INCHIDEREA LUCRARILOR MINIERE SUBTERANE

INCHIDEREA LUCRARILOR MINIERE SUBTERANE

1. Inchiderea lucrarilor miniere de legatura cu suprafata

Inchiderea lucrarilor miniere de legatura cu suprafata (galerii de coasta, plane inclinate, puturi de extractie, de aeraj, foraje cu diametrul mai mari de 200 mm, etc.) se va realiza in baza unui program [21] care va cuprinde :

A. Pentru inchiderea lucrarilor miniere cu inclinare mai mica de 30⁰ (galerii de coasta, plane inclinate) :

a)- modul de inchidere a lucrarilor miniere :

- prin rambleere pentru lucrarile miniere care au in tavan pana la suprafata un pachet de roci cu grosime mai mica de 50 m ;

- prin rapirea sustinerii metalice sau parasirea lucrarii in starea in care se afla, daca lucrarea este sapata in roci stabile si prin studii geotehnice este atestata stabilitatea terenului de la suprafata.

b)- modul de inchidere la gura a lucrarile miniere de legatura cu suprafata :

- cu diguri de izolare, pentru lucrarile care au fost inchise prin rambleere ;

- cu diguri din beton cu o grosime de minimum 0,5 m incastrat in roca compacta pe tot perimetrul, pentru lucrarile care au fost inchise prin rapirea sustinerii sau parasire in starea in care se aflau.

c)- modul de amenajare a digurilor cu tevi pentru scurgerea apelor.

B)- Pentru inchiderea lucrarilor miniere verticale (puturi de extractie si aeraj, precum si foraje cu diametrul mai mare de 200 mm) :

a)- cantitatea necesara de material de rambleu functie de volumul putului si densitatea materialului.

b)- felul materialului de rambleu si granulatia acestuia, cu precizarea ca :

- marimea maxima a bulgarilor nu va depasi 250 mm ;

- pe ultimul tronson de 50 m spre suprafata se foloseste un material ce nu are tendinta de formare a boltilor, cu granulatia sub 100 mm (pietris, zgura de furnal, gresie, bucati de beton sau caramida) ;

- in cazul in care este posibila aparitia unor amestecuri aer-metan, se impune folosirea unui material de rambleu umed si cu granulatie fina ;

- in cazul existentei apelor acumulate in put se impune utilizarea unui material de rambleu cu greutate specifica mai mare de 1,3 kg/dm³ ;

c)- prognoza debitului de apa ce se acumuleaza in put si de unde aflueaza ;

d)- regimul emanatiilor de metan si zonele de unde pot sa apara (lucrari miniere abandonate, interceptiile de strate de carbune si derajamente tectonice) ;

e)- lucrarile pregatitoare necesare a se executa inainte de rambleerea putului :

- executarea digurilor in lucrarile de legatura cu putul ce se rambleaza, in vederea prevenirii scurgerii materialului in aceste lucrari ;

- indepartarea, daca din punct de vedere al securitatii este posibil, a amenajarilor din put care obtureaza sectiunea si impiedica caderea libera a materialului de rambleu ;

- amenajarea gurii putului in vederea evitarii introducerii de material de rambleu supragabaritic;

- montarea mijlocului de transport continuu a materialului de rambleu spre punctul de deversare in put ;

- ingradirea zonei de restrictie de la suprafata pe o raza de 20 m in jurul putului pentru interzicerea accesului persoanelor neavizate;

f)- organizarea lucrarilor de rambleere cu referire la:

- urmarirea periodica a nivelului de umplere ;

- urmarirea tasarii coloanei de rambleu si completarea acesteia dupa terminarea lucrarilor de rambleere ;

g)- modul de inchidere etansa a legaturilor de la suprafata cu putul (canal de aeraj, canale de conducte si cabluri, etc.) ;

h)- modul de inchidere a putului cu placa din beton armat rezistenta la o sarcina de 32 KN/m². Posibilitati de utilizare a sustinerii de la gura putului drept suprafata de sprijin a placii de inchidere ;

i)- modul de amenajare a placii de inchidere cu fereastra de observatie a nivelului coloanei de rambleu si teava de drenare a gazelor in caz de necesitate ;

j)- modul de marcare la suprafata a centrului gurii putului, in cazul in care prin decizia de inchidere se prevede ca placa de beton armat sa fie acoperita cu un strat de pamant. Pe reper se va inscriptiona : numele, coordonatele axei si diametrul putului ;

k)- partea grafica : sectiunea putului si amenajarea acestuia, profilul in lungul putului cu indicarea : cotei si sectiunii cailor de legatura cu putul, stratificatiile si deranjamentele tectonice majore interceptate la saparea putului, desen de executie pentru placa de inchidere.

Inchiderea lucrarilor miniere subterane (abataje, lucrari de pregatire si deschidere, etc.) se va realiza etapizat in retragere de la limita campului de extragere spre circuitele de aeraj aflate sub depresiunea generala a minei inclusiv spre caile de legatura cu suprafata, in baza unui program care va cuprinde:

a) starea lucrarilor miniere din punct de vedere al sustinerii, a profilului liber, al amenajarii si al posibilitatilor de circulatie si transport. Daca este cazul se vor preciza lucrarile miniere care trebuie reprofilate sau la care trebuie refacuta calea de transport pentru evacuarea echipamentului tehnic recuperat;

b) graficul de esalonare a inchiderii lucrarilor miniere subterane pe orizonturi si in cadrul fiecarui orizont;

c) caile de acces (circulatie si transport) pe fiecare etapa de inchidere, cu indicarea traseelor pentru evacuare a utilajelor recuperabile ;

d) tehnologia de inchidere a lucrarilor miniere (rambleere, prabusire dirijata sau abandonare in starea in care se afla. Instalatii (dispozitive) mecanice folosite la rapirea armaturilor.

e) tipurile de diguri de inchidere a lucrarilor miniere, cu localizarea amplasamentului acestora si a tocurilor de dig pe planurile topografice. In zonele cu posibile inundatii cu apa, digurile vor fi dimensionate pentru a rezista presiunii previzibile a apei.

f) debitul de ape ce se acumuleaza si prognoza inundarii in timp a lucrarilor miniere. Riscul acumularilor de apa asupra minelor invecinate sau a unei parti din mina neabandonata si masuri de prevenire a inundarii acestora.

g) perimetrul de risc al surparilor de la suprafata si urmarirea in timp a zonei de scufundare.

2. Solutii tehnice pentru inchiderea lucrarilor miniere

In functie de tehnologia de inchidere aplicata, tipurile de diguri utilizate sunt categorisite astfel:

- diguri de izolare;

- diguri de retinere;

- diguri de rezistenta pentru ape.

2.1. Solutii de inchiderea lucrarilor miniere orizontale in conditiile inexistentei pericolului de inundare

2.1.1. Inchiderea prin indiguire

In conditiile inexistente pericolul de inundare, lucrarile miniere sunt inchise prin abandonare in starea in care se afla, iar pentru asigurarea unor circuite cat mai simple de aeraj (sub depresiunea generala a minei) si izolarea completa a zacamantului, se construiesc diguri de izolare din ciutaci de beton sau zidarie. (fig. 1; 2; 3).

In cazul in care se construiesc mai multe diguri si se impune realizarea aerajului sub depresiunea generala a minei, digul de izolare e prevazut cu fereastra, care, dupa finalizarea inchiderii portiunilor de mina, se inchide.

In principiu, lucrarile de izolare sunt constructii etanse din beton sau zidarie, rezistente in timp, respectand forma si dimensiunile profilelor de lucrari miniere.

Tehnologia de executie a digurilor de izolare din beton se adapteaza conditiilor concrete de lucru si amplasament a lucrarilor miniere si comporta urmatoarele etape:

a) pozarea locului de amplasament in roca stabila si nealterata;

b) demontarea bandajelor din spatele sustinerii si elementelor de sustinere;

c) executarea tocului de dig pe o adancime de 0,5 m, in roca stabila, cu ciocanul de abataj si sustinerea spatiului excavat, daca este cazul;

d) montarea cofrajului de betonare si asigurarea extradosului printr-o retea de armaturi de sine din recuperari, grosimea cofrajului fiind astfel calculata incat grosimea finala a digului sa rezulte de cca. 0,8 m;

e) turnarea manuala a betonului in spatele cofrajului; la turnarea betonului se va avea in vedere pozarea tevilor: una pentru controlul atmosferei din spatele digului - in partea de vatra, precedata cu un "gat de lebada".

f) ridicarea cofrajului pana la bolta si inchiderea digului la tavan, prin lopatare manuala;

g) decofrarea fetei digului.

