DE3422330C2

DE3422330C2 - Verfahren zum Untertage-Reinigen von Grubenwasser

Info

Publication number: DE3422330C2
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: TATABANYAI SZENBANYAK TATABANYA HU
Current assignee: TATABANYAI SZENBANYAK TATABANYA HU
Priority date: 1983-12-02
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1986-06-05
Also published as: FR2555912B1; YU201284A; FR2555912A1; GB2150850A; GB2150850B; DE3422330A1; HU190195B; CS924984A2; HUT35546A; YU45218B; CS259873B2; GB8429923D0

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Untertage-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 Untertage, vorteilhaft zur Anwendung beim Bruchbau, bei welchem man das Grubenwasser dem höher liegenden Abschnitt eines bereits bestehenden Grubenraumes beziehungsweise von bereits bestehenden Grubenräumen zuleitet 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 läßt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untertage-Reinigen von Grubenwasser der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

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 Grubenwasser, nachdem sie aus der Grube gehoben sind, unmittelbar weder als Industriewasscr noch für landwirtschaftliche Zwecke verwendet und ohne vorherige Reinigung nicht in natürliche Wasscrliiufc eingeleitet werden. Wegen des Feslstoffgehalies der Grubenwasser gehen die im allgemeinen nur Klarwasser fördernden Hebepumpen rasch zugrunde und das iianze Wasserhebesvstcm der Grube wird schadhaft und kann für kürzere oder längere Zeit betriebsunfähig W3rden, womit, besonders im Falle eines Wassereinbruches, große materielle Werte in Gefahr geraten können. Zur Klärung von rohren Grubenwässern mit feste Körner aufweisendem Geschiebe- und Schwebstoffgchalt werden in das unter Tage befindliches Wasser empfangende und hebende System Wasserstrecken, Klär- und Ausgleichsümpfe eingeschaltet. Das Geschiebematerial von großer Menge des Grubenwassers setzt sich

ίο in den Sümpfen ab. Demzufolge füllen sich die Sümpfe in verhältnismäßig kurzer Zeit. Der volle Sumpf wird nach Einschalten eines Wechselsumpfes geräumt, der Sumpfschlamm wird aus der Grube hinausgefördert und über Tage 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 1 74 665 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 mm/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 aufgefahrener Grubenräume bedeutender Größe, die zeitweise gereinigt werden müssen. Die Notwendigkeit der Entfernung des entstandenen Schlammes bleibt unverändert.

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

Durch die DE-PS 7 03 160 ist ein Verfahren zur Wasserhaltung in Bergwerken bekannt, bei welchem abgebaute Felder mit Kies oder anderen großporigen und

so wasserdurchlässigen Massen versetzt und nacheinander bis zur Verschlammung als Wasserspeicher verwendet werden. Zur Begrenzung der Speicherbecken werden Trennwände und Sperrmauern errichtet und die Regelung des Wasserspiegels erfolgt dort über Öffnungen in den Trennwänden oder über Stau- oder Sperrvorrichtungen in einem Flutgraben. Diese Wasserhaltung ist aufwendig und nur bei verhälnismäßig geringem W;isseranfall einsetzbar.

Die wichtigsten Forderungen an die verlahrenstechnischen beziehungsweise technologischen Reinigungssysteme der Grubenwasser gemäli dem Fachschrifitum sind im folgenden zusammengefaßt:

A. Das verfahrenstechnische beziehungsweise lochen nologischc Reinigungssystem soll eine Lösung für die Entfernung der Verunreinigungs- beziehungsweise Verschmutzungsmatcrialien und für die Handhabung, Lagerung und Nutzung des Schlam-

mes bieten.

B. Das Entfernen der Materialien mit festen Körnern sol! in 1 oder 2 Stufen in Abhängigkeit von deren Kozentration und Eigenschaften erfolgen.

