27. W jakich warunkach może mieć zastosowanie studzienna metoda odwadniania. Bywa ona stosowana do odwadniania górotworu kopalń odkrywkowych i niekiedy podziemnych. Można ją stosować do odprężenia lub odwadniania horyzontów wodonośnych nadkładu .Studzienny sposób odwadniania górotworu należy stosować niezależnie od innych warunków , wówczas gdy nie ma skał pozwalających na wykonanie w ich obrębie chodników odwodnieniowych za pomocą zwykłej obudowy . Zaletą tej metody jest duża elastyczność i możliwość modyfikacji układu studni w nawiązaniu do bieżąco kontrolowanych wyników odwadniania. Jest ona także stosunkowo prosta w obsłudze. Dużą wadą są trudności natury technicznej i technologicznej regenerowania poszczególnych zespołów.
28 . METODA ODWADNIANIA OTWARTEGO . Zwana również niekiedy grawitacyjną. Polega na tym , że wody górotworu dopływają do wyrobisk górniczych przez ich ociosy spąg czy strop. Z tego sposobu można korzystać przy stosunkowo małym zawodnieniu górotworu . Praktycznie z otwartego sposobu odwadniania górotworu korzysta się w kamieniołomach i kopalniach podziemnych prowadzących eksploatację złóż o małym zawodnieniu . Niekiedy otwarty sposób odwadniania górotworu stosuje się w kopalniach odkrywkowych zbudowanych ze skał luźnych. Muszą one jednak być dobrze odwodnione i stabilne a wysokość skarp stosunkowo niewielką .Górotwór kopalni zbudowany ze skał luźnych można odwadniać sposobem otwartym gdy - horyzont wodonośny ma swobodne zwierciadło i spąg zalegający niżej od spągu odkrywki - horyzont wodonośny jest jednolicie dobrze przepuszczalny by nie było w obrębie wód zawieszonych -współczynnik filtracji osuszanego poziomu możliwie duży, uziarnienie jednolite Dobre wyniki przy otwartym sposobie odwadniania stosujemy przez stosowanie rowów przyskarpowych, wykonywanych na poszczególnych poziomach oraz spągu odkrywki. Zwałów zewn. Praktycznie się nie odwadnia, należy je jedynie chronić przed zawodnieniem elementami sieci hydrograficznej przez niedopuszczenie do kontaktowania się ich z masami nasypowymi. Odwadnianie zwałów wewnętrznych musi zabezpieczyć je przed regenerującym się ciśnieniem wód w spągowym poziomie wodonośnym. Wzrost ciśnienia w spągu zwałów powoduje wznoszenie się w nich zwierciadła wód podziemnych. Zabiegi odwodnieniowe należy realizować tak aby zwierciadło wód podziemnych nie zdążyło w żadnym miejscu dosięgnąć skarp czy półek zwałowiska. Ogranicza się dopływ horyzontalny poprzez środki techniczne w skałach nienaruszonych znajdujących się blisko konturu zwałowiska, którymi dopływa woda. Mogą tu być skuteczne: - rowy odwadniające - ekrany nieprzepuszczalne - chodniki z otworami odwodnieniowymi i studnie. Zmniejsza się przez to ilość wody, która może dopłynąć do zwałowiska.
29. ODWADNIANIE GRAWITACYJNE Polega na tym , że wody górotworu dopływają do wyrobisk górniczych przez ich ociosy spąg czy strop. Z tego sposobu można korzystać przy stosunkowo małym zawodnieniu górotworu . Praktycznie z otwartego sposobu odwadniania górotworu korzysta się w kamieniołomach i kopalniach podziemnych prowadzących eksploatację złóż o małym zawodnieniu . Niekiedy otwarty sposób odwadniania górotworu stosuje się w kopalniach odkrywkowych zbudowanych ze skał luźnych. Muszą one jednak być dobrze odwodnione i stabilne a wysokość skarp stosunkowo niewielka
30, Jaka jest funkcja rowów opaskowych w kopalniach odkrywkowych. Rów opaskowy zabezpiecza kopalnię przed spływem powierzchniowym, budowany jest na około odkrywki. Odprowadza on wodę grawitacyjnie. Musi on mieć odpowiednie wymiary (prawie zawsze muszą mieć ponad 100m.- długość).
31, ZASADY LOKALIZACJI RZĄPI I POMP W KOPALNIACH ODKRYWKOWYCH Pompownie ( główne i pomocnicze) budowane są tam gdzie rozwój robót górniczych nie jest szybko idący i może długo stać na jednym miejscu - usytuowany ze zbiornikiem, osadnikiem, maja możliwość czyszczenia - podwójne zasilanie energią z niezależnych źródeł - stateczne zbocze - łatwy dostęp do koszy ssawnych pompowni Rząpie powinno być obetonowane. Woda z niego jest czerpana za pomocą zespołu pomp, Ich wydajność musi umożliwiać usunięcie dopływu przeciętnego, doprowadzonego rowami do zbiornika w danej odkrywce w ciągu 20h, a powiększonego o dopływ z maksymalnego opadu dobowego, który może wystąpić z prawdopodobieństwem 1 raz na 10 lat w przeciągu 48h. Rząpie główne w odkrywce wraz ze stacją pomp wykonuje się w miejscu zapewniającym grawitacyjny spływ wody do niego (najniższe miejsce w spągu odkrywki). Miejsce to ponadto powinno umożliwiać eksploatację przez jak najdłuższy okres czasu. Przy wachlarzowym postępie frontów zbiornik umieszcza się blisko punktu obrotu. Natomiast przy równoległym postępie frontów urabiania należy z większą częstotliwością budować nowe zbiorniki i przenosić pompownie. W tych wypadkach bowiem stare ulegają zasypaniu zwałami wewnętrznymi.