Betonul necesar constructiei digului se va prepara manual, in subteran, in apropierea locului de amplasare a digului si se va utiliza urmatoarea reteta (pentru 1 m³ beton B-200, C12/15):

- ciment 320 kg

0 3 mm - 0,498 m³

- nisip 3 7 mm - 0,242 m³

7 15 mm - 0,277 m³

- pietris 15 - 31 mm - 0,354 m³

- apa 160 litri

Fig.1.

Fig.2.

Fig.

Monitorizarea gazelor si a temperaturii din spatele digurilor se face in conformitate cu Prescriptiile Tehnice la N.S.P.M.M.C.S.N.B., ed. 1997, cu propunere pentru aplicare si a procedeului de evaluare automata a parametrilor specifici prin telecontrolul atmosferei subterane.

Raportate in timp, lucrarile de executie a digurilor vor incepe numai dupa ce se pune in functiune instalatia de aeraj partial aspirant, prin amplasarea capatului coloanei de aeraj la maximum 4 m de locul de amplasament al digului.

Pentru asigurarea utilitatilor pe care le indeplinesc, digurile sunt prevazute cu tevi pentru controlul atmosferei din zona inchisa si pentru scurgerea apelor.

2.1.2. Inchiderea prin rambleiere

Inchiderea lucrarilor miniere prin rambleiere se executa in cazul in care distanta intre suprafata si lucrarile miniere este mai mica de 50 m, sau in cazul in care prin abandonarea acestora s-ar putea afecta stabilitatea suprafetei.

Rambleierea galeriilor, in majoritatea cazurilor, in afara faptului ca reduce scufundarea terenului, prezinta si avantajul depozitarii deseurilor miniere netoxice.

Pentru rambleiere se poate aplica rambleul hidraulic sau rambleul pneumatic.

Umplerea lucrarilor orizontale cu rambleu uscat se poate face si cu masina de incarcat, care imprastie sterilul descarcat din vagonete (fig.4) sau cu transportoare cu raclete, ultimul din flux, cel dinspre front, fiind de tip calaret si mobil.

Rambleierea hidraulica sau pneumatica prezinta dezavantajul cresterii cheltuielilor de inchidere. Pe de alta parte, acest procedeu nu poate fi utilizat decat acolo unde sunt necesare cantitati mici de rambleu.

Fig. 4. Schema tehnologica de rambleiere a unei galerii cu rambleu uscat

2.1. Rambleierea galeriilor prin intermediul gaurilor de diametru mare

In anumite situatii, cand accesul in zonele ce urmeaza a fi inchise nu este posibil, din diverse motive (zone calamitate, deranjamente tectonice, etc) se poate recurge la rambleierea lucrarilor prin gauri cu diametre de 400 - 500 mm, forate de la suprafata (uneori chiar si din subteran). Pentru rambleiere se va utiliza sterilul din halda - sortat la o anumita granulometrie.

Densitatea gaurilor de rambleiere se adopta in functie de profilul lucrarii miniere ce urmeaza a fi inchisa.

2.2. Solutii de inchiderea lucrarilor miniere orizontale in conditiile existentei acumularilor de apa

2.2.1. Aspecte privind riscul producerii acumularilor de apa

Este cunoscut faptul ca, pentru exploatarea zacamintelor de substanta minerala utila, este nevoie sa fie evacuata apa acumulata pentru a nu inunda lucrarile miniere.

In afara de aceste acumulari de apa, exista pericolul sa ajunga neasteptat in mina o mare cantitate de apa, prin varsarea unui parau sau rau, sau prin existenta apei in anumite lucrari miniere vechi sau apa existenta in geode, care au fost strapunse de lucrarile miniere de exploatare. Daca apa provine din lucrari vechi, avem de-a face cu o scurgere primara, iar daca provine din golurile naturale, avem de-a face cu o scurgere secundara.

Ambele scurgeri de apa prezinta un anumit grad de pericol hidrologic si trebuie studiata natura apei si proprietatile rocilor care o inconjoara, pentru a putea lua masuri de protectie impotriva inundarii minei. In primul rand, trebuie studiati factorii care determina procesul de permeabilizare, ce favorizeaza formarea de geode si permit apei sa se infiltreze in subteran. Metodele de cercetare a acestor probleme nu sunt perfecte si, din acest motiv, nu exista in prezent o metoda general valabila pentru determinarea gradului de pericol hidrologic (G.P.H), care se defineste ca raportul dintre grosimea stratului de roca ce actioneaza ca strat de protectie si presiunea hidrostatica a apei dintr-un bazin, geoda etc. adica:

(1.)

Acest indicator nu tine insa seama de:

- capacitatea de acumulare, de alimentare si de respingere a apei;

- modul de acumulare a apei, comportamentul de dizolvare de saruri, comportamentul la deformare si volumul locului de acumulare;

- tipul, marimea si directia solicitarilor din punct de vedere al mecanicii rocilor. De aceea informatiile obtinute pe baza acestui indicator sunt limitate.

In Ungaria, pentru minele de bauxita si de carbuni s-a evaluat gradul de pericol hidrologic astfel [10]:

G.P.H. > 2010⁶ m/N...... pericol mic sau deloc (2)

G.P.H. = 10 2010⁶ m/N ... pericol mediu (3)

G.P.H.< 10 10⁶ m/N ...... pericol mare (4)

Un alt parametru in functie de care se poate stabili pericolul provocat de apa, este afluenta. Metodele de determinare ale acesteia au drept scop sa se cunoasca cu suficienta exactitate afluenta reala de apa in lucrarile miniere.

Marimea afluentei de apa la o mina exprima, de obicei, prin coeficientul de afluenta K_apa, care este raportul dintre volumul de apa pompata din mina Q_apa in unitatea de timp si cantitatea de substanta minerala utila S_m extrasa in aceiasi unitate de timp (ani, luna, zi), respectiv:

(5)

Marimea coeficientului de afluenta a apei variaza in limite largi, de la cativa dm³/t la 100 dm³/t, in functie de aporturile hidrologice si mai ales de marimile si influentele caracteristicilor mecanice ale rocilor.

Un alt mod de exprimare a afluentei este dat de raportul dintre debitul de apa evacuat de o pompa Q_x si suprafata campului minier A, adica:

(6)

Solutiile de contracarare a pericolului pe care-l prezinta apa, sunt de trei tipuri:

Solutii active - actioneaza direct de la sursa pericolului, constand in executarea unor cai de acces spre locurile de acumulare a apei pentru a o capta intr-un rezervor de unde urmeaza sa fie pompata afara.

Solutii preventive - constau din protectia puturilor si a galeriilor de coasta de exemplu, prin podirea etansa cu scanduri sau cu beton izolant a albiilor paraurilor care trec la suprafata peste zacamintele de substanta minerala. De asemenea, se pot construi diguri de protectie a galeriilor sau puturilor pentru a le proteja de apele de la suprafata. Aceasta masura preventiva are contingenta si cu masurile pasive de prevenire a pericolului de inundare.

Dintre solutiile pasive de prevenire a pericolului de inundare a minelor, cea mai pretentioasa ca proiectare si executie este constructia de diguri, care pot sa fie de filtrare sau impermeabile de oprire a apei, ca aceasta sa nu poata patrunde in mina.

Datorita costurilor ridicate ale constructiei digurilor, la proiectare trebuie sa se aiba in vedere:

- scopul digului;

- sectiunea lucrarii miniere;

- marimea probabila a presiunii apei pe care trebuie sa o opreasca digul, durata de functionare a digului, compozitia chimica a apei si agresivitatea ei;

- proprietatile mecanice ale rocii in care se va executa digul;

- relatia dintre dimensiunea digului si presiunea apei si a rocilor.

Digurile de filtrare se folosesc pentru retinerea nisipurilor noroioase, pentru ca apa sa ajunga curata la pompe.

