DE3422330A1

DE3422330A1 - Verfahren zum untertage-reinigen von grubenwasser

Info

Publication number: DE3422330A1
Application number: DE19843422330
Authority: DE
Inventors: László Dipl.-Bergbau-Ing. Dörömbözi; István Dipl.-Bergbau-Ing. Forisek; Ottó Dipl.-Bergbau-Ing. Lukonits; Csaba Dipl.-Bergbau-Ing. Szabó; Miklós Dipl.-Bergbau-Ing. Tatabánya Szikrai
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-12-02
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1985-06-13
Also published as: FR2555912B1; YU201284A; FR2555912A1; GB2150850A; GB2150850B; DE3422330C2; HU190195B; CS924984A2; HUT35546A; YU45218B; CS259873B2; GB8429923D0

Description

DR.STEPHAN G. BESZfDES PATENTANWALT

"TOR: 101265

ZUGELASSENER VERTRETER
AUCH BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

PROFESSIONAL REPRESENTATIVE ALSO BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

DACHAU BEI MÖNCHEN

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Girozentrale, München)

P 1 934

Patentansprüche und Beschreibung

zur Patentanmeldung

ΪATABANYAI

Tatabanya_v Ungarn

betreffend

Verfahren zum Untertage-Reinigen von Grubenwasser

Be s ehre ibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untertage- -Reinigen von Grubenwasser mit Entfernen der sich im Wasser befindlichen festen Körner sowie des Geschiebe- und Schwebstoffgehaltes (beziehungsweise Schlammstoffgehaltes) desselben, vorteilhaft zur Anwendung im Bruchbau.

Im Feststoffbergbau enthalten die Eigen- (Selbst-) und Springwässer, die unmittelbar oder nur mittelbar mit der Erzeugung in Zusammenhang stehen, Verunreinigungs- beziehungsweise Verschmutzungsmaterialien verschiedener Arten mit festen Körnern. Daher können diese Grubenwässer, nachdem sie aus der Grube gehoben sind, unmittelbar weder als Industriewasser noch für landwirtschaftliche Zwecke verwendet und ohne vorherige Reinigung nicht in natürliche Wasserläufe eingeleitet werden. Wegen des Feststoffgehaltes der Grubenwasser gehen die im allgemeinen nur Klarwasser fördernden Hebepumpen rasch zugrunde und das ganze Wasserhebesjstem der Grube wird schadhaft und kann für kürzere oder längere Zeit betriebsunfähig werden, womit, besonders im Falle eines Wassereinbruches, große materielle Werte in Gefahr geraten können.

Zur Klärung von rohen Grubenwässern mit feste Körner aufweisendem Geschiebe- und Schwebstoffgehalt werden in das Uhtertage befindliches Wasser empfangende und hebende System Wasserstrecken, Klär- und Ausgleichsümpfe eingeschaltet. Das Geschiebematerial von großer Menge des Grubenwassers setzt sich in den Sümpfen ab. Demzufolge füllen sich die Sümpfe in verhältnismäßig kurzer Zeit. Der volle Sumpf wird nach Einschalten eines Wechselsumpfes geräumt, der Sumpf schlamm wird aus der Grube hinausgefördert

und Übertage gelagert.

Dieses Verfahren wird allgemein angewandt, obwohl die in der Regel großen Wassermengen bedeutende Grubenräume benötigen, deren Anlegen und Erhalten einen hohen Aufwand mit sich bringen und bedeutende Bodenschätze binden. Auch ist das Absetzen im allgemeinen doch nicht zufriedenstellend .

Aus der HU-PS 174 665 ist ein moderneres Verfahren, nach welchem das Absetzen der festen Körner in einer Absetzstrecke, bestehend aus mehreren koaxialen Abschnitten von im wesentlichen gleicher Länge, durchgeführt wird, bekannt. Das rohe Grubenwasser wird in der Mitte der einzelnen Abschnitte dieser Strecken eingeführt, in welchen es mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 100 m/sec strömen und absetzen gelassen wird. Das vom abgesetzten Material freie Wasser wird an beiden Enden der einzelnen Abschnitte der Strecke abgeleitet und der entstandene Schlamm abschnittsweise oder kontinuierlich weggeräumt.

