СПОСОБ РЕКОНСТРУКЦИИ ОБВОДНЕННЫХ КАРЬЕРОВ Российский патент 1995 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке обводненных месторождений полезных ископаемых глубокими карьерами, находящимися на реконструкции.

Известен способ реконструкции карьера, включающий отработку вскрыши с применением буровзрывных работ для отбойки пород и внутреннее отвалообразование [1] Недостатком данного способа является то, что в условиях обводненных карьеров, при строительстве противофильтрационной завесы приток в карьер не уменьшается, а значит, и объемы откачки больше, что сказывается на реконструкции карьера. Формирование внутреннего отвала в качестве основания для транспортного съезда предполагает отсыпку твердых вскрышных пород, способных нести нагрузку, но в дезинтегрированном виде, обладающих крайне слабым противофильтрационным эффектом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ реконструкции карьера, включающий отработку вскрыши буровзрывными работами, вывоз горной массы во внешние отвалы, карьерный водоотлив и строительство противофильтрационной завесы. Первая очередь завесы с коэффициентом фильтрации 0,005 м/сут должна быть завершена к моменту подхода горных работ к нижним подтопленным уступам.

В случае, если строительство противофильтрационной завесы отстает от проектного графика, к моменту подхода к обводненным уступам карьерный водоотлив не сможет обеспечить нормальной работы, так как притоки в карьер значительно превышают возможности утилизации их. Это приводит в свою очередь к приостановке реконструкции карьера.

Цель изобретения состоит в снижении объемов откачки дренажных вод в период строительства противофильтрационной завесы.

Поставленная цель осуществляется тем, что в способе реконструкции обводненных карьеров, включающем отработку вскрыши с применением буровзрывных работ для отбойки пород, внутреннее и внешнее отвалообразование, карьерный водоотлив и строительство противофильтрационной завесы, глинистые породы вскрыши верхних уступов реконструируемых бортов карьера отсыпают в выработанное пространство на дно обводненного карьера для перекрытия кровли водоносного коллектора, а после окончания строительства противофильтрационной завесы вывозят горную массу из внутреннего во внешний отвал.

Отсыпка вскрыши верхних уступов реконструируемых бортов карьера в выработанное пространство на дно обводненного карьера позволяет за счет дезинтеграции мерзлых глинистых пород в рассолах обеспечить создание достаточно однородного глинистого противофильтрационного экрана, перекрывающего водопроводящие коллекторы водоносного комплекса в зоне их выхода в карьере. Это сокращает приток рассолов в карьер, а значит, снижаются объемы откачки.

Требуемая мощность глинистого экрана определяется экологически безопасной производительностью карьерного водоотлива с оптимизацией ее по технико-экономическим показателям. Расчет мощности можно произвести аналитически (например, по формуле Дарси) или на ПЭВМ с помощью простой математической модели.

Вывоз же горной массы из внутреннего во внешний отвал производится уже после сооружения противофильтрационной завесы, по мере понижения уровня дренажных вод карьерным водоотливом и обнажения внутреннего отвала. В этом случае, не повышая производительности карьерного водоотлива, под защитой противофильтрационной завесы можно отрабатывать нижележащие уступы.

П р и м е р. В процессе реконструкции карьера "Мир" производится отстройка нового профиля бортов с целью увеличения глубины отработки месторождения, при этом выемка горной массы осуществляется как в интервале многолетнемерзлых пород, представляющих преимущественно глинисто-мергельные отложения, так и в интервале мечегеро-ичерского водоносного комплекса. Водоносный комплекс представлен системой взаимосвязанных коллекторов, в интервале 400-450 м.

В данный момент карьер подтапливается дренажными рассолами.

Для защиты горных работ от подземных вод строится завеса, строительство ее в полном объеме закончится через 3 года, при этом защитный эффект проявится только при 90% ее готовности, то есть практически через 3 года. Следовательно, в карьер в течение этого времени будут поступать дренажные воды с притоком почти равным притоку при отсутствии завесы, что составит по имеющимся прогнозам величину до 1700 м³/сут.

На чертеже изображена схема осуществления способа.

Карьер в старом контуре 1 реконструирован до глубины 450 м, при этом горная масса вывезена во внешний отвал. Достижение нового контура 2 карьера ниже глубины 450 м производится с применением буровзрывных работ с отбойкой и складированием мергельно-глинистых пород во внутренний отвал 3. Взаимодействие сбрасываемых пород с рассолом приводит к их дезинтеграции с образованием глинистого противофильтрационного экрана. Расчетная мощность экрана над кровлей 8-го коллектора составляет 40-50 м. Для создания экрана такой мощности потребуется до 5,5 млн. м³ глинистых пород.

Проводимые буровзрывные работы на карьере после отсыпки внутреннего отвала приводят к дополнительной дезинтеграции горной массы в теле отвала 3, т. е. к улучшению противофильтрационных характеристик его.

Создание внутреннего отвала приводит к некоторому повышению уровня подземных вод в районе карьера, однако этот подъем (не более 5-6 м) не оказывает существенного влияния на процесс реконструкции карьера, а тем более на экологическое состояние района месторождения (объем откачки дренажных вод не увеличивается). В период между созданием экрана и реконструкцией карьера до глубины 300 м тампонажная завеса (ПФЗ) будет сооружена в полном объеме.

В этот же период для обеспечения понижения фронта горных работ включается карьерный водоотлив. Ввиду заблаговременного создания глинистого экрана с коэффициентом фильтрации до 0,01 м/сут приток дренажных вод в карьер сокращается (по сравнению с отсутствием экрана) примерно в 5 раз, т.е. не превышает величины 350-400 м³/ч, что позволяет не превышать имеющиеся возможности экологически безопасной утилизации дренажных рассолов.

После подхода фронта реконструкции карьера к верхней границе противофильтрационного экрана и одновременного сооружения противофильтрационной завесы в полном объеме производится вывоз горной массы из внутреннего отвала во внешний.

Использование: открытая разработка обводненных месторождений полезных ископаемых глубокими карьерами, находящимися на реконструкции. Сущность изобретения: проводят отработку вскрыши с применением буровзрывных работ для отбойки пород. Поступающие на дно карьера дренажные рассолы частично откачиваются за пределы карьера, а часть остается на дне. Часть вскрыши вывозят во внешние отвалы, а глинистые породы вскрыши отсыпаются в выработанное пространство, на дно обводненного карьера. Объем пород, отсыпаемых во внутренний отвал, должен быть достаточен для перекрытия водоносного коллектора на расчетную высоту. Под защитой отсыпанного экрана производят дальнейшую отработку вскрыши. После строительства тампонажной завесы внутренний отвал вывозят за пределы контура и продолжают реконструкцию карьера. 1 ил.

СПОСОБ РЕКОНСТРУКЦИИ ОБВОДНЕННЫХ КАРЬЕРОВ, включающий отработку вскрыши с применением буровзрывных работ для отбойки пород, внутреннее и внешнее отвалообразование, карьерный водоотлив и строительство противофильтрационной завесы, отличающийся тем, что глинистые породы вскрыши верхних уступов реконструируемых бортов карьера отсыпают в выработанное пространство, на дно обводненного карьера, для перекрытия кровли водоносного коллектора, а после окончания строительства противофильтрационной завесы выводят горную массу из внутреннего во внешний отвал.