійкими ціликами,кожен басейн виконаний у вигляді сполучених між собою завершених очисних виробок, які відокремлені від діючих виробок водонепроникними перемичками, гідроагрегати встановлені у виробках навколоствольного двору нижнього горизонту, а напірний водовід розміщений у шахтному стволі. Верхній накопичувальний басейн може бути також розташований на земній поверхні. Для його облаштування можна використовувати пласкі відвали гірських порід, створені для розробки родовища. Огороджувальні греблі та дно такого басейну виконують із водозахисним екраном.
Пропоноване технічне рішення пояснюється кресленням, на якому показана принципова схема гідроакумулюючої електростанції для варіанта розташування верхньої та нижньої камер у гірничих виробках.
На кресленні позначені:
1 – шахтний ствол;
2 - діючі гірничі виробки;
3 - водонепроникні перемички;
4 - завершені очисні вироблення;
5 - збійки між виробками;
6 - бар'єрний цілік між виробками;
7 - збійки для руху повітря;
8 - напірний водовід;
9 - камера для гідроагрегатів;
11 - збійки з шахтним стволом.
Гідроакумулююча електростанція включає верхній і нижній басейни, що розташовуються в завершених очисних виробках 4 відповідно на верхньому і нижньому горизонтах рудника (шахти), напірний водовід 8, що розміщується в шахтному стовбурі 1 і гідроагрегати 10, встановлені в спеціальній камері 9 навколоствольного. Завершені очисні вироблення 4 ізолюють від діючих виробок 2 за допомогою водонепроникних перемичок 3 і зв'язують між собою збійками 5 в нижній частині і збійками 7 (для руху повітря) у верхній частині, які проходять через бар'єрні цілики 6. Збійки 11 проводять похилими (у біквід ствола 1) для зв'язку атмосфери виробок 4 з шахтною атмосферою (зі стволом).
Гідроакумулюючу електростанцію обладнають в такий спосіб. У межах родовища вибирають рудник, у якому ведеться відпрацювання потужних рудних покладів з управлінням гірським тиском підтримкою товщі гірських порід, що налягає, на стійких ціликах. На руднику визначають шахтний ствол, в околиці якого є достатній за обсягом вироблений простір завершених очисних виробок 4 на верхньому і нижньому горизонтах, що мають найбільшу різницю висот. Завершені очисні вироблення 4 обстежують і при необхідності в них проводять заходи щодо забезпечення тривалої стійкості, а саме зміцнення ослаблених міжкамерних ціликів (не показані), ізоляцію за допомогою торкрет-бетону або латексу частин виробок з породами, схильними до розмокання та ін. 4 повідомляють збійками 5, 7 між собою і 11 зі стволом, максимально використовуючи вже наявні вироблення, і ізолюють від діючих виробок 2 водонепроникними перемичками 3. Напірний водовід навішують у вільному відділенні шахтного ствола 1 і заводять через водонепроникні перемички 3. Гідроагрегати 10 встановлюють на нижньому горизонті у спеціальній камері 9, приплив води до якої забезпечується самопливом з усього простору завершених очисних виробок 4.
Гідроакумулююча електростанція працює наступним чином (варіант з розташуванням верхнього басейну у виробках верхнього горизонту).
У години надлишку в регіоні електроенергії вона використовується для перекачування води з завершених очисних виробок 4 нижнього горизонту гідроагрегатами 10 по напірному водоводу 8 завершені очисні виробки 4 верхнього горизонту. У години максимальногоспоживання електроенергії вода скидається водоводом 8 в завершені очисні вироблення 4 нижнього горизонту, і гідроагрегати 10 виробляють електроенергію, заповнюючи її недолік в енергосистемі.
Саме виконання гідроакумулюючої електростанції з використанням як басейнів завершених очисних виробок, розташованих в околиці шахтного стовбура, і відпрацьованих з управлінням гірським тиском підтримкою налягаючої товщі гірських порід на стійких ціликах, і ізольованих від діючих виробок водонепроникними перемичками, а також розміщення напірного водоводу в шахтному стволі та встановлення гідроагрегатів у виробках навколоствольного двору нижнього горизонту, використання площ для створення верхнього басейну, зайнятих породними відвалами, уможливлюють технічну реалізацію запропонованого рішення за мінімальних витрат.
Гідроакумулююча електростанція зазначеної конструкції може працювати як на діючих копальнях, так і після припинення їх експлуатації при виконанні певних заходів щодо забезпечення надалі водовідливу та вентиляції шахтного ствола. Верхній басейн може бути розташований на земній поверхні на площах, зайнятих породними відвалами, проте варіант розташування верхнього басейну в гірничих виробках в умовах суворого клімату кращий, тому що виключає роботу станції при мінусових температурах.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Гідроакумулююча електростанція, що включає верхній і нижній накопичувальні басейни, з'єднані між собою напірним водоводом, гідроагрегати та допоміжне обладнання, яка відрізняється тим, що верхній накопичувальний басейн розміщений в примикає до шахтного ствола завершеного очисного виробленняверхнього горизонту або на породному відвалі, сформованому на поверхні при розробці родовища, а нижній накопичувальний басейн розміщений у примикаючій до шахтного стовбура завершеному очисному виробленні нижнього горизонту, причому кожен розміщений у завершеному очисному виробленні накопичувальний басейн виконаний у вигляді збійників, що сполучаються між собою, цілики в їх верхній і нижній частинах, очисних виробок, які відокремлені від діючих виробок водонепроникними перемичками і пов'язані з атмосферою похилими від шахтного ствола збійками, при цьому гідроагрегати встановлені у виробках навколоствольного двору нижнього горизонту, а напірний водовід розміщений.