PL44214B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano dnia 4 marca 1961 r.BJUlc S?/OP BIBLIOTEKA JCZ^:U ^^^Plc^^^Ujrtwi i POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 44214 sA m/06 * KI. 5 b, 12/10 Wiktor Spychala "Warszawa, Polska Stanislaira Spychala Warszawa, Polska Henryk Laguna Warszawa, Polska Zt)ignieuj Chrzan£iuski Warszawa, Polska Sposób eksploatacji zlóz kopalin stalych i urzadzenie do stosowania tego sposobu PaJtent trwa od dnia 1 marca 1960 r.Do eksploatacji zlóz cennych kopalin stalych stosuje sie obecnie dwie zasadnicze metody: odkrywkowa i chodnikowa, eksploatacje zas kopalin plynnych lub gazowych prowadzi sie zazwyczaj metoda wiertnicza. W przypadkach wyjatkowych, kiedy kopaliny stale sa latwo rozpuszczalne w wodzie, jak np. sole potasow- 2Ów, lub moga przechodzic w stain plynny, jak np. siarka pod wplywem przegrzanej wody, stosuje sie równiez metode wiertnicza.Czesto jednak cenne zloza stale zalegaja w takich warunkach geologicznych, iz ich eks¬ ploatacja odkrywkowa lub chodnikowa jest bar¬ dzo utrudniona a nawet wrecz niemozliwa, jak to ma miejsce np. w przypadku zlóz zalanych woda gruntowa pod cisnieniem, pokladów zale¬ gajacych pod dnem duzych zbiorników wodnych, mórz i oceanów, albo zlóz pierwiastków pro¬ mieniotwórczych o natezeniu promieniowania niebezpiecznym dla zdrowia.Sposób wedlug wynalazku umozliwia eks¬ ploatacje zlóz kopalin stalych, zalegajacych w wymienionych wyzej warunkaph geologicz¬ nych, nie sprzyjajacych eksploatacji znanymimetodami górniczyimi, a polega na tym, ze ko¬ paliny przeprowadza sie jeszcze pod ziemia dzialaniem energii kiLnetyicznej striumiemia wo¬ dy w stain rozdrobnienda, umozliwiajacy jw£- tworzenie plynnego urobku^ który wydobywa sie na powierzchnie przez oftwory wiertnicze i dopiero na powierzchni) poddaje sie odpo¬ wiedniej obróbce technologicznej, majacej na celu wydobycie surowica. Eksploatacja odbywa sie wiec zupelnie bez udzialu podziemnej za¬ logi górniczej.Woda pozostala po wydobyciu surowca, czesto mocno zanieczyszczona produktami ubocznymi, moze byc bez poddawania obrób¬ ce oczyszczajacej wprowadzona z powirotem pod ziemie, gdzie znowiu moze spelniac zadanie wyplukiwania zloza. W ten sposób woda sta¬ nowi tylko nosnik, umozliwiajacy wydobywa¬ nie kopalin na powierzchniie. i krazy w obiegu jak gdyby zamknietym, dzieki czemu nie ma potrzeby budowy kosztownych oczyszczalni- ków i niie ma niebezpieczenstwa zatruwania rzek szkodliwymi sciekami. Oczywiscie, jezeli woda po eksploatacji nie stanowi zagrozenia pod wzgledem teologicznymi, mozna stasowac obieg otwarity.Wyitworzetnie_pod ziemia plynnego urobku, unoszacego kopaliny^ dokonuje sie wedlug wy¬ nalazku stosujac sztuczna erozje lulb sufozje za pomoca kierowanych strumieni, obdarzonych energia kinetyczna, wystarczajaca dla crozdrofo- nienia urobku w stan zawiesiny lub emulsji.Wytworzenie w sitrumienliiu usrobkowym energii kinetycznej, wystarczajacej do kruszenia zlo¬ za, mozna osiagnac wedlug wynalazku nadajac strumieniowi odpowiednia predkosc lub wy¬ twarzajac w nim drgania o czestotliwosci