176470. lajstromszámú szabadalom • Eljárás földalatti üregek vízbetörések elleni megelőző védelmére
3 176470 4 vízkizárás egyes módszereit (megelőző kőzettömítés vagy -szilárdítás, résfalépítés, falazatsüllyesztés, szádolás) költséges voltuk miatt csak kisebb üregek, üregrendszerek (aknák, tárók) védelmére lehet gazdaságosan alkalmazni. A vízvédelmi pillérek kijelöléséhez kedvező természeti adottságok szükségesek, ezért alkalmazási lehetőségeik ugyancsak korlátozottak. A legszélesebb körben alkalmazott vízvédelmi módszer a megelőző vízszintsüllyesztés, bár ez is költségesebb, mint az utólagos védekezés, de műszaki és biztonsági szempontból lényegesen jobb annál. Komoly hiányossága azonban ennek a módszernek, hogy gyakran súlyos és előre nem látható közvetlen és közvetett környezeti károsodásokat eredményez. Ilyen környezeti károsodás a környező kutak, források elapadása, illetve hozamának csökkenése, esetenként felszíni süllyedések, mezőgazdasági kultúrák károsodása, természetes vizek emissziós szennyeződése, a szennyezett bányavizek bebocsátása. A környezeti károsodások bizonyos esetekben helyrehozhatók. Az elapadt források, kutak például regionális vízellátó rendszerrel pótolhatók. Vannak azonban olyan pótolhatatlan értékű gyógyforrások, amelyeknek elapadása természeti katasztrófával egyenértékű. A találmány célja az ismert megelőző védekezési módszerek fenti hiányosságainak kiküszöbölése. A találmány feladata olyan megelőző védekezési módszer létrehozása, amely lényegesen egyszerűbb és olcsóbb az ismerteknél, ugyanakkor egyáltalán nem vagy csak kismértékben okoz környezeti ártalmakat. A találmány alapja az a felismerés, hogy az a vízmennyiség, amely a föld alatti üregek kialakítása nyomán betörhet, a helyi hidraulikus ellenállások és a turbulens áramlási veszteségek miatt mindig kisebb, esetenként jelentősen kisebb, mint az a vízhozam, amit a megelőző vízszintsüllyesztéses védekezésnél kell fakasztani és kiemelni. Különösen szembetűnő ez a jelenség, ha a víztárolót a kialakítandó üregtől olyan kőzet választja el, amely eredetileg vízrekesztő, a bányaműveletek által kiváltott kőzegmozgások eredményeképpen azonban vízvezetővé válnak. Az ilyen rétegeket védőrétegeknek nevezzük. Ezekben a védőrétegekben a bányaműveletek hatására az eredetileg mintegy 10 mikron nagyságrendű rések kitágulnak, a hidraulikai küszöbgradiens lecsökken és megindul a vízáramlás. A vízáramlás következtében a rések tovább tágulnak, végül a víztároló réteg vízvezető járata és a bányaüreg között a védőrétegben csatomaszerű járat alakul ki, amelynek magának is van hidraulikai ellenállása. Kedvező esetben a védőréteg a fenti kőzetmozgások ellenére meg tudja akadályozni a vízbetörést, ha viszont gyenge a védőréteg, bekövetkezik a vízbetörés. A betörő víz mennyisége azonban lényegesen kisebb, mint az a vízmennyiség, amelyet egy hatásos vízszintsüllyesztéses védekezésnél csapolni kellene. Felismertük, hogy ez a kedvező körülmény kihasználható föld alatti üregek vízbetörés elleni megelőző védelmére oly módon, hogy a csapolóelemeket nem a víztároló rétegbe telepítjük, hanem közvetlenül a kialakítandó (védendő) üreg közelébe, és ezáltal mindazon hidraulikai ellenállásokat beiktatjuk a víztároló és a védendő üreg közé, amelyek egy a védőrétegen át utólag (spontán) bekövetkező vízbetörés esetén csökkentenék a betörő víz mennyiségét. Ahhoz viszont, hogy a védőrétegen át meginduljon a víz áramlása, elő kell idézni azokat a kőzetmozgásokat, amelyeket a védendő üreg kialakítása idézne elő. Tehát az ismert vízszintsüllyesztéses módszerrel ellentétben nemcsak a vízmozgási folyamatokat befolyásoljuk, hanem — tervszerűen és a bányaműveleteket megelőzően — a kőzetmozgásokat is, éspedig az eredetileg vízzáró védőrétegben. Ezek a kőzetmozgások lehetővé teszik, hogy a víztároló rétegből a vizet a védőrétegen át a csapolóelemekhez vezessük. Ennek során ugyanazokat a vízjáratokat aktiváljuk, amelyeken át normál esetben (az üreg kialakítása után spontán) bekövetkeznének a vízbetörések, és ugyanazokat a hidraulikai ellenállásokat iktatjuk a víz útjába. Ily módon lényegesen kisebb víz kiemelésével védhetjük meg a föld alatti üreget, mint a megelőző vízszintsüllyesztéssel (amikor a víztárolót közvetlenül csapolják meg), tehát a vízföldtani viszonyokat nem befolyásoljuk aggresszív módon, és nem idézünk elő durva környezeti változásokat. A fenti felismerés alapján a feladat megoldása eljárás víztároló rétegtől eredetileg vízzáró réteggel elválasztott föld alatti üregeknek az üreg kialakítása során előidézett kőzetmozgások által vízvezetővé tett vízzáró rétegen át bekövetkező vízbetörés elleni megelőző védelmére, amelynek során legalább egy csapolóelemet és ezzel összekötött vízkiemelő rendszert létesítünk, és amelynél a találmány értelmében a csapolóelemet a védendő üreg kialakítását megelőzően, a védendő üreg és a víztároló réteg között, a védendő üreg közvetlen közelében alakítjuk ki, és a csapolóelem kialakításával az eredetileg vízzáró rétegnek a csapolóelem és a víztároló réteg közötti részében olyan kőzetmozgást idézünk elő, mint amilyet a védendő üreg kialakítása váltana ki. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjánál a vizet fakasztó csapolóelemet környezetétől elzárjuk, és a fakasztott víz nyomásánál nagyobb nyomással, megszilárduló tömítőanyagot nyomatunk bele. Egy másik előnyös foganatosítási módnál a vizet fakasztó csapolóelemmel szomszédos csapolóelembe is megszilárduló tömítőanyagot nyomatunk. Egy további előnyös foganatosítási módnál a tömítőanyagot először a vizet fakasztó csapolóelemmel szomszédos csapolóelembe nyomatjuk be, és csak ennek megszilárdulása után közvetlenül a vizet fakasztó csapolóelembe. Bizonyos esetekben előnyös, ha a vizet fakasztó csapolóelemnek a környezetétől való elzárását a csapolóelembe bevezetett, duzzadva szilárduló anyaggal tömített injektálóvezetékkel végezzük. Más esetekben előnyös, ha a fakasztott víz járatát a csapolóelemen belül a víz nyomásával szemben rögzített foglalóharanggal zárjuk le, az injektálóvezetéket a foglalóharanghoz csatlakoztatjuk és a csapolóelemnek a foglalóharangon és az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
