PL177231B1 - Sposób lokowania popiołów lotnych w pustkach poeksploatacyjnych, zawodnionych lub trudnodostępnych - Google Patents

Abstract

Sposób lokowania popiolów lotnych w pustkach poeksploatacyjnych, zawod- nionych lub trudnodostepnych, polegajacy na wtlaczaniu do zrobów mieszaniny zasolonej wody kopalnianej i drobnofrakcyjnych materialów, znamienny tym, ze rozpoczynajac od dolnych rejonów podsadzanego wyrobiska rurociagami wtlacza sie pod cisnieniem, co najmniej o 1 atmosfere wiekszym niz cisnienie panujace u wylotu rurociagu, material drobnofrakcyjny w postaci popiolów lotnych, który wstepnie miesza sie z woda, zas wode pobiera sie z zawodnionych zrobów kopalnianych, natomiast nadmiar wody odprowadza sie z odwiertów wykonanych w górnych rejonach podsadzanego wyrobiska, a w konco- wym etapie podsadzania dodaje sie substancje wiazace. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób lokowania popiołów lotnych w pustkach poeksploatacyjnych, zawodnionych lub trudnodostępnych gruzowiskach zawałowych, stosowany w podziemiach kopalni w celu ich utylizacji.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 165 948 sposób lokowania lotnych pyłów w pustkach zawałowego gruzowiska poeksploatacyjnych przestrzeni podziemi kopalń, w którym mieszaninę wody i pyłu wprowadza się do najwyżej położonego miejsca wyrobiska, przy czym dolną część wyrobiska obejmującą 1/3 do 1/2 jego objętości wypełnia się mieszaniną złożoną z bardziej nawodnionej mieszaniny pyłowej niż w pozostałej górnej części wyrobiska. Nadmiar wody jest odprowadzany rurami i zwykle stanowi czynnik zanieczyszczający wody powierzchniowe i w konsekwencji środowisko naturalne. Regulacja gęstości mieszaniny wprowadzanej w różnych poziomach do wyrobiska jest uwarunkowana koniecznością jego skuteczniejszego wypełnienia pyłami.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 158 411 sposób tamowania zrobów, pustek poeksploatacyjnych i wyrobisk górniczych wypełnianych wodną mieszaniną podsadzkową zawierającą materiały drobnofrakcyjne. Wypełniane zroby izoluje się tamami wykonanymi z materiałów nierozpuszczalnych w wodzie i słabo rozpuszczalnych, a zatrzymujących drobnoziarniste frakcje wprowadzonej podsadzki, przy czym reguluje się prędkość przepływu medium przez tamę i szerokość tamy. Wprowadzanie mieszaniny dokonywane jest w górnych partiach wyrobiska, a w charakterze tam stosowane są konstrukcje oparte na materiałach syntetycznych lub roślinnych.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 161 657 sposób zmniejszenia zrzutów wód zasolonych z kopalń węgla kamiennego do cieków wodnych, charakteryzujący się tym, że zasolone wody kopalniane ujmuje się selektywnie i wprowadza jako wodę zarobową do sporządzania masy podsadzkowej z pyłów dymnicowych, korzystnie wzbogaconych dodatkiem gipsu lub/i anhydrytu w ilości nie większej niż 40% masowych.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 159 646 sposób lokowania odpadów poflotacyjnych w podziemiach kopalni, według którego odpady lokuje się w zrobach zawałowych, doprowadzając je tam w postaci mieszaniny z wodą pod ciśnieniem rurociągu, zlokalizowanym w górnej części zrobów zawałowych, W przestrzeni nad pustkami skał zawału wypełnianymi wytrącającymi się w nich cząstkami stałymi mieszaniny, odbiera się wydzielającą się z mieszaniny sklarowaną wodę i odprowadza do systemu odwadniania kopalni.

177 231

Wspólną cechą większości znanych sposobów podsadzania jest wymóg uprzedniego wypompowywania znajdującej się w wyrobiskach wody, najczęściej za pomocą otworów wiertniczych lub wyrobisk górniczych. Wiąże się to ze znacznymi kosztami procesu pompowania wody, a w tym kosztami niezbędnych instalacji i eksploatacji. W suchych wyrobiskach wtłaczanie do ściśle określonych miejsc, takich jak: skrzyżowania upadowe dowierzchni z chodnikami piętrowymi, rejony szybików lub skrzyżowań przekopów w górnych rejonach zrobów przeznaczonych do podsadzania silnym strumieniem mieszaniny podsadzkowej z jednoczesnym odpompowywaniem przefiltrowanej wody z ich dolnych rejonów, powoduje wymuszony ruch wody z drobnoziarnistym materiałem, jakim są popioły lotne, które powoli przemieszczając się w dół podsadzają kolejne wyrobiska.

Natomiast w płytkich, niedostępnych, starych i zawodnionych wyrobiskach lub innych pustkach poeksploatacyjnych znane sposoby podsadzania nie zapewniają wymaganej skuteczności lub wręcz są niemożliwe do realizacji.

Istotą wynalazku jest sposób lokowania popiołów lotnych w pustkach poeksploatacyjnych, zawodnionych lub trudnodostępnych, według którego do podsadzania pobiera się wody wypełniające zroby kopalniane, po czym miesza się z materiałami drobnofrakcyjnymi, a zwłaszcza z popiołami lotnymi i wtłacza się za pomocą rurociągu do podsadzonego wyrobiska rozpoczynając od jego dolnych rejonów. Wtłaczanie przeprowadza się ciśnieniowo, zaś ciśnienie jest co najmniej o 1 atmosferę większe od ciśnienia statycznego w miejscu wylotu rurociągu z mieszaniną podsadzkową. Natomiast nadmiar wody odprowadza się z odwiertów wykonanych w górnych rejonach podsadzanego wyrobiska. W końcowym okresie podsadzania wyrobiska do mieszaniny podsadzkowej dodaje się substancje wiążące.

