PL102126B1 - A process of preventing and/or liquidating water eruptions occurring at the exploitation of sulphur by the method of underground smelting - Google Patents

Description

***- w 1 • •'• Twórcy wynalazku: Andrzej Gralbania, Aleksander Stepniowski Uprawniony z patentu: Zjednoczenie Kopalnictwa Surowców Chemicznych, Kraków (Polska) Sposób zapobiegania i/lub likwidacji erupcji wodnych wystepujacych przy eksploatacji siarki metoda podziemnego wytapiania Przedmiotem wynalazku jest sposób zapobiegania i/lub likwidacji erupcji wodnych wystepujacych przy eksploatacji siarki metoda podziemnego wy¬ tapiania.

Istotne cechy metody podziemnego wytapiania siarki do których mozna zaliczyc, zatlaczanie go¬ racej wody do zloza szeregiem wspóldzialajacych ze soba termicznie i hydrodynamicznie otworów wiertniczych tworzacych front eksploatacyjny, od¬ biór siarki ze zloza, a tym samym zmniejszenie jego objetosci, osiadanie nadkladu i czesto przerwanie ciaglosci cementacji rur okladzinowych w otworach wiertniczych stwarzaja sprzyjajace warunki dla powstania przebic wód przez nadklad i ich samo- wyplyw okreslanych jako erupcje wodne. Wyplyw wody na powierzchnie poprzez spekane skaly nad¬ kladu lub zniszczona cementacje powoduje rozsze¬ rzanie szczelin, wymywanie materialu skalnego i w konsekwencji zwiekszenie sie z czasem wyply¬ wu wody.

Powstawaniu erupcji i duzej ich czestotliwosci sprzyja wysokie cisnienie wody technologicznej na glowicach otworów eksploatacyjnych, stosowane dla uzyskania takiej chlonnosci zloza, aby wprowa¬ dzone ilosci wody umozliwialy wytapianie siarki w skali przemyslowej. Problem erupcji ma szcze¬ gólnie duze znaczenie w przypadku eksploatacji zlóz plytko zalegajacych stanowiac podstawowe za¬ grozenie eksploatacji. Obszar zagrozenia erupcjami obejmuje front eksploatacyjny, jego zapiecze i bez- posrednie przedpole. Wystepowanie erupcji wod¬ nych przy eksploatacji siarki metoda podziemnego wytapiania powoduje straty i zagrozenia, do któ¬ rych naleza: — straty otworów, które w wyniku erupcji musza byc wylaczone lub" nie zostana wlaczone do eks¬ ploatacji, — straty cieplne, zwiazane z wyplywami goracych wód ze zloza na powierzchnie, — straty zwiazane z mierytmiczna produkcja siarki, — zagrozenie wypadkowe dla zalogi.

Znany jest sposób zapobiegania i likwidacji wy¬ plywów wód zlozowych wedlug zgloszenie P. 146773 polegajacy na tym, ze mieszanine uszczelniajaca wtlacza sie pod cisnieniem przestrzenia miedzy ko¬ lumna rur oslonowych a zapuszczona do niej ko¬ lumna rur wodnych w partie przystropowe serii zlozowej. Metoda ta posiada jednak szereg niedo¬ godnosci do których zaliczyc mozna to, ze jej sto¬ sowanie ograniczone jest — ze wzgedu na niewielki zasieg poziomy uszczelniania — tylko do likwidacji, a nie zapobiegania erupcji, stad przy jej zastoso¬ waniu mozna jedynie w pewnym stopniu ograni¬ czyc straty powodowane erupcjami, lecz nie mozna tych strat wyeliminowac.

Ponadto do dalszych niedogodnosci znanej me¬ tody mozna zaliczyc: duze koszty likwidacji zwiaza¬ ne glównie z kosztownym medium uszczelniajacym, oraz ograniczona stosowalnosc do erupcji o nie¬ wielkiej wydajnosci wyplywu wody a ponadto ma- 102 126 ;102 126 3 la operatywnosc dzialania zwiazana z duza iloscia operacji przygotowawczych i technologicznych, co w przypadku likwidacji erupcji ma duze znacze¬ nie ze wzgledu ma rozszerzanie sie erupcji w miare uplywu czasu.

Znany jest równiez sposób podziemnej eksplo¬ atacji zlóz siarki wedlug patentu polskiego .68558 wykorzystujacy znane i stosowane w róznych od¬ mianach technicznych w technice górniczej, szcze¬ gólnie przy eksploatacji zlóz ropy naftowej, zja¬ wisko wypierania cieczy z por, szczelin i pustek w skalach przez sprezony gaz, w tym takze — sprezone powietrze, przy czym skala o porach wy¬ pelnionych gazem jest nieprzepuszczalna dla cieczy.

