A NEHÉZIPARI MŰSZAKI EGYETEM
KÖZLEMÉNYEI
I. sorozat BÁNYÁSZAT 23. KÖTET 2 - 3 . FÜZET
MISKOLC, 1977
A NEHÉZIPARI MŰSZAKI EGYETEM
KÖZLEMÉNYEI
I. sorozat BÁNYÁSZAT 23. KÖTET 2 - 3 . FÜZET
MISKOLC, 1977
SZERKESZTŐ BIZOTTSÁG: ZAMBÓ JÁNOS felelős szerkesztő BOCSÁNCZY JÁNOS, CSÓKÁS JÁNOS, RICHTER RICHÁRD, SZILAS A. PÁL
A kiadásért felelős: Dr. Tajnafői József rektorhelyettes Sajtó alá rendezte: Dr. Vincze Endre egyetemi tanár Technikai szerkesztő: Németh Zoltánná Megjelent az NME Közleményei Szerkesztőségének gondozásában Kézirat szedése: 1977. április 20-1977. jún. 22. nyomása: 1977. júl. 20.-1977. szept. 20-ig. Példányszám: 400 Készült: IBM-72 composerszedéssel, rotaprint lemezről az MSZ 5601-59 és MSZ 5602-55 szabványok szerint, 11,5 B/5 ív terjedelemben Engedélyszáma: MTTH-III-3183/1976. A sokszorosításért felelős: Tóth Ottó mb. üzemvezető Nyomdaszám: KSZ 1100-NME-1977
A VÍZBETÖRÉSEK ELZÁRÁSÁNAK ANYAGI RÁFORDÍTÁSAI KOVÁCS FERENC Kézirat beérkezett: 1970. október 8-án.
A vízbetörések észlelése után, ha a bányatérségbe áramló víz mennyisége viszony lag nagy, azonnal megindulnak az elzárási és mentési munkák. Kisebb beáramlás mellett általában nem tesznek kísérletet az elzárásra, a fakadt vízmennyiséget inkább tartósan emelik. A vízbetörések elzárására általában akkor tesznek kísérletet, ha olyan vízmennyi séget kapnak, amely már erősen hátráltatja, illetőleg kizárja a munka folytatását, veszé lyezteti az adott munkahely személy- és vagyonbiztonságát. A helyi viszonyoktól, a mun kahely adottságaitól függ az, hogy mekkora az a vízmennyiség, amely mellett a normális munka már nem folytatható. Természetesen más az elovájást zavaró vízbetörés, más a fej tést vagy az egész akna üzemét lehetetlenné tevő vízbetörés. A felsorolt esetek egymás után nagyságrendben következnek. Az elovájást le kell állítani például egy olyan beáram lás miatt, ami az akna üzemében nem jelent különösebb zavart. A vízbetörések nagy sága mellett tehát a munkahely jellege az a másik tényező, amely eldönti, hogy a fa kadt vízmennyiséget tartósan emelni tudjuk-e, vagy célszerűbb, illetőleg szükséges az el zárást megkísérelni. Ha a fakadt vízmennyiséget nem tudjuk, vagy nem gazdaságos tartósan emelni, akkor a veszélyeztetett területről először igyekszünk kimenteni a mozgatható értéke ket, jövesztő-, rakodó- és szállítóberendezéseket, szivattyúkat, stb. Ezután a védekezési elzárási munkáknál megkezdődik a gátolás, tömítés, stb. Ezen munkálatokon kívül leg gyakrabban fúrólyukakon keresztül adagolt különböző anyagok segítségével kíséreljük meg a vízbetörés járatainak elzárását. A megválasztott helyekről lemélyített fúrólyuka kon cement, homok és lösz adagolásával, gyakran sósavazással próbálkozunk az elzá rásnál. A vízbetörések elzárásánál gazdasági célszerűséget elemző vizsgálatához szükségünk van arra, hogy a vízbetörések nagyságával, a vízmennyiséggel hogyan változik az elzárásNME Közleményei, I. sorozat, Bányászat, 23(1977), 81-93