Dieses Verfahren und die verhältnismäßig komplizierte Einrichtung zu dessen Durchführung bedürfen noch immer für diesen Zweck getrennt ausgefahrener Grubenräume bedeutender Größe, die zeitweise gereinigt werden müssen. Die Notwendigkeit der Entfernung des entstandenen Schlammes bleibt unverändert.

Im Fachschrifttum ist noch die Reinigung der Grubenwasser durch Absetzenlassen und Filtrieren mit Hilfe von körnigen Materialien erwähnt. (A. A. Harionovszkij: Technologisches Verfahren der Grubenwasserreinigung - Ugol, Januar 1982). Dieses Reinigungsverfahren konnte jedoch in der Praxis nur bei niedriger Anfangskonzentration (100 bis 150 mg/1) der Verschmutzungsmaterialien verwendet werden.

Die wichtigsten Forderungen an die verfahrenstechnischen beziehungsweise technologischen Reinigungssysteme der Grubenwasser gemäß dem Fachschrifttum sind im folgenden zusammengefaßt:

A) Das verfahrenstechnische beziehungsweise technologische Reinigungssystem soll eine Lösung für die Entfernung der Verunreinigungs- beziehungsweise Verschmutzungsmaterialien und für die Handhabung, Lageruog und Nutzung des Schlammes bieten.

B) Das Entfernen der Materialien mit festen Körnern soll in 1 oder 2 Stufen in Abhängigkeit von deren Konzentration und Eigenschaften erfolgen.

G) Die Reinigung hat zu sichern, daß das gereinigte Wasser entweder für industrielle "beziehungsweise landwirtschaftliche Zwecke verwendet oder in Wasserläufe eingeleitet werden kann.

D) Der verfahrenstechnische beziehungsweise technologische Vorgang der Wasserreinigung und der Schlammhandhabung soll betriebssicher, wirtschaftlich und von einfachem Aufbau und Betrieb sein und keine großen und nützlichen Räume und Materialien binden oder beanspruchen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile des Standes der Technik ein Verfahren zum Untertage-Reinigen von Grubenwasser mit Entfernen der sich im Wasser befindlichen festen Körner sowie des Geschiebe- und Schwebstoffgehaltes, durch welches die obigen allgemeinen Forderungen optimal zu verwirklichen sind und welches einfach und von großer Wirksamkeit ist und gleichzeitig mit verhältnismäßig geringem Aufwand durchgeführt

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und betrieben werden kann sowie mit welchem die entsprechende Reinigung der Grubenwässer auch unter extremen Verhältnissen, zum Beispiel beim Auftreten eines Wassereinbruches, sicher und dauerhaft gelöst werden kann und welches mit der Bergbauverfahrenstechnik beziehungsweise -technologie verknüpft werden kann und dessen Anwendung deren Sicherheit erhöht, zu schaffen.

Das Obige wurde überraschenderweise durch die Erfindung erreicht.

Es wurde nämlich überraschenderweise festgestellt, daß die Reinigung der Geschiebe- und Schwebstoffe mit festen Körnern in bedeutenden Mengen enthaltenden Grubeneigenwässer oder -springwässer mit der Einschaltung der während der bergbaulichen Tätigkeiten des Festmineralienbergbaues entstehenden Grubenräume, wie Strecken und Bruchhohlräume, gelöst werden kann. In diesen sonst nach ihrer verfahrenstechnischen beziehungsweise technologischen Verwendung sowieso aufzugebenden Strecken mit großen Abmessungen und Rauminhalt, wie Makrohohlräumen, beziehungsweise in diesen im Bruch entstehenden wesentlich kleineren Mikrohohlräumen kann das Absetzen und Filtrieren der Grubenwasser mit deren bloßem Schwerkraftdurchfluß (Gravitationsdurchfluß) gelöst werden. Die Feststoffverschmutzung des entfernten Wassers kann infolge der Reinigung kaum nachgewiesen werden. Gleichzeitig versetzt der sich absetzende beziehungsweise ausfiltrierte in großer Menge vorliegende Feststoff, welcher naturgegeben dem Begleitgestein gleich ist, die Makro- und Mikrohoh!räume, das heißt, daß in dieser Weise sowohl die Bruchbehandlung als auch der Versatz oder Teilversatz der Strecke gelöst wird.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Untertage-Reinigen von Grubenwasser mit Entfernen der sich