Sposób eksploatacji wedlug patentu polskiego 68558 charakteryzuje sie tym, ze w trakcie eksploatacji otworu zmienia sie pionowy zasieg wytopu siarki, t.j. miazszosc zloza poddana dzialaniu goracej wody i objeta wytopem zwieksza sie stopniowo od przy- stropowej warstwy- zloza az do objecia w konco¬ wej fazie eksploatacji otworu calej miazszosci zlo¬ za lub odwrotnie — od warstwy przyspagowej az do objecia w koncowej fazie eksploatacji otworu calej miazszosci zloza, lacznie z warstwa przystro- powa.

Stopniowa zmiana zasiegu wytopu w pionie wy¬ maga wtlaczania goracej wody tylko do odpowia¬ dajacej zalozonemu zasiegowi wytopu czesci miaz¬ szosci zloza, co osiagane jest przez zmiane miaz¬ szosci poduszki sprezonego powietrza w taki spo¬ sób, aby jej miazszosc odpowiadala i pokrywala sie z miazszoscia zloza nie przewidzianego do wytopu w danej fazie eksploatacji otworu. Konieczne zmia¬ ny miazszosci poduszki sprezonego powietrza, wa¬ runkujace zalozony w patencie 68558 przebieg eks¬ ploatacji, co sprowadza sie do utrzymania wody w przestrzeni miedzy rurami okladzinowymi a wod¬ nymi otworu eksploatujacego siarke na poziomie odpowiadajacym zalozonej w danym okresie miaz¬ szosci wytopu, sa uzyskiwane metoda znana z wczesniejszego polskiego patentu 58020, t,j. przez wtlaczanie sprezonego powietrza o odpowiednim cisnieniu przestrzenia miedzy rurami okladzinowy¬ mi a wodnymi otworu eksploatujacego lub odpro¬ wadzanie ta sama droga sprezonego powietrza do atmosfery. Sposób eksploatacji w jednej z odmiany opisanych w patencie, 68558 dopuszcza sytuacje, ze istnieja otwory eksploatujace z których calkowi¬ cie odprowadzono powietrze stwarzajac tym sa¬ mym warunki do penetracji wód zlozowych w skaly nadkladu, stwarzajac tym samym warunki do wy¬ stapienia erupcji przy lub w poblizu otworów eks¬ ploatujacych. Ponadto prowadzenie eksploatacji zgodnie z powyzszym wynalazkiem nie zabezpie¬ cza i" nie powoduje likwidacji erupcji wystepuja¬ cych na zapleczu i przedpolu eksploatacji.

Niezaleznie od powyzszych niedogodnosci zachodzi istotna trudnosc w stosowaniu sposobu, eksploatacji zloza siarki wedlug patentu 68558 polegajaca na tym, ze dla jego wykorzystania przy najbardziej technicznie i ekonomicznie uzasadnionej eksploa¬ tacji zespolem wzajemnie na siebie oddzialywuja¬ cych termicznie i hydrodynamicznie otworów eks¬ ploatacyjnych niezbedne jest zalozenie, ze otwory tworzace front eksploatacyjny zawsze znajduja sje 4 w jednakowej fazie eksploatacji, to znaczy w kaz¬ dym z tych otworów czesc miazszosci zloza, objeta wytopem i czesc miazszosci zloza, wypelniona po- - wietrzem sa jednakowe, gdyz inaczej spodziewac sie mozna niekontrolowanych przeplywów miedzy otworami, a tym samym zaburzen w zalozonym przebiegu procesu wytopu w róznych fazach eks¬ ploatacji.

Zalozenie odnosnie równoczesnosci faz eksploa¬ tacji jest trudne do technicznej realizacji, glównie ze wzgledu na zaleznosc przebiegu wytopu od lo¬ kalnych, zmiennych wlasnosci i parametrów zloza siarki, co W zasadzie ogranicza stosowalnosc spo¬ sobu eksploatacji wedlug patentu 68558 do eksplo¬ atacji odosobnionymi, wzajemnie na siebie nieod- dzialywujacymi otworami eksploatujacymi, co nie jest aktualnie szerzej stosowane w technologii eks¬ ploatacji siarki.