32. ZASADY PROJEKTOWANIA ZBIORNIKÓW PRZY POMPOWNIACH W KOPALNIACH ODKRYWKOWYCH. W funkcji zbiornika pojemnościowego stanowi on zabezpieczenie przed zatopieniem nawet w razie wystąpienia deszczu rozlewnego o stosunkowo dużym natężeniu i okresie trwania. Zbiornik powinien więc mieć taką pojemność aby mógł pomieścić doprowadzaną rowami wodę bez jej czerpania z przeciętnych dopływów w danej kopalni przez okres 4-6h oraz opad dobowy o prawdopodobieństwie wystąpienia 1 raz na 10 lat.
33. FUNKCJE ROWÓW PODSKARPOWYCH (PRZYSKARPOWYCH) W KOPALNIACH ODKRYWKOWYCH Dobre wyniki przy otwartym sposobie odwadniania uzyskuje się przez stosowanie rowów przyskarpowych, wykonywanych na poszczególnych poziomach oraz spągu odkrywki. Pozwalają one obniżyć zwierciadło wód podziemnych tak, że okresowo jedynie pokazuje się na skarpach. Oczywiście w miarę postępu frontów urabiania należy systematycznie wykonywać nowe rowy u podnóża skarp. Ich realizacja wymaga synchronizacji z innymi pracami w odkrywce i musi stanowić odpowiednio dostosowany element w technologicznym całokształcie robót.
34. ZASADY PROJEKTOWANIA ROWÓW I KANAŁÓW W KOPALNIACH ODKRYWKOWYCH Bez względu na pochodzenie wody w odkrywce jest ona ujmowana rowami, a następnie sprowadzana grawitacyjnie do rząpia znajdującego się na spągu wyrobiska. Jak widać zatem, rowy tworzą system, który jest rozbudowywany w miarę postępu frontów i innych elementów kopalni. Oczywiście rowy muszą mieć odpowiednie spadki, aby mogły wodę odprowadzać. Jeśli skarpy są wycięte w na tyle twardych skałach, że nie podlegają one erozji, to różnice wysokości pomiędzy poszczególnymi półkami w odkrywce woda pokonuje w postaci tzw. bystrotoków bez obudowy. Gdy materiał skarp jest mało odporny, wówczas wodę przeprowadza się bystrotokami w obudowie najczęściej betonowej lub za pomocą rurociągów położonych na skarpach w taki sposób, że ich wlot jest wbudowany w ujście rowy na poziomie wyższym, a wylot umożliwia wypływ wody do rowu na poziomie wyższym. Ogólnie biorąc, rowy mogą być związane z trzema schematami. Pierwszy z nich, najprostszy do rozwiązania, charakteryzuje się tym, że rów wycięty jest w skałach nie przepuszczających wody. Dla drugiego schematu jest zamienne to, że jest przeprowadzony przez górotwór zawodniony, a zwierciadło w górotworze znajduje się wyżej niż w rowie. Pełni on zatem poza odprowadzeniem wody funkcję drenowania skał górotworu. Podczas obliczania przekroju i spadku takiego rowu trzeba odpowiednio uwzględnić porcje wody doprowadzanej do rowu i porcję wód spływających do niego z górotworu. Trzeci schemat związany jest z rowami przecinającymi skały wodoprzepuszczalne lecz suche. Wówczas woda z rowu ucieka nawadniając górotwór. Jest to oczywiście nie pożądane i sytuacji takich należy unikać prowadząc rowy w innych miejscach, a gdy tego zrobić nie można, wówczas trzeba je uszczelniać, zwłaszcza jeśli są przeznaczone dłuższej ciągłej eksploatacji.
Wodę doprowadza się za pośrednictwem chodników dopływowych o nachyleniu kilku promille oraz upadowych o nachyleniu kilkunastu stopni. Odmulniki oczyszczają wodę z zawiesin o ziarnie od 0,001 mmm, które pozostając w wodzie doprowadzają do przedwczesnego zniszczenia pomp. Wyróżniamy tu osadniki wody stojącej i osadniki dla wody przepływającej. Mają one obudowę murową; część dolna styka się wodą i jest wykonana jako szczelina z betonu. Zasada działania osadników: woda spływająca z rowów do zbiornika posiada zanieczyszczenia, wpływając do osadnika ze średnią prędkością wywołana imin=0,5 %o wpada do osadnika, który posiada znaczne gabaryty (h=1,5 m) powodujące wyhamowanie strugi wody i opad zanieczyszczenia. W momencie 1/3 całkowitego zamulenia uruchamiany jest inny osadnik , a ten ulega czyszczeniu(za pomocą pomp szlamowych).
36 Jakie są zasady dobory pomp i ich ilości w kopalniach odkrywkowych. W głównych komorach pomp górniczego sposobu odwadniania górotworu kopalń odkrywkowych należy instalować agregaty z rezerwą 50% ich wydajności ( nie licząc pomp w remoncie) , a jeśli dopływ jest usuwany za pomocą jednej lub dwóch pomp to rezerwa powinna wynosić 100%. Rodzaj i liczbę pomp dobiera się w zależności od wielkości dopływu i wysokości podnoszenia wody (głębokość położenia komory pomp). Wydajność pompy lub zespołu pomp; Qp = 24Q/ tm, gdzie : Q - przeciętny dopływ wód z górotworu, tm - max czas pracy zespołu pomp. Liczba pomp określonego typu musi zatem stanowić pokrycie wydajności Qp zwiększone o rezerwę wynikającą ze wspomnianych różnych wymagań. Wymiary komory pomp są zdeterminowane ilością , typem i sposobem ustawienia pomp w tym wyrobisku. Szerokość komory pomp wynosi od 4 do ponad 5m. Wysokość komory zależy od rodzaju pomp , od ich wymiarów , grubości płyty fundamentowej sposobu rozmieszczenia rurociągów tłocznych. Przeciętna wysokość wynosi przy zabudowanych suwnicach 6m., przy rozwiązaniach z belkami montażowymi o 1,5 m. mniej.
