Hidrológiai tájékoztató, 1963 június

TATABÁNYAI BÁNYAVÍZ ANKÉT - Dr. Öllős Géza: Hasadékos kőzetbeli vízmozgásokra vonatkozó kismintavizsgálatok

Ennék igen jó bizonyítékát szolgáltatja a számítások eredménye mellett a tatabányai XV/b. aknaüzem, amelyiknél a vízkiemelés egy helyre koncentrálódik, a bánya munkahelyei, valamint szállító útjai pedig gyakorlatilag vízmentesek. Ez tehát helyi aktív vízvédelemnek felel meg és így résziben ennek az eredménye, hogy a költségek kisebbek, mint azoknál az aknaüzemaknél, amelyeik aktív vízvédelem hiányában általánosan elvizesedték. A HASADÉKOS KŐZETBELI VlZMOZGÁSOKRA VONATKOZÓ KISMINTAVIZSGALATOK DR. ÖLLOS GÉZA Építőipari és Közlekedési Műszaki Egyet em Amint az elnöki megnyitóból és az azt követő előadásokból és hozzászólásokból is kitűnt, az ankét által felvetésre kerülő műszaki feladatkör nagyon széles kutatási területet érint. Mind a bányavizek elleni védekezés, mind pedig a víz hasznosításának meg vannak a legkedvezőbb hidraulikai feltételei, amelyek megismerése végső célként előttünk állnak. Eme feladat megoldása két alajpvető okból nehéz: a) A kőzetrendszer szerkezeti felépítettsége legfeljebb csak bizonyos — sokszor nagyon is elégtelen — pontossággal határozható meg. b) A hasadókos kőzetrendszerben a vízutánpótlódás és általában a vízmozgás szeszélyes térbeli volta miatt az elméleti úton levezethető — a tényleges hidraulikai folyamatokat kielégítő pontossággal jellemző — összefüggések felállítása számos esetben nehézségekbe ütközik. A kőzetrendszerbeli vízmozgást létrehozó és alakító erők közötti kapcsolat megbízható ismerete pedig alapvető fontosságú. Körunyébb a helyzet a törmelékes kőzetek esetében, amikoris a víz pl. szabályos (homogén) szerkezetűnek tekinthető hézagrendszerben mozog. Ez esetben a vízutánpó+lódás módja és mértéke viszonylag határozottabban' ítélhető meg, s a rendszer legkisebb potenciálú helyéhez (pl. a vízbetörés, vagy a megcsapolás helyéhez) tartozó szivárgási jelenségek megítélése egvszerűbb feladat. Érthető tehát, hogy mind az elméleti, mind pedig a természetben végzett kutatások ezen a szakterületen ma már jelentős mértékben előre is haladtak. A hasadékos kőzetekben a mozgó víz rendelkezésére álló, rendszerint elég szabálytalan felépítésű járatrendszer azonban már eleve kizárja annak a lehetőségét, hogy elméleti szempontból a hasadozott hézagrendszert a részletes vizsgálatok során hidraulikai szempontból a törmelékes rendszerrel teljesen azonos módon jellemezhessük. A hasadékos kőzetbeli vízmozgás hidraulikai jellemzéséhez kiindulásul célszerű az egyedi — egymáshoz kapcsolódó — repedéselemekben fellépő vízmozgás törvényszerűségeit áttekinteni. A különböző szerkezeti felépítettsógű kőzetrandszerek pórusaiban, járataiban fellépő vízmozgásra jellemző X ellenállási tényező és a Re-szám közötti kapcsolat görbesereggel ábrázolható. Ennek egyik szélső görbéje (felső) a törmelékes kőzetek pórusaiban fellépő vízmozgásra jellemző. Kis Re számok esetében a 1-val való kapcsolat még lineáris. Bizonyos Re-számtól kezdődően azonban a kapcsolatot már görbe vonal fejezi ki. A görbesereg egyes görbéinek alakját és. a koordinátarendszerbeli magassági elhelyezkedésüket döntő módon a e, az ún. relatív érdesség befolyásolja. (e— adott érdességfajta esetében a repedés falának abszolút érdessége, <5=a repedés keresztmetszetére vonatkozó, célszerűen megválasztott jellemző hosszúság.) A X és Re-szám közötti kapcsolat általános alakja tehát a következő: A = q> (1) ahol c£>i az érdesség típusára utaló parameter. Adott érdességitípus esetéin (-5?'!)- (2) A görbesereg elemzése alapján általánosságban a következő fontos és alapvető megállapításokat tehetjük: 1. A hasadékos kőzetekben fellépő vízmozgások hidraulikai vizsgálatához a különböző méretű hasadékok, járatok falának geometriai jellemzésekor a hidraulikai szempontból mértékadó morfológiai jellemzés^^ is elengedhetetlen. Hiszen lényegesen más ellenállástörvény uralma allatt állnak az olyan járatrendszerekben fellépő vízmozgások, amelyek esetében a járat terét határoló felület relatív érdessége a törmelékes kőzetéhez etsik közel, mint akkor, ha a sima csőhöz tartozó görbéhez. A görbesereg alapján kitűnik azonban az is, hogy valamely hasadozott kőzetrendszer járataiban fellépő vízmozgás nem jellemezhető egyetlen relatív érdessóghez tartozó görbe alapján. Hiszen más a helyzet akkor, ha a víz egy viszonylag nagyméretű hasadékban vagy pedig erősen töredezett kőzetben mozog. Igaz ugyani, hogy pl. a bányába történő vízbetörések esetében a veszélyt a vetők, hasadékok jelentik, s ilyen szempontból elsősorban a görbesereg alsó görbéi mértékadóak. Nem szabad azonban számításon kívül hagyni a kisméretű járatokban fellépő vízmozgást sem. Amikon- például valamely karsztrandszerben a vízszínsülylyesztés tér és időbeli folyamatát vizsgáljuk, a vízutánpótlódási viszonyokat és így a vízszínsüllyesztés optimális hidraulikai feltételeit a kisméretű járatok vízszállítása is tetemesen befolyásolhatja. A (2) egyenlet azonban már nem fejezheti ki egyértelműen a X és Re-szám közötti kapcsolatot, ha több más repedéselem (azonos felépítésű)' tartozik egymáshoz. Legyen ugyanis az 1. ábrán vázolt hullámalakú és ékszerű módon csatlakozó repedéselemek esetében e, és á azonos. A vízmozgás irányának változásából stb. kifolyólag felléjpő nyomásveszteségek azt eredményezik, hogy a két vizsgált esetben a rendszer e értéke eltérő az elem e értékétől. Vagyis az áramlási J J veszteség a két rendszerben nem azonos. Az egymáshoz ékszerűen csatlakozó repedéselemek hidraulikai szempontból közelebb állnak a törmelékes kőzetekhez, mint a hullámszerű elemekből létrehozott rendszer. Ezt az egymástól eltérő hidraulikai sajátosságukat jól érzé105