pod- dzwiekowej, dzwiekowej lub naddzwiekowej.Wytwoirzenie pod ziemia silnych strumieni cieczy urobkowej w zlozu, napelnionym woda gruntowa, moze byc nieraz sprawa trudna, gdyz zasieg strumienia wody w samym osrodku wodnym jest stosunkowo nieduzy. W takich przypadkach w celu 'powiekszenia zasiegu stru¬ mienia mozna wedlug wynalazku wytworzyc w otoczeniu Uyszy "wyrzutowej (pradownica) obszar gazowy, w którym zasieg strumienia przy danej predkosci wyjsciowej bedzie znacz¬ nie wiekszy.Wytworzenie obszaru gazowego (kawerny) w otoraenlu^sfllmllenia ~nioze' 1£Cctokonane, np. przez wtloczenie powietrza lub innego gazu specjalnym przewodem gazowym, otwartym W poblizu dyszy strumieniowej. Gaz mozna wprowadzic do zloza równiez w stanie roz¬ puszczonym w wodzie, wtlaczanej do zloza ewentualnie pod cisnieniem lub w postaci emulsijli gazowej. W warunkach sprzyjajacych mozna wytwarzac gaz w samym zlozu sposo¬ bem chemicznym, np. wprowadzajac pod zie¬ mie razem z woda kwas siarkowy lub solny, który w zetknieciu z weglanami lub siarczka¬ mi bedzie wytwarzal dwutlenek wegla lub siarkowodór., W celu podniesienia skutecznosci dzialania cieczy urobkowej mozna ja poddac dzialaniu czynników fizycznych, np. ciepla lub pradu elektrycznego, albo czynników chemicznych, np. emulgatorów lub rozpuszczalników.Razem z woda, wprowadzana do podziem¬ nego zloza, mozna wprowadzic czynniki do zestalania gruntu, co moze byc potrzebne wtedy, gdy strop lub spag zloza sklada sie z gruntów jalowych i latwo przepuszczalnych, np. zwirów i piasków. W tym przypadku w celu unikniecia rozplywu cieczy urobkowej w warstwach jalowych nalezy uprzednio przez odpowiednie kierowanie cieczy, zawierajacej czynniki zestalajace, wytworzyc w zlozu celo¬ wo rozmieszczone kanaly, które beda prowa¬ dzily ciecz urobkowa w pozadanym kierunkuv Eksploatacje zloza sposobem wedlug wyna¬ lazku nalezy prowadzic wedlug ulozonego z góry planu, opracowanego na podstawie wstepnego rozpoznania geologicznego. W pierw¬ szej fazie eksploatacji wierci sie jeden lub kil¬ ka otworów az do zloza i wprowadza sie rury ewentualnie wspólsrodkowe, zakonczone glo¬ wicami z dyszamii, które w irazie potrzeby mozna zdalnie sterowac z powierzchni w celu wyrzucania strumienia cieczy w pozadanym kierunku, a przede wszystkim ku rurze odpro¬ wadzajacej 'plynny urobek na powierzchnie.Po pewnym czasie Medy eksploatacja obrane¬ go obszaru dobiega konca, mozna w sasiedz¬ twie wywiercic nowe otwory i wprowadzic do nich nowe rury doplywowe i odplywowe, tak iz pierwotny obszar eksploatacji zostaje roz¬ szerzony w kierunku poziomym i ewentualnie pionowym. W ten sposób mozna stopniowo objac systemem otworów wiertniczych cale za¬ glebie cennej kopaliny, przy czym w tym obszarze wymusza sie rozmaicie skierowane strumienie, laczace sie w cale systemy pod¬ ziemnych rzek i dorzeczy. W tych miejscach, gdzie eksploatacja przez otwory wiertnicze - 2 -doprowaclziia do wyczerpania zloza, otwory likwiduje sie, a odzyskane rury przenosi sie do nowych obszarów. Przed zlikwidowaniem otworu mozna wprowadzic do wyczerpanego zloza