Digurile impermeabile sunt mai solide, deoarece sunt constructii de aparare impotriva pericolului pe care-l prezinta apa sub presiune. In general, apele de mina fiind agresive, trebuie alese cu grija materialele de constructie si respectate regulile de construire a digurilor. Daca peretii lucrarilor miniere sunt alcatuiti din roci stabile, digul incastrat poate suporta presiuni ale apei de pana la 4 MPa (40 daN/cm²). Daca rocile sunt rezistente la solicitari, presiunile preluate de aceste diguri pot depasi 4 MPa. Orice dig trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

- sa opreasca complet scurgerea apei;

- presiunea apei care actioneaza asupra digului nu trebuie sa depaseasca valoarea rezistentei admise pentru materialul din care este construit digul;

- solicitarea data de presiunea apei si de tensiunile suplimentare care apar in interactiunea "roca-dig", trebuie sa fie sub rezistentele admise ale rocilor in care se executa digul.

Intotdeauna trebuie indeplinite conditiile:

R_fr ≥ R_fm ≥ R_fa (7)

unde:

R_fr - rezistenta la forfecare a rocii;

R_fm - rezistenta la forfecare a materialului din care se executa digul;

R_fa - rezistenta la forfecare a aderentei dintre roca si materialul din care este construit digul.

Locurile de amplasare a diferitelor tipuri de diguri depind de scheletul general al minei, de conditiile hidrogeologice, de legaturile hidraulice ale minei cu minele invecinate, de caracteristicile rocilor in care sunt amplasate lucrarile miniere etc.

Astfel, digurile de izolare se construiesc in lucrarile miniere de acces in abataje, pentru a preveni aparitia focurilor endogene si a nu permite migrarea gazelor in reteaua de lucrari miniere care asigura aerajul sub depresiunea generala a minei.

Digurile de retinere se construiesc, de regula, in rampele puturilor, pentru a impiedica accesul rambleului din put in lucrarile miniere orizontale de legatura.

Digurile de hidroizolare se executa in lucrarile miniere care fac legatura dintre zonele inchise si lucrarile miniere active din mina, sau cele de legatura cu mina invecinata.

2.2.2. Masuri de inchidere a galeriilor cu diguri de hidroizolare (de rezistenta)

In cazul existentei unor roci acvifere, care pot provoca viituri neasteptate de apa, se vor construi in zonele adiacente, in galerii, digurile etanse la apa. Aceste diguri de rezistenta, destinate prevenirii viiturilor de apa, se construiesc din beton turnat, caramida sau prefabricate din beton, iar pentru a prelua mai usor presiunea, se construiesc sub diferite forme.

Digurile de hidroizolare pentru minele de carbuni se clasifica astfel:

- diguri de izolare compacte (pline);

- diguri de izolare cu fereastra de vizitare;

- diguri filtrante.

In functie de forma lor, digurile se clasifica in:

- diguri cilindrice;

- diguri tronconice;

- diguri sferice.

Digurile de izolare compacte se construiesc fie ca diguri cu un pinten, fie cu mai multi pinteni (fig. 5), in cazul unor presiuni mari, cand grosimea calculata a digului poate depasi 250 cm.

Caramizile utilizate pentru executia din fig. 6., sunt de calitate superioara, sau caramizi semirefractare, avand suprafata cu asperitati (netopita), legate cu mortar de ciment de compozitie 1:1 sau 1:2.

Fig. 5 Dig de rezistenta etans din beton. A - faza de executie; B - faza finala; 1-conducta 200 - 400 mm pentru evacuare apa; 2 - robinet; 3 - conducta 20 - 25 mm pentru aer; 4 - manometru; 5 - tuburi metalice pentru injectare mortar de ciment.

Fig. 6 Dig cilindric de rezistenta etans executat din caramizi: 1 - conducta 200 mm pentru evacuare apa; 2 - robinet; 3 - tub pentru aer ( 20 - 25 mm); 4 - manometru

2.2.2.1. Calculul digurilor cilindrice din zidarie

Utilizarea digurilor din zidarie are loc in situatiile manifestarii presiunilor hidrostatice de maximum 5 daN/cm² (500 kN/m²).

Pentru calculul acestui tip de dig se foloseste schema simplificata din fig. 7.

Determinarea grosimii digului cilindric (d) se face conform relatiei:

(8)

in care:

p_x - presiunea care actioneaza asupra digului, N/m²

p_x = c_w . p_w (9)

c_w - coeficient de siguranta (c_w = 1,1);

p_w - presiunea hidrostatica a apei, N/m²;

r - raza interioara a digului, m;

R_c - rezistenta la compresiune admisibila a rocii sau a materialului digului, N/m².

In calcul se va adopta valoarea cea mai mica (roca sau material).

Raza interioara a digului (r) in functie de latimea galeriei (a) si rezistenta rocilor (R_c) va avea urmatoarele valori:

r = 1,5 a, pentru roci cu rezistenta la compresiune R_c = 15 - 3010⁶ N/m²;

r = 1,0 a, pentru roci cu rezistenta la compresiune R_c = 31 - 5010⁶ N/m²;

r = 0,85 a, pentru roci cu rezistenta la compresiune R_c > 50 10⁶ N/m².

In cazul unor presiuni mai mari, cand grosimea digului cilindric cu un singur pinten depaseste necesarul de 150 cm, se va proiecta un dig cu mai multi pinteni.

Fig.7 Forma si elementele geometrice ale digului cilindric de hidroizolare

2.2.2.2. Calculul digurilor tronconice

a) Calculul digurilor tronconice din zidarie

In conformitate cu forma si elementele geometrice ale digului tronconic prezentat in fig.8, grosimea acestui tip de dig se stabileste din conditia:

Fig.8. Forma si elementele geometrice ale digului tronconic de hidroizolare.

(10)

In acest caz, raza interioara (r), in sectiune orizontala se va adopta in functie de rezistenta rocilor (R_c) astfel:

r = 2,0 a, pentru roci cu rezistenta la compresiune R_c < 30 10⁶ N/m²

r = 1,5 a, pentru roci cu rezistenta la compresiune R_c ≥ 30 10⁶ N/m²

a - latimea la vatra a lucrarii miniere, cm.

In sectiune verticala, raza interioara (r) trebuie acceptata in functie de rezistenta la compresiune, astfel:

r = 2,0 b, pentru roci cu rezistenta la compresiune R_c < 30 10⁶ N/m²

r = 1,5 b, pentru roci cu rezistenta la compresiune R_c ≥ 30 10⁶ N/m²

b - inaltimea lucrarii miniere, m

Unghiurile de inclinare a planelor de rezistenta ale digului fata de axa lucrarii se vor alege tot in functie de rezistenta la compresiune, astfel:

a/2 = 15⁰, pentru rezistenta la compresiune R_c < 30 10⁶ N/m²

a/2 = 20⁰, pentru rezistenta la compresiune R_c ≥ 30 10⁶ N/m²

Grosimea digului tronconic d_t trebuie verificata in functie de:

rezistenta la forfecare, cu relatia:

(11)

forta de apasare asupra rocii, cu relatia:

(12)

unde:

b - inaltimea lucrarii miniere, m;

R_f - rezistenta la forfecare a materialului din dig, N/m²;

R_c - rezistenta la compresiune, N/m².

l = 2(a + b) (13)

l - lungimea digului, cm.

In cazul unor presiuni mari, cand grosimea digului tronconic cu un pinten depaseste 250 cm, se va proiecta un dig cu mai multi pinteni.

Grosimea digului tronconic cu mai multi pinteni se calculeaza cu relatia:

(14)

unde:

N - numarul de pinteni ai digului (numarul de suprafete de rezistenta)

Grosimea digului tronconic cu mai multi pinteni d_t se va verifica sub aspectul:

rezistentei la forfecare a materialelor de constructie si a rocii, conform relatiei:

(15)

- apasarea asupra rocii, in baza conditiei:

(16)

b) Calculul digurilor tronconice din beton

Digurile tronconice din beton (fig.8 ) se folosesc in cazul unor presiuni hidrostatice mai mari de 0,5 10⁶ N/m², acest tip de dig se executa ca diguri tronconice cu guler de rezistenta pe tot perimetrul lucrarii miniere. Calculul lor se face similar ca in cazul celor din zidarie.

Grosimea digului tronconic cu un pinten executat din beton se va calcula din relatia (10) si se va verifica, in ce priveste rezistenta la forfecare, cu relatia (11) si la apasare asupra rocii cu relatia (12).