im Wasser befindlichen festen Körner sowie des Gesehiebe- und Schwebstoffgehaltes desselben unter Verwendung eines Hohlraumes beziehungsweise von Hohlräumen sowie Sammeln des gereinigten V/assers und dessen Heben aus der Grube oder Verwendung unter Tage, vorteilhaft zur Anwendung beim Bruchbau, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Grubenwasser dem höher liegenden Abschnitt eines bereits bestehenden Grubenraumes beziehungsweise von bereits bestehenden Grubenräumen zugeleitet und danach zum Entfernen des Geschiebe- und Schwebstoffgehaltes durch Absetzen und/oder Filtrieren durch den Makro- und/oder Mikrohohlraum beziehungsweise die Makro- und/oder Mikrohohlräume des Grubenraumes beziehungsweise der Grubenräume mittels Schwerkraft durchfließen gelassen wird. Unter Geschiebe ist das im Bett des Wasserlaufes durch das Wasser transportierte Gesteinsgrus und Mineralkorn zu verstehen, wobei es im Wasserraum schwebendes oder auf der Sohle rollendes Korn sein kann.

Vorzugsweise wird beziehungsweise werden als Makrohohlraum beziehungsweise Makrohohlräume [eine[ zurückgelassene, zweckmäßig aufzugebende, Strecke(n) verwendet.

Besonders bevorzugt wird beziehungsweise werden als Makrohohlraum beziehungsweise Makrohohlräume die Öffnungsund/ oder Ausbaustrecke(n) des Strebes verwendet.

Vorzugsweise wird der Ausbau des tiefer liegenden Abschnittes der Strecke(n) verstärkt.

Es ist auch bevorzugt, das Filtrieren des Grubenwassers in den Mikrohohlräumeη des Abbaubruches durchzuführen.

Ferner ist es bevorzugt, das Grubenwasser zunächst an der Sohle beziehungsweise der tiefsten Stelle des

Grubenräumes einzuführen und danach den Eingabepunkt des Grubenwassers nach, oben zu versetzen. Das vorstehend genannte bevorzugte Einführen des Grubenwassers zunächst an der Sohle beziehungsweise tiefsten Stelle des Grubenraumes erklärt sich im Zusammenhang mit dem weiter oben festgelegten zwingenden Zuleiten des Grubenwassers dem höher liegenden Abschnitt des Grubenraumes so, daß die Grubenräume im allgemeinen nicht waagerecht verlaufen, also höher liegende Abschnitte haben, und diese wiederum Sohlen beziehungsweise tiefste Stellen aufweisen, an denen bevorzugt das Grubenwasser zunächst eingeführt wird. Dies hat den Vorteil, daß die sich absetzenden Verunreinigungen den Grubenraum von unten nach oben auffüllen, was besonders bei Mikrohohlräumen wichtig ist.

Vorteilhaft kann das Reinigen des Grubenwassers in Vorabsetz-, Filtrier- und Nachabsetzsehritten durchgeführt werden.

Das Reinigen kann in 1 oder mehreren Stufen vorgenommen werden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßeη Verfahrens sind wie folgt:

a) Das Grubenwasser bringt, besonders bei Wassereinbruch, verhältnismäßig viel Geschiebe mit sich. Da erfindungsgemäß so ein Grubenwasser nicht in Sümpfe geleitet und dort zwecks Reinigung absetzen gelassen wird, sondern das Absetzen unabhängig von den Sümpfen in anderen Grubenräumen durchgeführt wird und außerdem das Grubenwasser durch zum Bruch gebrachten Grubenraum und durch dessen Bruch geleitet und filtriert wird, ergibt sich folgendes!

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d) Das Grubenwasser reinigt sich praktisch von den Verunreinigungs- beziehungsweise Verschmutzungsmaterialien mit festen Körnern.