odpowiednia podsadzke.Na rysunku fig. 1 przedstawia zakonczenie rury, stanowiace szczegól urzadzenia wedlug wynalazku w /przekroju pionowym, a fig. 2 — ten sam szczegól w przekroju poziomym.Wewnaifcrz szerokiej rury I, przeznaczonej do odprowadzenia) urobku sa umieszczone dwie waskie rury 2 i 3, z których jedna jest prze¬ znaczona do wprowadzania wody, a druga do wprowadzania powietrza. Rury 2 i 3 sa zakon¬ czone dyszami 4 i 5, które sa jpolaczone z rura¬ mi za pomoca przegubów 6 i 7, umozliwiaja¬ cych ustawienie dysz pod dowolnym katem w plaszczyznie pionowej za pomoca urzadze¬ nia zdalnego sterowania, nie przedstawionego na rysunku. Ponadto rury 2 i 3 maja moznosc obracania sie dokola swych osi pionowych.Obydwa ruchy obrotowe: rur i dysz, zlozone razem, umozliwiaja kierowanie strumieni wo¬ dy i powietrza w odpowiednio wybranych kie¬ runkach.Eksploatacje zloza sposobem wedlug wyna¬ lazku za pomoca urzadzenia przedstawionego. na rysunku przeprowadza sie w sposób opisa¬ ny ponizej. W przypadku pochylonej warstwy zloza mozna rozpoczynac eksploatacje od cze¬ sci zlóz wyzej polozonych, jednakze w obsza¬ rze poddanym eksploatacji nalezy umiescic pierwszy otwór wiertniczy w najglebszej cze¬ sci zaplanowanego obszaru dla zachowania spadku, wystarczajacego do podziemnego na¬ turalnego splywu wód z urobkiem od obsza¬ rów wyzszych ku nizszym, czyli do rury wy¬ dobywczej. Wyplyw wody z urobkiem z otwo¬ ru wylotowego moze nastepowac samoczyn¬ nie na skutek sprezenia gazów w kanalach i kawernach, przekraczajacego cisnienie slupa wody z urobkiem. Na poczatku eksploatacji obszaru wierci sie pierwszy otwór do najniz¬ szego punktu zamierzonego obszaru eksploata¬ cyjnego zloza. Pierwszy otwór wiertniczy sta¬ nowi zespól trzech rur (fig. 1 i 2) ó srednicach, odpowiadajacych mozliwosci eksploatowania przewidzianej ilosci wód z urobkiem w okres¬ lonym czasie. Strumien wody z rury wezszej urabia zloze w kierunku swego dzialania, a woda z urobkiem wyplywa samoczynnie ku górze rura najszersza. Skutecznosc urobkowa strumienia w tych warunkach moze obejmo¬ wac obszar co najwyzej w promieniu kilku metrów, to tez po utworzeniu kawerny wstep¬ nej, korzystajac z mozliwosci sterowania dysza zarówno w pioniie, jak i w poziomie, podmy¬ wa sia czesc zloza otaczajaca dolny odcinek rury wylotowej. Nastepnie obniza sie mure z dysza tak, by przegub dyszy znajdowal sie po¬ nizej dolnego wylotu rury, doprowadzajacej od tej chwili powietrze. Potem zgina sie prze¬ gub kifgujac za pomoca naziemnego urzadze¬ nia zd^Siego sterowania kolejno w róznych kierunkach pionowych, natomiast zmiane kie¬ runku w plaszczyznie poziomej dokonuje sie przez obrót rury doprowadzajacej wode do dyszy. Druga rura wprowadza sie gaz, najczes¬ ciej bedzie to powietrze z kompresora pod ci¬ snieniem, zaleznym od glebokosci otworu wy¬ dobywczego. Powietrza wypierajace wode z urobkiem z czesci kawerny, polozonej powy¬ zej dolnego otworu wydobywczego, tworzy przestrzen gazowa, przez która juz moze stru¬ mien wody wyplywajacej z dyszy siegac dosc daleko. Granica zasiegu sttruimtienia wody okresla w najkorzystniejszym przypadku po¬ lowe odsitepu nastepnego otworu wiertniczego, jednakze moze sie okazac korzystniejsze umieszczenie kilku, np. trzech otworów na obwodzie zasiegu strumienia z pierwszego otworu. Po utworzeniu nastepnych otworów wiertniczych urabianie zloza nastepuje na ob¬ wodzie przestrzeni juz wyeksploatowanej, a z pierwszej rury wyjmuje sie zbyteczne juz obie rury wewnetrzne zostawiajac ten otwór wylacznie do wyplywu urobku. Otwory nastep¬ ne sluza wylacznie do wprowadzania wody i powietrza, dlatego tez odpada w nich stosowa¬ nie rury wydobywczej. Do wprowadzania po¬ wietrza stosuje sie waska rure, a dysze wodna umieszcza sie tylko na rurze zewnetrznej. W ten sposób caly urobek wyplywa otworem pierw¬ szym. Po wyeksploatowaniu zloza z zasiegu strumieni, tryskajacych z nowych otworów, in¬ staluje sie nastepne w coraz to wiekszej liczbie, uzyskujac w ten sposób wzrastajaca szybkosc wydobywania zloza. Dalsze rury po wyeksploa¬ towaniu przyleglego obszaru zloza moga byc wykorzystane równiez do wyplywu urobku lub tez mozna je zlikwidowac albo wyzyskac do za¬ kladania podsadzki. Wody wyplywajace moga byc skierowane do obiegu zamknietego.Sposób wedlug wynalazku, polegajacy na wywolaniu krazenia cieczy urobkowej w syste¬ mie rur miedzy gleboka warstwa zloza geolo¬ gicznego a urzadzeniami górniczymi! i (przetwór- - 3 -Czymi, zbudowanymi na powierzchni ? umozli¬ wia przemyslowe wykorzystanie nawet takich zlóz, których eksploatacja znanymi metodami byla by niemozliwa lub nieoplacalna. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób eksploatacji zlóz kaoalim stalych me¬ toda wiertnicza przez wytworzenie w pod¬ ziemnym zlozu plynnego urobku za pomoca sztucznej enozji lub sufozji, wywolanej dzia¬ laniem udarowym kierowanego zdalnie stru¬ mienia wody, znamienny tym, ze plynny urobek, wyprowadzony przez pompowanie lub unoszenie za pomoca gazu pod cisnie¬ niem na powierzchnie, po obróbce technolo¬ gicznej, oddzielajacej kopaline od wody, wprowadza sie z powrotem do zloza, przy czym w otoczeniu strumieni cieczy wytwa¬ rza siie atmosfere gazowa, np. przez wtlocze¬ nie powietrza lub wywiazywanie gazu z sa¬ mego zloza sposobem chemicznym.

2. Urzadzenie do eksploatacji zlóz podziem¬ nych siposobem wedlug zastrz. 1/ skladajace sie z rur przepuszczonych do zloza przez otwór wiertniczy, z których jedne przewo¬ dza wode, wyrzucana pod cisnieniem w sa¬ mym zlozu w postaci silnych strumieni, inne wprowadzaja gaz sprezony do miejsca dzia¬ lania strumieni, a jeszcze inne sluza do od¬ prowadzania plynnego urobku na powierzch¬ nie, znamienne tym, ze rury (2, 3), dopro¬ wadzajace wode i gaz pod cisnieniem, lub tylko ich konce sa umieszczone w otworze wiertniczym obrotowo dokola wlasnej osi i zakonczone dyszami (4, 5), polaczonymi z rurami za pomoca przegubów (6, 7)„ umoz¬ liwiajacych obrót dysz dokola osi prostopad¬ lych do osi rur. Wiktor Spychala Stanislawa Spychala Henryk Laguna Zbigniew Chrzanowski Zastepca: mgr dnz. Henryk Dziatlik rzecznik 'patentowy f/ff. f '*-£**# 108. RSW „Prasa", Kielce. fty2 BIBLIOTEKA PL