Odwadnianie kopalni

Odwadnianie kopalni to czynność polegająca na usuwaniu wód gruntowych z kopalni. Gdy kopalnia rozciąga się poniżej poziomu lustra wody , wody gruntowe, pod wpływem grawitacji, przenikną do wyrobisk kopalni. W przypadku niektórych projektów wody gruntowe stanowią niewielką przeszkodę, z którą można sobie poradzić doraźnie. W innych kopalniach i innych warunkach geologicznych odwadnianie ma fundamentalne znaczenie dla rentowności kopalni i może wymagać użycia bardzo dużych zasobów i zarządzania.

Historia

Silnik pompy wodnej Thomasa Savery'ego

Schemat silnika Newcomena. – Para (różowy), woda (niebieski) – Zawory otwarte (niebieski), zawory zamknięte (czerwony)

Pobieranie wody z eksploatowanej kopalni odbywa się od czasów neolitu . W przeszłości robiono to za pomocą szadofa , kopiąc głębsze groble, aby grawitacja usuwała wodę, montując skórzane wiadra wypełnione wodą na kołach wodnych lub, jeśli nic innego, przenosząc wypełnione wodą wiadra ręcznie. Śruba Archimedesa była również historycznie używana do wypompowywania wody z kopalń. Tam, gdzie żadne techniki odwadniania nie były skuteczne, kopalnia musiała zostać zamknięta z powodu powodzi.

W XV wieku techniki odwadniania kopalń poczyniły pewne postępy techniczne, ponieważ pierwsze zmechanizowane pompy drewniane zastosowano w niemieckiej kopalni Rammelsberg (Dolna Saksonia), a później w kopalniach Ehrenfriedersdorf (Saksonia) w XVI wieku.

Wraz z rewolucją przemysłową zapotrzebowanie na węgiel wymagało również odwadniania coraz głębszych kopalń. Wodę napełniano wiadrami i usuwano za pomocą przenośników linowych napędzanych przez konie na kieratach. Thomas Savery jako pierwszy zdał sobie sprawę, że silnik parowy może być używany do wypompowywania wody z kopalni, więc opatentował wczesną formę silnika parowego. Jego proponowany silnik był jednak nieefektywny i problematyczny w konstrukcji. Nie mógł pompować wody wyżej niż 9 metrów (30 stóp) nad poziomem wody.

Silnik atmosferyczny , wynaleziony przez Thomasa Newcomena w 1712 r., łączył pomysły Thomasa Savery'ego, z którym był zmuszony wejść w spółkę z powodu patentu Savery'ego, oraz Denisa Papina , wykorzystującego swój wynalazek tłoka . Było to pierwsze praktyczne zastosowanie silnika parowego w kopalni i służyło do odwadniania kopalń węgla i cyny. Pierwszą niezawodną pompę metalową opracował József Károly Hell i zastosował ją w Schemnitz w 1749 roku.

W XX wieku pompy głębinowe stanowiły kolejną innowację w odwadnianiu kopalń. Obecnie techniki i systemy odwadniania są tak zaawansowane i dobrze zdefiniowane dla każdego rodzaju kopalni – odkrywkowej lub podziemnej – że skutecznie odwadniane są nawet kopalnie o głębokości tysięcy metrów.

Problemy z odwodnieniem kopalni

Odwadnianie całkowicie lub częściowo zalanej kopalni , a nawet normalna procedura w normalnej działalności kopalni, może wiązać się z wieloma problemami, z których większość jest związana ze środowiskiem. Może się to zdarzyć zarówno w kopalniach odkrywkowych, jak i podziemnych. Duże problemy pojawiają się również w przypadku opuszczonych kopalń, w których nagromadził się kwaśny drenaż kopalni, który staje się większym problemem, ponieważ woda zalega w kopalni i reaguje z odsłoniętą skałą. Można złagodzić poprzez właściwe zarządzanie i wystarczające fundusze.

