Hidrológiai tájékoztató, 1987

1. szám, április - DIPLOMATERV PÁLYÁZATOK - Mezei Gábor: Dubicsány-aknai főfeltáró bányatérségek vízvédelmi tervezése

Dubicsány-aknai főfeltáró bányatérségek vízvédelmének tervezése* MEZEI GÁBOR Borsodi Szénbányák, Miskolc A Borsodi Szénbányák Vállalat barnakőszén-kutatása során, a Borsodi-medence északnyugati részén, Dubicsány és Sajógalgóc községek határában gazdaságosan kitermelhető barnakőszén-vagyont tártak lel. A kutatás eredményei bizonyították, hogy a művelendő telep fölött a bányászati munkálatokra közvetlen vízveszélyt jelentő víztartó rétegek helyezkednek el. 1. A terület rétegtani, kőzettani viszonyai A terület a kelet-borsodi miocén kori barnakőszénmedence északnyugati részét képezi. A vizsgált terület erősen tagolt, hegyvidéki jellegű, morfológiai fejlődése maturus. A barnakőszén-képződés az eggenburgien végi kiemelkedést követő ottnangien elmocsarasodáshoz kapcsolódik. A medencére jellemző öttelepes kifejlődés V/a, V, IV. jelű telepe van meg a vizsgált területen. A fekűképződménnyeket devon-karbon időszaki mészkő és grafitos pala, mint alaphegység, valamint eggenburgi és ottnangi üledékes rétegek alkotják. Ezekre települt a miocén telepes összlet, amelynek már említett V/a, V, IV. jelű telepeit ottnangi meddőképződmények (agyag, aleurit, homok) választják el. A telepek közül ipari szempontból az V. telep jelentős, ez 5,0—6,0 m összvastagságú, a barnakőszén fűtőértéke 10 200 kJ/ kg. A fedőképződmények között bádeni, szarmata, pliocén, pleisztocén üledékek találhatók, amelyek a felszín felé egyre durvább szemcseméretűek. 2. A terület hidrogeológiai viszonyai A vizsgált terület a Sajó folyó vízgyűjtőjének egy részét képezi, a Sajó folyó az országos vízhálózatban a másodrendű vízfolyások körébe tartozik. A területen a Bán- és Szuha-patak említhető még meg, ezek harmadrendű vízfolyások. A fedő oldali víztartó szintek a bányászati műveletekre, vastagságuk és tektonizáltságuk következtében közvetlen vízveszélyt jelentenek. Ide tartozik a Sajó pleisztocén teraszkavicsa, a pliocén víztartó rétegek, a szarmata és ottnangi homokrétegek. A legnagyobb vízveszélyt az ottnangi homokok jelentik, vastagságuk 20— 50 m, nyomás alatti vizet tartalmaznak. A fekü oldali víztartók közé a telep alatt húzódó ottnangi homok, eggenburgi kavics és az erősen hasadékos paleozóos alaphegység tartozik. Ezek vízveszélyt a művelésre nem jelentenek. A vízveszélyt jelentő rétegek utánpótlódását semmilyen adat nem bizonyította, a nyomásviszonyokból megállapítható, hogy a víztartók hidraulikailag függetlenek. A műrevaló V. telep feletti fajlagos védőrétegvastagság sehol sem megfelelő, ezért a víznyomások lényeges csökkentése indokolt. A vizsgált terület tektonikailag nagyon igénybe vett, 100—300 m-es távolságban ÉK—BNY-i irányú, 10—110 m között elvetési magasságú vetők húzódnak. A vetők dőlésszöge 60°. 3. A mélyítendő függőleges akna vízvédelmi terve A függőleges légakna mélyítési munkálataira a pliocén kavicsos homokréteg és a szarmata homokréteg jelent vízveszélyt. A pliocén víztartó 28,70—59,70 m között több rétegben települt. A képződményt a Pu—25/a jelű kúttal vizsgálták meg. Az összlet nyílttükrű, szivárgási tényezője Zamarin módszerével 3,7 • lO^jn/s, Dupuit—Thiem képletével 1,15 • 10~