37. Co to jest współczynnik spływu wód opadowych i od czego on zależy. Opad ma dwie drogi: spływ i przepływ do warstw wodonośnych przefiltrowuje (powoduje wahania zwierciadła wody). W zależności od spadku i przenikania uzyskujemy różne stopnie zasilania. Spływ przed opadem=0. Q ≈Hp, Hp=Q∗t/A≈P., gdzie Q- przepływ , t- czas, A - powierzchnia zlewu, P.- ilość opadów, Hp- odpływ powierzchniowy. Określenie współczynnika spływu powierzchniowego obrazuje jaka część opadów spływa po powierzchni. Ψ= Hp/P. Jest on zależny od ilości opadów, w zimie mniej opadów, w lecie więcej. Opady mają przebieg sinusoidalny. Współczynnik spływu: największy wtedy gdy mamy zamarznięty lub bardziej nasycony wodą grunt, czyli zimą i na początku wiosny. Latem rośliny przechwycają opady i odparowują je. Współczynnik spływu: Ψ= 1.0-Ψ1-Ψ2-Ψ3, gdzie: Ψ1- współczynnik uzależniony od rzeźby terenu, Ψ2- współczynnik uzależniony od przepuszczalności utworu, Ψ3- współczynnik uzależniony od szaty roślinnej.
38. Jak określamy dopływ wód do kopalń odkrywkowych w wyniku opadów atmosferycznych. Najpierw należy zaprojektować trasy rowów opaskowych , odcinających możliwość wlewania się do odkrywki wód spływowych ze zlewni z poza odkrywki. Następną czynnością jest wyznaczenie powierzchni , z której wody opadowe spływać będą do odkrywki. Kolejnym zadaniem jest określenie maksymalnych opadów dobowych o zadanym prawdopodobieństwie występowania i określenie współczynników spływów w odniesieniu do charakterystycznych powierzchni i ich wielkości . Obliczanie maksymalnego dobowego dopływu do odkrywki: Qspł= V/t, gdzie V= Pdp=10% ∗ψ∗A. Oznaczenia : Qspł- dopływ wody w wyniku spływu po opadach w m3 na dobę lub w m3 na minutę, t - czas spływu wody liczony w dobach lub minutach, V- objętość spływającej wody w m3, Pdp=10%- maksymalny opad dobowy o prawdopodobieństwie wystąpienia 1/10 lat w m., ψ- średni współczynnik spływu w zlewni, A- powierzchnia zlewni odkrywki w m2. Obliczenie odnosić się może do całej odkrywki lub tylko jej części gdzie zamierzamy projektować pompownie. Pompownie projektujemy na sumę dopływów dynamicznych , statycznych i ze spływu po opadach: Qsum= Qdyn + Qst + Qspł.
39. Jakie są zasady określania przepływów maksymalnych w rowach i kanałach kopalń odkrywkowych. Po wyznaczeniu maksymalnego natężenia przepływu wody w danej zlewni , konieczne jest ustalenie spadku kanału oraz charakteru szorstkości jego dna i brzegów . Średnią prędkość przepływu wody określamy wzorem Chezy: ν= c Oznaczenia: ν- prędkość średnia w przekroju w m/s, c- współczynnik prędkości Chezy, R- promień hydrauliczny= F/U, w m., F- pole przekroju poprzecznego w m2, U- długość odcinka styku wody w przekroju poprzecznym, i- spadek hydrauliczny w liczbach bezwzględnych= Δh/L. Współczynnik prędkości c obliczamy ze wzoru Manninga: c= 1/n R0,167 , n- współczynnik szorstkości , przyjmujemy wg tabeli. Po obliczeniu c w przekroju cieku ν w m/s i znając jego maksymalny przepływ Qp% w m3/s, z obliczeń hydrologicznych określamy jego pole przekroju poprzecznego F= Qp% / ν , następnie określamy wymiary trapezowego przekroju F= (B + b) /2∗h; oznaczenia: B, b- górna i dolna podstawa trapezu w m., h- wysokość trapezu w m.
40. Podaj zasady projektowania rozmieszczenia studni odwodnieniowych w studziennym systemie odwadniania. Rozmieszczenie studni odwodnieniowych w systemie odwadniania odbywa się wg jednego z dwóch wariantów :a) gdy odwadniany horyzont lub horyzonty wodonośne są monotonne i jednorodne. Studnie rozmieszcza się w równych odstępach we wzajemnie równoległych niekiedy, jak w przypadku wkopu otwierającego, prostopadłych kierunkach, b) gdy horyzont jest niejednorodny pod względem przepuszczalności i miąższości studnie umieszcza się w miejscach o dużej miąższości i dobrej przepuszczalności.
41. Jaką rolą spełniają studnią nadkładowe i spągowe w studziennym systemie odwadniania. Są to dodatkowe studnie umieszczone w spągu i w warstwach nadkładowych wspomagających podstawowe studnie i obniżające lej depresji bezpośrednio pod spągiem wyrobiska. Studnie nadkładowe zapewniają bezpieczeństwo przez utratą stateczności.