Pentru presiuni mari, cand grosimea calculata a digului cu un pinten depaseste 250 cm, aceasta se va recalcula pentru mai multi pinteni.

Grosimea digului cu mai multi pinteni se va calcula cu relatia (14) si se va verifica la rezistenta de forfecare cu relatia (15) si la apasare cu relatia (16).

Fig. 9 Forma si elementele geometrice ale digului tronconic din beton

Grosimea totala a digului cu mai multi pinteni (D_t) se va calcula cu relatia [10]:

D_t = N_dt + c(N-1) (17)

unde:

c - distanta dintre pinteni, care in functie de tipul de roca are urmatoarele valori:

c = 80 cm, pentru rezistenta la compresiune ......... R_c < 20 10⁶ N/m²

c = 50 cm, pentru rezistenta la compresiune ......... R_c ≥ 20 10⁶ N/m²

2.2.2. Diguri de hidroizolare in constructie speciala

In rocile cu caracteristici de rezistenta reduse, cu caracter pronuntat de fluaj (deformare in timp chiar si la incetarea solicitarilor), unde presiunile hidrostatice pot depasi cu mult valoarea de 500 kN/m², firesc ar fi ca executia digurilor sa se realizeze cu mai multi pinteni, avand lungimea de pana la 30 m. acest lucru, pe langa inregistrarea de cheltuieli insemnate, va genera si consumuri de manopera si timp extrem de ridicate.

Din aceste motive, pe plan mondial s-a dezvoltat o directie noua pentru proiectarea si executarea digurilor de hidroizolatie ce are ca punct de plecare consolidarea si etansarea prealabila a rocilor din zona de amplasare a acestora, cu ajutorul sustinerii ancorate si, respectiv injectarea sub presiune a diverselor substante pentru consolidare si impermeabilizare.

Un exemplu de astfel de dig de hidroizolatie prevazut cu ancore si coloane de beton injectat se prezinta in fig.10, constructia unui astfel de dig necesita efectuarea urmatoarelor operatii:

- izolarea hidraulica a tronsonului pe care se executa lucrarea;

- sustinerea provizorie pe toata lungimea de executie a digului:

- injectarea cu lapte de ciment a rocilor inconjuratoare;

- realizarea coloanelor de beton;

- introducerea ancorelor;

- betonarea corpului digului;

- executarea lucrarilor de injectare de etansare.

Fig.10 Dig de hidroizolare de constructie speciala. 1 - corpul din beton; 2- coloana din beton; 3 - ancore

Solutii tehnice de inchiderea lucrarilor miniere verticale de legatura cu suprafata (inchiderea puturilor)

In functie de conditiile geologo-miniere de amplasament a zacamintelor de carbune, ca si modificarile structurale survenite in urma exploatarii, se cunosc doua tehnologii de inchidere a puturilor miniere verticale sapate de la zi, si anume:

- tehnologia de inchidere prin inundare;

- tehnologia de inchidere prin rambleiere.

1. Inchiderea puturilor prin inundare

Una din metodele traditionale de inchidere a minelor este inundarea lor [10], adica umplerea cu apa, partial sau total, a lucrarilor miniere existente. De mentionat ca, in conditiile in care rocile sunt deranjate pe spatii largi de influenta exploatarii miniere, alimentate fiind permanent de apele subterane, nivelul acestora incepe sa creasca imediat dupa ce au fost decuplate pompele de evacuare. Nivelul acestor ape creste treptat, depasind toate orizonturile, pentru a se stabiliza uneori foarte aproape de suprafata. Aceasta inseamna ca, indiferent de metoda de inchidere folosita (rambleiere, indiguire), dupa un timp, se va ajunge la autoinundarea intregii mine. In functie de proprietatile rocilor si de debitul afluentilor naturali, dar si de capacitatea tuturor lucrarilor si spatiilor exploatate, perioada de restabilire a echilibrului hidrologic in subteran poate sa dureze mai multi ani.

Astfel, putem diferentia:

- inundarea artificiala a minei, cand apa care umple lucrarile miniere se aduce din exterior;

- inundarea naturala, cand aceasta provine din afluenta naturala a apei.

Cantitatea de apa care inunda mina constituie un pericol serios pentru campurile miniere invecinate, in care exploatarea este activa. Pentru a indeplini conditiile de securitate miniere invecinate, avand un rol de rezervor, ce preiau apele provenite din infiltratii, inclusiv a celor rezultate din mina inchisa.

In practica, se intalnesc mine inchise care au legaturi hidraulice cu exploatarile hidraulice, inchise etans, cu diguri special construite.

In cazul in care este necesara izolarea campurilor miniere inundate si inchise de cele active, se folosesc diguri de izolare capabile sa preia presiunea hidrostatica ce rezulta din inundare.

Un element important in pregatirea minei pentru inundare este elaborarea prognozei migrarii apelor subterane, pe cai controlate sau necontrolate, analizandu-se si varianta dirijarii acestor ape spre sistemul de evacuare al minei vecine. In cadrul acestei prognoze trebuie evaluata posibilitatea migrarii apelor prin pilierii de hotar si pilierii de protectie, cat si prin fisuri sau alte discontinuitati tectonice. Se va efectua, de asemenea, o analiza amanuntita a bilantului hidrologic pentru intreaga zona ce urmeaza a fi inchisa, in cadrul careia se va stabili volumul de apa din lucrarile vechi si timpul de umplere a minei, plecand de la marimea afluentei de apa a minei.

Se vor recolta probe de apa subterane care vor fi supuse unor analize de laborator (fizico-chimice, bacteriologice), pentru a stabili eventualele posibilitati de intrebuintare a acesteia in economie.

Pe toata durata inundarii lucrarilor subterane se vor executa masuratori, astfel:

- in puturi (care sunt centrele legaturilor hidraulice, putand sluji drept orificii piezometrice);

- la digurile de izolare, unde pot fi citite debitul si presiunea apei.

Puturile care se inchid, dar care prevad reluarea activitatii lor, vor fi sistematic desecate. Acumularea unui volum mare de apa in aceste puturi reprezinta un serios pericol, atat pentru digurile de izolare, cat si pentru intreaga mina, dar si pentru minele vecine, daca sunt legate hidraulic de mina aflata in proces de inchidere.

De cele mai multe ori, roca inconjuratoare este atat de afectata de activitatea miniera incat aceasta metoda nu este recomandata spre aplicare. Aceste conditii nefavorabile pentru inundare se inregistreaza in cazul minelor de carbune din Valea Jiului, unde, datorita aplicarii metodei de exploatare cu banc de carbune subminat, spatiile excavate si necompletate cu steril sunt insemnat de mari.

La gura, toate puturile sau lucrarile miniere inclinate (suitorii) care au fost inundate, vor fi acoperite cu placa de beton armat, ce va fi prevazuta cu un orificiu de 1000 x 1000 mm, cu usa de vizitare, putandu-se astfel controla nivelul apei. De asemenea, in constructia placii se prevede si o teava pentru evacuarea eventualelor acumulari de gaze in spatiul ramas liber dintre nivelul apei si placa de beton.

2. Inchiderea puturilor prin rambleiere

Prescriptiile tehnice la N.S.P.M.M.C.S.N.B., ed. 1997, recomanda pentru inchiderea lucrarilor miniere verticale si inclinate (> 30⁰), rambleierea acestora cu material de rambleu din haldele de steril clasa 4B.

Ultimii 50 m (partea superioara a putului - spre guler) vor fi umpluti cu material clasa 4A, ce nu prezinta tendinta de formare a boltilor, constituit din materiale necorozive, curgatoare, sfaramicioase, nesolvabile in apa, cu granulatia sub 100 mm, cum ar fi de exemplu: pietris, zgura de furnal, gresie, bucati de beton sau caramida (fig.11).

Puturile si lucrarile miniere verticale vor fi rambleiate pana la suprafata, sau pana la locul propus pentru fixarea dopului de ciment.

Inaintea inceperii rambleierii lucrarilor miniere de legatura cu suprafata sunt necesare de executat lucrari pregatitoare cum ar fi:

- prognozarea debitului de apa ce se acumuleaza in put si de unde aflueaza;

- regimul emanatiilor de metan si zonele de unde pot sa apara (lucrari miniere abandonate, deranjamente tectonice);

Fig.11.

