Осушение шахты — это действие по удалению грунтовых вод из шахты. Когда шахта простирается ниже уровня грунтовых вод, грунтовые воды под действием силы тяжести просачиваются в горную выработку. На некоторых проектах грунтовые воды являются незначительным препятствием, с которым можно справиться на специальной основе. На других шахтах и в других геологических условиях осушение имеет основополагающее значение для жизнеспособности шахты и может потребовать использования очень больших ресурсов и управления. [1]
Процесс забора воды из работающей шахты производился со времен неолита . В прошлом это делалось с помощью шадуфа , рытья более глубоких дамб, чтобы гравитация могла удалить воду, установки кожаных ведер, наполненных водой, на водяные колеса [2] или, если ничего другого не было, переноски наполненных водой ведер вручную. Архимедов винт также исторически использовался для откачки воды из шахт. Там, где никакие методы осушения не были эффективными, шахту приходилось закрывать из-за затопления. [3]
В XV веке методы осушения шахт достигли некоторых технических успехов, так как первые механизированные деревянные насосы использовались на немецкой шахте Раммельсберг (Нижняя Саксония), а позднее на шахтах Эренфридерсдорф (Саксония) в XVI веке. [4] [5]
С началом промышленной революции потребность в большем количестве угля также потребовала осушения все более глубоких шахт. Вода набиралась в ведра и удалялась с помощью канатных конвейеров, приводимых в движение лошадьми на беговых дорожках. [6] Томас Савери был первым, кто понял, что паровой двигатель может быть использован для откачки воды из шахт, поэтому он запатентовал раннюю форму парового двигателя. Однако предложенный им двигатель был неэффективным и проблематичным по конструкции. Он не мог перекачивать воду выше 9 метров (30 футов) над уровнем воды.
Атмосферный двигатель , изобретенный Томасом Ньюкоменом в 1712 году, объединил идеи Томаса Савери, с которым он был вынужден вступить в партнерство из-за патента Савери, и Дениса Папина , использовавшего его изобретение поршня . Это было первое практическое применение парового двигателя в шахте, и он использовался для осушения угольных и оловянных рудников. Первый надежный металлический насос был разработан Йожефом Кароем Хеллом и использован в Шемнице в 1749 году. [7]
В 20 веке погружные насосы предложили еще одно новшество в осушении шахт. В настоящее время методы и системы осушения настолько продвинуты и хорошо определены для каждого типа шахты - открытой или подземной - что даже шахты глубиной в тысячи метров успешно осушаються. [7] [8] [9] [10]
Осушение полностью или частично затопленной шахты или даже обычная процедура в обычной деятельности шахты может повлечь за собой ряд проблем, большинство из которых связаны с окружающей средой. [11] Это может происходить как в открытых карьерах, так и в подземных шахтах. Большие проблемы также возникают с заброшенными шахтами, в которых накопились кислотные шахтные дренажи, которые становятся все большей проблемой, поскольку вода находится в шахте и реагирует с обнаженной породой. [12] Смягчение последствий может быть достигнуто за счет надлежащего управления и достаточного финансирования. [13]
Наиболее существенные проблемы, связанные с осушением шахт, связаны с дренажем кислых шахтных вод и рассеиванием загрязненной воды в других водоемах, а также с тем, что окружающая среда в целом становится серьезным источником загрязнения .
Осушение открытых и подземных шахт отличается. Каждый метод опирается на различную одежду и технику.
Для осушения карьеров применяются: [14] [15] [16]
Под землей используются следующие методы: [17]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )