СПОСОБ ЗАЩИТЫ КАРЬЕРА ОТ ПРИТОКА ПОДЗЕМНЫХ ВОД Российский патент 2014 года по МПК E02B11/00 E02B3/16 E02D19/00 E02D31/02 

Изобретение относится к горному делу, а именно к разработке обводненных месторождений полезных ископаемых, а также может быть использовано при осушении котлованов и в гидротехническом строительстве.

Из современного технического уровня известен поверхностный способ защиты карьеров от обводнения. Способ включает сооружение внешнего заградительного дренажного контура из водопонижающих скважин, которые закладываются по периметру карьера, и внутреннего дренажного контура из горизонтальных дренажных скважин, которые закладываются с уступов в борт карьера нормально линии основания откоса.

Внутренний дренажный контур предназначен: для перехвата проскока подземных вод через внешний дренажный контур, для снижения гидростатического взвешивания и гидродинамического давления вод в прибортовом массиве и снижения высоты высачивания воды на откос, что необходимо для предупреждения развития суффозионного процесса, оплывания и других негативных геологических явлений и в конечном итоге для обеспечения необходимой устойчивости прибортового массива пород и безопасности ведения горных работ [Болотских Н.С., Кравчук С.В., Пономаренко Ю.В. и др. Справочник по осушению горных пород. М.: «Недра», 1984, с.70].

По совокупности существенных признаков в качестве прототипа выбран известный способ защиты карьеров от обводнения, включающий бурение горизонтальных дренажных скважин нормально борту карьера на проектную глубину у подошвы водоносного горизонта в неустойчивых породах, и устройства системы водоотведения дренажных вод.

Недостатками известного способа являются неполный перехват потока вод к бортам карьера в связи с дискретным положением дренажных скважин и необходимость увеличения длины горизонтальных скважин для снижения величины проскока вод. Для повышения дренажного эффекта требуется также уменьшение расстояния между скважинами. Отмеченные недостатки приводят к существенному увеличению объема бурения [Болотских Н.С., Кравчук С.В., Пономаренко Ю.В. и др. Справочник по осушению горных пород. М.: «Недра», 1984, с.70].

Задачей изобретения является разработка способа эффективной защиты карьера от притока подземных вод.

Технические результаты, которые могут быть получены при реализации предлагаемого способа:

- повышение степени перехвата проскока подземных вод к бортам карьеров;

- снижение объемов бурения основных горизонтальных дренажных скважин за счет увеличения расстояния между ними.

Решение указанной задачи и достижение вышеперечисленных результатов стало возможным благодаря тому, что в известном способе защиты карьера от притока подземных вод, включающем сооружение основных горизонтальных дренажных скважин нормально борту карьера, из каждой основной горизонтальной дренажной скважины сооружают не менее чем две противолежащие дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины в стороны смежных основных горизонтальных дренажных скважин до пересечения с аналогичными дополнительными боковыми горизонтальными дренажными скважинами, также сооруженными из смежных основных горизонтальных дренажных скважин у подошвы дренируемого водоносного горизонта с возможностью формирования замкнутого дренажного контура.

Изобретательским шагом является перехват потока подземных вод как основными горизонтальными дренажными скважинами, сооруженными нормально борту карьера, так и дополнительными боковыми горизонтальными дренажными скважинами, сооруженными до пересечения друг с другом из смежных основных горизонтальных дренажных скважин у подошвы дренируемого водоносного горизонта с возможностью формирования замкнутого дренажного контура, что не только обеспечивает высокую степень перехвата, но и позволяет снизить число сооружаемых основных горизонтальных дренажных скважин за счет увеличения расстояния между ними.

Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показаны в плане борт карьера, уступы, основные горизонтальные дренажные скважины, дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины.

Способ защиты карьера от притока подземных вод осуществляют следующим образом.

На первом этапе нормально борту 1 карьера 2 с уступа 3 на расчетную (проектную) глубину сооружают ряд основных горизонтальных дренажных скважин 4, смежных друг с другом.

