Pierwszenstwo: Opublikowano: 06.VI.1967 (P 120 958) 10.XII.1968 KI. 56183 ¦ t^^r^W MKP E 21X AlN Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Wieslaw Jura, inz. Stefan Szwedek Wlasciciel patentu: Biuro Projektów Kopalnictwa Surowców Chemicz¬ nych „Biprokop", Chorzów (Polska) Sposób tamowania doplywu wód podziemnych do glebokich wyrobisk górniczych Wynalazek dotyczy sposobu tamowania doply¬ wu wód podziemnych do glebokich wyrobisk gór¬ niczych poziomych i pionowych, wykonywanych w warstwie wodonosnej, za pomoca wodoszczel¬ nych tam.Wedlug dotychczasowego stanu techniki w za¬ kresie usuwania zagrozen wodnych przy wydo¬ bywaniu kopalin uzytecznych znane sa sposoby: odwadniania i powstrzymywania doplywu wód do wyrobisk górniczych.' W zakresie odwadniania przy glebokich wyro¬ biskach stosuje sie chodniki odwadniajace, bu¬ dowane ponizej wyrobisk eksploatacyjnych, któ¬ rymi woda splywa grawitacyjnie do rzapia w szybie, skad odpompowywana jest na powierzch¬ nie.W kopalniach plytkich, szczególnie odkrywko¬ wych, znana jest metoda odwadniania za pomo¬ ca studni, rozmieszczonych wokól obszaru eksplo¬ atacji, z których pompami glebinowymi woda wynoszona jest na powierzchnie.Wada obu wyszczególnionych sposobów jest zu¬ zywanie znacznych ilosci enefgii elektrycznej do napedu pomp celem stalego podnoszenia masy wody na duze wysokosci.Wada znanego sposobu powstrzymywania do¬ plywu wód zlozowych do wyrobisk górniczych jest mozliwosc wykonywania tam tylko o nie¬ znacznej glebokosci, nadajacych sie do powstrzy- 15 20 25 30 mywania doplywu wód zlozowych przewaznie do plytkich wyrobisk górniczych, a zwlaszcza do ko¬ paln odkrywkowych, nie znajduje jednak ten sposób zastosowania w górnictwie glebinowym.Celem wynalazku jest usuniecie lub co najmniej zmniejszenie niedogodnosci wystepujacych w do¬ tychczasowym stanie techniki w zakresie tamo¬ wania doplywu wód zlozowych do wyrobisk gór¬ niczych., Przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku glebi sie szyb lub upadowa z powierzchni terenu, do glebokosci zblizonej do spagu warstwy wodo¬ szczelnej, nastepnie buduje sie wyrobiska chod¬ nikowe wzdluz osi projektowanej tamy w wo¬ doszczelnej warstwie skaly zalegajacej nad wodo¬ nosnym zlozem kopaliny. W celu przewietrzania wyrobisk chodnikowych wierci sie równoczesnie otwory wentylacyjne z powierzchni kopalni. Przy glebokosci ponad 200 metrów zabezpiecza sie prowadzenie skutecznej wentylacji chodników glównych za pomoca chodników wentylacyjnych o niewielkim przekroju, budowanych bezposred- nio obok i równolegle do osi chodników glów-' nych.Z kolei dokonuje sie zdjecia cisnienia hydro¬ statycznego w zlozu wzdluz projektowanej tamy przez odwiercenie studni odwadniajacych, przy czym dla wyrobisk podziemnych plytkich, otwory odwadniajace wykonywane sa z powierzchni, a 56183 •56183 3 dla wyrobisk podziemnych zalegajacych gleboko, z poziomu chodników.Korzystne jest takze odwiercenie studni odwad¬ niajacych z powierzchni kopalni, a nastepnie, ze spagu wyrobiska chodnikowego, kilku zageszcza¬ jacych otworów odwadniajacych, przypadajacych na jedna studnie odwadniajaca, za pomoca której przetlacza sie wode na powierzchnie. Po zdjeciu cisnienia hydrostatycznego wód z warstw wodo¬ nosnych wykonuje sie, pod oslona odpowiednio dobranej pluczki, pionowy wrab o szerokosci 40 do 80 cm z poziomu wyrobiska podziemnego, usy¬ tuowanego w warstwie wodoszczelnej, poprzez