5 m/s. • Az MHT 1986. évi Diplomaterv pályázatán főiskolai kategóriában III. díjat nyert diplomamunka kivonata. A szarmata homokréteg 104,5—115,0 m között települt. Vizsgálata a Pu—25 jelű kútban történt. A réteg nyomás alatti vizet tartalmaz, transzmisszibilitása Za, m

2 marin modszerevel 3,65 • 10~

3 — , míg Dupuit—Thiem s m

2 képlettel 1,07 • 10~

3 . s 3.1. A pliocén víztartó harántolása fagyasztásos vízkizárással. A rétegek pórusvíz tartalmának megfagyasztásával egy szilárdított kőzetövezetet hozunk létre, amelynek védelmében az aknamélyítés biztonságosan végezhető. A fagyasztás során a hőmennyiséget a fagyasztófúrásokban keringetett kis hőmérsékletű CaCl

2oldat vonja el. A hűtőgépkörben előállítjuk a megfelelő töménységű és hőmérsékletű fagyasztófolyadékot. A folyadékot tápvezetéken és ejtőcsövön keresztül a fagyasztófúrásba vezetjük. A íagyasztófúrás 64 m mély, 26 mben elhelyezünk egy zárólemezt, így a fagyasztófolyadék csak 26 és 64 m között fejti ki a hatását. Az elhasznált fagyasztófolyadékot visszavezető-csövön a hűtőgépkörbe vezetjük, ahol újra a kívánt hőmérsékletre hűtjük. A fagyköpeny kialakulását figyelőfúrásokkal ellenőrizzük. A fagyasztásos vízkizárás méretezési eredményei szerint, a fagyköpeny kialakítása 22 db fagyasztófúrást, 7,13 • 10' kg CaCl

2-t, 90 nap fagyasztási időt tenne szükkJ segessé. A szükséges hűtőgépkapacitás 1,05 • 10" óra 3.2. A szarmata víztartó víztelenítési terve. A víztelenítés során a kőzet gravitációs vízkészletét, felszínről telepített szűrőkutakkal csapoljuk le. A gravitációs víztelenítés a víztároló rétegek lecsapolásának legelterjedtebb módszere. A víztelenítő rendszer méretezése során az alapadatokból (transzmisszibilitás, rétegvastagság, nyugalmi vízszín, hézagtérfogat, ekvivalens sugár) ismert összefüggések segítségével meghatároztam a nyomásvezetőképességet, a távolhatás és hozam időbeli alakulását. Ezek ismeretében Sichard módszere szerint számítottam a szükséges kútszámot. A számítások eredményei szerint a szarmata víztároló 95 nap alatt 12 db 0,4 m átmérőjű kúttal vízteleníthető. A 12 db kút a függőleges akna tengelyétől mért 6,0 m sugarú körön, egyenletesen, egymástól 3,0 m-re telepítendő. A kutak által termelt vízmennyiség egy oldali kollektorvezetéken kerül elszállításra. A vízelvezetésre 0,1 m belső átmérőjű öntöttvas tokos nyomócső megfelelő. 4. A lejtősakna vízvédelmi terve A jelenleg mélyítés alatt álló kutató lejtősakna körszelvényű, átmérője 4,5 m, lejtése 200%. Nyitópontja a felszínen 195,5 m Á.f.-i szinten van. Az akna előrehaladása során vízvédelmi szempontból három jelentős réteget harántol. A nyitóponttél 92,0 m-re üti meg a pliocén kavicsos homok összletét, amelyben 71,0—72,0 m-t halad. A IV. telepet fedő homokréteggel a nyitóponttól 311,0—312,0 m-re találkozik és 199,0—200,0 m kihajtása után hagyja el. Ebben a szakaszban 105—106 m hosszban az aknát vízdús homokban kell kihajtani. Vízvédelmi szempontból az akna a legveszélyesebb réteget a nyitóponttól 510 m-re éri el. Az összletben az akna 112,0—113,0 m-t tesz meg, amiből csak mintegy 15,0 m a vízzáró aleurit. 4.1. A pliocén víztároló vízvédelme. Feladatom tervezése idején a lejtősakna már áthaladt a pliocén összleten. A víztelenítést 3 külszínről mélyített nagy átmérőjű kúttal oldották meg. A kutak egyenként 50—60 m mélyek, szűrőrakatuk 10—12 m. A kutakból HO 3/V jelű búvárszivattyú termeli a vizet. 10