81
ra fordítandó összeg. Az anyagi ráfordítások pontosan általában nincsenek nyilvántart va, az elzárási munka ugyanis az egyéb üzemi tevékenységgel együtt, azzal párhuzamo san folyik. Ezért az eg s jelentősebb tételek vizsgálata alapján próbálunk általánosít ható következtetéseket levonni. A következőkben azt vizsgáljuk, hogy a vízbetörések elzárása céljából leményített fúrások száma, a fúrólyukak összhossza, a beadagolt homok és lösz, cement, valamint sósav mennyisége milyen összefüggésben van a vízbetörések során fakadt összes vízmennyiség gel (2ö v [m 3 /p]) 5 és az egy vízbetörésre eső átlagos vízmennyiséggel (ö„[m 3 /p]). Az [1] irodalomból ismeretes hat dorogi akna vonatkozásában a vízbetörések el zárásánál felhasznált, fentebb említett anyagok. Az adatokat az 1. táblázat tartalmazza. A XQV mennyisége az egyes aknáknál a 4m 3 /perc-nél nagyobb olyan vízbetörések összes vízhozamát jelenti, amelyeket valamilyen módon megkíséreltek elzárni. A többi adat (fúrások száma, összhossza, felhasznált anyagok) az illető aknáknál a vízbetörések elzárásához felhasznált összes mennyiségeket jelöli. A táblázat adatai alapján regressziós elemzéssel kerestük a függvénykapcsolatot a vízbetörések összhozama és a fúrások ada tai, valamint a felhasznált anyagok mennyisége között. Korrelációs függvényként a füg gő változó irányába eső eltérések négyzetösszegének minimuma alapján egyeneseket szá mítottunk. Az egyenesek egyenletét és a kapcsolat szorosságára jellemző korrelációs együttható értékét az ábrákon adtuk meg. Az 1. ábra a fúrások számának, a 2. ábra a fúrások összhosszának, a 3. ábra a tömítéshez felhasznált homok és lösz mennyiségé nek, a 4. ábra a cement, 5. ábra pedig a sósav mennyiségének változását mutatja a víz betörések összhosszának függvényében. A vízbetörések összhozamának növekedésével az elzáráshoz mélyített fúrások volu mene és a felhasznált anyagok mennyisége monoton növekszik, a változás nagyon jó szoros sággal közelíthető lineáris függvénnyel.
80
+
60
2*
A/= 0,474 EQ.+1.76 r=90% ^ ^ ^ • •
40
E
a
+ *
20
+ ^
0
•»
20
40
60
80
A vízbetörések összhozama S ß v [ m 1. ábra.
82
100 \p\
120
összes vízhozam Sotszám 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Akna I. II. VI. IX. X. Erzsébet
Fúráshossz
Homok és lösz
se> 3 /p]
N[db]
SLflO3 m]
Sßfttlö3!*3]
SßJlO 3 t]
Sßjio 3 /]
116,8 49,2 94,2 30,0 19,0 29,2
62 37 35 23 4 10
20,70 11,38 13,52 6,92 0,65 3,65
102,84 39,69 410,42 11,01 50,35 4,75
4,67 3,36 4,50 0,33 0,48 0,42
80,50 35,24 34,85 0,30 0,06 26,69
A vízbetörések elzárásához felhasznált anyagok mennyisege az egyes dorogi aknáknál
Oo
1. táblázat Sósav
Fúrás
Cement
25 -•>
T 20 O
2 L = 172,42ß v -252 r = 95%
a 15
> ^ ^ / ^
^
+
+ + M
*3
s* 0
r +
20
40
60
80
100
120
A vízbetörések összhozama ^JQV [m / p] 2. ábra.
l
500
+
| 400 B
a 2 300 irt
*>H=
2402,82C V -32339
^ S *
6 200 o
* 4 0 0
+
* + 20
40
60
80
100
A vízbetörések összhozama 2 ß v [ m /p] 3. ábra.