cala miazszosc warstwy' wodonosnej az do za¬ glebienia 2 do 5 metrów w warstwie wodoszczel¬ nej, znajdujacej sie ponizej warstwy wodonosnej.Jednoczesnie wrab wypelnia sie wodoszczelnym medium, a po jego zwiazaniu odpompowuje sie statyczne zasoby wód zlozowych z zamknietego tama obszaru eksploatacji kopaliny uzytecznej.Przy budowie szybu korzystnie jest rozwiazywac wytyczone zadanie przez wykonanie w wodo¬ szczelnych warstwach chodnika otaczajacego szyb, z którego wierci sie otwory odwadniajace i od¬ pompowuje wody statyczne, przez co ogranicza sie doplyw wód w takim stopniu, ze mozliwe jest wykonanie tamy wodoszczelnej, a nastepnie pro¬ wadzi sie glebienie szybu w warstwie wodonos¬ nej.Zaleta wynalazku jest przede wszystkim trwale i szczelne zamkniecie doplywu wód zlozowych do glebokich wyrobisk górniczych oraz wyelimino¬ wanie zuzycia energii elektrycznej dla podnosze¬ nia masy wody na powierzchnie kopalni.Ponadto istotna zaleta sposobu wedlug wynalaz¬ ku jest wyeliminowanie koniecznosci ciecia gru¬ bej warstwy nadkladu, co uzyskuje sie przez zejscie z powierzchni terenu do stropu warstwy wodonosnej szybem lub upadowa, a nastepnie z poziomu chodnika w warstwie wodoszczelnej wykonuje sie wrab i tame, która zabezpiecza wyrobisko kopaliny uzytecznej przed doplywem wód podziemnych.Sposób wedlug wynalazku oraz przykladowe jego odmiany sa uwidocznione na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schematycznie prze¬ krój kopalni odkrywkowej, o glebokosci powyzej 50 metrów, której pole eksploatacji otoczone jest tama wodoszczelna, fig. 2 — kopalnie glebi¬ nowa, której pole eksploatacji otoczone jest równiez tama wodoszczelna, a fig. 3 — szyb otoczony tamami na wysokosci skal wodonosnych.Jak uwidoczniono na rysunku, w przygotowa¬ nym wyrobisku górniczym (fig. 2), w warstwie wodoszczelnej 1, usytuowane jest wyrobisko pod¬ ziemne 2, oraz wzdluz osi projektowanej tamy wodoszczelnej 3 chodnik 4 otaczajacy cale zloze kopaliny uzytecznej przewidziane do eksploatacji.Otwór wentylacyjny 5 jest doprowadzony do chodnika 4 w przypadku kopalni odkrywkowej (fig., 1). Sposób wedlug wynalazku jest dokladniej wyjasniony na podstawie jego przykladów wyko¬ nania.Przyklad I. Po czesciowym zglebieniu wy¬ robiska odkrywkowego (fig. 1) buduje sie chod- 10 15 20 25 30 40 45 50 55 60 65 nikowe wyrobiska podziemne 2 w wodoszczelnej warstwie 1 nadkladu o znacznej miazszosci (po¬ wyzej 50 metrów) nad zalegajacymi ponizej war¬ stwami wodonosnymi 6, które stanowia zloze ko¬ paliny uzytecznej przy czym w spagu tego zloza lub jego sasiedztwie znajduja sie warstwy wo¬ doszczelne. Od wyrobisk podziemnych 2, wokól odkrywki, buduje sie chodnik 4, otaczajacy zloze kopaliny uzytecznej.Chodnik 4 zaopatrzony jest w otwory wenty¬ lacyjne 5 odwiercane z powierzchni kopalni. Z powierzchni terenu wierci sie pionowe otwory studni odwadniajacych 7 dla wstepnego zdjecia cisnienia hydrostatycznego wód glebinowych.Pompowanie wody obniza znacznie hydrostatycz¬ ny poziom wód zlozowych ponizej wyrobisk pod¬ ziemnych 2 i 4. Sposób wiercenia otworów 7 i pompowania wód glebinowych dokonuje sie znanymi sposobami. Nastepnie w spagu wyrobis¬ ka 4 az do osiagniecia warstwy wodoszczelnej znajdujacej sie pod warstwa wodonosna 6, wyko¬ nuje sie wrab, przy czym operacja ta uzalezniona jest od rodzaju i miazszosci warstw górotworu w którym chcemy budowac tame 3. Dla skal luz¬ nych wzglednie