Odvodnění dolů - Mine dewatering

Odvodnění dolů je akce odstranění podzemní voda z dolu. Když důl zasahuje pod vodní stůl podzemní voda bude v důsledku gravitace pronikat do důlních děl. U některých projektů představuje podzemní voda menší překážku, kterou lze řešit ad hoc. V jiných dolech a v jiných geologických podmínkách je odvodnění zásadní pro životaschopnost dolu a může vyžadovat použití velmi velkých zdrojů a správy.[1]

Dějiny

Motor důlní vodní pumpy Thomase Saveryho
Schematický motor Newcomen.
- Pára (růžová), voda (modrá)
- ventily otevřené (modré), ventily zavřené (červené)

Akt odběru vody z a těžit od té doby, co se provozuje Neolitický krát. V minulosti se to dělo pomocí a shadoof, kopání hlubších hrází, aby gravitace odstranila vodu, namontováním kožených kbelíků naplněných vodou na vodní kola[2] nebo, pokud nic jiného, ​​ruční nakládání kbelíků naplněných vodou. The Archimédův šroub byl také historicky používán k odčerpávání vody z dolů. Tam, kde nebyly účinné žádné odvodňovací techniky, musel být důl odstaven kvůli povodním.[3]

V 15. století dosáhly techniky odvodnění dolů některé technické pokroky, protože v Německu byly použity první mechanizované dřevěné pumpy Rammelsberg důl (Dolní Sasko) a později v dolech Ehrenfriedersdorf (Sasko) v 16. století.[4][5]

S Průmyslová revoluce, poptávka po více uhlí také vyžadovala odvodnění stále hlubších dolů. Voda byla dávána do kbelíků a odstraňována pomocí lanových dopravníků poháněných koňmi na běžících pásech.[6]Thomas Savery byl první, kdo si uvědomil, že parní stroj lze použít k odčerpání vody z dolů, a tak si patentoval ranou podobu parního stroje. Jeho navrhovaný motor však byl neúčinný a problematický z hlediska designu. Nemohl pumpovat vodu výše než 9 metrů nad hladinu vody.

The atmosférický motor, vynalezl Thomas Newcomen v roce 1712 spojil myšlenky Thomase Saveryho, s nímž byl kvůli Saveryho patentu nucen vstoupit do partnerství, a Denis Papin, s využitím svého vynálezu a píst. Jednalo se o první praktickou aplikaci parního stroje v dole a používal se k odvodňování uhelných a cínových dolů. První spolehlivé kovové čerpadlo bylo vyvinuto společností József Károly Hell a použitý v Schemnitz v roce 1749.[7]

Ve 20. století ponorná čerpadla nabídl další inovaci v odvodňování dolů. V současné době jsou odvodňovací techniky a systémy tak pokročilé a dobře definované pro každý typ dolu - otevřené jámy nebo pod zemí - že jsou úspěšně odvodněny i miny hluboké tisíce metrů.[7][8][9][10]

Problémy s odvodněním dolů

Úplné nebo částečné odvodnění zatopený důl, nebo dokonce jako běžný postup při normální činnosti dolu, může nést řadu problémů, z nichž většina souvisí s prostředím[11]. To se může stát jak v povrchových dolech, tak v podzemních dolech. Velké problémy se také vyvíjejí s opuštěnými doly, které nahromadily odvodnění kyselých dolů, které se stávají větším problémem, protože voda leží v dole a reaguje s odkrytou horninou[12]. Může dojít ke zmírnění prostřednictvím řádné správy a dostatku finančních prostředků.[13]

Nejvýznamnější obavy týkající se odvodňování dolů se týkají kyselý důl odvodnění a rozptýlení kontaminovaná voda do jiných vodních fontů a obecné prostředí se stává vážným zdrojem znečištění.

Typy odvodňovacích technik a systémů

Odvodňování povrchových dolů a podzemních dolů je jiné. Každá metoda se spoléhá na jiné oblečení a techniky.