84
120
A felhasznált sósav mennyisége 2 ß s o § o o
,_ [10 3 /] o
A felhasznált cement mennyisége 2ö c [l0 3 t] O
i—
NJ
Ui
v\
4*.
o II ( p
r :
o
1
* o
f
+ \
+
- ??
\
^
II -
l'S
ON
+
\ +
r:
+
ON
ír •5J P
3
3
5
°
r L
++^
ON
+
Ö"
'•V.
o
o
II £ S II
ia
3 M ICs
00 N©
3
o
•n
1
o o
ON
+
+
o
'
oo
\ +
•fo.
'
2. táblázat Átlagos vízhozam Sorszám 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Akna I. II. VI. IX. X. Erzsébet
Őv[m3/p] 19,5 24,6 23,5 30,0 9,5 14,6
A fúrások számának fajlagos értéke
A fúrások összhosszának fajlagos értéke
nx [db/db]
n 2 [db/m3/p]
SMlO'm/db]
2/ 2 [m/m 3 /p]
10,33 18,50 8,75 23,00 2,00 5,00
0,53 0,75 0,37 0,77 0,21 0,34
3,45 5,69 3,38 6,92 0,33 1,83
177 231 144 231 34 125
A vízbetörések átlagos vízhozama és az elzárásukhoz lemélyített fúrások adatai
A 2. táblázatban az egy vízbetörésre eső átlagos vízhozamot és az elzárási munkák során lemélyített fúrások adatait közöljük. A táblázat adatait, a számított regressziós egyenesek egyenletét és a korrelációs együttható értékeit ábrákon is szemléltetjük. A 6. ábra az egy vízbetörésre eső fúrások számának változását, a 7. ábra pedig a fúrások összhosszát mutatja. A 8. ábra az 1 m3/perc vízhozamra eső fúrások számát, a 9. ábra pedig a fajlagos fúrási hosszat szemlélteti. A korrelációs együttható tanúsága sze rint a vízbetörések átlagos vízhozama és az elzáráshoz lemélyített fúrások mennyiségi mutatói között szoros összefüggés van, a változás jellege lineáris függvénnyel jól közelít hető. Az utóbbi négy ábra eredményeit részletesebben is elemezni kell azonban. A 8. ábra az 1 m3/perc vízmennyiségre eső fúrások száma, a 9. ábrán pedig a fajlagos fúrás hossz értéke is a 5 V függvényében pozitív iránytangensű egyenes szerint változik. Ez azt jelenti, hogy kisebb hozamú vízbetöréseknél kisebb fúrásszám, illetőleg fúráshossz esik az egységnyi vízmennyiségre, mint nagyobb hozamú beáramlásoknál. A vízbetörések nagy ságának növekedésével emelkedik az egységnyi vízhozamra (1 m3/perc) eső, az elzáráshoz szükséges fúrások száma és hossza. Példával szemléltetve ez a következőt jelenti. Ha 3 egy 15 m /perc-es vízbetörésnél az elzáráshoz 5 db fúrást kell mélyíteni, akkor a 30 m 3 / /perc-es vízbetörés elzárásához nem elegendő 10 db fúrás, hanem lényegesen több kell, mondjuk 22 db, mivel a kisebb vízbetörésnél az 1 m3/perc vízmennyiségre csak 0,33 da rab fúrás esik, a 30 m3/perc-es vízbetörésnél pedig már 0,77 darab. Ha elfogadjuk azt, hogy a 8. és 9. ábra függvényeinek megfelelően az egységnyi vízmennyiségre eső mutatók a vízbetörések vízhozamának növekedésével emelkednek, akkor a 6. és 7. ábra lineáris függvényei helyett új függvényt kell alkalmazni. Mivel a 6. és 8., valamint a 7. és 9. ábra pontjai között szoros kapcsolat van (a 8. ábra a 6.