Осушение шахты - это удаление грунтовых вод из шахты. Когда шахта проходит ниже уровень грунтовых вод воли грунтовых вод, из - за силы тяжести, пропитать горные выработки. В некоторых проектах грунтовые воды представляют собой незначительное препятствие, с которым можно бороться на индивидуальной основе. На других рудниках и в других геологических условиях обезвоживание имеет фундаментальное значение для жизнеспособности рудника и может потребовать использования очень больших ресурсов и управления. [1]
История [ править ]
Акт забора воды из находящейся в эксплуатации шахты проводился со времен неолита . Раньше это делалось с помощью шали , копания более глубоких дамб, чтобы гравитация удаляла воду, путем установки кожаных ведер с водой на водяных колесах [2] или, если ничто иное, вручную переносить ведра с водой. Винт Архимеда был также исторически используется для откачки воды из шахт. При отсутствии эффективных методов обезвоживания шахту пришлось закрыть из-за затопления. [3]
В 15 веке методы обезвоживания рудников претерпели некоторые технические усовершенствования, поскольку первые механизированные деревянные насосы были использованы в немецком руднике Раммельсберг (Нижняя Саксония), а затем в рудниках Эренфридерсдорф (Саксония) в 16 веке. [4] [5]
В связи с промышленной революцией потребность в большем количестве угля потребовала обезвоживания все более глубоких шахт. Воду наливали в ведра и удаляли с помощью веревочных конвейеров, приводимых в движение лошадьми на беговых дорожках. [6] Томас Савери был первым, кто понял, что паровой двигатель можно использовать для откачки воды из шахт, поэтому он запатентовал раннюю форму парового двигателя. Однако предложенный им двигатель был неэффективен и проблематичен. Он не мог перекачивать воду выше 9 метров (30 футов) над уровнем воды.
Атмосферный двигатель , изобретенный Томасом Ньюкомена в 1712 году, объединил идеи Томаса Savery, который он вынужден был пойти на сотрудничество с из - за патента Savery, и Дениса Папена , используя свое изобретение в поршне . Это было первое практическое применение паровой машины в шахте и использовалось для обезвоживания угольных и оловянных шахт. Первый надежный металлический насос был разработан Йожефом Кароли Хеллом и использован в Шемнице в 1749 году. [7]
В 20-м веке погружные насосы предложили еще одну инновацию в осушении шахт. В настоящее время методы и системы обезвоживания настолько усовершенствованы и хорошо определены для каждого типа шахт - открытых или подземных - что даже шахты глубиной в тысячи метров успешно обезвоживаются. [7] [8] [9] [10]
Проблемы с осушением шахты [ править ]
Обезвоживание полностью или частично затопленной шахты или даже в качестве обычной процедуры при нормальной деятельности шахты может нести ряд проблем, большинство из которых связаны с окружающей средой. [11] Это может происходить как в открытых, так и в подземных рудниках. Большие проблемы возникают также с заброшенными шахтами, в которых накопился кислый дренаж, который становится все более серьезной проблемой, поскольку вода находится в шахте и вступает в реакцию с обнаженной породой. [12] Смягчение последствий может быть достигнуто за счет надлежащего управления и наличия достаточных средств. [13]
Наиболее важные проблемы, связанные с осушением шахт, связаны с кислотным дренажем шахт и распространением загрязненной воды в другие водные источники, а также с тем, что окружающая среда в целом становится серьезным источником загрязнения .
Типы методов и систем обезвоживания [ править ]
Обезвоживание карьеров и подземных рудников бывает разным. Каждый метод основан на разной одежде и технике.
Для обезвоживания карьеров используются: [14] [15] [16]
- Фильтрующие колодцы
- Колодцы для сброса
- Перевернутые колодцы
- Вакуумный дренаж
- Горизонтальные водостоки
- Герметизация стен
- Отрезать стены
- Сторожевые колодцы
Под землей используются следующие методы: [17]
- Штольни
- Отстойники
См. Также [ править ]
- Сука
- Обезвоживание
Ссылки [ править ]
- ^ "Обезвоживание шахты" . GWE . Хорбери, Великобритания: Инженерия подземных вод. 22 мая 2014 . Проверено 7 апреля 2020 .
- ^ Младший, PL (2004). «Изготовление воды»: гидрогеологические приключения первых горных инженеров Великобритании. Спец. Publ., Geol. Soc. Лондон, 225, стр. 121-157.
- ^ Шеперд, Р. (1993). Древняя горная промышленность. Эльзевир, Лондон. 494 с.
- ^ Агрикола, Г. (1556). De re mettalica libre XII. Holzschnitte, Базель, 273 с.
- ^ Kreibich, M & Eisbein, М. (около 2003). Георгиус Агрикола унд ди Эренфридерсдорфер Радпумпе. Эренфридерсдорф, 34 стр.
- ^ Строительное обезвоживание: новые методы и применения, стр.
- ^ a b Волькерсдорфер, Кристиан (2008). Управление водными ресурсами в заброшенных затопленных подземных шахтах: основы, трассерные испытания, моделирование, очистка воды . Берлин: Springer. п. 84. ISBN 9783540773313. Проверено 7 апреля 2020 .
- ^ Vutukuri, VS & Singh, RN (1993): Последние изменения в насосных системах в подземной добычи рудного минерального сырья. Окружающая среда шахтной воды, 12, стр. 71-94.
- Перейти ↑ Duane, MJ, Pigozzi, G. & Harris, C. (1997). Геохимия некоторых глубинных вод золотых приисков в западной части бассейна Витсвотерсранд, Южная Африка. J. Afr. Землеведение, 24, 1-2, с. 105-123.
- ^ Оберхольцер, Phillip Johannes (2015). Лучшие практики автоматизации и управления системами осушения рудников (Дипломная работа).
- ^ Hollyday, EF (1963). «Геогидрологический анализ обезвоживания шахты и разработки воды, Надгробие, округ Кочиз, Аризона» . Цитировать журнал требует
|journal=( помощь ) - ^ Шмидт, Роберт Д. (1985). Обезвоживание зоны трещин для контроля притока подземных вод в подземные угольные шахты . Министерство внутренних дел США, Горное управление.
- ^ Акчил, Ата; Колдас, Сонер (01.01.2006). «Кислотный дренаж шахт (AMD): причины, лечение и тематические исследования». Журнал чистого производства . Улучшение экологических, экономических и этических показателей в горнодобывающей промышленности. Часть 2. Анализ жизненного цикла и процессов и технические вопросы. 14 (12): 1139–1145. DOI : 10.1016 / j.jclepro.2004.09.006 . ISSN 0959-6526 .
- ^ Плотников Н.И., Roginets, II и Viswanatan, S. (1989). Гидрогеология рудных месторождений: Серия русских пер., 72, Роттердам, 290 с.
- ^ де ла Вернь, J. (2003). Справочник горняков хард-рока. 3-е изд., Темпе, 314 с.
- ^ Kecojevic, VJ, Mrugala, MJ, Simic, RD и Станкович, RM (2003). Автоматизированная система проектирования дренажных сооружений при открытых горных работах. Mine Water Env., 22, 3, Берлин, стр. 149-154.
- ^ Wolkersdorfer, К., 2008: Управление водными ресурсами в Заброшенный затопляемых подземных рудниках - Основы, Tracer тесты, моделирование, очистка воды, 465 стр.