C. 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 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.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es wurde nämlich überraschenderweise festgestellt, daß die Reinigung der Geschiebe- und Schwebstoffe mit festen Körnern in bedeutenden Mengen enthaltenden Grubeneigen wasser oder -springwässer mit der Einschaltung während der bergbaulichen Tätigkeiten des Fcstmineralienbergbaues entstehenden Grubenräume, a) wie Strecken und Bruchhohlräume, durch Durchfließenlasscn des dem höher liegenden Abschnitt des bereits besiehenden Grubenraumes beziehungsweise der bereits bestehenden Grubenräume zugeleiteten Grubenwassers mittels Schwerkraft durch den Makro- und/ oder Mikrohohlraum beziehungsweise die Makro- und/ oder Mikrohohlräume des Grubenraumes beziehungsweise der Grubenräume gelöst werden kann, wobei dies bei Grubenbauen mit Bruchbau angewendet wird. In diesen sonst nach ihrer verfahrenstechnischen beziehungsweise technologischen Verwendung sowieso aufzugebenden Strecken mit großen Abmessungen und Rauminhall, wie Makrohohlräumen, beziehungsweise in diesen im Bruch entstehenden wesentlich kleineren Mikrohohlräumen kann das Absetzen und Filtrieren der Grubenwässer mit deren bloßem Schwerkraftdurchfluß (Gravitationsdurchfluß) gelöst werden. Die Feststoffverschmutzung des entfernten Wassers kann infolge der Reingigung kaum nachgewiesen werden. Gleichzeitig versetzt der sich absetzende beziehungsweise ausfiltrierte in großer Menge vorliegende Feststoff, welcher b) naturgegeben dem Begleitgestein gleich ist, die Makro- und Mikrohohlräume, das heißt, daß in dieser Weise sowohl die Bruchbehandlung als auch der Versatz oder Teilversatz der Strecke gelöst 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] aufgelassene, zweckmäßig aufzugebende, Strecke(n) verwendet.

Besonders bevorzugt wird beziehungsweise werden als Makrohohlraum beziehungsweise Makrohohlräume die Abbaustrecke(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 Mikrohohlräumen des Abbaubruches durchzuführen.

Ferner ist es bevorzugt, das Grubenwasser zunächst an der Sohle beziehungsweise der tieferen Stelle des Grubenraumes 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 Nachabsetzschritten durchgeführt werden.

Das Reinigen kann in 1 oder mehreren Stufen vorgenommen werden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind wie folgt:

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:

λ) Das Grubenwasser reinigt sich praktisch von den Verunreinigungs- beziehungsweise Verschmutzungsmaterialien mit festen Körnern.
ß) Der Bruch von ursprünglich schlechter Raumfüllung wird dichter.

y) 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.

Der während des Verfahrensvorganges dichter gewordene Bruch

λ) erhält eine höhere Festigkeit und bessere Belastungsfähigkeit beziehungsweise kleinere Konvergenz (während der Gesteinsbewegung sich zeigende Annäherung der Oberflächenpunkievon Hohlräumen).

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

/) bildet im Falle von Hangendwässern eine verhältnismäßig undurchlässige Schicht, womit die Lenkbarkeit der Strömung der Grubenwässer gefördert wird.

c) Während des Verfahrensvorganges entsteht praktisch der Versatz des Bruches unter praktisch luftdichtem Verschließen der Mikrohohlräume des Bruches, und zwar mit dem dafür am besten geeigneten Material, mit dem ursprünglichen Gesteinsmaterial, welches

Ot) an Ort und Stelle zur Verfügung steht und

ß) nicht über Tage, 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 Sumpfstreckensystem der Grube kann einfacher und kürzer 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 weiter entfernt auftretenden (nicht körnige, also nicht geschiebeartige, Verunreinigungen aufweisenden) Gewässer gerechnet werden muß.

f) Im gegebenen Fall von der Sumpfreinigung herstammende besonders verschmutzte Schlammwässer können unter Tage durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgreich gereinigt werden.

g) Das aus der Grube gehobene Wasser ist praktisch frei von Festverunreinigungen beziehungsweise Festverschmutzungen, womit

λ) 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 Übertagewassersysteme, wie Bäche und Speicher, dierekt 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.