42. Jaką rolę spełniają studnie barier zewnętrznych i jakie są zasady ich projektowania. Ze względu na położenie w stosunku do odkrywki kopalnianej wyróżnia się bariery zewnętrzne, gdy studnie są umieszczone poza jej konturem. Bariery studni mogą być pojedyncze (jedna linia) , podwójne lub potrójne. Większej liczby linii raczej się nie stosuje. Zagęszczenie studni w barierach i odległości między nimi wynikają z obliczeń hydraulicznych. Odstępy mogą być różne w poszczególnych liniach, różna też może być w poszczególnych częściach systemu liczba linii. Studnie projektuje się tak aby ich liczba była dostateczna. Bariery ochronne są rozmieszczone w otoczeniu odkrywki. Najczęściej zespół studni odwodnieniowych współdziała w taki sposób , że bariery studzien zew „odcinają” dopływ wód podziemnych z terenów otaczających. Woda, która przepływa przez nie oraz woda z wnętrza obszaru objętego barierami zew jest wyczerpywana za pomocą studni tworzących bariery wewnętrzne. Czerpana przez pompy woda ze studni przepływa rurociągami tłocznymi, które są do rurociągów zbiorczych, umożliwiających odprowadzenie jej poza obręb kopalni. Przed wylotem każdego rurociągu tłocznego powinien być założony zawór zwrotny , który umożliwia przepływ wody od studni do rurociągu zbiorczego. Zabezpieczenie to wyklucza możliwość „ cofania się” wody przez studnię do odwodnionego horyzontu wodonośnego, jeśli np. na skutek awarii wylotu rurociągu tłocznego danej studni jest mniejsze ciśnienie niż w rurociągu zbiorczym
|
43. W jakich warunkach funkcjonować może grawitacyjne odwodnienie zwałowisk , a kiedy nastąpić może upłynnianie się gruntów zwałowiskowych. Odwadnianie nie grawitacyjne może być stosowane tylko w pewnych warunkach. Grawitacja nie zawsze wywołuje ruch cząsteczek wody gruntowej. Gdy ośrodek jest drobnoziarnisty wówczas siły międzycząsteczkowe mogą być tak duże , że siła ciężkości nie jest w stanie ich przezwyciężyć. Przez doświadczenia wykazano, że odwadnianie grawitacyjne może przebiegać dla ośrodków o średnicy większej lub równej 0,05 mm i współczynniku filtracji μ= 10-5m/s, i te wartości przyjmuje się za graniczny warunek. Natomiast gdy współczynnik filtracji μ= 10-7m/s wówczas następuje upłynnienie ośrodka gruntowego.
44. Jakie są zasady przygotowania podłoża dla potrzeb zwałowania nadkładu. Zasady: - ochrona przed wodą infiltrującą od spągu , wykonywany jest przedzwał. Usypuje się go stopniowo przed frontem zwałowiska na spągu odkrywki w postaci warstwy piasku grubo ziarnistego(lub żwiru). Działa on jak dren i umożliwia odpływ wody z podłoża. - nacinanie w spągu odkrywki rowów łączących się w system odprowadzania wody z pod zwałowiska. Rowy te wypełnia się materiałem o małym oporem filtracyjnym.(żwir/ kamienie). - przedzwał o dobrych właściwościach filtracyjnych Jeśli drenaż podłoża zwałów nie jest skuteczny należy wykonać ochronę w postaci dostatecznie obniżonego zwierciadła wody.
- sączki - dreny faszynowe - przedzwał
46. W jaki sposób odwadniane są zwałowiska wewnętrzne. Zabiegi techniczne odwadniania zwałów wew w kopalni odkrywkowej mają na celu ograniczenie dopływu horyzontalnego ze skarp stałych stykających się z masami nasypowymi, ochronę przed wodami filtrującymi od spągu oraz zabezpieczenie przed nadmiernie szybkim postępem krzywej represji. Odwadnianie zwałów wew musi zabezpieczać je przed regenerującym się ciśnieniem wód w spągowym poziomie wodonośnym. Zabiegi należy realizować tak aby zwierciadło wód podziemnych nie zdążyło w żadnym miejscu dosięgnąć skarpy. Zabiegi odwadniające mają na celu : 1. Odcięcie dopływu wód gruntowych do wnętrza zwałowiska, 2. Obniżenie zwierciadła wody gruntowej poniżej stopy zwałowiska (aby nie dopuścić do wypływu na skarpie), w tym celu stosuje się studnie głębokie , filtry przelotowe z chodnikiem, rowy i sączki.
47. Jakie są sposoby głębienia szybów w warstwach zawodnionych. 1)głębienie z zastosowaniem obudowy wbijanej, ZALETY: łatwość wykonywania , lekkość i przepuszczalność, łatwość kontroli okładziny , niskie koszty, nie występuje niebezpieczeństwo spiętrzenia wody za obudową; sposób ten wykorzystuje się w zawodnionych i luźnych gruntach (35m. gł, 6m. miąższości, ciśnienie hydrostatyczne nie przekracza 15m. słupa wody) , 2) głębienie z zastosowaniem obudowy opuszczanej, stosuje się do gł. 30m. miąższość nie przekracza 30m., przy ciśnieniu hydrostatycznym 18m. słupa wody, 3) głębienie z obniżeniem poziomu wody gruntowej tj w leju depresyjnym, stosuje się w zawodnionych , dobrze odsączających się piaskach, w zawodnionych gruntach szczelinowatych. WADA: otwory odwadniające, zapuszczane w poszczególne warstwy wodonośne (zmienny skład litologiczny) muszą być zaopatrzone w różne filtry i pompy , ZALETA: nie wymaga dużej ilości materiałów i urządzeń, daje dobre wyniki w krótkim czasie, powoduje wytwarzanie dużego leja depresji (łatwe wykonywanie chodników), 4) głębienie szybów sposobem mrożeniowym, stosuje się w przypadku zawodnienia bardzo luźnych (kurzawkowych) piasków i szczelinowatych , skrasowanych skał. Jest ona najdroższa ale często stosowana ze względu na pozytywne rezultaty, 5) sposób wiertniczy - w gruntach o znacznej miąższości , METODY W GÓRNICTWIE ODKR. A) sposób wiercenia suchego - głębi się szybiki ucieczkowe o śr. 1,100m. , jeżeli ich głębokość nie przekracza 50m. B) sposób wiercenia ssącego - stosuje się płuczkę wodną w przypadku gruntów luźnych. Odwadnianie szybu polega na usuwaniu wody zbierającej się na jego dnie. W tym celu 3 - 4 m. nad dnem szybu buduje się we wnęce w ścianie szybu pomocniczą komorę dla 2 pomp.
Wiercone są otwory w których wstrzykuje się substancje powodującą zmniejszenie współczynnika odsączalności. 49. Jakim warunkom topograficznym powinno odpowiadać miejsce lokalizacji szybu. Ze względu na usytuowanie terenu właściwe do budowy szybu jest miejsce, które znajduje się na równinie lub niewielkim wzniesieniu . Nieprawidłowe jest natomiast projektowanie tego wyrobiska w zagłębiu terenu, bowiem występuje tam zagrożenie spływania wód po opadzie nawalnym , które mogą następnie dostawać się do szybu.
50. Jakie warunki geologiczne i hydrogeologiczne powinny być spełnione przy wyborze miejsca lokalizacji szybu. Miejsce pod szyb należy wybierać w możliwie cienkim nadkładzie, o warstwach dobrze przepuszczalnych lub nie nieprzepuszczalnych. Pokład w miejscu budowy szybu powinien być gruby i wytrzymały . Należy unikać miejsc o zaburzonej budowie warstw nadkładowych i pokładu. Szyb powinien znajdować się blisko pola odwadnianego, aby uzyskać krótkie chodniki i możliwość szybkiego ich rozprzestrzenienia oraz w takim miejscu, aby chodniki mogły mieć ku szybowi (odpływ wody). Wejście do szybu musi być zabezpieczone przed wodami powodziowymi.
51. Podaj warunki techniczne i ekonomiczne miejsca lokalizacji szybu Korzystne jest umiejscowienie szybu w pobliżu drogi dojazdowej , odbiornika w postaci elementu sieci hydrograficznej (do którego można odprowadzić wodę z szybu), oraz linii wysokiego napięcia. Im mniejsza odległość od wspomnianych elementów terenowych tym mniej kosztowna budowa i eksploatacja szybu.
52. Wymień i opisz krótko wyrobiska głównego odwadniania i ich funkcje. Wyrobiska głównego odwadnianie zakłada się w pobliżu szybu. Zalicza się do nich : zbiorniki wodne (chodniki pojemnościowe), komory pomp ze studzienkami ssawnymi ( rząpiami), kanał rurowy, kanały doprowadzające wodę, osadniki (chodniki osadnikowe), chodnik dojazdowy do komory pomp. Budowa układów łączących oraz poszczególnych wyrobisk bywa nieco inna w kopalniach podziemnych i odkrywkowych. Zadaniem zbiorników wodnych jest pomieszczenie dopływających wód z systemu odwodnieniowego w wypadku awarii w komorze pomp uniemożliwiającej ich usuwanie z kopalni. Dzięki temu gromadzące się wody nie powodują zatopienia innych wyrobisk. W kopalni podziemnej , w której stosuje się podsadzkę hydrauliczną oraz w głównych wyrobiskach górniczego systemu odwadniania kopalń odkrywkowych pomiędzy zbiornikami wodnymi a wylotem chodników dopływowych wykonuje się osadniki. Zadaniem ich jest oczyszczanie wody z zawiesin o ziarnie większym od 0.001mm . Komory pomp- wyrobisko, w którym instaluje się pompy umożliwiające usuwanie wody z kopalni. Kanały rurowe- spełnia funkcje wentylacyjne oraz umożliwia ewakuację załogi w razie zatopienia innych wyrobisk łączących się z komorą pomp i komorą rozdzielni elektrycznej. Chodniki dojazdowy- umożliwia ruch załogi do i z komory pomp oraz sprzętu i materiału oraz spełnia funkcje wentylacyjne. Łączy komorę pomp z podszybiem.
53. Podaj zasady lokalizacji i projektowania zbiorników wodnych w kopalniach podziemnych. Zadaniem zbiorników wodnych jest pomieszczenie dopływających wód z systemu odwodnieniowego w wypadku awarii w komorze pomp uniemożliwiającej ich usuwanie z kopalni. Dzięki temu gromadzące się wody nie powodują zatopienia innych wyrobisk. Aby funkcję tę zbiorniki wodne mogły spełniać , lokuje się je stosunkowo najniżej względem innych wyrobisk odwodnieniowych. Muszą ponadto mieć odpowiednio dużą pojemność. Zbiorniki wykonuje się jako wyrobiska korytarzowe o sklepieniu łukowym. W zależności od warunków wodnych stosuje się różną obudowę. Wymiary tych zbiorników zależą od kubatury wody, którą powinny pomieścić. Powinny one być tak położone w przestrzeni, aby po zapełnieniu ich wodą jej zwierciadło w najwyższym punkcie tych wyrobisk nie znalazło się wyżej niż główka szyny na podszybiu minus 0,5m. Spąg zbiorników wodnych natomiast powinien być założony około 4,5m. poniżej podłogi w komorze pomp.
55. Podaj zasady doboru pomp do odwadniania kopalń. W głównych komorach pomp górniczego sposobu odwadniania górotworu kopalń odkrywkowych należy instalować agregaty z rezerwą 50% ich wydajności, a jeśli dopływ jest usuwany za pomocą jednej lub dwóch pomp to rezerwa = 100%.Rodzaj i liczbę pomp dobiera się w zależności od wielkości dopływu i wysokości podnoszenia wody. Wydajność pompy lub zespołu pomp , Oznaczenia: Q- przeciętny dopływ wód z górotworu, tm- max. Czas pracy zespołu pomp w ciągu doby. Liczba pomp określonego typu musi zatem stanowić pokrycie wydajności Qp zwiększone o rezerwę wynikającą z w/w wymagań. Wymiary komory pomp są zdeterminowane ilością , typem, i sposobem ustawienia pomp w tym wyrobisku.