Najistotniejsze problemy związane z odwadnianiem kopalń są związane z kwaśnym odwadnianiem kopalń i rozprzestrzenianiem się zanieczyszczonej wody do innych zbiorników wodnych, a ogólne środowisko staje się poważnym źródłem zanieczyszczenia .

Rodzaje technik i systemów odwadniania

Inaczej jest w przypadku odwadniania kopalń odkrywkowych i podziemnych. Każda metoda opiera się na innej odzieży i technikach.

Do odwadniania kopalń odkrywkowych stosuje się:

Filtruj studzienki
Studnie utylizacji
Odwrócone studnie
Drenaż próżniowy
Odpływy poziome
Uszczelnianie ścian
Odetnij ściany
Studnie strzeżone

Pod ziemią stosowane są następujące metody:

Zobacz też

^ „Odwadnianie kopalni” . GWE . Horbury, Wielka Brytania: Inżynieria wód podziemnych. 22 maja 2014 . Źródło 7 kwietnia 2020 r .
^ Młodszy, PL (2004). „Wytwarzanie wody”: hydrogeologiczne przygody pierwszych brytyjskich inżynierów górnictwa. Specyfikacja Wyd., Geol. soc. Londyn, 225, s. 121-157.
^ Sheperd, R. (1993). Starożytne górnictwo. Elsevier, Londyn. 494 str.
^ Agricola, G. (1556). De re mettalica libre XII. Holzschnitte, Bazylea, 273 s.
^ Kreibich, M & Eisbein, M. (ok. 2003). Georgius Agricola und die Ehrenfriedersdorfer Radpumpe. Ehrenfriedersdorf, 34 s.
^ Odwadnianie budowlane: nowe metody i zastosowania, strona 7
^ ^a ^b Wolkersdorfer, Christian (2008). Gospodarka wodna w opuszczonych zalanych kopalniach podziemnych: podstawy, testy znaczników, modelowanie, uzdatnianie wody . Berlin: Springer. P. 84. ISBN 9783540773313 . Źródło 7 kwietnia 2020 r .
^ Vutukuri, VS & Singh, RN (1993): Najnowsze osiągnięcia w systemach pompowania w podziemnym górnictwie metali. Mine Water Env., 12, s. 71-94.
^ Duane, MJ, Pigozzi, G. i Harris, C. (1997). Geochemia niektórych głębokich wód kopalni złota z zachodniej części basenu Witswatersrand w Afryce Południowej. J. Afr. Earth Science, 24, 1-2, s. 105-123.
^ Oberholzer Phillip Johannes (2015). Dobre praktyki automatyzacji i sterowania systemami odwadniania kopalń (praca dyplomowa).
^ Hollyday, EF (1963). „Analiza geohydrologiczna odwadniania kopalni i rozwoju wody, Tombstone, hrabstwo Cochise, Arizona” . {{ cite journal }} : Cite journal wymaga |journal= ( pomoc )
^ Schmidt, Robert D. (1985). Odwadnianie strefy spękań w celu kontroli dopływu wód podziemnych w podziemnych kopalniach węgla kamiennego . Departament Spraw Wewnętrznych USA, Biuro Kopalń.
^ Akcil, Ata; Koldas, Soner (2006-01-01). „Kwaśny drenaż kopalni (AMD): przyczyny, leczenie i studia przypadków”. Dziennik Czystszej Produkcji . Poprawa wyników środowiskowych, ekonomicznych i etycznych w przemyśle wydobywczym. Część 2. Analiza cyklu życia i procesów oraz zagadnienia techniczne. 14 (12): 1139–1145. doi : 10.1016/j.jclepro.2004.09.006 . ISSN 0959-6526 .
^ Plotnikov, NI, Roginets, II i Viswanatan, S. (1989). Hydrogeologia złóż rud: seria tłumaczeń rosyjskich, 72, Rotterdam, 290 s.
^ de la Vergne, J. (2003). Podręcznik górnika w twardej skale . Wyd. 3, Tempe, s. 314.
^ Kecojevic, VJ, Mrugala, MJ, Simic, RD i Stankovic, RM (2003). Komputerowe wspomaganie projektowania urządzeń odwadniających w górnictwie odkrywkowym. Mine Water Env., 22, 3, Berlin, s. 149-154.
^ Wolkersdorfer, C., 2008: Gospodarka wodna w opuszczonych zalanych kopalniach podziemnych - podstawy, testy znaczników, modelowanie, uzdatnianie wody, 465 s.