Sposób według wynalazku znacznie zmniejsza koszty podsadzania płytkiego wyrobiska górniczego, zwłaszcza zawodnionego, gdyż bezpośrednio wykorzystuje wodę zarobową jako nośnik materiału podsadzkowego, którym jest popiół lotny.

Dodanie do mieszaniny substancji wiążących, takich jak cement portlandzki, czy wapno pokarbidowe, znacznie ułatwia transport mieszaniny za pomocą rurociągów podsadzkowych, zmniejsza ich ścieralność, nie wymaga specjalnych urządzeń mieszalniczych i może być przygotowywana w typowych instalacjach podsadzkowych jak i w przenośnych urządzeniach polowych. Dzięki dodatkowi wapna pokarbidowego, zawarte w wodach kopalnianych związki metali ciężkich ulegają wytrąceniu, osadzając się w podsadzanych zrobach i nie zanieczyszczają odprowadzanych przez kopalnie wód.

Natomiast ciecz nośna złożona ze słonej wody kopalnianej dodawana w formie zawiesiny do zmywania lub zwilżania popiołów lotnych w mieszalniku lub zbiorniku zmywczym a następnie razem mieszane, spłukiwane i transportowane powodują znaczne uproszczenie technologii wypełniania, zwłaszcza płytko zalegających pustek poeksploatacyjnych i rekonsolidacji skały płonnej wypełniającej te pustki oraz zmniejszenie kosztów z jednocześnie korzystnym zastosowaniem uciążliwych ekologicznie odpadów.

Przykład. Sposób polega na tym, że odpompowana ze zrobów woda jest kierowana do mieszalnika wytwarzającego mieszaninę podsadzkową, a następnie wraz z popiołami kierowana jest rurociągami do zrobów, poczynając od jego dolnych rejonów. Po zakończeniu podsadzania nadmiar wody odbiera się w górnej części wyrobiska lub w otworze wiertniczym tak długo jak wypompowywana woda nie zawiera znaczących ilości popiołów. Pozostała część wody zawarta w popiołach będzie związana po pewnym czasie z popiołami. Popioły lotne lub popioły z procesu suchego odsiarczania spalin zmieszane z hutniczym żużlem granulowanym regulują skutecznie odczyn pH cieczy nośnej, którą jest woda kopalniana a jednocześnie stanowią bardzo skuteczny wypełniacz przestrzeni międzyziarnowej co znacznie zmniejsza ściśliwość zastosowanej podsadzki. Dodatek popiołów lotnych w granicach od 1 do 45% wagowych powoduje zmniejszenie ściśliwości takiego materiału podsadzkowego do 7,0% przy ciśnieniu 15 MPa i zaliczenie go do I klasy materiałów podsadzkowych. Mieszanina podsadzkowa ulega zestaleniu i po około 28 dniach osiąga wytrzymałość od 4 do 20 MPa w zależności od ilości i rodzaju dodawanego

177 231 popiołu. W celu przyspieszenia wiązania należy zastosować pewne ilości środków wiążących, takich jak, cement portlandzki, wapno hutnicze lub inne znane środki. Wapno pokarbidowe jest aktywatorem wiązania w ilości powyżej 100 g na litr zasolonej wody kopalnianej. Dodanie zaś mniejszej ilości wapna pokarbidowego niż 100 g/l cieczy nośnej, neutralizuje skutecznie kwaśny odczyn wód kopalnianych, zmienia pH środowiska wodnego na 8,5 do 9,5 co bardzo ułatwia wytrącanie zawiesiny i zmniejsza ilość substancji stałych wynoszących przez te wody do cieków powierzchniowych, zwłaszcza metali ciężkich. Dodatek substancji wiążących, podawany do mieszaniny w końcowym stadium wypełniania zrobów, izoluje je od ewentualnych dopływów wody, na przykład utworzonej przez opady atmosferyczne.

Proponowany sposób umożliwia znaczne uproszenie technologii wypełniania zawodnionych i płytko zalegających pustek poeksploatacyjnych i rekonsolidacji skały płonnej wypełniającej te pustki oraz zmniejsza koszty poprzez zastosowanie uciążliwych ekologicznie odpadów z procesów spalania, które zalegają w postaci hałd.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób lokowania popiołów lotnych w pustkach poeksploatacyjnych, zawodnionych lub trudnodostępnych, polegający na wtłaczaniu do zrobów mieszaniny zasolonej wody kopalnianej i drobnofrakcyjnych materiałów, znamienny tym, że rozpoczynając od dolnych rejonów podsadzanego wyrobiska rurociągami wtłacza się pod ciśnieniem, co najmniej o 1 atmosferę większym niż ciśnienie panujące u wylotu rurociągu, materiał drobnofrakcyjny w postaci popiołów lotnych, który wstępnie miesza się z wodą, zaś wodę pobiera się z zawodnionych zrobów kopalnianych, natomiast nadmiar wody odprowadza się z odwiertów wykonanych w górnych rejonach podsadzanego wyrobiska, a w końcowym etapie podsadzania dodaje się substancje wiążące.