Обезвоживание шахты

Осушение шахты – это удаление грунтовых вод из шахты. Когда шахта простирается ниже уровня грунтовых вод , грунтовые воды под действием силы тяжести проникают в выработку. В некоторых проектах грунтовые воды являются незначительным препятствием, которое можно решать в отдельных случаях. В других шахтах и других геологических условиях обезвоживание имеет основополагающее значение для жизнеспособности шахты и может потребовать использования очень больших ресурсов и управления. ^{[ 1 ]}

История

Забор воды из шахты действующей осуществлялся со времен неолита . Раньше это делалось с помощью навеса , рытья более глубоких дамб, чтобы сила тяжести удаляла воду, устанавливая кожаные ведра, наполненные водой, на водяные колеса. ^{[ 2 ]} или, по крайней мере, переноска наполненных водой ведер вручную. также Винт Архимеда исторически использовался для откачки воды из шахт. Там, где никакие методы обезвоживания не были эффективными, шахту пришлось закрыть из-за наводнения. ^{[ 3 ]}

В 15 веке методы обезвоживания в шахтах достигли некоторых технических успехов: первые механизированные деревянные насосы были использованы на немецкой шахте Раммельсберг (Нижняя Саксония), а затем в 16 веке на рудниках Эренфридерсдорф (Саксония). ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

С началом промышленной революции потребность в большем количестве угля также потребовала осушения 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 по конструкции. Он не мог перекачивать воду на высоту более 9 метров (30 футов) над уровнем воды.

Атмосферный двигатель , изобретенный Томасом Ньюкоменом в 1712 году, объединил идеи Томаса Савери, с которым он был вынужден вступить в партнерство из-за патента Савери, и Дени Папена , использовавшего его изобретение поршня . Это было первое практическое применение паровой машины в шахте, которая использовалась для осушения 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 стали еще одной инновацией в области обезвоживания шахт. В настоящее время методы и системы обезвоживания настолько развиты и четко определены для каждого типа шахт – открытых или подземных – что успешно обезвоживаются даже шахты глубиной в тысячи метров. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}

Проблемы с обезвоживанием шахт

Осушение полностью или частично затопленной шахты или даже обычная процедура при нормальной деятельности шахты может повлечь за собой ряд проблем, большинство из которых связаны с окружающей средой. ^{[ 11 ]} Это может произойти как в открытых, так и в подземных шахтах. Большие проблемы возникают также с заброшенными шахтами, в которых накопились кислые дренажные воды, которые становятся еще более серьезной проблемой, поскольку вода находится в шахте и вступает в реакцию с обнаженной породой. ^{[ 12 ]} Смягчения можно добиться посредством надлежащего управления и при наличии достаточных средств. ^{[ 13 ]}

Наиболее серьезные проблемы, связанные с осушением шахт, связаны с кислотным дренажем шахт и рассеиванием загрязненной воды в другие водные источники, а также с тем, что общая окружающая среда становится серьезным источником загрязнения .

Типы методов и систем обезвоживания

Осушение открытых и подземных рудников происходит по-разному. Каждый метод основан на разной одежде и техниках.

Для обезвоживания карьеров применяют: ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}

Фильтрующие колодцы
Отводные колодцы
Обратные скважины
Вакуумный дренаж
Горизонтальные дренажи
Герметизация стен
Отрезать стены
Охранные колодцы

