Спосіб видобутку води при шахтному видобутку вугілля

Реферат: Спосіб видобутку води з шахтних горизонтів з застосуванням насосів, потужність яких приводять до дебіту свердловин, шляхом тимчасового припинення відкачування води при всмоктуванні насосом повітря. Вода із свердловин подається у збірник, який встановлено на найнижчому горизонті шахти і із якого за допомогою насосів вода видається на поверхню, де піддається фільтрації, біологічному очищенню (при необхідності) та через водонапірну вежу подається далі користувачам. UA 83309 U (54) СПОСІБ ВИДОБУТКУ ВОДИ ПРИ ШАХТНОМУ ВИДОБУТКУ ВУГІЛЛЯ UA 83309 U UA 83309 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до видобутку шахтної води для потреб народного господарства та господарчих потреб і може використовуватись для видобутку супутніх рідинних продуктів при розробці родовищ у вугільній, нафтохімічній, газовій, рудній, та будівельній промисловості. Відомі способи видобутку води із свердловин шляхом відкачування води з об'ємної проточної частини з використанням вакууму, який утворюється насосом, всмоктувальний орган якого розташовано у нижньої частині свердловини і герметично сполучено об'ємною проточною частиною з поверхнею, що граничить з ґрунтом, пори якого заповнено водою (патенти США - SU 1488408 А1, 23.06.89; SU 1721193 А1, 23.03.92). Недоліком такого способу є необхідність великого дебіту свердловини, а саме наявність підземного озера або річки, що не завжди є при будуванні та експлуатації шахти. Відомий також пристрій (патент України № 96179 від 10.10.2011, МПК Е21В 43/00, "Свердловинне устаткування для виробки запасів вуглеводнів"), що містить раму, змонтовану на гирлі свердловини, виконану у вигляді вертикальних стояків з напрямними рейками, які з'єднані між собою траверсою з можливістю її вертикального переміщення, вертикальні стояки з напрямними рейками обладнано кінцевими перемикачами, а в середній частині траверси через гирловий полірований шток закріплено колону насосних штанг, глибинний штанговий насос, колону насосно-компресорних труб, два силові гідравлічні циліндри, які з'єднані з траверсою симетрично по обидва боки від гирла свердловини, розподілювач гідравлічними лініями з'єднано з гідравлічними циліндрами, резервуар для рідини і нагнітальні та скидові гідравлічні лінії, силові гідравлічні циліндри виконані у вигляді гідравлічних колон, а протилежні від траверси кінці гідравлічних колон упираються в опорні плити. Недоліки цього устаткування - неможливість його використання для вугільної шахти. Спосіб його використання діє таким чином, що по одних лініях рідина нагнітається до свердловини, витісняє вуглеводні, які відводять іншою низькою скидовою лінією. Відомим також спосіб (патент RU 2135747 С1, МПК Е21В 43/00, від 27.08.1999, "Способ добычи воды с применением вакуума") для свердловин з низьким дебітом, де вакуум створюють насосом, всмоктувальний орган якого розташовано у нижній частині свердловини і герметично сполучено об'ємною проточною частиною з поверхнею, що граничить з ґрунтом, пори якого заповнено водою, потужність насосу приводять до дебіту свердловини шляхом припинення відкачування води при всмоктуванні насосом повітря, причому за час перерви дія вакууму на ґрунт зберігається, а повернення до свердловини відкачаної води припиняється, насос включається вдруге після підходу до всмоктувального органу необхідної кількості води. Недоліком способу є неможливість збору води з декількох різних шахтних горизонтів, спосіб придатний для однієї свердловини. Цей спосіб взято за прототип корисної моделі. В основу корисної моделі поставлено задачу забезпечити зручність спільного видобутку води та вугілля, забезпечити збір води з різних шахтних горизонтів, її подачу з шахти на поверхню для використання у побуті в бідних водою вугільних регіонах. Поставлена задача вирішується використанням декількох насосів, придатних для роботи на свердловинах з низьким дебітом, збірника води, занурювального насоса, трубопроводів для збирання та підіймання води, фільтрів, водонапірної вежі. Корисну модель ілюстровано на кресленні. Насоси 3 виконано таким чином, що всмоктувальний орган 2 насоса встановлено у нижній частині горизонтальної свердловини, при всмоктуванні повітря насос автоматично відключається, скид води здійснюється у збірник 4, який встановлено у найнижчому шахтному горизонті. Вентиляційний шахтний стовбур 1 (обсадні труби діаметром 3,2-5,3 м) відрізняється тим, що на рівні з водоносним горизонтом має знімні кільця для встановлення тимчасової полички для буріння горизонтальної свердловини по водоносному пласту. Постав труб скидних та нагнітаючих приєднуються до кріплення вентиляційного стовбура хомутами. Труби з'єднані між собою муфтами. Фільтрувальна установка 8, у кожному конкретному випадку, комплектується набором фільтрів, які дозволяють довести воду до санітарних норм. Фільтри підбирають після хімічного аналізу шахтної води. Спосіб діє наступним чином. Перед спорудженням вентиляційного стовбуру 1 на шахтному полі в 10 м від проектної точки пробурюють розвідувальну свердловину з метою уточнення геологічного розрізу і проводяться гідрогеологічні дослідження водоносних горизонтів та визначення продуктивності пласта і якості води. Після пробурювання шахтного вентиляційного стовбура, під час збірки металевого кріплення (обсадні труби діаметром 3,2-5,3 м) на рівні водоносних горизонтів монтують знімні 1 UA 83309 U 5 10 15 20 25 кільця для встановлення тимчасової полички для буріння горизонтальної свердловини по водоносному шару. Горизонтальні або трохи нахилені свердловини, пробурені із вентиляційного шахтного стовбура, дають можливість регулювати кількість та якість води, що збирається. Такий спосіб менш витратний ніж підіймання води із вертикальних свердловин. Кожну свердловину обладнують насосом для забору води з водоносного горизонту. Після відкачування свердловини, визначення її дебіту, якості води (лабораторний аналіз на придатність води до використання) та параметрів роботи насоса 3, вздовж кріплення опускають постав із обсадних труб муфтового сполучення, які одним кінцем приєднані до насоса, що забирає воду із свердловини, а другим з'єднані із збірником води 4. Постав приєднують хомутами до кріплення вентиляційного шахтного стовбура. Через постав проходять трубопроводи для збирання 5 і підіймання води 6. При видобутку води із свердловин з низьким дебітом потужність насосів 3 приводять до дебіту свердловин шляхом тимчасового припинення відкачування води при всмоктуванні насосом повітря, не допускаючи зворотного повернення відібраної води. Після підходу необхідної кількості води до всмоктувального патрубка 2 насос вмикається. Регулювання роботи насоса здійснюється за допомогою систем автоматики. Воду з кожного водоносного горизонту окремо відкачують у збірник води 4, а звідти насосами 7 типу ЕЦВ подають на поверхню. Проводять хімічний аналіз шахтної води і підбирають фільтри 8, які дозволяють довести воду до санітарних норм. Далі вода подається у водонапірну вежу 9 і далі користувачам. Технічним результатом корисної моделі є: - можливість отримання води високої якості із кожного окремого горизонту і виключення з балансу чистої води забруднені шахтні води; - зручність компоновки устаткування, відбору і подачі води з глибини шахти; - можливість використання у побуті скидних шахтних вод, забезпечення населення водою у шахтних регіонах з дефіцитом води. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 1. Спосіб видобутку води з шахтних горизонтів з застосуванням насосів, потужність яких приводять до дебіту свердловин, що здійснюють шляхом тимчасового припинення відкачування води при всмоктуванні насосом повітря, який відрізняється тим, що вода із свердловин подається у збірник, який встановлено на найнижчому горизонті шахти і із якого за допомогою насосів вода видається на поверхню, де піддається фільтрації, біологічному очищенню (при необхідності) та через водонапірну вежу подається далі користувачам. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що із вентиляційного шахтного стовбура пробурюють горизонтальні або нахилені свердловини до водоносних шарів, розташованих на одному або кількох горизонтах, і з кожного горизонту за допомогою насосів відкачують воду. 3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що на рівні водоносних горизонтів у вентиляційному шахтному стовбурі монтують знімні кільця для встановлення тимчасової полички для буріння горизонтальної свердловини по водоносному шару. 4. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що трубопроводи із обсадних труб муфтового сполучення для збирання і підіймання води об'єднано в постав, який приєднано до кріплення шахтного стовбура хомутами. 2 UA 83309 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3