PL64126B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 20.XII.1971 64126 KI. 5 d, 17/14 4610% MKP E 21 f, 17/14- Twórca wynalazku: Wojciech Wypchalowski Wlasciciel patentu: Dabrowskie Zjednoczenie Przemyslu Weglowego, Sosnowiec (Polska) Sposób odwadniania podziemnych zbiorników wodnych Przedmiotem wynalazku jest sposób odwadniania podziemnych zbiorników wodnych do wyrobisk gór¬ niczych oraz konstrukcja uzbrojenia otworu dosto¬ sowana do tego sposobu.Powstale zbiorniki wodne na skutek górniczej dzialalnosci lub w wyniku wystapienia nawodnio¬ nych skal luznych i szczelinowatych stwarzaja za¬ grozenia wodne dla górniczych robót przygotowaw¬ czych i eksploatacyjnych podczas wydobywania ko¬ paliny ze zloza.W obecnym stanie techniki, odwadnianie pod¬ ziemnych zbiorników wodnych dokonuje sie przy pomocy otworów dolowych, wierconych z wyrobisk górniczych przez filar bezpieczenstwa. Otwory te wykonuje sie malymi srednicami. Poczatkowy od¬ cinek otworu jest zarurowany rura obsadowa, któ¬ ra nastepnie cementuje sie. Dalsze wiercenie otwo¬ ru jest wykonywane do zbiornika wodnego po za¬ budowaniu do rury obsadowej prewentora lub glo¬ wicy wiertniczej.Tego rodzaju otwory odwadniajace nie posiadaja zabezpieczenia przed zatykaniem ich okruchami luznych skal na skutek dzialania ruchu wody i innych zanieczyszczen. Podczas dowiercania do zbiornika wodnego woda splywa na stanowisko robocze wiercenia i miejsce pracy zalogi wiertni¬ czej. Otworami dolowymi nie przewierca sie zbior¬ nika wodnego, gdyz wyplyw wody na stanowisko pracy uniemozliwia dalsze jego wykonywanie. Z tych wzgledów sposób odwadniania przy pomocy 10 15 20 25 30 otworów dolowych wykonanych, poprzez filar bez¬ pieczenstwa mozna jedynie stosowac w przypad¬ kach podziemnych zbiorników o poznanych i ma¬ lych cisnieniach hydrostatycznych. Otwory te do- wierca sie do zbiornika wodnego z zastosowaniem zabezpieczenia tylko w postaci rury obsadowej w otworze i prewentora lub glowicy wiertniczej.Zabudowana rura obsadowa w warunkach slabo- zwiezlych i spekanych skal górotworu nie zawsze moze przeciwdzialac cisnieniu hydrostatycznemu zbiornika, a zatem nie stanowi wymaganego zabez¬ pieczenia przed zagrozeniem wodnym wyrobisk gór¬ niczych, z których zamierza sie dokonac odwodnie¬ nia.Skuteczne i bezpieczne odwodnienie zbiorników wodnych do wyrobiska górniczego stanowi wyna¬ lazek, który polega na przystosowaniu do tego celu odpowiedniej konstrukcji otworów wykonywanych z powierzchni lub w podziemiach kopalni przy czym wiercenie jest prowadzone w dól. Otwory te moga byc wykorzystane równiez dla zbadania zloza i okreslenia warunków hydrogeologicznych. Wierce¬ nie takich otworów w dól pozwala na wykonanie w nich badan oraz zastosowanie calkowitego oru- rowania i zamykania wód. Stanowisko pracy zalogi wiertniczej znajduje sie powyzej swobodnego zwierciadla wody w zbiorniku.