PL187803B1 - Sposób odwadniania nieczynnych kopalni głębinowych - Google Patents

Abstract

ι. Sposób odwadniania nieczynnych kopalni głębinowych, w których wodę w poszczególnych byłych obszarach górniczych, stanowiących obszary odwadniania, odpompowuje się na powierzchnię, utrzymując założony poziom zwierciadła wód, znamienny tym, że dla każdego obszaru odwadniania (A, B) wyodrębnia się co najmniej jeden szyb (s) posiadający najniższe połączenie hydrauliczne (p, p’) z obszarami przyległymi (A, B) i z szybu tego, jako studni odwadniającej (1, 1’, 1”), pompuje się wodę na powierzchnię pompami głębinowymi (2), utrzymując rzędną lustra wody (9) w tej studni odwadniającej (1, 1’, 1”) poniżej poziomu połączenia hydraulicznego (p, p’) z obszarami przyległymi (A, B).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odwadniania nieczynnych kopalni głębinowych, znajdujący zastosowanie szczególnie w przypadku kilku kopalni, zlokalizowanych w zlikwidowanych obszarach górniczych, o oddziałujących na siebie układach hydraulicznych wód podziemnych.

Problem likwidacji kopami głębinowej związany jest w głównej mierze z rozwiązaniem kwestii regulacji stosunków wodnych w naruszonym eksploatacją górotworze. Zaniechanie pompowania wody w likwidowanej kopalni prowadziłoby do utworzenia niekontrolowanych podziemnych zbiorników wodnych, z których woda poprzez zroby lub spękania górotworu dopływałaby do wyrobisk podziemnych sąsiednich kopalń czynnych, tworząc potencjalnie ogromne zagrożenie dla ich bezpiecznego funkcjonowania. Dla uniknięcia takiej sytuacji niezbędnym jest dalsze odwadnianie kopalni likwidowanej, co wiąże się z koniecznością utrzymywania pompowni głównego odwadniania na poziomach oraz co najmniej dwóch szybów, zapewniających prawidłową wentylację wyrobisk odwadniających oraz zapewnienie obsługi tych urządzeń odwadniających. Związane jest to z bardzo wysokimi kosztami, koniecznymi dla takiego sposobu odwadniania przez długi okres czasu. W wielu przypadkach zaniechanie dalszego odwadniania zlikwidowanej kopalni jest niemożliwe, gdyż doprowadziłoby to do zasadniczo zwiększonego dopływu wód do kopalni sąsiednich i powstania w nich dużego zagrożenia wodnego, bądź nawet do powstania zalewisk powierzchniowych, co całkowicie zaburzyłoby układ hydrodynamiczny na znacznym obszarze górotworu.

187 803

Znany jest na przykład z polskiego opisu patentowego nr 176 600 sposób przeprowadzania likwidacji szybu z zabezpieczeniem wód poziomu wodonośnego przed spływem na niższe poziomy, zgodnie z którym, w trakcie wypełniania szybu materiałem skalnym część wód odpompowuje się na powierzchnię, a ich nadmiar odprowadza się grawitacyjnie do ujęcia wody na istniejącym poziomie niższym. Po ułożeniu w szybie na wybranym poziomie warstwy izolacyjnej, szyb ten stanowi studnię głębinową, z której wody pompuje się tylko na powierzchnię. Sposób ten możliwy jest do wykorzystania przy likwidacji szybu funkcjonującej kopalni, gdzie cały układ odwadniania pozostaje w zasadzie niezmieniony, w związku z czym stosunki wodne w obszarze górniczym nie ulegają zakłóceniu.

W innym, znanym na przykład z polskiego opisu patentowego nr 98 767 sposobie pompowania wody kopalnianej z dużych głębokości, wykorzystuje się zintegrowane zespoły pomp, zlokalizowane na różnych poziomach w komorach pomp, z całą infrastrukturą niezbędną dla ich funkcjonowania. Również w tym sposobie utrzymywać należy główny szkielet wyrobisk podziemnych kopalni, co wiąże się z wyżej opisanymi niedogodnościami.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie sposobu odwadniania takiego nieczynnych kopalni głębinowych, który umożliwi utrzymywanie właściwych stosunków wodnych na obszarze jednej lub kilku sąsiadujących ze sobą, zlikwidowanych kopalni, bez konieczności utrzymywania wyrobisk na poziomach tych kopami.

