Способ осушения горной выработки Советский патент 1987 года по МПК E02D19/10 

,1

Изобретение относится к области строительства, в частности к защит от подземных вод в процессе возведения и эксплуатации сооружений, и может быть использовано в горном деле.

Цель изобретения - повышение эффективности осушения в имеющем непроницаемую кровлю безнапорном водоносном пласте.

На фиг. 1 изображена фаза образвания пересекающей водоносный пласт скважины из нарезных штреков и поверхности земли , на фиг. 2 - т

же, из шахтного ствола; на фиг. 3 - фаза начала подачи воды в ненапор- ньй водоносный горизонт и формирование гидравлического замка; на фиг.А фаза окончания формирования гидравлического замка; на фиг. 5 - на- чальная фаза оттеснения воды воздухом; на фиг. 6 - начало проходки выработки в осушенной зоне.

Способ осуществляют следукицим .образом.

На участке работ в породах кровли

1ненапорного водоносного горизонта

2или подошвы водоупора 3 осуществляют сооружение скважины 4 с поверхности земли или горных выработок - штреков 5 или шахтных сволов 5ft (фиг. 1 и 2) с оборудованием их фильтровыми колоннами 6 и фильтрами 7, причем в случае шахтного ствола перед сооружением скважину проходку его прекращают не доходя 1,5-2,0 и до водоносного горизонта 2. Насосом по трубам 6 (насос и гидравлическая связь его с трубами не показаны) в водоносный горизонт 2 подают воду (фиг. 3) в объеме V при напоре Н значения кbtopыx определяют по зависимостям (1) и (2),

V -у-(И - h)(2,25at + . + + 4,5 /at MctgdL),

Н

VdnR - Inr, ) ,

2-rrKMt

(2)

n М h

пористость пластаi мощность пласта, м; высота от подошвы пласта до уровня воды в пласте, м; коэффициент уровнепроводнос- ти пласта, м /сут;

5

0

5

0

5

0

5

0

5

t - заданная длительность подачи

воды, сут;

d. - угол наклона к горизонту поверхности оттесняемой воды,

R - радиус влияния, м, R 1, г - радиус скважины, м;

К - коэффициент фильтрации, м/сут. Вода, выходя иэ фильтра 7, насыщает породу до кровли пласта, образуя вокруг скважины гидравлический замок 8 (фиг. 4 и 5).

После подачи расчетного количества воды от компрессора или шахтной магистрали по трубам фильтровой колонны 6 подают сжатый воздух (фиг. 5). Выходя из фильтра 7, он начинает оттеснять воду, образуя фронт 9 воздух-вода (фиг. 5 и 6), плоскость по образующей которого с водоупором располагается под углом d , Напором воздуха обеспечивают повьш1ение действительной скорости воды от скважины, которая заполняет пространство от уровня воды в пласте до его кровли, чем увеличивают толщину цилиндра гидрозамка и исключают прорыв сжатого воздуха по пласту. Количество возду- ;ха, подаваемого в пласт, регламенти- - руют целевым назначением вьшолняемых работ и определяют по известным зависимостям.

Оттеснив воду на требуемое расстояние, обусловливаемое количеством подаваемого воздуха, приступают к выполнению основных работ, например проходке шахтных стволов (фиг. 6).

Пример. Пройден шахтный ствол диаметром 7 м в обводненных неустойчивых песках ненапорного водоносного горизонта.

Коэффициент фильтрации пород водоносного горизонта К 2 м/сут, пористость пласта n 0,1, мощность ненапорного водоносного пласта М 20 м, расстояние от кровли пласта до уровня воды в нем М - h 4.

Шахтный ствол на участке обводненных пород пройден известным способом - замораживанием до глубины 60 м. Среднесуточная проходка ствола составляет 0,8 м/сут.

При реализации пре длагаемого способа в этих условиях достигнутБ следующие показатели. Производительность 1,3 м/сут, исключены затраты на процесс замораживания горных пород, отпала необходимость в бурении

30 замораживающих скважин глубиной 70 м.

При этом общее количество воды, определенное по зависимости (1) для продолжительности ее закачивания 1 сут, составляет 635 м , а определяемый по зависимости (2) напор - 30 м.

Формула изобретения

Способ осушения горной выработки, включаюпщй образование пересекакщей водоносный пласт скважины и подачу в нее сжатого воздуха с оттеснением воды в пласте от горной выработки, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности осушения в имеющем Непроницаемую кровлю безнапорном водоносном пласте, перед подачей сжатого воздуха ведут подачу в скважину воды с образованием в пласте гидравлического замка в виде водонасьш енной до кровли пласта зоны, причем объем V и напор Н подаваемой воды определяют по зависимостям

.7t.

(М - h)(2,25at + +

+ 4,5 lat Mctgol),

Н

V(lnR - 1пгс) 211 KMt

+ h.

где n - пористость пласта;

М - мощность пласта

h - высота от подошвы пласта до уровня воды в пласте;

Q - коэффициент уровнепроводности пласта;

t - заданная длительность подачи воды,

ai - угол наклона к горизонту поверхности оттесняемой воды,

К - коэффициент фильтрации,

R - радиус влияния, г - радиус скважины.

Изобретение относится к области строительства, в частности к защите от подземных вод в процессе возведения и эксплуатации заглубленных сооружений, и может быть использовано в горном деле. Изобретение направлено на повьппение эффективности осушения в имеющем непроницаемую кровлю безнапорном водоносном пласте. Это достигается тем, что перед подачей сжатого воздуха в пересекающую водоносный пласт скважину производят нагнетание в нее воды. При этом образуется гидравлический замок в виде водонасьш1енной до кровли пласта зоны. Для определения объема и Hiano- ра воды приводятся математические зависимости. Данное техническое решение исключает необходимость приме- нения замораживания. 6 ил. (Л ю 00 00 tvD OfS 05

фиг. 1

фиг. 2

вода

XV.

.s . .. -,

. «

.-; Н , .

,: -:,-.

. .. . 1 ,

,.,. ; «..,«

. .S;. . «г fc

.у,у- ху.

,:ч

1-Л1 « -мм

,

t ,

Ч

фцг.З

срагА

здчх

.

f

/ / .

. /

- г

л Jt. тш. ..О-Т1 V V . . fr

f

л. X

- о Л z

. V7 - « Ж . .

о

,., ..

. та,. . о « . .« . 7 .

...-.У; :;т;-:7л/ч-г

. -vx.rvx-

V - -.

ф{/г.5

Редактор Н.Тупица

Составитель А.Слюсарь

Техред Л.Сердюкова Коррек,тор и.Муска

Заказ 7777/26Тираж 628Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

.5