56. Podaj zasady określania ilości pomp i ich podłączenia w komorze pompowni. Rodzaj i liczbę pomp dobiera się w zależności od wielkości dopływu i wysokości podnoszenia wody. Zespół pomp w komorze musi być zaopatrzony w dwa niezależne rurociągi tłoczne . Pompy należy przyłączać do nich tak aby z każdej pompy można było skierować wodę do 1-go lub 2-go przez zamykanie i otwieranie odpowiednich zaworów.
57. Podaj zalecane i dopuszczane prędkości przepływu wody w rurociągach ssawnych i tłocznych oraz sposób obliczenia średnic tych rurociągów. Optymalna prędkość przepływu wody w rurociągu tłocznym powinna być utrzymana w przedziałach od 1.5 do 2.5 m/s (w rurociągu ssawnym 0.8 do 1.5 m/s). Średnica rurociągu zależy od ilości wody , która ma być za jego pomocą przepompowana , chodzi tu więc o wielkość dobowego dopływu i czas jego usuwania. Średnicę rurociągu wyznacza się z zależności, oznaczenia: d- średnica rurociągu, m., Q- ilość przetłaczanej wody m3/s, V- prędkość przepływu wody w rurociągu w m/s.
58. Opisz metody i sposoby odprowadzania wody z kopań. Pierwszy sposób odprowadzenia wody polega na tym, że główne wyrobiska odwodnieniowe zakłada się dla każdego z poziomów niezależnie. Bywa on możliwy do zastosowania wówczas gdy głębokość położenia komór pomp w stosunku do powierzchni terenu nie przekracza 600-700m. (wysokość tłoczenia pomp powszechnie stosowanych w kopalniach).Z takiego układu korzysta się gdy dopływ do poszczególnych poziomów jest średni lub względnie duży i o zbliżonej wartości. W drugim sposobie wyróżnia się poza głównym odwadnianiem pojęcie wyrobisk i urządzeń pomocniczego odwadniania . Z tego układu korzysta się gdy głębokość położenia komory pomp głównego odwadniania jest większa niż 600m. i gdy dopływy wód są względnie małe . Jest dogodne gdy główne wyrobisk odwodnieniowe znajdują się w obrębie najniższego poziomu eksploatacyjnego, gdyż wówczas wody do nich z innych poziomów mogą być doprowadzane grawitacyjnie, w przeciwnym przypadku należy zakładać pomocnicze komory pomp celem tłoczenia wody do głównych wyrobisk odwodnieniowych.
59. Wymień funkcje kanału rurowego. Spełnia on funkcje wentylacyjne oraz umożliwia ewakuację załogi w razie zatopienia innych wyrobisk łączących się z komorą pomp i z komorą rozdzielni elektrycznej. K.R. jest wyrobiskiem umożliwiającym przeprowadzenie rurociągów (w pojedynczym szybie) lub rurociągu (w bliźniaczym szybie) z komory pomp do szybu.
60. Jak mocowany jest rurociąg w szybie. Rurociągi tłoczne są zbudowane z odcinków o długości do 100m. Co 100m. znajduje się odpowiednia śluza i złącze. Prędkość przepływu wody nie powinna przekraczać 2,5 m/s ( dopuszczalna 3m/s), w rurociągach o średnicy do 300 mm , gdyż mogą wystąpić drgania, które doprowadzą do pęknięcia rur. Rury te wpadają wówczas w wibracje powodujące zniszczenie. W rurociągach tłocznych o śr większej od 300 mm prędkość przepływu do 3,5 m/s. Dopuszcza się zwiększenie max prędkości do 25% po uprzednim uzasadnieniu obliczeniowym. Każdy rurociąg tłoczny powinien mieć zawór zwrotny i zasuwę z króćcami przelotowymi do zalewania pomp. Na terenie na którym występują ruch pionowe , rurociąg należy wyposażyć w kompensatory. Należy układać dwa rurociągi tłoczne, każdy o przepustowości max dopływu, tak zainstalowane, aby każda pompa mogła tłoczyć do dowolnego rurociągu. W pompowniach stacjonarnych należy prowadzić tylko rurociągi tłoczne w galeriach lub na wysokości minimum 2m. nad posadzką. Dopuszcza się ułożenie rurociągów na podsadzce pod warunkiem wykonania nad nimi odpowiednich przejść. Prowadzenie rurociągów nad silnikami, rozdzielnią lub innymi urządzeniami elektrycznymi bez zabezpieczeń przed zalaniem jest niedozwolone. Na rurociągach tłocznych każdej pompy należy instalować zasuwę , a w uzasadnionych przypadkach również zawór zwrotny. Przewody tłoczne i armaturę należy projektować na ciśnienie uwzględniające uderzenie hydrauliczne i przewidziane urządzenia przeciwuderzeniowe. Przejście rurociągów przez ścianę monolityczne budynku należy wykonywać w rurach obsadowych z zapewnieniem szczelności i możliwości przesuwu. Obciążenia rurociągami nie powinny być przekazywane na pompę.
61. Wymień i opisz zasady działania osadników i sposób ich czyszczenia. W kopalni podziemnej, w której stosuje się podsadzkę hydrauliczną , oraz w głównych wyrobiskach górniczego systemu odwadniania kopalń odkrywkowych pomiędzy zbiornikami wodnymi a wylotem chodników dopływowych wykonuje się osadniki. Ich zadaniem jest oczyszczanie wody z zawiesin o ziarnie większym niż 0,0001mm, które pozostając w wodzie doprowadzają do przedwczesnego zniszczenia pomp. Mamy osadniki główne i osadniki polowe. Osadniki czyści się za pomocą pomp szlamowych (które - jeśli to możliwe - przetłaczają osad do starych zrobów) lub usuwa się go poza obręb kopalni . Do transportu osadów , ładowanych wówczas ręcznie, można używać wózków kopalnianych.