ß) Der Bruch von ursprünglich schlechter Raumfüllung wird dichter.

t) Der Grubenmakrohohlraum wird langsam vollständig mit dem sich absetzenden Geschiebe gefüllt, was den etwaigen späteren Bruch des Hohlraumes vermeidbar macht beziehungsweise den Schluß des Bruches vervollständigt.

b) Der während des Verfahrensvorganges dichter gewordene Bruch

d) erhält eine höhere Festigkeit und bessere Belastungsfähigkeit beziehungsweise kleinere Konvergenz (während der Gesteinsbewegung sich zeigende Annäherung der Oberflächenpunkte von Hohlräumen),

ß) ist nicht lückenhaft und sichert oben und unten die Schließung besser, womit die Entstehung von endogenem Feuer in großem Maße vermindert wird und

"(ß bildet im Falle von Hangendwässern eine verhältnismäßig undurchlässige Schicht, womit die Lenkbarkeit der Strömung der Grubenwasser gefördert wird.

c) Während des Verfahrensvorganges entsteht praktisch der Versatz des Bruches unter praktisch luftdichtem Verschließen der Mikrohohlräume des Bruches, und

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zwar mit dem dafür am besten geeigneten Material, mit dem ursprünglichen Gesteinsmaterial, welches

o<) an Ort und Stelle zur Verfugung steht und

ß) nicht Übertage, meistens von der Schlammleitung der Grube entfernt, geschürft, gewonnen, zum Ort geliefert und ferner mit hohem Kosten-, Energie- und Arbeitsaufwand in den gegebenen Grubenhohlraum gefördert werden muß, in welchem nachher, besonders bei Verschlammung, für das Ausheben beziehungsweise für die Reinigung irgendwelcher Art des abgegebenen Wassers getrennt Sorge zu tragen wäre.

d) Das erfindungsgemäße Verfahren kann fast ohne gesonderten Investitionsaufwand an der notwendigen Stelle sofort angewandt werden, da beim Abbaubetrieb sowieso aufzugebende Grubenräume genutzt werden.

e) Das Wasser- und Sumpf Streckensystem der Grube kann einfacher und kurzer sein, da in den Sümpfen nur mit dem Absetzen des Schlammes von wesentlich kleinerer Menge der aus örtlichen Gegebenheiten sich ergebend in das Verfahren nicht einbeziehbaren etwaigen ablägigen (nicht körnige, also nicht geschiebeartige, Verunreinigungen aufweisenden) Gewässer gerechnet werden muß.

f) Im gegebenen Fall von der Sumpfreinigung her stammende besonders verschmutzte Schlammwässer können Untertage durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgreich gereinigt v/erden.

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g) Das aus der Grube gehobene Wasser ist praktisch. frei von Festverunreinigungen beziehungsweise Festvers chmut zunge η, womi t

si) die Lebensdauer und Betriebssicherheit der Hebepumpen wesentlich erhöht ist und

ß) das gehobene Klarwasser für industrielle und landwirtschaftliche Zwecke unmittelbar oder mit wesentlich weniger Aufbereitung und weiterer Klärung verwendet beziehungsweise ohne Verschmutzungsgefahr in Übertagewassersyste-16, wie Bäche und Speicher, direkt eingeleitet werden kann.

h) Der Betriebsaufwand und der sich anschließende Material- und Arbeitsaufwand sind gering, die zu verwendenden Einrichtungen, wie Pumpen, Armaturen und Rohrleitungen, sind im Bergbau üblich und universal und einfach verwendbar.

i) Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Vorteil und üblichen Mitteln mit verhältnismäßig geringem Aufwand und einfach automatisiert werden.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurden in einem Abbaufeld in einem Streb 50 bis l/min, durchschnittlich 70 l/min, Eigenwasser festgestellt, wobei die gemessene Geschiebeverunreinigung beziehungsweise -verschmutzung 1,7 · 10-⁷ mg/1 betrug.

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Das verunreinigte "beziehungsweise verschmutzte Wasser wurde mit einer üblichen Trübepumpe durch ein Rohr mit einem Durchmesser von 1 000 mm in eine andere Wetterstrecke in einem schon abgebauten und zu Bruch gebrachten Streb umgesetzt, wo die "Vorklärung erfolgte. Aus der Wetterstrecke wurde das Grubenwasser mittels Schwerkraft in den Bruch geleitet, nach dessen Durchfließen es in die Ausbaustrecke des Strebes geführt wurde. Das Wasser wurde im Bruch filtriert und in der Ausbaustrecke mit Nachabsetzen weiter gereinigt .

Das aus dem Verfahren entfernte Wasser zeigte kein Geschiebematerial und der Schwebstoffgehalt betrug 13 mg/1.