K odvodňování povrchových dolů se používají:[14][15][16]

  • Filtrační jamky
  • Likvidace studní
  • Obrácené studny
  • Vakuové odvodnění
  • Horizontální odtoky
  • Těsnění stěn
  • Odřízněte stěny
  • Strážné studny

V podzemí se používají následující metody:[17]

Viz také

Reference

  1. ^ „Odvodnění dolů“. GWE. Horbury, Velká Británie: Inženýrství podzemních vod. 22. května 2014. Citováno 7. dubna 2020.
  2. ^ Mladší, P.L. (2004). „Výroba vody“: hydrogeologická dobrodružství raných britských těžebních inženýrů. Spec. Publ., Geol. Soc. Londýn, 225, s. 121-157.
  3. ^ Sheperd, R. (1993). Starověká těžba. Elsevier, Londýn. 494 stran
  4. ^ Agricola, G. (1556). De re mettalica libre XII. Holzschnitte, Basilej, 273 stran
  5. ^ Kreibich, M & Eisbein, M. (asi 2003). Georgius Agricola und die Ehrenfriedersdorfer Radpumpe. Ehrenfriedersdorf, 34 stran
  6. ^ Odvodnění stavby: Nové metody a aplikace, strana 7
  7. ^ A b Wolkersdorfer, Christian (2008). Vodní hospodářství v opuštěných zaplavených podzemních dolech: základy, sledovací testy, modelování, úprava vody. Berlín: Springer. str. 84. ISBN  9783540773313. Citováno 7. dubna 2020.
  8. ^ Vutukuri, V.S. & Singh, R.N. (1993): Nedávný vývoj čerpacích systémů v podzemí těžby kovů. Důlní vodní prostředí, 12, s. 71-94.
  9. ^ Duane, M. J., Pigozzi, G. a Harris, C. (1997). Geochemie některých hlubinných vod na těžbu zlata ze západní části Witswatersrandské pánve v Jižní Africe. J. Afr. Earth Sci., 24, 1-2, str. 105-123.
  10. ^ Oberholzer, Phillip Johannes (2015). Osvědčené postupy pro automatizaci a řízení systémů na odvodňování dolů (Diplomová práce).
  11. ^ Hollyday, E. F. (1963). „Geohydrologic analysis of minwater dewatering and water development, Tombstone, cochise County, Arizona“. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  12. ^ Schmidt, Robert D. (1985). Odvodnění lomové zóny pro řízení přítoku podzemní vody do podzemních uhelných dolů. Americké ministerstvo vnitra, Bureau of Mines.
  13. ^ Akcil, Ata; Koldas, Soner (01.01.2006). „Odvodnění kyselých dolů (AMD): příčiny, léčba a případové studie“. Journal of Cleaner Production. Zlepšení environmentálního, ekonomického a etického výkonu v těžebním průmyslu. Část 2. Analýza životního cyklu a procesu a technické problémy. 14 (12): 1139–1145. doi:10.1016 / j.jclepro.2004.09.006. ISSN  0959-6526.
  14. ^ Plotnikov, N.I., Roginets, I.I. & Viswanatan, S. (1989). Hydrogeologie rudných ložisek: ruská překladová řada, 72, Rotterdam, 290 stran.
  15. ^ de la Vergne, J. (2003). Příručka Hard Rock Miner's. 3. vydání, Tempe, 314 stran
  16. ^ Kecojevic, V.J., Mrugala, M.J., Simic, R.D. & Stankovic, R.M. (2003). Počítačově podporovaný systém pro návrh odvodňovacích zařízení v povrchové těžbě. Mine Water Env., 22, 3, Berlin, str. 149-154.
  17. ^ Wolkersdorfer, C., 2008: Vodní hospodářství v opuštěných podzemních dolech - základy, sledovací testy, modelování, úprava vody, 465 pp.