62. Jakie zabezpieczenia powinny być zastosowane przy projektowaniu komory pomp i komory rozdzielni elektrycznej . Komory pomp buduje się w górotworze możliwie mocnym, k.p musi znajdować się w bezpiecznej odległości od podszybia i musi być zaopatrzona w 2 niezależne rurociągi tłoczne. Silniki pomp wymagają dostarczania stosunkowo dużej ilości energii elektrycznej. W związku z tym z k.p. wiąże się komora rozdzielni elektrycznej. Jeśli jest to możliwe wykonuje się je jako wyrobisko stanowiące przedłużenie komory pomp, wówczas podłogę w komorze rozdzielnie elektr. zakłada się wyżej o ok. 30cm niż w komorze pomp. W ten sposób woda wylewająca się z instalacji w tym ostatnim wyrobisku, podczas jej naprawy czy konserwacji, nie może przedostać się i stanowić zagrożeń dla urządzeń elektr. Jako zabezpieczenie przeciwpożarowe pomiędzy komorą rozdzielni elektr. i komorą pomp zakłada się drzwi stalowe. Komora rozdzielni elektr. jest zasilana prądem z 2 niezależnych źródeł. Stanowi to zabezpieczenie przed przerwami pracy pomp w wyniku awarii w dostawach energii elektr.
63. Opisz zasady prowadzenia chodników wodnych w systemie odwadniania górniczego. Chodniki wodne służą do przeprowadzenia wód wypływających z górotworu do głównych wyrobisk odwodnieniowych. Jeśli są wykonane w skałach wodonośnych , to poza funkcją kolektora działają również jako dreny. Aby woda mogła nimi spływać grawitacyjnie, są one nachylone ku szybowi odwodnieniowemu. Nachylenie musi być na tyle duże, aby prędkość wody była dostatecznie duża by uniemożliwić sedymentację zawiesin. Woda przepływa przez kanały ściekowe wycięte w spągu chodników wodnych. Aby uniknąć ich wypełnienia zawiesinami z wody , a tym samych utraty drożności ścieków , należy utrzymywać nachylenie chodników (dna ścieku) przy zawiesinach ilastych i pylastych co najmniej 5%, a w wypadku ziaren piaszczystych kilkanaście promile. Nachylenie to bywa przeważnie większe niż w chodnikach transportowych z tego względu często wyrobisk tych nie można wykorzystywać do przeprowadzenia nimi wody.
64. Zasady projektowania ścieków wodnych w chodnikach odwadniających. Integralnie związane z chodnikami wodnymi są ścieki zwane niekiedy kanałami ściekowymi. Wycina się je w spągu wyrobisk korytarzowych, którymi przepływa woda. Ścieki wykonuje się najczęściej przy jednym z ociosów wyrobiska. Jeśli woda zawiera zanieczyszczenia frakcji ilastej, to ścieki należy projektować tak , aby prędkość przepływu nie była mniejsza 0,25m/s, jeśli natomiast piaszczystej to najmniejsza granica prędkości =0,5m/s. W ten sposób ogranicz się możliwość osadzania zawiesin w ścieku. Jeśli w spągu wyrobiska przewidzianego do krótkotrwałej eksploatacji są skały odpowiednio wytrzymałe i nieprzepuszczalne to ścieki można wykonać bez obudowy. W innych wypadkach kanały ściekowe wykonuje się w obudowie drewnianej, murowej, betonowej, lub żelbetowej prefabrykowanej.
66. Zasady działania i projektowania osadników polowych ( odmulników). Urządzenia te służą do wstępnego pozbawienia zawiesin wody odsączającej się z podsadzki hydraulicznej (ziarno większe od 0,01mm). Zakładane są w miejscach odpływu wody z pól , gdzie prowadzi się roboty przy udziale podsadzki hydraulicznej. W wypadku górniczych systemów odwadniania górotworu kopalń odkrywkowych, osadniki drąży się jako wyrobiska korytarzowe ( chodniki osadnikowe). Wykonuje się je parami ( jeden czynny , drugi czyszczony), na każdy chodnik dopływowy. Nachylenie chodników osadnikowych jest odwrotne a jego przeciętna wartość wynosi 3 promile. Szerokość i wysokość osadników w świetle obudowy wynosi 2 na 2m. U wylotu zakłada się zastawki wykonane z desek tworzących tamę.
67. Na czym polega bierna ochrona wyrobisk górniczych. - pozostawienie filarów ochronnych, - uszczelnienie koryt rzecznych , - wypompowywanie wód stojących, - zwałowanie materiału ilastego brzegu koryta, - ekrany wodoszczelne : iniekcyjne („Turów” , uszczelnienie ścianą betonową) i wrębowy (rów wypełniony materiałem ilastym w formie płuczki iłowej betonowej). Ekrany są stosowane gdy pod spodem jest warstwa nieprzepuszczalna. Ochrona ta wymaga NIE stosowania materiałów wybuchowych.
Gdy grozi naruszenie ciągłości izolacji naturalnej (warstwa nieprzepuszczalna) lub sztucznej(uszczelnianie koryta rzeki, wały przeciwpowodziowe itp.), wówczas należy pod danymi obiektami pozostawiać filary ochronne, w obrębie których nie realizuje się eksploatacji. Pozostawienie filarów bezpieczeństwa stanowi o uwięzieniu w nich pewnej części zasobów kopaliny. Jeśli ponad i pod wyrobiskiem znajduje się odpowiednio mocny zespół skalny, to w jego obrębie zakłada się filary bezpieczeństwa, które chronią wyrobisko przed wdarciem się do nich wód, czyli filary ochronne powinny być stosowane: - pod obiektami mieszkalnymi, rzekami, wałami przeciwpowodziowymi, - obiekt chroniony otacza się pasmem od 10 do 20 m. - pod zbiornikami wód powierzchniowych (filary o grubości 50-100m.), - w otoczeniu wód podziemnych jako ochronę przed zawodnionymi strefami uskokowymi, - pomiędzy zbiornikami wodnymi a wyrobiskiem o małym zagęszczeniu, - w kopalniach soli.