-nak, a 9. pedig a 7. ábra adatainak fajlagos értékeit tartalmazza, ßv-al osztottuk a független válto zó értékeit), a 8. ábra regressziós függvénye alapján az «i változását leíró, a 9. ábra függ vénye alapján pedig a 2/i változását leíró egyenlet megadható. Mivel a két-két ábra között a kapcsolat egyszerű osztással (nem differenciálással) létrehozható, a 10. ábrán látható «! függvényt az «2-nek, a 11. ábrán található E/i függvényt pedig a 2/ 2 -nek ßv-val szor zása útján hoztuk létre. így a 6. és 7. ábra lineáris függvénye helyett másodfokú parabo lával közelítjük a vízbetörések átlagos vízhozama és az elzáráshoz felhasznált fúrások száma, valamint összhossza közötti kapcsolatot. A transzformáció során nyert parabolák nagyon jó (95 és 96%-os) szorossággal jellemzik a változás tendenciáját. Az elemzés alapján megállapítható tehát, hogy a vízbetörések hozamának függvé nyében az elzáráshoz szükséges fúrások száma, illetőleg összhossza meredekebben emel kedik, mint a lineáris függvény, adataink alapján a változás másodfokú parabolával jól közelíthető.
87
A vízbetörések átlagos hozama Qv [m /p] 6. ábra.
B
m
©
> A vízbetörések átlagos hozama Qv [m /p] 7.
88
-1 1,00
0,80 n2= 0.0267 Qv r = C ,86
0 60
0,047
+ 0,40
•
0,20 0
^ 5
10 15 20 25 30 35 A vízbetörések átlagos hozama Qv\m /p] 8. ábra.
E
1
A vízbetörések átlagos hozama £?v[m /p] 9. ábra.
89
1i
^n +
2
R, =0,0267 Q V-0M7QV 15
/ = 45«
+
10
+
5 n
A vízbetörések átlagos hozama ő v [ m /p] 10. ábra.
A rendelkezésünkre álló kevés számú adat alapján az elzárásokhoz felhasznált anya gok mennyiségét az egy vízbetörésre eső átlagos vízhozam függvényében nem tudtuk vizs gálni. Nem minden vízbetörés elzárásához használtak ugyanis egyaránt homokot, cemen tet és sósavat is, ezért a fajlagos értékeknél a kevés számú adat rendkívül nagy szórást mu tat. Az 1.-2. , valamint a 3.-5. ábrák hasonlósága alapján feltételezhetjük azonban, hogy a vízbetörések nagyságának növekedésével a tömítéshez általában használt anyagok menynyisége is a fúrások számának változásával egyezően, parabola jellegű függvény szerint változik. Kétszeres hozamú vízbetörés elzárásához várhatólag tehát lényegesen több, mint kétszeres mennyiségű anyag kell.
90
i
A vízbetörések átlagos hozama Qv[ m J /p]
250
200
• 150
4»
+ 100 2/ 2 = 8,83ß v - 22,18 r = 8 8%
50
j 4 5 w o0
S 5
4 10
15
20
25
30
35
A vízbetörések átlagos hozama ß v [m /p] 11. ábra.
A vízbetörések elzárásánál felhasznált munkabér feltehetően a fúrások összhosszával és a felhasznált anyagok mennyiségével arányos. A tanulmány eredményeként rög zíthetjük tehát azt, hogy a vízbetörés hozama, és az elzárás költségei között parabolá val közelíthető összefüggés van. Amint a vízbetörések keletkezésénél, úgy azok elzárásá nál is jelentős bizonytalansággal kell azonban számolni. Ezért a statisztikai adatok alap ján meghatározott regressziós összefüggések csak az átlagos értékek vonatkozásában adnak megbízható eredményeket, egyes konkrét esetekben jelentős eltéréseket tapasztalhatunk. IRODALOM [1] SZÉKELY LAJOS :Az esztergomvidéki szénmedence bányászatának fejlődése. Műszaki Könyv kiadó, Budapest
91
összefoglalás A tanulmány a vízbetörések elzárásának költségeit vizsgálja a vízbetörések hozamá nak függvényében. Az ..záráshoz lemélyített fúrások száma, összhossza, a tömítéshez fel használt homok, cement és sósav mennyisége lineárisan változik az összes vízhozam függ vényében. Az egy vízbetörésre eső átlagos vízhozam függvényében a fajlagos mutatók változása lineáris, ebből következik az, hogy az abszolút mutatók másodfokú függvény szerint változnak. Statisztikai adatok alapján a szerző meghatározza a konkrét függvénye ket.