- executarea digurilor de retinere in lucrarile de legatura cu putul ce se rambleiaza, in vederea prevenirii scurgerii materialului de rambleu in aceste lucrari;

- indepartarea, daca d.p.v. al securitatii este posibil, a amenajarilor din put care obtureaza sectiunea si impiedica caderea libera a materialului de rambleu; cand din motive obiective, nu poate fi inlaturata intreaga amenajare a putului, materialul de rambleu se va deversa in centrul putului;

- amenajarea gurii putului in vederea evitarii introducerii de material de rambleu supragabaritic;

- montarea mijlocului de transport continuu a materialului de rambleu spre punctul de deversare in put;

- ingradirea zonei de restrictie de la suprafata pe o raza de 20 m in jurul putului, pentru interzicerea accesului persoanelor neavizate;

- organizarea lucrarilor de rambleiere;

Rambleierea lucrarilor miniere de legatura cu suprafata (puturi, suitori, foraje cu > 200 mm) poate fi:

- totala (de la jomp la guler);

- partiala (cu separarea partii rambleiate de cea nerambleiata cu dopuri din beton).

Pe durata executarii rambleierii se compara volumul de rambleu introdus, cu cel rezultat din calcul si masuratori, permitand astfel controlul permanent al tasarii si evitarea formarii de dopuri de rambleu (bolti) sau eventuale scurgeri ale materialului spre lucrarile de legatura cu putul. In acest caz, masurarea nivelului de umplere cu rambleu al putului se va efectua periodic, de cel putin o data la fiecare 50 m de coloana de put rambleiata.

Rambleierea puturilor se poate face prin:

a)      deversare continua, directa (printr-un flux continuu in retea de transportoare cu raclete);

b)      cu vas de extractie (cu fund rabatabil);

c)      cu mijloace auto, prin basculare directa in put.

Inainte de inceperea rambleierii, se stabileste halda de steril ce va furniza rambleul necesar, cantitatea de rambleu necesara, precum si pregatirea instalatiei de rambleiere, ce este formata din:

- platforma de preluare a materialului de rambleu;

- reteaua de transportoare;

- gratarul, cu ochiuri de 250 x 250 mm, ce se monteaza pe gulerul putului in vederea prevenirii introducerii de bulgari supragabariti.

2.1. Materialul de rambleu

La stabilirea materialului de rambleu si a granulatiei acestuia se va tine seama de urmatoarele cerinte [1]:

- marimea maxima a bulgarilor nu va depasi 250 mm;

- pe ultimul tronson de 50 m, spre suprafata, se foloseste un material ce nu are tendinte de formare a boltilor, cu granulatia sub 100 mm, constituit din pietris, zgura de furnal, gresie, bucati de beton sau caramida;

- in cazul aparitiei unor amestecuri aer-metan, se impune folosirea unui material de rambleu umed si cu granulatie fina.

Pentru umplerea corespunzatoare a unor segmente de put se folosesc frecvent amestecuri de cenusa de termocentrala cu adaos de 5 % ciment si apa.

Timpul de priza al amestecului cu compozitie de 70 % cenusa, 5 % ciment si 25 % apa este de cca. 100 - 120 ore. Dupa executarea unui tronson de 6 - 10 m se face pauza tehnologica aferenta timpului necesar pentru priza.

Acest tip de rambleu se utilizeaza in zonele cu conditii mai dificile, sau in cazul executarii unor dopuri de put.

Pentru izolarea locurilor de infiltratie a apei se utilizeaza un material argilos verificat in laborator.

Pentru rambleierea lucrarilor nu pot fi folosite materiale toxice, chimic active, infestate biologic sau radioactive. Rambleul nu trebuie sa constituie un pericol suplimentar pentru lucrarile situate in vecinatatea putului rambleiat, De asemenea, se interzice ca material de rambleu folosirea gunoaielor sau a bucatilor metalice.

In cazul existentei apelor acumulate in put se va utiliza un rambleu constituit din materiale cu greutate specifica mai mare de 1,3 kg/dm².

Tipurile de material de rambleu si proprietatile acestuia se redau in tabelul 1.

Tab. 1. Clasificarea materialului de rambleiere

Dupa incheierea lucrarilor de rambleiere, putul se va tine sub observatie pana la inchiderea cu placa, urmarindu-se tasarea coloanei de rambleu. Tasarile coloanei de rambleu se completeaza cat mai repede posibil.

2.2. Sarcina exercitata de rambleu asupra putului

Valoarea sarcinii pe care rambleul o exercita asupra sustinerii putului, a dopului sau asupra digurilor de izolatie si retinere, se determina in conformitate cu teoria lui Janseen.

Metoda Janssen se bazeaza pe acceptarea raportului constant k₂ dintre forta de apasare verticala q_x si forta de apasare orizontala p_x, astfel:

(18)

Forta de apasare unitara orizontala p_x la adancimea x se calculeaza cu relatia:

(19)

unde:

- greutatea volumetrica a rambleului, MN/m³;

- unghiul de frecare interna a rambleului, grade.

Notand:

(20)

obtinem:

p_x = x . k₁ (21)

Solicitarea rambleului asupra sustinerii putului este influentata de marimea si forma sectiunii transversale a acestuia. Fig. 12, prezinta un put de sectiune dreptunghiulara sau circulara, cu suprafata libera F(m²) si perimetrul U(m).

Fig.12 Schema de manifestare a presiunii exercitate de rambleu intr-un put de sectiune. a - dreptunghiulara; b - circulara

Pentru a evidentia aceste solicitari s-a plecat de la urmatoarele ipoteze:

- Sustinerea putului se afla sub presiunea rambleului de greutate volumetrica (MN/m³);

- Coeficientul de frecare dintre rambleu si sustinerea putului este f = tg ;

- Trebuie realizat un element de grosime d_x decupat la adancimea x, delimitat de 2 suprafete paralele, perpendiculare pe planul desenului;

- Pe planul superior al elementului actioneaza sarcina q_x, iar pe planul inferior q_x - dq_x;

- Presiunea asupra sustinerii putului va fi p_x (MPa)

Modul de distributie a presiunilor in put se prezinta grafic conform figurii .

(22)

(23)

Considerand k₃ = 1 - e^- si inlocuind in relatia (23) se obtine:

(24)

Fig.1 Distributia presiunilor in put

unde:

k₃ - reprezinta un coeficient, ale carui valori, in functie de substitutia "", se prezinta in tabelul 2.

In continuare, inclinarea tangentelor in punctul "x" se determina conform relatiilor:

(25)

Totodata, din graficul presiunii p_x (fig. ), se obtine:

(26)

unde segmentul "n" este diferenta dintre ordonata determinata de tangenta la curba presiunii p_x, in punctul x si ordonata x.

Comparand valorile cu relatiile (25) si (26), rezulta:

(27)

Coeficientul k₂ exprima raportul dintre apasarea verticala si cea orizontala, fiind determinat cu ajutorul formulei lui Koehen.

(28)

deoarece:

(29)

rezulta:

(30)

si, prin urmare:

(31)

Tabelul 2. Valorile coeficientului k₃ in functie de

In continuare, pentru calculul presiunii la adancimea "x" sunt necesari urmatorii parametrii:

- greutatea volumetrica a rambleului, MN/m³;

F - sectiunea libera a putului, m²;

U - perimetrul intern al putului, m;

- unghiul de frecare interioara al rambleului, grade;

- unghiul de frecare dintre rambleu si constructia putului (grade), a carui marime aproximativa este:

pentru o suprafata neteda a sustinerii putului, si

pentru o suprafata cu asperitati

Constructia digurilor de retinere

Digurile de retinere sunt folosite pentru protejarea rambleului in put, impiedicand deplasarea acestuia in lucrarile orizontale de legatura.

In functie de constructie, acestea sunt diguri cilindrice sau tronconice, executate din zidarie sau beton, intr-un mod asemanator cu digurile de hidroizolatie aplicate in galerii.

Digurile de retinere se construiesc fie ca diguri cu un singur pinten, la care grosimea rezultata din calcul nu depaseste 150 cm (cilindric) si 250 cm (tronconic), fie ca diguri cu mai multi pinteni.

Solicitarea la care este supus digul (p_o):

(32)

unde:

p_x - solicitarea orizontala, MPa;

p_w - presiunea hidrostatica a apei ce actioneaza asupra digului, MPa;

f_z - coeficientul de frecare al rambleului cu vatra lucrari;

Q_z - greutatea rambleului din lucrarea orizontala, MN;

F_z - suprafata vetrei lucrarii miniere, m².

