CS259873B2 - Method of mine waters' undrground cleaning - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu podzemního čištění důlních vod, při němž se z vody odstraňují pevné částice, usazeniny a kalové látky a který je zejména určen pro dobývání na zával.

Při hlubinném dobývání nerostů se v některých případech objevuje prosakující nebo tlaková voda, jejíž výskyt je přímo nebo nepřímo spojen s dobývacími pracemi a která obsahuje nečistoty různého druhu. Znečištěnou vodu proto není možno čerpat z dolů a používat ji ani pro průmyslové ani pro zemědělské účely a také ji bez předchozího vyčištění není možno vypouštět do přírodních vodotečí. Obsah pevných částic v takové vodě způsobuje velmi rychlé opotřebení a zničení běžných druhů čerpadel, která jsou navrhována především pro dopravu čištěné nebo čisté vody, takže celý čerpací systém dolu bývá značně poruchový a jeho části bývají po kratší nebo delší dobu vyřazeny z provozu, takže zvláště v případech větších průvalů je třeba počítat se značnými materiálními ztrátami.

Pro alespoň částečné vyčištění důlních vod, obsahujících tvrdé pevné částice, usazeniny a kal, se do podzemního systému pro jímání a čerpání vody zařazují odkalovací a vyrovnávací jímky. V těchto jímkách se usazuje větší část látek a částic, schopných sedimentace. Z toho důvodu však dochází к velmi rychlému zaplnění těchto jímek kalem. Plná jímka se musí vyřadit z provozu přepojením soustavy na jinou jímku, usazený kal se musí vybrat, dopravit na povrch a uložit v prostoru nadzemní skládky.

Tato metoda čištění vod se obecně používá, i když je zpravidla к jejímu provádění třeba značného prostoru, odpovídajícího množství zpracovávané vody, jehož zřizování a udržování je velmi nákladné a který navíc může blokovat přístup к částem zásob těženého nerostu. Přitom je takové usazování zpravidla nedostatečné.

Z maďarského patentového spisu č. 174 665 je známo pokrokovější řešení, podle kterého probíhá usazování pevných částic na usazovací dráze, sestávající z několika souosých úseků, které mají v podstatě stejnou délku. Surová důlní voda se přivádí do středu jednotlivých úseků této dráhy, kde proudí rychlostí 5 až 100 m/s a dochází к usazování. Voda zbavená usazených nečistot se odvádí z obou konců jednotlivých úseků a usazený kal se po úsecích nebo plynule odstraňuje.

Způsob čištění vody podle tohoto vynálezu vyžaduje pro příslušné zařízení poměrně složité konstrukce rovněž poměrně značně velký a samostatný prostor, který musí být přístupný pro alespoň občasné čištění. Nutnost odstraňování usazeného kalu zůstává nezměněna i u tohoto postupu.

V odborné literatuře je také popisováno čištění důlních vod usazováním a filtrováním pomocí zrnitých materiálů (A. A. Ha rionovszkij: Technologický postup čištění důlních vod — Ugol, leden 1982). Tento čisticí postup je však v praxi použitelný jen při nízkých počátečních koncentracích znečišťujících látek.

Základní požadavky na technologickou čisticí soustavu pro čištění důlních vod je možno podle odborné literatury shrnout do následujících bodů: technologický čisticí systém musí poskytnout řešení odstraňování znečišťujících látek, manipulace, skladování a využití kalu; odstraňování pevných zrnitých částic má probíhat v jednom nebo ve dvou stupních, přičemž volba počtu stupňů má být závislá na koncentraci nečistot a na jejich charakteru; Čisticí proces musí zaručit takové vlastnosti výstupního produktu, aby voda byla použitelná v průmyslu a zemědělství nebo aby mohla být vypuštěna do vodotečí; technologický proces má být provozně spolehlivý, hospodárný, musí mít jednoduchou konstrukci a prvoz zařízení, nemá vyžadovat velký a jinak nevyužitelný prostor, nemá vyžadovat příliš materiálu a vázat na sebe příliš surovin.

Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň co nejvíce zmírnit vážné nedostatky známých postupů a zajistit co nejlepší splnění kladených požadavků.

Úkolem vynálezu je vyřešit způsob čištění důlních vod, který by byl jednoduchý a měl velkou účinnost a který by byl současně realizovatelný s nízkými náklady a s nízkou spotřebou práce. Využitím způsobu podle vynálezu má být zajištěno dostatečné vyčištění vody i za extrémních podmínek, například při průvalu, a uspokojivý výsledek čištění musí být bezpečný a trvalý. Součástí tohoto úkolu je také sladění čisticího procesu s důlní těžební technologií, přičemž jeho využití má napomáhat ke zvýšení bezpečnosti důlního provozu.