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunkach na których fig. 2 przedstawia konstrukcje otworu w górnej czesci 641263 zarurowanego kolumna rur nadfiltrowych, która chroni otwór przed zaciskaniem górotworu. Fig. 3 i fig. 4 przedstawiaja odmiane konstrukcji otworu w którym kolumna rur okladzinowych przystoso¬ wana jest do zabezpieczenia otworu przed zaciska¬ niem.Zabezpieczenie otworu przed zaciskaniem na od¬ cinku powyzej zbiornika W i zapuszczonego filtra 2 lub sperforowanych rur okladzinowych 2a jest bardzo korzystne, poniewaz umozliwia wykonanie bezposrednio pomiarów kontrolnych zwierciadla wody w zbiorniku podczas odwadniania oraz regu¬ lacji odwadniania."Do otworu ,w. rejonie zbiornika wodnego W w tym celu zapuszcza sie filtr 2 jak przedstawiono na fig. 2 lub dokonuje perforacji P kolumny rur 3 po uprzednim zbadaniu cyrkulacji wody miedzy zbior¬ nikiem wodnym i otworem fig. 3 i fig. 4. Bada¬ nie to mozna wykonywac w czasie zglebiania ot¬ woru w rejonie zbiornika wodnego.Perforacje P kolumny rur okladzinowych 3 wy¬ konuje sie w otworze w koncowym etapie po do¬ konaniu innych zabezpieczen jak zamkniecie wód kolumna rur okladzinowych 4, zbiciu do otworu wyrobiskiem górniczym 5 i wmontowaniu zaworów 6 do rur okladzinowych 4.Kolumny rur okladzinowych 3 w pierwszym eta¬ pie opuszcza sie do otworu po jego zglebieniu kilka metrów ponizej zbiornika W dla zamkniecia wód.Zamykanie wód zwykle wykonuje sie przez ce¬ mentacje C kolumny rur w otworze pod zbiorni¬ kiem wodnym. Dalsze wiercenie otworu ponizej za¬ puszczonej kolumny rur okladzinowych 3 wykonuje sie do glebokosci dowolnej, nie mniejszej jednak niz przewidywane zbicie z wyrobiskiem górniczym 5 do którego projektuje sie opuszczenie wody.Wieksza projektowana glebokosc otworu moze byc wykorzystana do badan geologicznych oraz badan zlozowych.Po odwierceniu otworów do koncowej glebokosci jego odcinek ponizej projektowanego zbicia z wy¬ robiskiem górniczym nalezy zlikwidowac, natomiast do glebokosci zbicia nalezy opuscic kolumne rur okladzinowych 4, która zacementowuje sie w otwo¬ rze C wodoszczelnie. Cementacje C kolumny rur okladzinowych 4 analogicznie jak kolumny rur 3 wykonuje sie w otworze ponizej zbiornika wodne¬ go W. Przy pomocy zczerpywania plynu w otwo¬ rze dokonuje sie kontroli zamkniecia wód. W przy¬ padku trudnosci opuszczenia pelnej kolumny rur okladzinowych 4 mozna na przewodzie wiertniczym opuscic czesc rur okladzinowych do otworu w ce¬ lu orurowania odcinka otworu pod zbiornikiem wodnym W.W tym przypadku otwór posiada pojedyncza ko¬ lumne rur okladzinowych. Dla zamkniecia wód zbiornika i dla zwiekszenia stopnia bezpieczenstwa mozna dodatkowo opuscic korek dla mechanicznego zakorkowania wlotu do rur okladzinowych 4 lub otworzyc korek cementowy w kolumnie rur 4, któ¬ rego zwiercenie dokonuje sie po wykonaniu wyro¬ biska górniczego 5 pod otwór oraz zamontowaniu zaworów 6 do kolumny rur okladzinowych 4. Po¬ miarem krzywizny i glebokosci otworu wyznacza sie dokladne jego usytuowanie w górotworze oraz 4 okresla sie kierunek wyrobiska górniczego koryta¬ rzowego 5 prowadzonego do zbicia z otworem. Po odslonieciu wyrobiskiem górniczym 5 otworu wy¬ konuje sie montaz zaworów 6 z podlaczeniem do 5 kolumny rur okladzinowych 4.Bezpieczne i sprawne funkcjonowanie zaworów 6 wmontowanych do ocementowanej w górotworze kolumny rur okladzinowych 4 sprawdza sie przy pomocy zalewania otworu plynem na wysokosc po- 10 wyzej swobodnego slupa wody w zbiorniku. Na¬ stepnie wykonuje sie polaczenie otworu ze zbiorni¬ kiem W przez ujecie U rur okladzinowych, w przy¬ padku opuszczenia do otworu calej kolumny 4 i •rur okladzinowych 3, tuz pod zbiornikiem wodnym. 15 Uciete rury wyciaga sie z otworu fig. 2.Polaczenie otworu ze zbiornikiem wodnym W przy zastosowaniu konstrukcji otworu przedstawio¬ nej na fig. 3 i 4 wykonuje sie przez perforacje P odcinka kolumny rur okladzinowych 3 w rejonie 20 zbiornika, tworzac w ten sposób filtr 2a. Poniewaz perforacje wykonuje sie przy pomocy materialu wybuchowego i przewaznie o wielkosci oczek po¬ wyzej 10 m zachodzi potrzeba w przypadku plyn¬ nych skal drobnoklastycznych zbiornika, opuszcze- 25 nie filtra 2b o przeswicie oczek odpowiednio do¬ stosowanych dla piasków, z których nastapi odfil¬ trowanie wody fig. 3. Woda wyplywajaca ze zbior¬ nika W przez filtr 2 fig. 2 lub filtry perforacyjny 2a i siatkowy 2b fig. 3 lub tylko filtr perforacyjny 30 2a fig. 4 splywa orurowanym otworem przy pomo¬ cy kolumny rur 4 ocementowanej w górotworze w ilosciach regulowanych zaworami 6 do wyrobiska górniczego 5, a nastepnie do pomp odwadniania ko¬ palni. Taki system odwadniania jest bezpieczny i 35 skuteczniejszy od dotychczas stosowanych w gór¬ nictwie.Sposób ten mozna zastosowac dla likwidacji i od¬ wodnienia zbiorników wodnych, bedacych w sta¬ rych zrobach górniczych oraz w partii górotworu 40 z jednym lub kilkoma poziomami wodonosnymi i w tym takze w skalach szczelinowatych, skawer- nowanych itp.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach na wykonanie otworów metoda wiertnicza 45 o przystosowanej konstrukcji zarurowania wedlug fig. 2 lub fig. 3 i 4 na których fig. 2, 3 i 4 przed¬ stawiaja schemat otworów odwadniajacych róz¬ niacych sie sposobem zarurowania. Fig. 2 przed¬ stawia konstrukcje otworu w górnej czesci zaru- 50 rowanego kolumna rur nadfiltrowych, która chroni otwór przed zaciskaniem górotworu. Fig. 3 i 4 przedstawiaja odmiane konstrukcji otworu w któ¬ rym kolumna rur okladzinowych przystosowana jest do zabezpieczenia otworu przed zaciskaniem. 55 Przyklad wykonania przedstawiony jest na fig. 2 gdzie rury okladzinowe 1 sa opuszczone do otwo¬ ru wraz z filtrem 2. Opuszczenie ich nastepuje po Uprzednim zbadaniu migracji wód z górotworu do otworu przez wykonanie odpowiednich wstepnych 60 badan hydrogeologicznych, jak pomiar plynu, sczer- pywanie lub zalewanie otworu.Filtr 2 jest opuszczony w otworze do starych zrobów spagu warstwy lub pokladu wodonosnego, które stanowia zbiorniki wodne W. Rodzaj filtru 65 jest uzalezniony od wlasnosci skal wodonosnych.64126 Dla skal szczelinowych i okruchowych stosuje sie perferowane rury, a dla skal luznych i drobnoziar¬ nistych filtry siatkowe. Filtr ten ma za zadanie chronic sciany otworów przed zasypaniem oraz umozliwic doplyw wody do otworu. Po opuszczeniu filtra 2 i kolumny rur nadfiltrowych 1 nalezy zba¬ dac doplyw wód ze zbiornika wodnego W przez filtr 2 do otworu przy pomocy sczerpywania lub próbnego pompowania. Dalsze wiercenie prowadzo¬ ne jest pod kolumna rur 3 zamykajacych wody zbiornika W. Wiercenie to wykonuje sie pare me¬ trów w skalach zwiezlych, a nastepnie opuszcza sie kolumne rur 3, która cementuje sie C wodo¬ szczelnie. Dalsze wiercenie wykonuje sie pod rury okladzinowe 4, które zapuszcza sie do otworu na glebokosc projektowanego zbicia z wyrobiskiem korytarzowym 5. Kolumne rur 4 cementuje sie C wodoszczelnie w górotworze. Szczelnosc zamkniecia wód sprawdza sie przy pomocy sczerpywania ply¬ nu z otworu. Kolumne rur 4 cementuje sie C na calym odcinku ponizej zbiornika wodnego W.Po dokonaniu zbicia wyrobiska 5 z otworem wy¬ konuje sie montaz zaworów 6 do rury okladzinowej otworu. Kontrole sprawnosci zamkniecia