Speziell gegenüber dem Verfahren der DE-PS 03 160 zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch die folgenden Vorteile aus.

A. Bei der Durchleitung des Grubenwassers durch einen Bruchbau wird der Bruch dichter, wodurch die Festigkeit erhöht wird und die Belastungsfähigkeit zunimmt. Ein derart verdichteter Bruch verringert die Möglichkeit der Ausbildung von endogenen Grubenbränden in hohem Maße.

B. Im Falle von Hangendwässern wird eine verhältnismäßig undurchlässige Schicht ausgebildet, welche die Lenkbarkeit der Grubenwässer verbessert.

C. Im Falle eines Wassereinbruchs, der häufig bei einer großvolumigen Abraumausbeute auftritt, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Aufnahme des Abraums vor allem in den Makrohohlräumen gewährleistet, wodurch die Entwässerungsanlagen der Grube vor einem vorzeitigen Verschlammen bewahrt werden.

D. Die Ausbildung und Auffüllung von besonderen Speicherbecken ist nicht erforderlich.

E. Beim Durchfließen des Grubenwassers infolge der Schwerkraft durch die Makro- und Mikrohohlräume der Grube wird das Wasser in Absetz-, Filtrier- und Nachabsetzvorgängen gereinigt, ohne daß dazu besondere Anlagen errichtet werden müssen.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurden in einem Abbaufeld in einem Streb 50 bis 90 l/min, durchschnittlich 70 l/min, Eigenwasser festgestellt, wobei die gemessene Geschiebeverunreinigung beziehungsweise -verschmutzung 1,7 · 10⁵ mg/1 betrug.

Das verunreinigte beziehungsweise verschmutzte Wasser wurde mit einer üblichen Trübepumpe durch ein Rohr mit einem Durchmesser von 1000 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 Abbaustrecke des Strebes geführt wurde. Das Wasser wurde im Bruch filtriert und in der Abbaustrecke 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 44 m³ 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 ^rrrubenraumes erreichte.

Mit dieser Verfahrensweise wurde die volle Mächtigkeit des Strebbruches (3,4 m) für das Filtrieren verwendet. Die Gesamtaufgabeirienge des Grubenwassers betrug 7243,8 m^s und aus dem Wasser wurden 853,7 m^! beziehungsweise 1963,5 t Material mit festen Körnern

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

Beispiel 3

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Das erfindungsgemäße Verfahren wurde auch für die Reinigung von aus Sumpfräumung herstammender Schlammtrübe erfolgreich verwendet. Während der 8 Tage langen Räumung eines Klärsumpfes wurden 20b3,5 m' Trübe mit einem Feststoffgehait von 11,14Gew.-% auf das im Beispiel 1 verwendete Reinigungssystem aufgegeben.

Während der Reinigung wurden rund 23Om³ 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.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum 'Jntertage-Reinigen von Grubenwasser mit Entfernen der sich im Wasser befindlichen festen Körner sowie des Geschiebe- und Schwebstoffgehaltes desselben durch Zuleiten von Grubenwasser in einen bereits bestehenden Grubenraum beziehungsweise bereits bestehende Grubenräume zum Entfernen des Geschiebe- und Schwebstoffgehaltes durch Absetzen und/oder Filtrieren sowie Sammeln des gereinigten Wassers und dessen Heben aus der Grube oder Verwendung unter Tage, dadurch gekennzeichnet, daß man das dem höher liegenden Abschnitt des bereits bestehenden Grubenraumes beziehnungsweise der bereits bestehenden Grubenräume zugeleitete Grubenwasser mittels Schwerkraft durch den Makro- und/oder Mikrohohlraum beziehungsweise die Makro- und/oder Mikrohohlräume des Grubenraumes beziehungsweise der Grubenräume durchfließen läßt und dieses Verfahren bei Grubenbauen mit Bruchbau anwendet.

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

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

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Ausbau des tiefer liegenden Abschnittes der Strecke(n) verstärkt.

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.