Celem wynalazku jest usuniecie lub conajmniej zmniejszenie niedogodnosci znanych sposobów za¬ pobiegania i likwidacji erupcji wodnych, a zada¬ niem technicznym do rozwiazania opracowanie spo¬ sobu, który pozwolilby odciac kontakt wód zlozo¬ wych ze skalami nadkladu w trakcie eksploatacji i na zapleczu eksploatacji i na calym obszarze któ¬ ry ma byc chroniony przed erupcjami lub na któ¬ rym erupcje maja byc zlikwidowane.

Sposób zapobiegania i/lub likwidacji erupcji wodnych wystepujacych przy eksploatacji siarki metoda podziemnego wytapiania zgodnie z wyna¬ lazkiem polega na tym, ze przerwania kontaktu wód goracych znajdujacych sie w zlozu ze skalami nadkladu oraz cementacje rur okladzinowych w ot¬ worach dokonuje sie przez wytworzenie w przy- stropowej czesci zloza warstwy wypelnionej gazem, przy czym cisnienie pod którym zatlacza sie gaz do zloza dobiera sie w taki sposób, aby przy uwzglednieniu lokalizacji otworów zatlaczajacych gaz wzgledem frontu eksploatacyjnego oraz wla¬ snosci i parametrów zloza siarki utrzymac w zlozu niewielka grubosc warstwy wypelnionej gazem, przy równoczesnym objeciu jej zasiegiem — w po¬ ziomie — obszaru zloza, który ma byc chroniony przed erupcjami lub na którym erupcje maja byc zlikwidowane. Ponadto sposób zgodnie z wynalaz-- kiem polega na tym, ze warstwe gazowa korzystnie jest utworzyc na obszarze otworów wylaczonych z eksploatacji i/lub otworów eksploatujacych siar¬ ke i/lub otworów odwierconych na przedpolu eks¬ ploatacji dla potrzeb przyszlej eksploatacji, przy czym zatlaczanie powietrza odbywa sie przy pomo¬ cy otworów wiertniczych zlokalizowanych na ob¬ szarze zalozonego wystepowania warstwy wypelnio¬ nej gazem, szczególnie korzystnie otworów wyla¬ czonych na zapleczu i/lub eksploatujacych i/lub przygotwanych na przedpolu dla potrzeb przyszlej eksploatacji.

Sposób wedlug wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny przez zloze do którego wtlacza sie gaz otworami eksploatacyj¬ nymi, a fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny przez zloze do którego wtlacza sie gaz otworami na zapleczu eksploatacji. so 40 45 50 55 605 Sposób zapobiegania i/lub likwidacji erupcji wodnych wystepujacych przy eksploatacji siarki metoda podziemnego wytapiania zgodnie z wyna¬ lazkiem przedstawionym w~ przykladzie wykona¬ nia na rysunku fig* 1 polega na tym, ze wtlacza sie sprezony gaz 1 otworami eksploatacyjnymi 2, który tworzy przy stropie zloza 3 warstwe wypel¬ niona gazem 4. Natomiast sposób zapobiegania i/lub likwidacji erupcji wodnych wystepujacych przy eksploatacji siarki metoda podziemnego (wytapiania zgodnie z wynalazkiem przedstawionym w przykla¬ dzie wykonania na rysunku fig. 2 polega na tym, ze wtlacza sie sprezony gaz 1 otworami wylaczo¬ nymi z eksploatacji 5 zlokalizowanymi na zapleczu eksploatacji, który tworzy przy stropie zloza siarki 3 warstwe wypelniona gazem 4. Ponadto na fig. 1 i 2 pozycja 6 oznacza otwory przygotowane na przedpolu eksploatacji, pozycja 7 oznacza otwory odprezajace, pozycja 8 skaly nadkladu, pozycja 9 wode, a pozycja 10 plynna siarke.

Prowadzac eksploatacje zgodnie z wynalazkiem korzystnie jest aby warstwa wypelniona gazem 4 miala miazszosc rzedu 1—2 metrów w rejonie frontu eksploatacyjnego. W obecnym stanie techno¬ logii eksploatacji otworowej siarki zaklada sie, ze korzystne jest uzycie powietrza jako medium wy¬ pelniajacego warstwe przystropowa zloza siarki, co nie wyklucza zastosowania innych gazów, na przy¬ klad gazów spalinowych zakladów grzewczych ko¬ paln otworowych siarki, spalin z kotlowni.

Regulacji miazszosci warstwy wypelnionej gazem w przypadku, gdy odbiega ona od zalozonej, doko¬ nuje sie przez zmiany cisnienia i ilosci powietrza na otworach zatlaczajacych i/lub przez odpuszcza¬ nie powietrza do atmosfery otworami wiertniczymi nie eksploatujacymi, a zlokalizowanymi w rejonie wystepowania warstwy skalnej wypelnionej gazem.

