197053. lajstromszámú szabadalom • Eljárás földalatti üregek, térségek, vágatok, járatok évagy hasonlók vízvédelmére
A találmány tárgya eljárás földalatti üregek, térségek, vágatok, járatok, vagy hasonló természetes és/vagy niesteségcs úton képzett földalatti terek megelőző vízvédelmére vonatkozik. A mélyművelési szilárdásvány-bányászat (elsősorban a bauxit és az eocén körű szenek termelése) adott mélység (a mindenkori karsztvízszint) alatt a karsztosodás mértékének megfelelően közepesen vagy erősen karsztvízveszélyesnek minősül. A karsztosodás mértéke több tényező hatásától függ. Bizonyított tény, hogy a nagy keresztmetszetű karsztos járatok a hegyszerkezetképző törési síkokhoz, vetődésekhez kötöttek. A tektonikus hatások által létrehozott töréses, repedezett zónák mentén kialakult karsztosodott üregek mérete az adott karbonátos kőzet egykori és mai térszíni helyzetének függvénye. Nyilvánvaló emellett, hogy a hosszú ideig felszínközeiben elhelyezkedett, védőréteggel nem takart kőzetben a beszivárgó vizek hatására nagyobb üregek, járatok alakultak ki, mint az atmoszferikus hatásoknak rövidebb ideig kitett zónákban. Lényeges eleme az üregképződés intenzitásának az adott kőzet kémiai összetétele is. Elméletileg és a gyakorlat által is bizonyított, hogy a felsőtriász korban keletkezett típusos dachsteini mészkő (CaC03) karsztosodási (oldódási) hajlama jelentősen meghaladja a dolomitos [CaMg(C03)2] kőzetre jellemző értéket. A három tényező együttes hatásának kitett mészkőben emiatt igen nagy keresztmetszetű és nagy térfogatú üregek (barlangrendszerek) alakulhatnak ki, melyek a karsztvíz nyugalmi víznfvója alatt vízzel telítettek, tehát jelentős mennyiségű vi zet tárolnak. Mindebből következik, hogy az ilyen üregeknek a bányaművelés során történő megütése vagy megközelítése esetén nagy hozamú vízbetörésekre keli számítani. Ezek mértéke esetenként olyan lehet, melyek a bánya elfulladását is okozhatják. A másik jellemző karbonátos kőzet a dolomit, melynek karsztosodási hajlama lényegesen kisebb, mint a dachsteini mészkőé. Ez a kőzet inkább repedezett, töredezett, emiatt hidraulikai tulajdonságai inkább közelítenek a törmelékes, szemcsés kőzetekre jellemzőkhöz. Katasztrofális vízbetörést általában nem okoznak, inkább a gyakoribb, de kisebb hozamú (0,2—5 mVmin.) vfzfakadások jellemzik. A vízbetörés elleni preventív védekezés lehetőségét és módját a kőzet hidraulikai tulajdonságai alapvetően determinálják. Nyilvánvaló, hogy más technológiát igényel a nagy keresztmetszetű és térfogatú üregek elzárása, mint a vékony repedéshálózat, illetve kis pórustérfogat eltömítése. Az előzőnél nem is lehet cél a vízjáratok teljes tömítése, a tökéletes vízzárás, hanem a vfzfakasztás lehetőségének hatásos csökkentését, a fojtó hatás jelentős növelését kell elérni. Ez a nagyobb járatok tömítésével valósítható meg. A dachsteini típusú triász mészkőből álló karbonos alaphegységek vízbetöréseinek jellemzője, hogy hirtelen törnek a bányatérségbe és a beépített Vfzmentesítő kapacitást meghaladó hozamok a bányák feladását kényszerítik ki. A nagyszámú vízbetörés statisztikai elemzése alapján megbízhatóan igazolható, hogy azok 85%-a közvetlenül tektonikus törésekből (vetők -1 2 bői), 11%-a pedig vetők töredezett zónái mentén fakadt. Csujxín 4%-nál nem volt igazolható közvetlenül vetődés jelenléte, de ezek n vízbetörések is nagy valószínűséggel idősebb — széntelepképződés előtti — törésekhez kötődtek. A szakemberek régóta foglalkoznak a bányatérségbe beáramló víz elzárásának lehetőségével és a védekezés alábbi négy alaptípusát fejlesztették ki és alkalmazták váltakozó sikerrel:- passzív,- preventív,- aktív és- kombinált védekezési módszerek. Időközben elsőként n passzív védekezést alkalmazták, melynek lényege, hogy a bányatérségbe betörő víz járatait a betörés után főként külszínről mélyített fúráson (fúrásokon) keresztül bejuttatott különböző anyagokkal töltötték ki. Ezzel a járatrendszer jelentős leszűkítése volt elérhető, miáltal a bányába befolyó víz mennyisége jelentősen lecsökkent, esetenként a folytó hatás következtében teljesen meg is szűnt. Az utólagos vízelzáráshoz használt anyagok minőségét elsősorban a vízbetörés nagysága határozta meg, mivel annak mértéke szorosan összefügg a betörést okozó karsztos vízjáratok, üregek méreteivel. Nagy hozamú vízbetörés nyilvánvalóan csak nagy keresztmetszetű járatrendszeren keresztül következhetett be és fordítva. A beadandó anyagnak viszont elsősorban méreteiben alkalmazkodnia kellett a járatrendszerek ke resztmetszeteihez. Nagy keresztmetszetek esetén durvább anyagok (fagolyók, kőzúzalék, mura stb.) adhatók be, míg kisebb réstérfogatok finomabb anyagokkal (homok, homokos iösz) tömíthetők eredményesen. Az anyagok méretének megválasztása elsősorban a passzív védekezési módnál, tehát az utólagos vízelzárásnál döntő jelentőségű, főleg áramló vízben történő munkálatok esetén. Az áramló vízben való tömítésnél ugyanis az áramlás kettős Itatásával le het számolni. Előnyös hatás, hogy az áramlási sebességtől függően a vízáram a beadott anyagot nagy távolságba viszi el, tehát egy beadóhellyel viszonylag nagy területű zóna repedéshálózata tömfthető el. (Előfordult, hogy a bányászkodás során a beadási helytől 1,5 km távolságban is találtak tömítő anyagot.) Hátrányos hatás lehet viszont, hogy a vízáram s beadott anyagot a bányatérségbe hordja Ez azt jelenti, hogy a kívánt tömítés nem következik be, és a behordott anyag a vízmentesítő telepek hatékonyságát is negatívan befolyásolja. (Zsompok fcltöltése, szivattyúk hatásfokának romlása, forgó alkatrészek fokozott kopása stb.) Ilyen esetben tehát olyan optimális szemcseösszetétel megválasztására van szükség, amellyel még hatékony folytó hatás érhető el, de amely a járatszűk illetékben megtá maszkodva a bányába történő anyagbeáramlást megakadályozza, vagy minimálisra csökkenti. Az optimális anyagösszetétel meghatározása, — a járatok tényleges keresztmetszetének ismerete hiányában — nagyon nehéz, sokszor lehetetlen. Emiatt az áramló vízben történt utólagos vízelzárási kísérletek sokszor vallottak kudarcot. 2 197 053 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