Istota wynalazku polega na tym, że dla każdego obszaru odwadniania zlikwidowanej kopalni wyodrębnia się co najmniej jeden szyb posiadający najniższe połączenie hydrauliczne z obszarami przyległymi i z szybu tego, jako studni odwadniającej pompuje się wodę na powierzchnię pompami głębinowymi, utrzymując rzędną lustra wody w tej studni odwadniającej poniżej poziomu połączenia hydraulicznego z obszarami przyległymi.

Korzystnym jest, gdy pompy głębinowe instaluje się w studni odwadniającej w wyodrębnionym przewodzie sztywnym, którego dolny koniec znajduje się poniżej korka zamykającego szyb nad lustrem wody w tej studni odwadniającej, przez co możliwym staje się kształtowanie właściwych stosunków wodnych, przy jednoczesnym zapełnieniu szybu materiałem skalnym.

Pożądanym jest również, dla zapewnienia prawidłowego dopływu wody do studni odwadniającej, jeśli w istniejących wyrobiskach przyszybowych doprowadzających wodę do wyodrębnionej studni odwadniającej, wykonuje się tamy syfonowo-kaskadowe, dla eliminowania dopływających do tej studni wraz z wodą zanieczyszczeń mechanicznych.

Korzystnym jest także, gdy poziom lustra wody w studni odwadniającej utrzymuje się na poziomie dobranym indywidualnie, odrębnie dla każdej studni odwadniającej, umożliwiając w ten sposób aktywne kształtowanie parametrów hydrodynamicznych w obrębie odwadnianych obszarów'.

W przypadku odwadniania obszaru zespołu kopalni zlikwidowanych celowym jest, gdy poziom lustra wody w poszczególnych studniach odwadniających reguluje się w ramach jednego, wspólnego dla nich układu odwadniania obejmującego wszystkie studnie odwadniające zlokalizowane w sąsiadujących ze sobą obszarach zlikwidowanych kopalni, co umożliwia ciągłe, aktywne kształtowanie stosunków wodnych w tych obszarach.

Zasadniczą zaletą sposobu według wynalazku jest utrzymanie stosunków wodnych w górotworze naruszonym robotami górniczymi nieczynnych kopalni w stanie takim, jak kształtowały się one w trakcie trwania eksploatacji, co ma podstawowe znaczenie dla ochrony środowiska naturalnego. Jednocześnie skutek ten osiąga się bez potrzeby utrzymywania podziemnych pompowni stacjonarnych na nieczynnych poziomach eksploatacyjnych wraz z przynależną infrastrukturą, dzięki czemu powstaje możliwość likwidacji podstawowego szkieletulikwidowanych kopalni. Sposób według wynalazku pozwala na zasadnicze zmniejszenie kosztów pompowania wody w likwidowanych kopalniach, jako że zbędnym jest utrzymywanie

187 803 szybów z czynnymi urządzeniami wyciągowymi oraz pompowni dołowych, a także związanych z nimi kosztów ponoszonych na wentylację wyrobisk, zasilanie energią urządzeń dołowych oraz kosztów robocizny, wynikającej z obsługi i konserwacji tych urządzeń.

Dodatkową zaletą o zasadniczym znaczeniu jest całkowite wyeliminowanie konieczności przebywania pracowników w podziemnych wyrobiskach zlikwidowanych kopalni, a więc zlikwidowanie istotnego czynnika mającego bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo pracy.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie zastosowania na rysunku przedstawiającym sposób odwadniania dwóch sąsiadujących ze sobą kopalni głębinowych, zobrazowanych w uproszczonym przekroju pionowym przez górotwór.