In relatia (32), cel de-al 3-lea termen se recomanda a fi luat in calcul acolo unde digurile de retinere sunt localizate la mai mult de 10 m fata de put.

Valoarea greutatii volumetrice a rambleului umed in put se calculeaza astfel:

(33)

unde:

- valoarea de calcul a greutatii specifice a rambleului, MN/m³;

- greutatea specifica a apei (0,01 MN/m³)

n_z - porozitatea rambleului, calculata pentru valori medii ale densitatii specifice a rocilor.

In mod asemanator, valoarea calculata a unghiului de frecare interioara a rambleului () se va corecta conform relatiei:

(34)

Calculul grosimii minime a digului de retinere din beton se poate face conform relatiei:

(35)

unde:

p - presiunea laterala ce actioneaza asupra peretilor putului, respectiv a digului;

p = k . q, kN/m²

k - coeficient ce exprima raportul Rankin

(36)

q - presiunea ce actioneaza asupra putului

Conform relatiei Janssen

(37)

- greutatea specifica a materialului utilizat la rambleiere, MN/m³;

R_h - raza hidraulica

(38)

D - diametrul putului, m;

- coeficient de frecare dintre rambleu si peretii putului;

= f = tg

- unghiul de frecare interioara dintre materialul de rambleu si peretii putului

0,488 tg , pentru material de rambleu uscat;

0,0966 tg, pentru material saturat

y - adancimea de la suprafata, m

R - raza lucrarii miniere, m

- rezistenta la rupere a betonului

Mentiuni:

La calculul de dimensionare a grosimii digului de retinere se va lua in considerare cazul cel mai defavorabil, anume cazul materialului de rambleu saturat;

Constructia digurilor de retinere este similara cu cea a digurilor de izolare executate din beton sau zidarie de boltari.

4. Constructia dopurilor amplasate in put

Dopurile din put (fig. 14) sunt construite cu scopul de a sustine coloana de rambleu, in cazul unei rambleieri pe segmente a frontului sau pentru a impiedica deplasarea rambleului in lucrarile orizontale aferente, in cazul in care nu exista posibilitatea executarii digurilor de izolare.

Pentru determinarea sarcinii ce actioneaza asupra dopului, se vor analiza 2 cazuri:

Cand rambleul este uscat.

Cand rambleul este pus in opera hidraulic.

In primul caz, dopul este solicitat de catre greutatea proprie si greutatea rambleului uscat, din care se scade forta de frecare dintre rambleu si sustinere.

In al doilea caz, asupra dopului actioneaza greutatea proprie, plus greutatea rambleului cu apa si presiunea hidrostatica a coloanei de apa, din care se scade forta de frecare a rambleului cu sustinerea putului.

Pentru ambele cazuri, solicitarea calculata se determina in conformitate cu teoria lui Janssen valabila pentru constructia de silozuri.

Neexistand norma corespunzatoare care sa reglementeze modalitatea de calcul a dopurilor din put se poate face o analogie intre functionarea acestora si cea a digurilor de izolare si a dopurilor de ciment din constructia de puturi.

Solicitarea calculata, exercitata asupra dopului, se va deduce din relatiile (39) in cazul 1 si (40) in cazul 2.

q₀ = q_x + p_G - q_f (39)

q₀ = q_x + p_w + q_f (40)

unde:

q_x, p_w - identici cu cei din calculul digurilor de izolare

p_G - greutatea digului, MPa.

Grosimea dopului (d_k) se va calcula conform relatiilor (41) pentru dop cu parament sferic si (42) pentru dop cu parament plat, respectiv:

(41)

(42)

unde:

q₀ - sarcina calculata a dopului, MPa;

r_w - raza putului in sectiunea sapata, m;

a_k - sageata suprafetei sferice - m (se admite ak = 0,15 D_w);

D_w - diametrul putului in sectiunea sapata

(practic ak = 0,5 - 1,2 m)

R_ac - rezistenta admisa la compresiune, MPa.

Fig. 14 Dop de put plin executat la orizontul de baza: 1 - placa din beton armat; 2 - dig de izolare; 3 - orificiu de drenare

R_b - rezistenta la compresiune a betonului nearmat, MPa;

c - coeficient de siguranta;

Dopurile cu un singur pinten se executa atunci cand grosimea calculata a acestora nu depaseste 2,5 m.

Pentru valori mai mari se proiecteaza dopuri cu mai multi pinteni (fig. ).

Fig. 15 Tipuri de dopuri de put; a - dop cu parament plat; b - dop cu parament sferic; c - dop cu mai multi pinteni

Numarul pintenilor este dat de relatia:

(44)

unde:

d_k - grosimea totala a dopului, m;

Unghiul de inclinare a fetelor laterale ale dopului () in plan vertical este dat de relatia:

(45)

Verificarea la forfecare a dopului se va face ca la pintenul digului de retinere, anume:

(46)

unde:

R_t - rezistenta la intindere a betonului, MPa;

Capacitatea portanta a masivului de roca in locul in care se amplaseaza dopul (q) se verifica cu relatia:

(47)

unde:

F - suprafata sectiunii libere a putului, m²;

F_d - suprafata de reazem a dopului pe masivul de roca, m².

5. Etansarea si consolidarea rocilor inconjuratoare la inchiderea puturilor

In cazul constructiei unor diguri sau dopuri de izolare apare frecvent necesitatea consolidarii si etansarii rocilor inconjuratoare, caracterizate prin numeroase fisuri, prin care poate surveni o migrare necontrolata a apei catre spatiul izolat. Aceste operatii se efectueaza, de cele mai multe ori, prin injectarea unor substante in roca.

In functie de tipul de roca, injectarea se poate face sub presiune mica, respectiv mare. Injectarea sub presiune mica se foloseste in cazul unor roci puternic fisurate, iar sub presiune mare in cazul unor roci compacte.

Ca material de injectare se foloseste lapte de ciment cu mare capacitate de penetrare in fisuri.

In ultimul timp se folosesc procedee chimice de consolidare a rocilor, folosind rasini sintetice de urmatoarele tipuri:

- acrilice (solakril);

- poliuretanice (izopian);

- ureliti (tip Krylanin).

In numeroase cazuri, consolidarea rocilor cu mijloace chimice este mult mai eficienta decat cimentarea.

Aceasta prezinta si alte avantaje, precum:

- se foloseste o cantitate mai redusa de substante pentru injectare;

- elementele instalatiei de injectare sunt mai usoare, mai simple in montaj, iar organizarea lucrarilor si coordonarea procesului tehnologic este mult simplificata;

- personalul este mai putin expus si nu lucreaza in conditii de praf;

- substantele chimice de injectare sunt perfect impermeabile, nu se contracta, au rezistenta mecanica mare, o buna aderenta si sunt rezistente la actiunea unor ape agresive.

Costul materialelor de injectare este mult mai mare decat al cimentului, de aceea decizia alegerii se va face dupa o analiza economica.

6. Inchiderea lucrarilor miniere de legatura cu suprafata in conditiile existentei pericolului acumularilor de metan

La inchiderea minelor este necesara mentinerea in functiune, cat mai mult cu putinta, a sistemului de aeraj periferic. Pericolul metanului trebuie combatut, in mod curent, printr-un aeraj corespunzator. Masurile profilactice, in acest caz, sunt identice cu cele folosite la o mina activa, fiind obligatorii aceleasi norme de protectie a muncii.

Problema se complica atunci cand sunt inchise deja toate lucrarile orizontale, ramanand de inchis doar puturile. In conditiile existentei metanului, aerajul prin difuziune al puturilor este in mod cert insuficient. In acest caz, la minele grizutoase, se aplica doua metode de executare a lucrarilor de inchidere a puturilor scoase din circuitul de aeraj sub depresiunea generala a minei, si anume:

a) Sub perdea de apa (inainte de deversarea rambleului, putul este inundat).

Inchiderea putului consta in rambleierea acestuia, in masura in care creste nivelul apei in put (din afluenta naturala), astfel incat nivelul rambleului sa fie mereu sub oglinda apei.

b) Sub perdea de gaz (inertizare). Inainte de depunerea rambleului, putul este umplut cu gaz dens (CO₂; N₂) care inlocuieste atmosfera putului. Metanul care se degaja, in absenta oxigenului, nu are posibilitatea de a forma amestec exploziv. Inertizarea trebuie facuta prin conducte etanse, de jos in sus, prin impartirea putului in segmente.