zaworów wykonuje sie przez napelnienie otworu woda. Na¬ stepnie dokonuje sie uciecie U rur okladzinowych 4 i po wyciagnieciu ich ucina sie U takze rury okla¬ dzinowe 3 zamykajace wody zbiornika W. Po wy¬ ciagnieciu rur okladzinowych 3 nastepuje odslonie¬ cie filtra; którym woda splywa przez dolna czesc otworu orurowanego rurami okladzinowymi 4 w ilosciach regulowanych zaworami 6 do wyrobiska górniczego 5.Przyklad 1 nadaje sie do zastosowania dla lik¬ widacji odwadniania zbiorników wodnych, wyste¬ pujacych na glebokosciach mniejszych z uwagi na dopuszczalne glebokosci zarurowania górnej czesci otworu rurami okladzinowymi 1 o srednicach du¬ zych. Rury okladzinowe 3 zamykajace wody zbior¬ nika wówczas moga posiadac mniejsza srednice niz rury 1, a rury okladzinowe 4 srednice mniejsza niz rury 3.W przykladzie 2 przedstawionym na fig. 3 otwór jest odwiercony kilka metrów ponizej zbiornika wodnego W pod rury okladzinowe 3 sluzace do zamkniecia wód zbiornika poza otworem przy po¬ mocy cementacji C. Przed opuszczeniem rur okla¬ dzinowych nalezy wstepnie zbadac istnienie mi¬ gracji wód zbiornika do otworu. Po zacementowa¬ niu C rur okladzinowych 3 pare metrów ponizej zbiornika wodnego W wykonuje sie dalsze wierce¬ nie pod rury okladzinowe 4 do glebokosci zaprojek¬ towanego wyrobiska korytarzowego 5. Cementa- 5 cja C rur okladzinowych 4, zbicie wyrobiska 5 z otworem, montaz zaworów 6 i uciecie U rur okla¬ dzinowych 4 w otworze jest wykonane w sposób analogiczny jak w przykladzie 1, natomiast ko¬ lumna rur okladzinowych 3 na odcinku wystepo- 10 wania zbiornika wodnego W dla jego odsloniecia jest perforowana P przy uzyciu perforatorów. Ja¬ ko perforatorów do przebijania scianek rur okla¬ dzinowych 3 w odwiercie sluza pociski wyrzucane sila wybuchowa prochu strzelniczego. Srednica po- 15 cisku wynosi zwykle kilkanascie milimetrów. W ten sposób sperforowana kolumna rur okladzino¬ wych spelnia role filtra 2a) i jest wystarczajaca dla szczelinowatych i okruchowych skal zbiornika. Dla skal luznych i drobnoziarnistych nalezy opuscic 20 dodatkowy filtr 2b, W przykladzie 3 przedstawionym na fig. 4 robo¬ ty wiertnicze dla zamkniecia wód zbiornika W ko¬ lumny rur okladzinowych 3 sa podobne jak w przykladzie 2, natomiast po odwierceniu otworu do 25 glebokosci zaprojektowanego wyrobiska korytarzo¬ wego 5 kolumna rur okladzinowych 4 jest opusz¬ czona dla orurowania tylko dolnego odcinka otwo¬ ru ponizej zbiornika przy zastosowaniu korka i rur pluczkowych. Po ich zacementowaniu C w 30 górotworze i wykonaniu w sposób analogiczny jak "w przykladzie 2 zbicie wyrobiska korytarzowego 5 do otworu, zamontowaniu zaworów 6 wykonuje sie perforacje P kolumny rur okladzinowych 3 dla odsloniecia zbiornika wodnego W. 35 Opisane przyklady mozna stosowac w odmianach najlepiej dostosowanych do istniejacych warunków geologiczno-górniczych. 40 PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób odwadniania podziemnych zbiorników wodnych, w którym wykonuje sie otwór z po¬ wierzchni ponizej zbiornika, znamienny tym, ze po 45 wykonaniu wyrobiska pomocniczego (5) pod zbior¬ nikiem, wmontowaniu zaworów (6) do rur okladzi¬ nowych (4) wykonuje sie polaczenie otworu ze zbiornikiem wodnym (W) przez uciecie rur (U) lub perforacje (P).KI. 5 d, 17/14 64126 MKP E 21 f, 17/14 Fig.1 Fig. 2 ^ Fig. 4 WDA-1. Zam. 1716. Naklr 250 egz. PL PL