Je zjištěno, že je možno dosáhnout vyčištění důlních prosakujících nebo tlakových vod, obsahujících usazující se a kalové látky s pevnými částicemi, s využitím důlních prostorů, vznikajících při důlní činnosti, související s těžbou užitkových nerostů, zejména chodeb a vylámaných prostorů. К usazování a filtrování důlních vod může docházet při jejich pouhém protékání působením gravitačních sil nevyužitými chodbami, které byly po splnění technologických funkcí opuštěny a které jsou v určitém smyslu makřoprostory, a také trhlinami v hornině, které vznikly při dobývacích pracích a které jsou určitými mikrodutinami. V odebírané vodě není možno zjistit žádný obsah znečišťujících látek. Usazující se částice, popřípadě zfiltrované částice přitom postupně zaplňují díky svému značnému množství mikrodutiny i makroprostory v podzemí a protože mají stejné složení jako okolní hornina, řeší se tím současně úprava výlomu a také základka vyrubaných chodeb, popřípadě alespoň jejich částečná základka.

2*3373

Podstata způsobu podzemního čištění důlních vod s odstraňováním pevných zrnitých částic spočívá v tom, že důlní voda se přivádí do výše položených úseků důlního prostoru nebo důlních prostorů a nechá se protékat makrodutinami a/nebo mikrodutinami těchto důlních prostorů působením gravitačních sil, přičemž obsah zrnitých sedimentů a suspendovaných látek se odstraňuje usazováním a/nebo filtrací, načež se vyčištěná voda známým postupem shromažďuje a z dolu odčerpává nebo se v podzemí zužitkuje. Jako makrodutiny mohou být použity ponechané, zejména opuštěné chodby, které s výhodou sloužily jako otevírací nebo výstrojové chodby. Výstroj níže položených úseků těchto chodeb se zesílí. Důlní vody se filtrují v mikrodutinách vyrubaných prostorů. Ve výhodném provedení se důlní voda nejprve přivede do nejnižšího místa důlního prostoru, načež se vstupní bod důlní vody přemístí nahoru. Čištění důlní vody probíhá ve třech základních operacích, ve kterých se nejprve provádí předběžné usazování a potom filtrování a závěrečné usazování, popřípadě může proběhnout v jednom nebo několika stupních.

Způsob podle vynálezu má řadu podstatných výhod. Důlní vody sebou. unášejí, zejména při průvalu, poměrně značné množství usazujících se látek. Jestliže se taková voda nevede do usazovacích jímek, ve kterých by se podle dosud známých postupů usazovala a čistila, ale vede se к usazování do jiných důlních prostorů než do jímek, zejména do vyražených důlních prostorů a nechá-li se těmito prostory protékat, vyčistí se prakticky v plném rozsahu od pevných zrnitých znečišťujících materiálů, přičemž při tomto procesu se také dosahuje utěsnění rozrušených stěn vyraženého prostoru, důlní makroprostor se postupně zaplňuje usazujícími se látkami, což znemožňuje případné pozdější propadnutí nadloží a dosahuje, se tím úplného uzavření volného profilu vyraženého prostoru. Utěsněním trhlinek ve stěnách vyraženého prostoru se zvyšuje pevnost okolní horniny a její zatížitelnost, popřípadě snižuje se konvergence, hornina není mezerovitá a zajišťuje shora i zdola dokonalé uzavření vnitřních vrstev, takže se ve značné míře zamezuje vzniku endogenního vznícení. Při výskytu nadložní vody vytváří poměrně nepropustnou vrstvu, která podporuje usměrněné proudění důlní vody. Při provádění způsobu podle vynálezu se vlastně provede základka vyrubaných prostorů tím nejvhodnějším materiálem, protože se jedná o původní horninový materiál, který je к dispozici přímo na místě použití, který nemusí být získáván na povrchu a dopravován kalovým potrubím dolů s vynaložením vysokých nákladů, se značnou spotřebou energie a práce. Způsob podle vynálezu může být prováděn téměř bez vynaložení jakýchkoliv investičních nákladů na místě potřeby bez prodlení, protože se při něm využívají vyražené prostory, které jsou již na místě к dispozici.

Systém vodních chodeb dolu může být kratší a jednodušší, protože je třeba počítat s usazováním podstatně menšího množství vody v kalových jímkách, které je závislé na místních podmínkách, které není možno do vynálezu zahrnout. V těchto případech je také možno dočišťovat vodu, vytékající z usazovacích jímek a která ještě obsahuje nečistoty, způsobem podle vynálezu.

Voda odčerpávaná z dolu je prakticky zbavena všech pevných nečistot, takže se výrazně prodlužuje životnost čerpacích zařízení a čerpanou vodu je možno využít bezprostředně pro průmyslové i zemědělské účely, popřípadě je ji možno s podstatně menšími úpravami, zahrnujícími další čištění, přímo odvádět do nadzemních vodotečí, zejména potoků a zásobních nádrží.