In scopul cunoasterii imediate a concentratiilor de metan - oxigen, precum si a gradului de concentrare a gazului inert, este absolut necesar controlul curent al atmosferei din put, pe toata lungimea acestuia. Aceasta se face cu ajutorul conductelor sistemului de control, cu care se recolteaza probe ce sunt dirijate direct spre analizator, la statia de masurare. Pentru transportul cantitatii necesare de gaz inert, cat si pentru instalatia de control, pot fi folosite conductele, furtunele si cablurile existente in dotarea putului. Pentru reducerea pericolului degajarilor de gaze la suprafata, se monteaza un sistem de evacuare dirijata prin conducte de drenare a acestora, cu evacuare libera in atmosfera, ale caror capete sunt prevazute cu un sistem paraflacara. Aceste conducte sunt ridicate deasupra solului la o inaltime de minimum 3 metri.

7. Inchiderea puturilor cu placa din beton armat

7.1. Elemente constructive si tehnologia de executie a placii din beton

Ca ultima etapa de inchidere a puturilor o reprezinta acoperirea acestuia cu placa din beton armat, ce se monteaza in toate cazurile de lichidare/abandonare a acestora.

Folosirea placii de inchidere, fara alte protectii suplimentare, poate avea loc atunci cand:

- nu exista posibilitatea deteriorarii sustinerii gulerului putului, care sa determine scaderea portantei acesteia;

- rocile inconjuratoare putului sunt stabile;

- nu exista posibilitatea acumularii metanului care, prin eventualele fisuri ale placii, ar putea migra la suprafata;

- nu exista posibilitatea acumularii in put a unei mari cantitati de apa, care sa constituie o stare de pericol.

In cazul in care starea gulerului (2) este buna (fig. ), placa se reazema direct pe acesta.

Daca starea sustinerii putului este nesatisfacatoare, trebuie in prealabil reparat gulerul, sau se va aseza placa pe o fundatie speciala (5) executata in afara gulerului (fig. ).

In toate cazurile, se recomanda ca placa sa fie rezemata pe o fundatie construita in afara gulerului. Alegerea modului de rezemare va fi facuta dupa un studiu geotehnic de placa.

Fig. 16 Schema sistemului de masura si control a inertizarii putului

La proiectarea placii de inchidere a putului, in functie de conditiile locale si criteriile de securitate, se va admite ca sarcina minima o valoare de cel putin 32 KN/m².

In placa de inchidere (1) se mai executa central un orificiu (3), suficient de mare (1 x1 m) pentru a observa tasarea materialului in putul rambleiat, in vederea unei completari ulterioare cu material.

Orificiul trebuie protejat cu gratar, cu deschiderea ochiurilor de maximum 100/100 mm, peste care se adauga o placa mobila din beton armat.

Aceasta placa trebuie sa se aseze perfect peste gratar.

In placa de inchidere a putului se mai executa un orificiu (4) cu teava de diametru 200 mm, prevazuta cu stingator de flacara, pentru prevenirea acumularilor de gaze sub placa. De asemenea, prin intermediul unei flanse, la orificiu se poate racorda, in caz de necesitate, o conducta de drenare a gazelor. In acest caz, flansa se acopera cu o placa din metal.

Literatura de specialitate recomanda ca dimensiunile in plan a placii putului sa fie de doua ori diametrul acestuia, respectiv:

L = l = 2D (48)

Tehnologia de executie a placii din beton este urmatoarea:

- se aseaza un strat de carton asfaltat peste cofrajul din lemn al placii, pentru retinerea laptelui de ciment;

- se executa cofrajul lateral pentru turnarea betonului;

- se aseaza armaturile metalice de rezistenta din otel PC-52 si a armaturilor din otel Ob-37;

- se toarna betonul prin vibrare (beton marca B-200) peste armaturile metalice, in cofrajul placii;

Armarea placii din beton armat se face pe doua directii perpendiculare conform fig. 18, 19 si 20. Dupa finalizarea executiei placii de beton, in cazul cand aceasta se prevede a fi acoperita cu un strat de pamant, pe placa se va inscriptiona un reper cu numele putului, coordonatele axei putului, precum si diametrul acestuia.

Fig.17 Placa de inchidere ce se sprijina pe gulerul putului; 1 - placa de inchidere; 2 - sustinerea putului; 3 - orificiu de control tasare rambleu; 4 - orificiu de degazare.

Fig.18.

Fig.19.

Fig.20.

7.2. Calculul de dimensionare a placii din beton

Pentru calcul, se accepta comportarea placii ca o placa circulara cu orificiu concentric, rezemata pe tot conturul, ce e solicitata la incovoiere cu o sarcina uniform distribuita (fig. ).

Fig. 21 Placa de inchidere rezemata pe o fundatie speciala: 1 - placa de inchidere; 2 - sustinere put; 3 - orificiu de control tasare rambleu; 4 - orificiu de degazare; 5 - fundatie din beton

Fig.22 Placa simplu rezemata cu orificiu concentric, solicitata la incovoiere cu o sarcina uniform distribuita

Determinarea eforturilor si deformatiilor se face pentru cazul cel mai defavorabil, anume cand orificiul pentru controlul tasarii rambleului e pozitionat concentric (central).

Prin urmare, eforturile si deformatiile se determina astfel:

Sageata maxima, W_max (fig. 23 )

Fig.23 Sageata maxima a unei placi simplu rezemata cu orificiu concentric, solicitata la incovoiere cu o sarcina uniform distribuita.

Momentul incovoietor, M_r

(50)

Efortul maxim,

(51)

Daca conditia sagetii relative maxime admise, anume:

(52)

se obtine grosimea placii (h), si anume:

(53)

Din conditia rezistentei limita:

si

(54)

egaland ultimele doua relatii si exprimand grosimea placii, se obtine:

(55)

In relatiile de mai sus, specificatia parametrilor este:

q- sarcina ce actioneaza asupra placii, daN/m² din latimea placii;

r - raza placii, m;

a - raza orificiului, m;

- coeficientul lui Poisson;

- efortul maxim, daN/m²;

E - modulul de elasticitate, daN/m²;

h - grosimea placii, m;

W_max - sageata relativa maxima, m;

k, k₁ - coeficienti ce depind de raportul r/a;

c - coeficient de siguranta;

- rezistenta la limita, daN/m²;

- rezistenta de calcul a betonului din placa, daN/m².

In cazul galeriilor de coasta, inchiderea la gura se face cu diguri de inchidere similare ca si constructie cu cele de retinere.

Tehnologia de executie a acestor tipuri de diguri este urmatoarea:

- pozarea amplasamentului;

- largirea cu ciocanul de abataj a incastrarii rocii;

- montarea cofrajului de betonare;

- turnarea betonului in spatele cofrajului;

- montarea conductelor in dig:

- in partea inferioara, la cca.0,5 m de vatra, se vor monta conducte de evacuare a apelor prevazute cu "gat de lebada";

- in partea superioara, la cca. 30-40 cm de tavan, se vor monta conducte de aerisire prevazute cu stingator de flacara;

- taluzarea si amenajarea terenului in fata digului, astfel incat acestea sa se inscrie in relieful zonei.

4. Aerajul general si partial in perioada inchiderii

Aerajul general si partial se va realiza in corelare cu etapele de inchidere a lucrarilor miniere in baza unui program de aeraj care va cuprinde [21] :

A.- Pentru aerajul general :

a)- sistemul de aeraj si modul de realizare a acestuia ;

b)- calculul debitului de aer necesar in subteran dupa criteriul  vizita minima admisa pentru circulatia aerului

c)- circuitele de aeraj aflate sub depresiunea generala a minei, cu indicarea traseului lucrarilor miniere aferente fiecarui circuit ;

d)- amplasarea constructiilor de aeraj, pentru reglarea si dirijarea curentilor de aer pe etape de inchidere a minei ;

e)- parametrii functionali necesari ai instalatiilor principale de ventilatie ;

f)- schemele de aeraj pe etape.