MATERIAL COSTS IN SEALING-OFF WATER INRUSHES F. KOVÁCS Summary The study examines the costs of sealing-off water inrushes in function of the discharge of wa ter inrushes. The number of countersunk drillings, their overall length, the quantity of sand, cement and hydrochloric acid used for caulking changes linearly in function of the total water discharge. The change of specific indexes is in function of the average water discharge per one water inrush linear and it follows that the absolute indices are changing according to the quadratic function. On the basis of statistical figures, the author determines the concrete functions.
DER MATERIELLE AUFWAND DER ABSCHLIESSUNG DER WASSEREINBRÜCHE F. KOVÁCS Zusammenfassung Die Studie untersucht die Kosten der Abschliessung der Wassereinbrüche in Abhängigkeit der Wassereinbruchmengen. Anzahl und Gesamtlänge der zur Verschliessung ausgeschachteten Boh rungen der zur Abdichtung aufgebrachte Sand. Zement und Salzsäure ändert sich lineal in Abhängig keit der Gesamtwassermenge. In Abhängigkeit der auf einen Wassereinbruch fallenden durchschnitt lichen Wassermenge ist die Veränderung der spezifischen Kennwerte lineal. Daraus folgt daß sich die absoluten Kennwerte nach quadratischer Funktion ändern. Auf Grund statistischer Angaben werden die konkreten Funktionen vom Verfasser bestimmt.
92
МАТЕРИАЛЬНЫЕ РАСХОДЫ НА ПЕРЕКРЫТИЕ ПРОБОЯ ВОДЬ ФЕРЕНЦ КОВАЧ Р е з ю м е Е статье исследуются расходы на перекрытие пробоя воды в зависимости от мощности пробоя воды. Число глубинных бурений для перекрытия, общая длина, количество используемого для за дела песка, цемента соляной кислоты линеарно изменяются в зави симости от мощности воды. В зависимости от приходящейся на один пробой воды средней мощности, изменение удельных показателей ли неарное, из этого следует, что абсолютные показатели меняются по зависимости второй степени. На основании статистических дан ных автор определяет конкретные зависимости.
A szerző címe: DR. KOVÁCS FERENC egyetemi docens, a műszaki tudományok kandidátusa, NME Bányaműveléstani Tanszéke 3515. Miskolc-Egyetemváros
93
IRODALOMJEGYZÉK Bugyi Balázs: Scopoli János Antal bányaorvosi tevékenységéről _ _ _ _ _ Kovács Ferenc: A vízbetörések elzárásának anyagi ráfordításai Kovács Ferenc: A fajlagos védőréteg szerepe a várható vízhozam meghatározásánál Pethő Szilveszter: Súly- és térfogat szerinti analitikai mérések megbízhatóságáról és a mérési feltételek optimálásáról - - - - - - - - - - Pethő Szilvesz ter-Rozgonyi Tibor: Minőségi jellemzők hányadosának becsléséről Steiner Ferenc: Korrelációszámítás a leggyakoribb értékek szerint - - - - Sasváry Zoltán: Szilárd, szemcsés halmazok mozgásviszonyai tárolókban— - - Stéiner Ferenc: Geológiai ismeretek figyelembevétele gravitációs és mágneses adat rendszerek általános kvantitatív értelmezésében - - - - - - - -
73 81 95 111 121 127 139 185
199