Provozní náklady a s nimi spojené nároky na materiál a. práci jsou nepatrné, к provádění způsobu je třeba jen běžných zařízení, zahrnujících čerpadla, armatury a potrubí, která jsou v dolech obvykle používána a jsou universální.

Způsob podle vynálezu může být prováděn výhodně a pomocí obvyklých prostředků a může být levně a jednoduše automatu zován.

Způsob podle vynálezu bude blíže objasněn pomocí následujících příkladů provedení, ve kterých jsou uvedeny i výsledky, dosahované při provádění způsobu podle vynálezu.

Příklad 1

V porubním poli, v oblasti porubní stěny byla zjištěna samovolně vytékající voda v množství 50 až 90 1/min, průměrně 70 1/min, ve které bylo zjištěno 1,7.10⁵ mg/1 sedimentujících nečistot.

Znečištěná voda se čerpala běžným kalovým čerpadlem a potrubím o průměru 1000 milimetrů, vedoucím větrnou chodbou, do jiné vyrubané а к závalu určené chodby, kde se uskutečnilo předčistění Z větrné chodby stékala důlní voda působením vlastní Líže do závalu, kterým protékala do porubní chodby porubní stěny. V závalu se důlní voda filtrovala a ve výstrojové chodbě se dočišťovala závěrečným usazováním.

Voda získávaná po provedení způsobu podle vynálezu, neobsahovala žádné sedimentující látky a obsah vznášejících se látek činil 13 mg/1.

Čerpadly bylo po dobu provozu, který trval 85 hodin, čerpáno 115 1/min důlní vody, ze které tedy mohlo být odfiltrováno 44 m³, tj. 101,2 tuny pevného částicového materiálu.

Příklad 2

Čistota vystupující vody byla periodicky ρ·ο 10 minutách měřena a zaznamenávána. Jakmile čistota poklesla o 20 % u dvou po sobě následujících měření, posunul se vstup znečištěné vody do závalu o 0,5 m výše.

Touto metodou se využilo pro filtraci celé výšky porubního závalu, který činil 3,4 m. Celkové množství zpracovávané vody činilo 7 243,8 m³ a z vody se odstranilo 853,7 m³, tj. 1 963,5 t částic pevného materiálu. Odstraňovaný materiál se z největší části, přibližně z 80 až 85 °/o, zachytil filtrací v závalu a zpevnil ho, takže se zával stal velmi pevný a prakticky plně odolný proti vlivu důlní atmosféry. Ze zbývajícího množství nečistot se přibližně 8 až 12 % odstranilo při předběžném čištění, zbytek při dodatečném usazování.

Příklad 3

Způsob čištění podle vynálezu byl s úspěchem využit také pro¹ čištění kalu, pocházejícího z kalových jímek. V průběhu osmidenního čištění usazovacích jímek bylo do systému podle vynálezu přivedeno 2 063,5 m³ kalu, který obsahoval pevné částice v množství 11,14 °/o.

V průběhu čištění se z kalu odstranilo kolem 230 m³, tj. 529 t částic pevného materiálu. Ve vystupující vodě nebyl zjištěn žádný obsah pevných sedimentujících látek, obsah vznášejících se látek se pohyboval mezi 16,0 a 20,0 mg/1.

Claims (7)

1. PŘEDMĚT

   1. Způsob podzemního čištění důlních vod, při kterém se z vody odstraňují pevné částice a který je zejména použitelný při dobývání na zával, vyznačující se tím, že důlní voda se nejprve přivádí do výše položených úseků důlního prostoru nebo důlních prostorů, načež se nechá protékat působením gravitačních sil makroprostory a/nebo mikrodutinami důlního prostoru nebo důlních prostorů, přičemž pevné částice sedimentujících a suspendovaných látek se z vody odstraňují usazováním a/nebo filtrací, načež se vyčištěná voda shromažďuje, z dolu se odčerpává nebo se pod zemí zužitkovává.
2. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že jako makroprostory se využívají zanechané, zejména opuštěné důlní chodby.

   VYNÁLEZU
3. 3. Způsob podle bodu 2 vyznačující se tím, že jako makroprostory se využívají otevírací a výstrojové chodby porubní stěny.
4. 4. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že důlní voda se filtruje v mikrodutinách dobývacího závalu.
5. 5. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že důlní voda se přivádí na počvu důlního prostoru.
6. 6. Způsob ipodle bodu 5 vyznačující se tím, že vstupní bod důlní vody se přemísťuje směrem nahoru.
7. 7. Způsob podle bodu 6 vyznačující se tím, že čištění se provádí v jednom stupni nebo ve více stupních.

   Severografia, n. p. závod 7, Most