Из точки 5, точки 6 и точки 7 на основных горизонтальных дренажных скважинах 4, сооружают в одну сторону в направлении смежных основных горизонтальных дренажных скважин 4 (см. чертеж), например вправо, дополнительную боковую горизонтальную дренажную скважину 8, дополнительную боковую горизонтальную дренажную скважину 9 и дополнительную боковую горизонтальную дренажную скважину 10.

Из этих же точек: точки 5, точки 6 и точки 7, соответственно, проходят влево дополнительную боковую горизонтальную дренажную скважину 11, дополнительную боковую горизонтальную дренажную скважину 12 и дополнительную боковую горизонтальную дренажную скважину 13.

Все дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины проходят до их взаимного пересечения и образования замкнутого дренажного контура.

Все скважины сооружают у подошвы дренируемого водоносного горизонта.

Практическая применимость заявляемого способа защиты карьера от притока подземных вод показана на следующем примере.

Пример

Адамовское месторождение строительных известняков в Калужской области.

Центральные скважины сооружают перпендикулярно бортам карьера через 50-150 метров по подошве веневско-тарусского и алексинского водоносных горизонтов, которые являются основными водоносными горизонтами, участвующими в обводнении карьера. Длина скважин до 300 м.

Максимальный ожидаемый приток подземных вод к системе осушения на конец отработки карьера 2000 м³/ч, при этом проскок подземных вод в карьер будет достигать 30%, поэтому при разработке системы осушения Адамовского месторождения рассмотрена также система осушения карьера по предлагаемому способу, то есть с бурением основных горизонтальных дренажных скважин с дополнительными боковыми горизонтальными дренажными скважинами.

На первом этапе основные горизонтальные дренажные скважины сооружают нормально борту карьера на расчетную глубину.

Из основных горизонтальных дренажных скважин сооружают по две дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины в направлении соседних горизонтальных дренажных скважин.

Дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины сооружаются таким образом, чтобы они пересекались с дополнительными боковыми горизонтальными дренажными скважинами, пробуренными из соседних основных горизонтальных дренажных скважин.

По гидрогеологическим расчетам методом эквивалентных дрен «проскок» подземных вод в карьер при этом варианте составит около 10% или около 200 м³/ч.

Как видно из приведенного примера, заявляемое изобретение позволяет решить поставленную задачу за счет снижения степени проскока подземных вод к бортам до 5-10% и объема бурения за счет увеличения расстояния между основными горизонтальными дренажными скважинами.

Изобретение относится к горному делу, а именно к разработке обводненных месторождений полезных ископаемых, а также может быть использовано при осушении котлованов и в гидротехническом строительстве. Для защиты карьера от притока подземных вод сооружают основные горизонтальные дренажные скважины 4 нормально борту 1 карьера 2. Из каждой основной горизонтальной дренажной скважины 4 сооружают не менее чем по две противолежащие дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины. Из точек 5, 6, 7 на основных горизонтальных дренажных скважинах 4 сооружают в одну сторону в направлении смежных скважин 4 вправо дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины 8, 9, 10. Из этих же точек 5, 6, 7 на смежных скважинах 4 проходят влево дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины 11, 12, 13. Все дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины проходят до их взаимного пересечения и образования замкнутого дренажного контура. Все скважины сооружают у подошвы дренируемого водоносного горизонта. Обеспечивается повышение степени перехвата проскока подземных вод к бортам карьеров и снижение объемов бурения основных горизонтальных дренажных скважин за счет увеличения расстояния между ними. 1 ил., 1 пр.

Способ защиты карьера от притока подземных вод, включающий сооружение основных горизонтальных дренажных скважин нормально борту карьера, отличающийся тем, что из каждой основной горизонтальной дренажной скважины сооружают не менее чем по две противолежащие дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины в стороны смежных горизонтальных дренажных скважин до пересечения с аналогичными дополнительными боковыми горизонтальными дренажными скважинами, также сооруженными из смежных основных горизонтальных дренажных скважин у подошвы дренируемого водоносного горизонта с формированием замкнутого дренажного контура.