niewielkiej zwiezlosci jak piaski ily, gliny stosuje sie znane urzadzenie wiertni- czo-frezujace lub wiertniczo-slimakowe, wykon£- wujace wrab pod oslona pluczki wiertniczej, za pomoca której urobek jest ssany lub wymywany na powierzchnie spagu chodnika 4. Dla skal sred¬ niej zwiezlosci jak wapienie, piaskowce wapniste, lupki niekrystaliczne, ilolupki i margle, szcze¬ gólnie o znacznej miazszosci (powyzej 10 m), stosuje sie podobne urzadzenia wrebiace, ale o wyzszej wytrzymalosci.Korzystnie jest takze stosowac dla skal zwiez¬ lych wrebiarki wysiegnikowe, w których ha wy¬ siegnikach o dlugosci dostosowanej do glebokosci wrebu, zainstalowane sa lancuchy uzbrojone w ostrza tnace skale. Szybkosc biegu lancucha a tym samym szybkosc skrawania skal dostosowana jest do rodzaju skal. Wydobywanie urobku z wrebu w zaleznosci od rodzaju i miazszosci skal prowa¬ dzi sie mechanicznie lub hydromechanicznie. Me¬ chaniczne usuwanie urobku z dna wrebu przy urabianiu skal luznych wykonuje sama maszyna wrebiaca. Przy urabianiu skal sredniej i znacz¬ nej zwiezlosci stosuje sie do usuwania urobku czerpaki linowe zwane skreperami linowymi.Hydromechaniczne usuwanie urobku stosuje sie dla wszystkich rodzajów skal pod warunkiem ich wlasciwego rozdrobnienia i polega ta metoda na zastosowaniu podnosnika hydraulicznego. Urobek wyniesiony z dna wrebu na powierzchnie chodni¬ ka 4 oddziela sie od pluczki badz grawitacyjnie, w zbiorniku ziemnym nieuwidocznionym na ry¬ sunku, badz na sicie mechanicznym (ziarna gru¬ be), polaczonym z hydrocyklonem (ziarna drob¬ ne). Za postepem ciecia wrebu nastepuje od¬ cinkowe wtloczanie medium uszczelniajacego.Zamkniecie wrebu uzyskuje sie przez wstawienie pionowej rury z elementami uszczelniajacymi.Wyciskana z wrebu pluczka w czasie wprowa¬ dzenia medium uszczelniajacego przelewa sie grawitacyjnie do przygotowanego w chodniku 456183 zbiornika, z którego zawracana jest pompa do wrebu w miare potrzeby. Po wykonaniu scianki wodoszczelnej 3 w warstwie wodonosnej 6 pom¬ puje sie statyczne zasoby wód z wyrobiska górni¬ czego kopaliny uzytecznej.Przyklad powyzszy nadaje sie do wykorzysta¬ nia w kopalniach siarki, wegla brunatnego, oraz innych rud, z uwagi na odpowiednie zaleganie warstw nad zlozem kopaliny uzytecznej.Przyklad II. (fig. 8) Z szybu 8 kopalni glebinowej buduje sie wyrobisko podziemne 2 usytuowane nieznacznie powyzej spagu skal wo¬ doszczelnych 1.Od wyrobisk podziemnych 2, wokól pola eks¬ ploatacji, buduje sie wyrobisko (chodnik) pod¬ ziemne 4. Przy znacznych glebokosciach (powy¬ zej 100 metrów) wentylacje wyrobiska 2 i 4 za¬ bezpiecza sie przez prowadzenie równolegle do osi wyrobisk 2 i 4 wentylacyjnego chodnika o niewielkim przekroju, nieuwidocznionego na ry¬ sunku.Na glebokosciach powyzej 200 metrów wierci sie z poziomu chodnika 4 otwory odwadniajace 9 i przewaznie pod katem do poziomu chodnika 4.Dalsze operacje przy zakladaniu w warstwie wo¬ donosnej 6 tamy 3 sa wykonywane podobnie jak w przykladzie I.Przyklad III. Po zglebieniu szybu 10 do spagu wodoszczelnych warstw 1 wprowadza sie poziomy chodnik 2 a nastepnie chodnikiem 4 oka¬ la sie szyb 10. Z poziomu chodnika 4 wierci sie otwory odwadniajace 9 i odpompowuje wode, az do zdjecia cisnienia hydrostatycznego. Dalsze ope¬ racje przy tekladaniu w warstwie wodonosnej 6 tamy 3 sa wykonywane podobnie jak w przy¬ kladzie I, po czym przystepuje sie do dalszego glebienia szybu 10. PL