Odwadnianie kopalS i zagro+enia wodne.doc

Temat: 10. Odwadnianie kopalń i zagrożenia wodne.

Prawie do każdej kopalni następuje przypływ wody, którą trzeba ujmować i usuwać, w przeciwnym razie kopalnia zostałaby zatopiona. Problematyką przypływu wód do kopalni oraz jej odwadnianiem zajmują się różne służby, które w tym zakresie powinny ze sobą ściśle współpracować. Rozpoznanie źródeł dopływu wody, jej jakości orazpomiary dotyczące wielkości przypływu należą do zadań służby mierniczo-geologicznej kopalni. Ujęcie wody w miejscu jej wystąpienia i odprowadzenie do systemu odwadniającego kopalni należy do służb górniczych i energomechanicznych. Służby te są odpowiedzialne również za utrzymanie i funkcjonowanie systemu odwadniającego kopalnię. Obecnie do głównych pompowni kopalń węgla kamiennego doptywa około 700 m3/min wody, co stanowi około 3,6 m3 na 1 tonę wydobycia.

Temat: 10.1. Źródła przyplywu wody do kopalni.

Wody dopływające do kopalni mogą pochodzić z następujących źródeł:

- z górotworu otaczającego wyrobiska górnicze,

- z otwartych zbiorników powierzchniowych,

- z procesów technologicznych.

Doplyw wody z górotworu. Ilość wody dopływającej z górotworu otaczającego wyrobiska zależy od warunków naturalnych i górni­czo-technicznych.

Do warunków naturalnych zalicza się:

- rodzaj i hydrogeologiczne własności oraz ciągłość skał od­dzielających wyrobiska kopalni od powierzchni, ich ułożenie i wzajemne stosunki przestrzenne,

- wielkość i rozkład opadów w ciągu roku,

- rzeźbę i sposób użytkowania terenu na obszarze górniczym kopalni oraz obszarach przyległych.

Spękania skał oraz uskoki i wymycia są naturalnymi drogami, przez które woda dostaje się w głąb do wyrobisk podziemnych.

Do warunków górniczo-technicznych zalicza się:

- sposób eksploatacji,

- sposób rozcięcia złoża i model przestrzenny kopalni,

- kierunek eksploatacji, szybkość i głębokość eksploatacji,

- wielkość obszaru górniczego kopalni itp.

Ze wzrostem terenu objętego eksploatacją zwiększa się obszar, z którego wody przesiąkają do wyrobisk górniczych. W kopalniach płytkich dopływ wody jest zazwyczaj większy i bardziej zależny od opadów atmosferycznych niż w kopalniach głębokich. Przy intensyw­nej eksploatacji wzrasta dopływ wody, gdyż górotwór szybciej oddaje do wyrobisk zawarte w nim zasoby wód.

Sposób wybierania ma znaczny wpływ na wielkość dopływu wody z otaczającego górotworu. Wybieranie z zawałem powoduje najwięk­sze naruszenie, a więc zawalenie i spękanie nadległych warstw, niekiedy aż do powierzchni, może więc stać się powodem bardzo znacznego zwiększenia ilości dopływającej wody. Prowadząc wybiera­nie z ochroną stropu, np. z podsadzką hydrauliczną, można w znacz­nym stopniu ograniczyć przypływ wód do kopalni.

Doplyw wody ze zbiorników powierzchniowych. Zbiorniki wody na powierzchni mogą być naturalne, jak rzeki, stawy, jeziora i morza, lub sztuczne, jak kanały, zbiorniki dla celów energetycznych, prze­mysłowych itp. Ze zbiorników takich woda może przedostawać się do wyrobisk górniczych drogami naturalnymi, a więc przez skały przepu­szczalne, przez spękania, szczeliny uskokowe i wymycia lub drogami wytworzonymi sztucznie wskutek zawału i spękania skał w wyniku eksploatacji.

Doplyw wody z procesów technologicznych. Woda używana jest w ko­palni do różnych celów. Duże ilości wody doprowadza się do kopalni z podsadzką hydrauliczną. Woda podsadzkowa. zawiera zawiesinę gliny z pylastym piaskiem i może niszczyć pompy, dlatego przed wypompowaniem musi być oczyszczona w osadnikach. Poza tym woda używana jest również do innych celów, np. do hydromechaniza­cji, gaszenia pożarów, zwalczania zapylenia, wiercenia otworów strza­łowych z przepłuczką itp. Część tej wody pobierana jest wprost na dole z naturalnego przypływu, a więc nie wpływa na wzrost ilości wody kopalnianej, część jednak pobierana jest dodatkowo z powierz­chni i zwiększa przypływ.

Ogólna ilość wody, jaka dopływa do kopalni i musi być wypom­powana na powierzchnię, jest różna i waha się w bardzo szerokich granicach. Niektóre kopalnie, np. złóż soli i glin, są zupełnie suche. W kopalniach węgla kamiennego w Zagłębiu Górnośląskim notuje się przypływ od 0,3 do 28 m3/min, w Zagłębiu Dolnośląskim od 0,6 do 12 m3/min, w kopalniach rud miedzi od 3 do 15 m3/min, w kopalniach rud cynkowo-ołowianych od 10 do 65 m3/min, w kopal­niach rud żelaza od 0,7 do 20 m3/min, w odkrywkowych kopalniach węgla brunatnego od 21 do 110 m3/min, a w kopalniach siarki od 15 do 40 m3/min.

W myśl przepisów w każdej kopalni powinny być wykonywane regularne, jednak nie rzadziej niż dwa razy w roku, pomiary dopływu oraz analiza chemiczna wody kopalnianej. Przeprowadzone analizy wykazują, że wody kopalniane na ogół nie nadają się do picia. Wody większości kopalń są twarde, tzn. zawierają rozpuszczane sole wapnia i magnezu. Wody kopalń rybnickiego rejonu zawierają duże ilości soli kuchennej powodującej korozję metali. Obliczono, że z wodami kopalnianymi ROW wpływa do rzek około 1000 000 t soli rocznie. Odsolenie tych wód stanowi ważne zagadnienie dla ochrony środo­wiska naturalnego.

Wody niektórych kopalń są kwaśne. Powodują one korozję obudowy murowej, betonowej i żelbetonowej. Woda kopalniana oczyszczona z zawiesiny (sklarowana) i nie zasolona służy jako woda przemysłowa do wzbogacania węgla w zakładach przeróbki mecha­nicznej, do podsadzki hydraulicznej itd.

Temat: 10.2. System odwadniania kopalni

System odwadniania kopalni ma za zadanie ujęcie wody w miejscu jej wypływu i odprowadzanie na powierzchnię kopalni do cieków powierzchniowych, które odprowadzają ją poza obszar górniczy kopalni. Jeżeli woda odprowadzana z kopalni nadaje się do celów przemysłowych, to przynajmniej jej część jest w tym celu za­gospodarowana.

System odwadniania kopalni składa się z następujących elemen­tów:

- odwadniania przodków,

- odwadniania oddziałowego,

- systemu ścieków,

- zbiorników wodnych i komory pomp wraz z odpowiednią siecią rurociągów.

System odwadniania kopalni powinien być tak zaprojektowany, aby nie dopuścić do utrudniania prowadzenia robót oraz chronić wyrobiska, obudowę i wyposażenie wyrobisk przed agresywnym działaniem wody kopalnianej.

Odwadnianie przodków. Polega ono na usuwaniu wody z przodków lub pojedynczych wyrobisk do ścieków bądź też do innych dróg wodnych, którymi woda spływa do zbiorników wodnych oddziało­wych lub przyszybowych.

Rys. 10.1. Pompy przod­kowe

a - pneumatyczna PP-100,

b - przeponowa OP-80,

c - elektryczna Ew-50

W odwadnianiu przodkowym stosuje się lekkie pompy przenośne lub stałe o wydajności do 0,35 m3/min i wysokości tłoczenia do 25 m, o napędzie elektrycznym lub pneumatycznym (rys. 10.1).

Odwadnianie oddziałowe. Ma ono na celu usuwanie wody z pewnych pól oddziałowych, z których woda nie może samoczynnie spływać do zbiorników głównego odwadniania pod szybem. W odwadnianiu oddziałowym stosuje się stałe pompy wirnikowe elektryczne o wydaj­ności kilku m3/min i wysokości tłoczenia około 100 m.

System ścieków. Ścieki przeważnie zakłada się w głównych wyro­biskach korytarzowych poziomu wydobywczego kopalni (przekopy i przecznice, chodniki główne, pochylnie). Wyrobiska te, a także założone w nich ścieki mają pochylenie w kierunku podszybia wy­noszące przeważnie 3 do 5o/00, dzięki temu woda spływa samoczyn­nie. Ściek wykonuje się zwykle od strony dolnego ociosu, rzadziej w środku chodnika. W chodnikach drugorzędnych wykonuje się ścieki otwarte i nie obudowane, w chodnikach głównych natomiast obudo­wuje się je w postaci zamkniętego kanału.

Aby woda z podtorza (spodku chodnika) mogła spływać do ścieku, powinno ono być nieco pochylone w kierunku ścieku, w ściance ścieku natomiast muszą być wykonane otwory dla umożliwienia spływu wody do ścieku. Pojemność ścieku powinna być tak dobrana, aby zapewniła swobodny spływ dopływającej do niego wody. Należy przy tym uwzględnić pewną rezerwę na zamulenie ścieku. Dno ście...