69. Jakie warunki powinny być spełnione dla prawidłowego działania tam wodnych i kiedy nie można ich projektować? Tamy powinny być usytuowane w skałach mocnych i szczelnych (nieprzepuszczalnych). Tam nie powinno się też budować w odległości mniejszej niż 20 m. od chodnika, oraz w skałach strzaskanych tektonicznie.
70. Rodzaje tam wodnych i zasady ich budowy. Wyróżniamy 2 rodzaje tam: WODOSZCZELNE I FILTRACYJNE. Tamy wodoszczelne dzielimy na 2 grupy: 1) Tamy pełne - stosowane głównie do odcięcia starych eksploatowanych obszarów, dzielimy je na :a) walcowe - fragment wycinka walca jest wmontowany we fragment chodnika, b)piramidalne - fragment piramidy jest wmontowany we fragment chodnika, c) sferyczne - fragment kuli jest wmontowany we fragment chodnika. Tamy pełne budowane są z cegły, z bloków betonowych lub z lanego betonu 2) Tamy bezpieczeństwa- budowane są w przekopach i chodnikach odwadniających. Zamyka się je w razie niebezpieczeństwa. Tamy wodoszczelne muszą mieć starannie wybrane miejsce zabudowy, które będzie je ograniczać od wyrobisk korytarzowych o możliwie małym przekroju i dobrych warunkach geologiczno-inżynierskich górotworu. Tamy filtracyjne służą do zatrzymywania materiałów skalnych niesionych przez strumień wodny i przepuszczania wyłącznie wód przyjmowanych następnie przez urządzenia odwodnieniowe. Używa się ich jako środka zabezpieczającego przed niszczeniem wyrobisk i zagrożeniami wynikającymi z wypływów kurzawek oraz do oczyszczenia wód z podsadzki hydraulicznej. Służą do izolacji wyrobisk podziemnych wypełnianych wodą. Wykonuje się je z drewna oraz z materiałów nadających się do filtrowania wody. Zbudowane są w ten sposób że pomiędzy odrzwia odległe na grubość okrąglaka drzewnego wprowadza się je jako elementy poziome jeden nad drugim.
71. Kiedy i w jakich warunkach hydrogeologicznych stosować można ekrany wodoszczelne. Rodzaje ekranów wodoszczelnych: 1) ekrany inekcyjne - stosowane np. wzdłuż rzek lub innych zbiorników wodnych polegający na wierceniu otworów, w które wpuszcza się mleczko cementowe, które po zastygnięciu i związaniu tworzy w podłożu nieprzepuszczalną ścianę, nie jest to jednak sposób rewelacyjny gdyż nie daje on pełnej kontroli. 2) ekrany wrębowe (ok. 20m. dł) - rowy wykonane przez maszyny wielonaczyniowe wypełnione następnie płuczką iłową. 3) ekrany otworowe - otwory wykonane za pomocą wiertnicy i wypełniane ciężką płuczką iłową (betonitową). Ekran funkcjonuje wtedy gdy jest szczelny na całej długości ( kiedy ubytek 4% to tak jakby nie było ekranu) Ekranowane są również części w kopalniach podziemnych.
72. Szkody wodne związane z eksploatacją górniczą złóż. W wyniku pompowania bardzo dużych ilości wód gruntowych powstają na powierzchni ziemi pewne zmiany, szkodliwe dla gospodarki ludzkiej. Odwodnieniowe szkody górnicze powodują: 1) przesuwanie gleby (szkody rolnicze), 2) zanik ujęć wód gruntowych (szkody komunalne i przemysłowe), 3) zanieczyszczanie wód powierzchniowych ( szkody w gospodarce wodnej), 4) osiadanie powierzchni ziemi (szkody budowlane),
73. Od czego zależy wielkość osiadania terenu przy eksploatacji górniczej. Obniżanie się powierzchni terenu nawet równomierne w stosunkowo dużym obszarze wywołuje wodne szkody górnicze. Najbardziej dotkliwe wiążą się z powstawaniem zagłębień bezodpływowych niekiedy gromadzących opady oraz z ciekami istniejącej w danym terenie sieci hydrograficznej. Omawiane deformacje powodują bowiem w pewnych odcinkach powiększenie spadku lub zmniejszenie spadku lub powstanie przeciwnego nachylenia koryta (kierunek przepływu od centrum ku brzegom). Osiadanie zależy od rodzaju prowadzonej eksploatacji, od wielkości górotworu odwadnianego, od grubości warstw i rodzaju gruntu oraz od obiektów inżynierskich znajdujących się na powierzchni. Na osiadanie wpływają też odległości w jakich znajdują się drogi, instalacje gazowe i kanalizacyjne.
75.W jaki sposób powinny być organizowane stacjonarne pomiary hydrogeologiczne na obszarach górniczych kopalń Badania stacjonarne hydrogeologiczne obejmują pomiary: - stanu zwierciadła wód podziemnych w studniach i otworach badawczo-obserwacyjnych ( PIEZOMETRY), - pomiary temp wód podziemnych, - pobór próbek wody do analiz chemicznych, bakteriologicznych , radiomertycznych, technologicznych, - pomiar wydatków źródeł. Badania te prowadzone systematycznie stanowią dokumentację zmian warunków hydrodynamicznych i hydrochemicznych na danym obszarze górniczym. Warunkiem spełnienia tych celów jest właściwe zaprojektowanie sieci punktów obserwacyjnych oraz odpowiednia częstotliwość obserwacji. Sieć punktów obserwacyjnych powinna pokrywać cały obszar filtracji. Lokalizacja punktów obserwacyjnych powinna być podporządkowana głównym celom badań. Częstotliwość pomiarów na powierzchni terenów górniczych określają odpowiednie przepisy.
|
|
|
|
|