W obszarze odwadniania A o niewielkim dopływie wód głębinowych występują dwa szyby s. Jeden szyb s stanowi studnię odwadniającą 1, w której zainstalowany jest zespół pomp głębinowych 2 służący do pompowania wody do ujęcia 3 na powierzchni 4, natomiast drugi szyb s jest całkowicie zlikwidowany poprzez zapełnienie skałą 5 i szczelnymi korkami 6. W poziomych wyrobiskach 7 doprowadzających wodę do studni odwadniającej 1 wykonane są tamy syfonowo-kaskadowe 8, zatrzymujące unoszone przez wodę zanieczyszczenia mechaniczne. Wodę ze studni odwadniającej pompuje się pompami głębinowymi 2 opuszczonymi z powierzchni 4 w ten sposób, że poziom lustra wody 9 kształtuje się poniżej najniższego czynnego połączenia hydraulicznego p oddziaływującego na sąsiedni obszar odwadniania B w odległości a dobranej do aktualnych warunków dla tej studni odwadniającej 1. W drugim obszarze odwadniania B, o znacznym dopływie wód głębinowych, wyodrębnione są dwa szyby s pełniące funkcję studni odwadniających Γ, 1 ”. Jedna z tych studni 1 ’ posiada przewód sztywny 10 zbudowany z rur lub kręgów wielkośrednicowych, przez który opuszczany jest z powierzchni 4 zespół pomp głębinowych 2. Dolny koniec 11 przewodu sztywnego 10 zlokalizowany jest poniżej korka 12 zamykającego szyb s nad lustrem wody 9, natomiast przestrzeń tej studni odwadniającej 1’ wypełniona jest skałą 5 i odcięta od poziomych wyrobisk 7 łączących ją ze studnią odwadniającą 1” korkami 6. Poziom lustra wody 9 utrzymuje się w dobranej indywidualnie dla tej studni odwadniającej 1’ odległości b poniżej najniższego połączenia hydraulicznego p’ będącego w jej sąsiedztwie. Druga studnia odwadniająca 1” tego obszaru odwadniania B posiada opuszczany z powierzchni 4 zespół pomp głębinowych 2, a doprowadzające do niej wodę poziome wyrobiska 7 wyposażone są również w tamy syfonowo-kaskadowe 8. Wodę pompuje się z niej z takim wyliczeniem, że utrzymuje się poziom lustra wody 9 w odległości c, dobranej indywidualnie poniżej najniższego w jej sąsiedztwie połączenia hydraulicznego p’. Odległości a, b i c od najniższego połączenia hydraulicznego p i p’ w studniach odwadniających 1, 1’, 1” reguluje się w sposób ciągły w ramach jednego wspólnego dla obydwóch obszarów odwadniania A i B układu odwadniania, utrzymując stan hydrauliczny górotworu na w przybliżeniu stałym poziomie.

187 803

187 803

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób odwadniania nieczynnych kopalni głębinowych, w których wodę w poszczególnych byłych obszarach górniczych, stanowiących obszary odwadniania, odpompowuje się na powierzchnię, utrzymując założony poziom zwierciadła wód, znamienny tym, że dla każdego obszaru odwadniania (A, B) wyodrębnia się co najmniej jeden szyb (s) posiadający najniższe połączenie hydrauliczne (p, p’) z obszarami przyległymi (A, B) i z szybu tego, jako studni odwadniającej (1, 1’, 1”), pompuje się wodę na powierzchnię pompami głębinowymi (2), utrzymując rzędną lustra wody (9) w tej studni odwadniającej (1,1’, 1”) poniżej poziomu połączenia hydraulicznego (p, p’) z obszarami przyległymi (A, B).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pompy głębinowe (2) instaluje się w wyodrębnionym w studni odwadniającej (1’) przewodzie sztywnym (10), którego dolny koniec (11) znajduje się poniżej korka (12) zamykającego szyb (s) nad lustrem wody (9) w tej studni odwadniającej (1’).
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w poziomych wyrobiskach (7) odprowadzających wodę do wyodrębnionej studni odwadniającej (1, 1’, 1”) wykonuje się tamy syfonowo - kaskadowe (8).
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że poziom lustra wody (9) w studni odwadniającej (1, 1’, 1”) utrzymuje się na poziomie dobranym indywidualnie dla każdej ze studni odwadniających (11’, 1”).
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że poziom lustra wody (9) w poszczególnych studniach odwadniających (1,1’, 1”) reguluje się w ramach jednego, wspólnego układu odwadniania.