Während der Betriebsdauer von 85 Stunden der Pumpe wurde 115 l/min Grubenwasser aufgegeben, woraus 4-4- nr beziehungsweise 101,2 t Material mit festen Körnern ausfiltriert werden konnte.

Beispiel 2

Die Reinheit des ausgetretenen Wassers wurde periodisch alle 10 Minuten bestimmt und registriert. Als die Reinheit zwischen 2 aufeinanderfolgenden Messungen sich um mindestens 20% verminderte, wurde der Eintritt des verschmutzten Wassers in den Bruch, gegebenenfalls in mehreren Schritten, um (je) 0,5 m und zuletzt noch um 0,4- m höher gesetzt, so daß schließlich die Eintrittsstelle des Grubenwassers die höchste Stelle des Grubenraumes erreichte.

Mit dieser Verfahrensweise wurde die volle Mächtigkeit des Strebbruches (3*4- m) für das Filtrieren verwendet. Die Ge samt auf gäbe menge des Grubenwassers betrug 7 24-3,8 nr und aus dem Wasser wurden 853,7 m beziehungsweise 1 963,5 t

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Material mit festen Körnern entfernt. Das entfernte Material gelangte großenteils (zu etwa 80 bis 85 Gew.-%) durch die Filtration in den Bruch und machte denselben fester und praktisch vollständig wetterdicht. Von der zurückgebliebenen Verunreinigung beziehungsweise Verschmutzung wurden 8 bis 12 Gew.-% bei der Vorklärung und der Rest beim Nachabsetzen aus dem Wasser ausgeschieden.

Beispiel 3

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde auch für die Reinigung von aus Sumpfräumung herstammender Schlammtrübe erfolgreich verwendet. Während der 8 Tage langen Räumung eines Klärsumpfes wurden 2 063,5 m Trübe mit einem Feststoffgehalt von 11,14 Gew.-% auf das im Beispiel 1 verwendete Reinigungssystem aufgegeben.

Während der Reinigung wurden rund 230 nr beziehungsweise 529 t Feststoffe aus der aufgegebenen stark verunreinigten beziehungsweise verschmutzten Trübe entfernt.

Im ausgetretenen Wasser konnte kein Feststoffgehalt mehr nachgewiesen werden und der Schwebstoffgehalt betrug 16,0 bis 20,0 mg/1.

Zus ammenfassung

Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zum üntertage-Reinigen von Grubenwasser mit Entfernen der sich im Wasser befindlichen festen Körner sowie des Geschiebe- und Schwebstoffgehaltes desselben unter Verwendung eines Hohlraumes beziehungsweise von Hohlräumen sowie Sammeln des gereinigten Wassers und dessen Heben aus der Grube oder Verwendung unter Tage, vorteilhaft zur Anwendung beim Bruchbau, dadurch gekennzeichnet, daß man das Grubenwasser dem höher liegenden Abschnitt eines bereits bestehenden Grubenraumes beziehungsweise von bereits bestehenden Grubenräumen zuleitet und danach zum Entfernen des Geschiebe- und Schwebstoff gehalt es durch Absetzen und/oder Filtrieren durch den Makro- und/oder Mikrohohlraum beziehungsweise die Makro- und/oder Mikrohohlräume des Grubenraumes beziehungsweise der Grubenräume mittels Schwerkraft durchfließen läßt.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Makrohohlraum beziehungsweise Makrohohlräume [eine] zurückgelassene, zweckmäßig aufzugebende, Strecke(n) verwendet.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Makrohohlraum beziehungsweise Makrohohlräume die öffnungs- und/oder Ausbaustrecke(n) des Strebes verwendet.

A-.) Verfahren nach Anspruch Λ bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Ausbau des tiefer liegenden Abschnittes der Strecke(n) verstärkt.

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5.) Verfahren nach. Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß man das Filtrieren des Grubenwassers in den Mikrohohlräumen des Abbaubruches durchführt.

6.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß man das Grubenwasser zunächst an der Sohle des Grubenraumes einführt.

7·) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Eingabepunkt des Grubenwassers nach oben versetzt.

8.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß man das Reinigen des Grubenwassers in Vorabsetz-, Filtrier- und Nachabsetzschritten durchführt .

Beschreibung