[1] „Odwadnianie kopalni” . GWE . Horbury, Wielka Brytania: Inżynieria wód podziemnych. 22 maja 2014 . Źródło 7 kwietnia 2020 r .

[2] Młodszy, PL (2004). „Wytwarzanie wody”: hydrogeologiczne przygody pierwszych brytyjskich inżynierów górnictwa. Specyfikacja Wyd., Geol. soc. Londyn, 225, s. 121-157.

[3] Sheperd, R. (1993). Starożytne górnictwo. Elsevier, Londyn. 494 str.

[4] Agricola, G. (1556). De re mettalica libre XII. Holzschnitte, Bazylea, 273 s.

[5] Kreibich, M & Eisbein, M. (ok. 2003). Georgius Agricola und die Ehrenfriedersdorfer Radpumpe. Ehrenfriedersdorf, 34 s.

[6] Odwadnianie budowlane: nowe metody i zastosowania, strona 7

[Wolkersdorfer-7] Wolkersdorfer, Christian (2008). Gospodarka wodna w opuszczonych zalanych kopalniach podziemnych: podstawy, testy znaczników, modelowanie, uzdatnianie wody . Berlin: Springer. P. 84. ISBN 9783540773313 . Źródło 7 kwietnia 2020 r .

[8] Vutukuri, VS & Singh, RN (1993): Najnowsze osiągnięcia w systemach pompowania w podziemnym górnictwie metali. Mine Water Env., 12, s. 71-94.

[9] Duane, MJ, Pigozzi, G. i Harris, C. (1997). Geochemia niektórych głębokich wód kopalni złota z zachodniej części basenu Witswatersrand w Afryce Południowej. J. Afr. Earth Science, 24, 1-2, s. 105-123.

[10] Oberholzer Phillip Johannes (2015). Dobre praktyki automatyzacji i sterowania systemami odwadniania kopalń (praca dyplomowa).

[11] Hollyday, EF (1963). „Analiza geohydrologiczna odwadniania kopalni i rozwoju wody, Tombstone, hrabstwo Cochise, Arizona” . {{ cite journal }} : Cite journal wymaga |journal= ( pomoc )

[12] Schmidt, Robert D. (1985). Odwadnianie strefy spękań w celu kontroli dopływu wód podziemnych w podziemnych kopalniach węgla kamiennego . Departament Spraw Wewnętrznych USA, Biuro Kopalń.

[13] Akcil, Ata; Koldas, Soner (2006-01-01). „Kwaśny drenaż kopalni (AMD): przyczyny, leczenie i studia przypadków”. Dziennik Czystszej Produkcji . Poprawa wyników środowiskowych, ekonomicznych i etycznych w przemyśle wydobywczym. Część 2. Analiza cyklu życia i procesów oraz zagadnienia techniczne. 14 (12): 1139–1145. doi : 10.1016/j.jclepro.2004.09.006 . ISSN 0959-6526 .

[14] Plotnikov, NI, Roginets, II i Viswanatan, S. (1989). Hydrogeologia złóż rud: seria tłumaczeń rosyjskich, 72, Rotterdam, 290 s.

[15] Vergne, J. (2003). Podręcznik górnika w twardej skale . Wyd. 3, Tempe, s. 314.

[16] Kecojevic, VJ, Mrugala, MJ, Simic, RD i Stankovic, RM (2003). Komputerowe wspomaganie projektowania urządzeń odwadniających w górnictwie odkrywkowym. Mine Water Env., 22, 3, Berlin, s. 149-154.

[17] Wolkersdorfer, C., 2008: Gospodarka wodna w opuszczonych zalanych kopalniach podziemnych - podstawy, testy znaczników, modelowanie, uzdatnianie wody, 465 s.