B.- Pentru aerajul partial

a)- sistemul de aeraj partial aplicat pentru prevenirea acumularilor de metan, de gaze, nocive sau toxice ;

b)- calculul debitului de aer necesar dupa criteriile dilutia gazelor emanate din zacamant  si viteza minima de circulatie a aerului

c) - parametrii functionali aferenti ventilatoarelor de aeraj partial ce urmeaza a fi utilizate.

C.- Pentru controlul atmosferei subterane :

a)- aparatura folosita la controlul atmosferei subterane (metanometre, interferometre, toximetre, tubusoare colorimetrice, lampa de siguranta cu benzina);

b)- organizarea controlului atmosferei subterane pentru determinarea continuturilor de metan si alte gaze nocive sau toxice, respectiv periodicitatea determinarilor, personalul insarcinat cu executia controlului si modul de consemnare a rezultatelor se va reda functie de categoria de regim grizutos a minei conform prevederilor normei specifice de protectie a muncii.

5. Scoaterea din functiune a echipamentelor

Scoaterea din functie a echipamentului tehnic statiilor de alimentare si punctelor de distributie a energiei electrice se face, etapizat coroborat cu programul de inchidere a lucrarilor miniere, in baza unui program care va cuprinde :

a)- sistemul de alimentare cu energie electrica si pneumatica pe etape de inchidere a lucrarilor miniere ;

b)- ordinea de demontare a echipamentului tehnic (complexelor mecanizate, a utilajelor si a instalatiilor electromecanice) care se recupereaza in vederea refolosirii (valorificarii) ;

c)- schema electrica monofilara de principiu a alimentarii cu energie electrica a instalatiilor din subteran completata la zi si pe etape de inchidere a lucrarilor miniere inclusiv partea de inalta tensiune de la suprafata, pe care se va indica :

- tensiunea nominala a instalatiei ;

- tipul, lungimea si sectiunea cablurilor de forta si semnalizare ;

- aparatele de comutatie si protectie cu specificarea tipului, locului de amplasare, curentului nominal al aparatului, curentului nominal al releelor sau a sigurantelor fuzibile ;

- valoarea curentilor de scurtcircuit minim bipolar in cazul defectului electric cel mai indepartat si curentului de reglaj al releelor de protectie ;

- consumatorii de energie electrica, cu specificarea tipului, a puterii sau a curentului nominal ;

- punctele de decuplare atat pentru cazurile de restrangere a activitatii cat si pentru cele de depasire a concentratiei de metan.

d)- planul izometric al lucrarilor miniere cu indicarea retelei de tractiune pentru locomotive electrice cu troleu si sensul curentului de aer proaspat si viciat ;

e)- planul minei cu indicarea locului de amplasare a sectionarelor de linie pe inalta si joasa tensiune, precum si a posturilor de telefonie si interfonie ;

f)- consumatorii vitali in ordinea de prioritate, care trebuie mentinuti in functiune in cazul in care nu se poate asigura alimentarea cu energie electrica la puterea necesara ;

g)- instalatiile ce contribuie la mentinerea starii de securitate a personalului si a desfasurarii operatiilor de recuperare in conditii normale si care se mentin in functiune la dezafectarea unor puncte de transformare (PTS) sau TD-uri (de exemplu : instalatii grizumetrice, iluminat fix, instalatii de comunicare interfon, telefon) ;

h)- masuri organizatorice si tehnice prin care sa nu fie afectata securitatea personalului in cazul intreruperii accidentale a alimentarii cu energie electrica a minei ;

i)- masuri organizatorice si tehnice pentru executarea operatiilor de scoatere de sub tensiune si debransarea cablurilor de la statiile de transformare din TD-uri, instalatii si echipamente electrice ;

j)- masuri organizatorice si tehnice pregatitoare pentru recuperarea si transportul echipamentului tehnic pe galerii, plane inclinate, suitoare si puturi.

6. Constructii de suprafata

Abandonarea sau demolarea constructiilor si altor obiective de la suprafata se face etapizat in baza unui program care va cuprinde :

a)- graficul de esalonare si tehnologia de demolare a constructiilor de la suprafata ;

b)- posibilitati de valorificare a materialelor recuperabile ;

c)- nominalizarea constructiilor si instalatiilor care raman pe amplasamentul lor, neconstituind din punct de vedere al securitatii un pericol pentru persoane si mediu, daca este cazul se vor prevedea amenajari ce trebuiesc facute in acest sens ;

d)- amenajarea terenului in vederea redarii suprafetelor circuitului economic;

e)- studiu de stabilitate in timp a halzilor de steril si a iazurilor de decantare si amenajarile necesare in vederea recultivarii acestora cu vegetatie.

1. Prezentele instructiuni se refera la exploatarea echipamentelor electrice cu ulei mult folosite in industria miniera.

2. Prin echipamente electrice cu ulei mult se inteleg acele utilaje care in cuva lor au o cantitate de ulei electroizolant ce depaseste 15 litri.

Tipurile constructive ale echipamentelor electrice cu ulei mult utilizate in subteran, trebuie sa fie avizate de INSEMEX Petrosani.

4. In minele cu regim grizutos, in cele de carbune si de sulf, precum si in minele de petrol, se interzice folosirea echipamentelor electrice cu ulei mult.

5. Echipamentele electrice cu ulei mult pot fi montate numai in camere special amenajate, sustinute in beton sau cu armaturi si bandaje din materiale necombustibile, iar constructiile interioare (fundatii, platforme, etc.) sa fie realizate din materiale rezistente la foc, care sa nu propage arderea.

6. Toate lucrarile miniere de acces in camere, precum si toate sistemele de aerisire trebuie prevazute cu usi, obloane, capace, etc., care sa se poata inchide din exterior, usor si ermetic.

Sistemul de inchidere al usilor, obloanelor, clapetelor, etc., trebuie astfel realizat incat sa nu pericliteze pe cei care le manevreaza.

7. Usile, obloanele, capacele, etc., trebuie prevazute in interiorul camerei cu dispozitive de inchidere automata, in caz de foc, pentru camerele nesuravegheate.

8. In camerele care adapostesc echipamente electrice cu ulei mult sunt necesare palnii de captare, canale de scurgere si bazine de stingere si colectare a eventualelor scurgeri de ulei.

9. Sub cuvele echipamentelor electrice cu ulei mult, se va amenaja un pat - de trecere si strangere a uleiului - format dintr-un strat de pietris gros de cca. 200 mm si cu granulatia intre 20-50 mm care poate servi, fie pentru colectarea intregii cantitati de ulei, fie pentru dirijarea uleiului prin canale spre un bazin colector comun.

Bazinul de colectare va avea capacitatea cel putin egala cu volumul de ulei a celui mai mare transformator.

Bazine asemanatoare se vor amenaja si la intrerupatoarele de inalta tensiune cu ulei mult.

Cand se constata scurgeri de ulei stratul de pietris se va improspata.

10. Orificiile de intrare a cablurilor electrice, conductelor sau a sinelor c.f.i. se vor etansa cu materiale necombustibile.

11. La intrarile in camerele care adapostesc echipamente electrice cu ulei mult, se vor amenaja pichete cu aparate de stins incendii, lazi cu nisip si lopeti, amplasate astfel incat sa fie usor accesibile.

12. Echipamentele electrice cu ulei mult trebuie sa fie prevazute cu sistem automat de protectie care sa deconecteze instalatia electrica atunci cand temperatura uleiuluui ajunge la 105⁰C sau cu orificii pentru masurarea temperaturii uleiului din cuva cu ajutorul termometrului. In acest ultim caz, datele obtinute de la citirea termometrelor la intervalele stabilite de conducatorul activitatii electromecanice a unitatii, se vor consemna in registrul de tura, iar in cazul cand temperatura uleiului depaseste 105⁰ C, se va proceda la oprirea instalatiei.

1 Rigiditatea dielectrica trebuie sa aiba cel putin urmatoarele valori :

- 60 KV/cm, la uleiul de la intrerupatoare si aututransformatoare de pornire, controlere si comutatoare stea-triunghi ;

- 80 KV/cm, pentru uleiul de la transformatoare si celelalte echipamente.

La perioadele prevazute de normele de protectie a muncii editate de RENEL, se va efectua analiza fizico-chimica a uleiului folosit in echipamentele electrice.

Rezultatele verificarii vor fi consemnate in  Registrul uliurilor dielectrice .

14. In camerele care adapostesc echipamentele electrice cu ulei mult este interzisa depozitarea de lichide sau materiale inflamabile.