W zaleznosci od skali stosowania sposobu zgodnie z wynalazkiem mozna rozróznic i wydzielic: — zapobieganie w polaczeniu z likwidacja istnie¬ jacych erupcji w skali oalych pól i frontów eksploatacyjnych, obejmujace orientacyjnie; po¬ wierzchnie frontu eksploatacyjnego (rejonu wy¬ topu), rejon zaplecza eksploatacji i rejon bez¬ posredniego przedpola, — zapobieganie w polaczeniu z likwidacja istnie¬ jacych erupcji* na wydzielonej czesci frontu, ewentualnie grupie otworów zagrozonych erup¬ cjami, niezaleznie od ich lokalizacji — zapobieganie wzglednie likwidacja erupcji dla pojedynczego otworu, niezaleznie od jego loka¬ lizacji.

Odpowiednio teraz do skali dzialania mozna do¬ brac rodzaj, ilosc i lokalizacje otworów zatla¬ czajacych sprezany gaz, który zatlacza sie do zloza w znany sposób. 2 126 • 6 Efektem technicznym stosowania sposobu zgodnie z wynalazkiem bedzie: — ograniczenie czestotliwosci erupcji i zmniejsze¬ nie strat z tego tytulu oraz strat energii cieplnej, zwiazanej z wyplywem erupcyjnym wód ze zlo¬ za, — ograniczenie lub wyeliminowanie dotychczas stosowanej metody likwidacji erupcji wedlug "zgloszenia P. 146773, ewentualnie rozszerzenie granic jej stosowalnosoi poprzez wstepna likwi¬ dacje erupcji metoda zgodnie z wynalazkiem, , — polepszenie bilansu cieplnego eksploatacji otwc- 1 rowej, — wyeliminowanie zjawiska rozmywania skal nad- kladu wystepujacego przy erupcji ^wodnej prze,: wytworzenie przystropowej warstwy gazowe;', przy której w przypadku wystapienia spekania skal nadkladu zamiast wody, bedzie wciskalo sie powietrze, które w miare uplywu czasu spo- woduje siamouszczelnienie nadkladu, przy czym samouszczelriienie bedzie potegowane przez osia¬ danie górotworu w miare wytapiania siarki ze zloza.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób zapobiegania i/lub likwidacji erupcji wodnych wystepujacych przy eksploatacji siarki metoda podziemnego wytapiania, znamienny tym, ze przerwanie kontaktu wód goracych znajdujacych 3e sie w zlozu (3) ze skalami nadkladu (8) oraz ce¬ mentacja rur okladzinowych w otworach dokonuje sie przez wytworzenie w przystropowej czesci zloza (3) warstwy wypelnionej gazem (4) przy czym ci¬ snienie pod którym zatlacza sie gaz do zloza dobie- 35 ra sie w taki sposób, aby przy uwzglednieniu lo¬ kalizacji otworów zatlaczajacych gaz wzgledem frontu eksploatacyjnego oraz wlasnosci i para¬ metrów zloza siarki (3) utrzymac w zlozu niewiel¬ ka grubosc warstwy wypelnionej gazem (4), .przy 40 równoczesnym objeciu jej zasiegiem w poziomce zloza, który ma byc chroniony przed erupcjami lub na którym erupcje maja byc zlikwidowane.

2. Sposób zapobiegania i/lub likwidacji erupcji wodnych wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze « warstwe gazowa (4) korzystnie tworzy sie na ob¬ szarze otworów wylaczonych z eksploatacji (5) i/lub otworów eksploatujacych siarke (2) i/lub ot¬ worów odwierconych na przedpolu eksploa¬ tacji (6) dla potrzeb przyszlej eksploatacji, przy 50 czym zatlaczanie powietrza odbywa sie przy po¬ mocy otworów wiertniczych zlokalizowanych na obszarze zalozonego wystepowania warstwy wypel¬ nionej gazem, szczególnie korzystnie otworów wy¬ laczonych na zapleczu i/lub eksploatujacych i/lub 65 przygotowanych na przedpolu dla potrzeb przyszlej eksploatacji. \V 102 126 ts^i , ^ .+- -+- ^& ^16* 4- -i^ Il Ftg-/. r^^^SsB^jp---"^^"If" ZzzZZZEZZZZZZZZZZZZ^. ^1 Fig. Z. LDA Nr 2 Typo — zam. 194/79 — 110 egz. Cena zl 45.—