Под землей применяют следующие методы: ^{[ 17 ]}

См. также

Ссылки

^ «Обезвоживание шахты» . ГВЕ . Хорбери, Великобритания: Инженерия подземных вод. 22 мая 2014 года . Проверено 7 апреля 2020 г.
^ Младший, PL (2004). «Делание воды»: гидрогеологические приключения первых британских горных инженеров. Спец. Опубл., Геол. Соц. Лондон, 225, с. 121-157.
^ Шеперд, Р. (1993). Древняя горная промышленность. Эльзевир, Лондон. 494 стр.
^ Агрикола, Г. (1556). Свободная металлика XII. Holzschnitte, Базель, 273 стр.
^ Крейбих, М. и Эйсбейн, М. (около 2003 г.). Георгиус Агрикола и колесный насос Эренфридерсдорфера. Эренфридерсдорф, 34 стр.
^ Обезвоживание в строительстве: новые методы и применение, стр. 7.
^ Jump up to: ^а ^б Волкерсдорфер, Кристиан (2008). Управление водными ресурсами на заброшенных затопленных подземных шахтах: основы, трассерные испытания, моделирование, очистка воды . Берлин: Шпрингер. п. 84. ИСБН 9783540773313 . Проверено 7 апреля 2020 г.
^ Вутукури, В.С. и Сингх, Р.Н. (1993): Последние разработки в области насосных систем при подземной добыче полезных ископаемых. Инв. Минные Воды, 12, с. 71-94.
^ Дуэйн, М.Дж., Пигоцци, Г. и Харрис, К. (1997). Геохимия некоторых глубоких вод золотых рудников западной части бассейна Витсуатерсранд, Южная Африка. Дж. Афр. Науки о Земле, 24, 1-2, с. 105-123.
^ Оберхольцер, Филип Йоханнес (2015). Передовой опыт автоматизации и управления шахтными водоотливными системами (Диссертация).
^ Холлидей, EF (1963). «Геогидрологический анализ осушения шахт и освоения водных ресурсов, Надгробие, округ Кочиз, Аризона» . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ Шмидт, Роберт Д. (1985). Обезвоживание зоны разлома для контроля притока подземных вод в подземных угольных шахтах . Министерство внутренних дел США, Горное бюро.
^ Акчил, Ата; Колдас, Сонер (1 января 2006 г.). «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. дои : 10.1016/j.jclepro.2004.09.006 . ISSN 0959-6526 .
^ Plotnikov, N.I., Roginets, I.I. & Viswanatan, S. (1989). Hydrogeology of Ore Deposits: Russian translation serie, 72, Rotterdam, 290 pp.
^ де ла Вернь, Дж. (2003). Справочник горняка Hard Rock. 3-е изд., Темпе, 314 стр.
^ Кекоевич, В.Дж., Мругала, М.Дж., Симич, Р.Д. и Станкович, Р.М. (2003). Компьютерная система проектирования дренажных сооружений при открытых горных работах. Mine Water Env., 22, 3, Берлин, с. 149-154.
^ Волкерсдорфер, К., 2008: Управление водными ресурсами в заброшенных затопленных подземных шахтах - основы, трассерные испытания, моделирование, очистка воды, 465 стр.

[1] «Обезвоживание шахты» . ГВЕ . Хорбери, Великобритания: Инженерия подземных вод. 22 мая 2014 года . Проверено 7 апреля 2020 г.

[2] Младший, PL (2004). «Делание воды»: гидрогеологические приключения первых британских горных инженеров. Спец. Опубл., Геол. Соц. Лондон, 225, с. 121-157.

[3] Шеперд, Р. (1993). Древняя горная промышленность. Эльзевир, Лондон. 494 стр.

[4] Агрикола, Г. (1556). Свободная металлика XII. Holzschnitte, Базель, 273 стр.

[5] Крейбих, М. и Эйсбейн, М. (около 2003 г.). Георгиус Агрикола и колесный насос Эренфридерсдорфера. Эренфридерсдорф, 34 стр.

[6] Обезвоживание в строительстве: новые методы и применение, стр. 7.

[Wolkersdorfer-7] Jump up to: ^а ^б Волкерсдорфер, Кристиан (2008). Управление водными ресурсами на заброшенных затопленных подземных шахтах: основы, трассерные испытания, моделирование, очистка воды . Берлин: Шпрингер. п. 84. ИСБН 9783540773313 . Проверено 7 апреля 2020 г.

[8] Вутукури, В.С. и Сингх, Р.Н. (1993): Последние разработки в области насосных систем при подземной добыче полезных ископаемых. Инв. Минные Воды, 12, с. 71-94.

[9] Дуэйн, М.Дж., Пигоцци, Г. и Харрис, К. (1997). Геохимия некоторых глубоких вод золотых рудников западной части бассейна Витсуатерсранд, Южная Африка. Дж. Афр. Науки о Земле, 24, 1-2, с. 105-123.

[10] Оберхольцер, Филип Йоханнес (2015). Передовой опыт автоматизации и управления шахтными водоотливными системами (Диссертация).

[11] Холлидей, EF (1963). «Геогидрологический анализ осушения шахт и освоения водных ресурсов, Надгробие, округ Кочиз, Аризона» . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[12] Шмидт, Роберт Д. (1985). Обезвоживание зоны разлома для контроля притока подземных вод в подземных угольных шахтах . Министерство внутренних дел США, Горное бюро.

[13] Акчил, Ата; Колдас, Сонер (1 января 2006 г.). «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. дои : 10.1016/j.jclepro.2004.09.006 . ISSN 0959-6526 .

[14] Plotnikov, N.I., Roginets, I.I. & Viswanatan, S. (1989). Hydrogeology of Ore Deposits: Russian translation serie, 72, Rotterdam, 290 pp.

[15] де ла Вернь, Дж. (2003). Справочник горняка Hard Rock. 3-е изд., Темпе, 314 стр.

[16] Кекоевич, В.Дж., Мругала, М.Дж., Симич, Р.Д. и Станкович, Р.М. (2003). Компьютерная система проектирования дренажных сооружений при открытых горных работах. Mine Water Env., 22, 3, Берлин, с. 149-154.

[17] Волкерсдорфер, К., 2008: Управление водными ресурсами в заброшенных затопленных подземных шахтах - основы, трассерные испытания, моделирование, очистка воды, 465 стр.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]