Способ шахтного дренажа Советский патент 1988 года по МПК E21F16/00 

00

СО СП

I Изобретение относится к горной промыш- 1 ленности V может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых для заш.иты очистных горных выработок от обводнения.

Целью изобретения является повышение ; эффективности дренажа и сокращение за- I трат на осуи1ение за счет обеспечения надежного сопряжения зоны трещиноватос- ти с зоной водопроводящих трещин и более полного перехвата потока подземных вод. На фиг. 1 изображена схема участка дре- I нажа с пройденными щтреком и восстаю- пшми скважинами; на фиг. 2 - разрез А -А на фиг. 1; на фиг. 3 - участок после формирования анозотропной по проницаемости зоны трещиноватости.

Способ осуществляется следующим образом.

В скальных или полускальных породах 1, в кровле которых залегает водоносный горизонт 2, с напором иодземн1)1х вод на кон- I туре питания Н,,,, а на контуре подработки I hg, в висячем боку залежи 3 с отработан- I ным участком 4 проходят водоприемную вы- : работку 5 на расстоянии L от кровли залежи, определяемой из соотнощения

. coscx L 1)

: 31П(о()Sin(c -|-/iT)

;гдеН.- высота зоны блокового сдвига , м;.

:HT - высота зоны водопроводящих тре:щин, м;

:сЛ. - угол падения рудной залежи, град;

внещний относительно выработан:ного пространства угол между кон;туром зоны водопроводящих и горизонтом, град.

Расположение выработки 5 на расстоянии, удовлетворяющем условию (1), позво ляет в последующем обеспечить падежное ; сопряжение зоны 6 трещиноватости с зоной 7 водопроводящих трещин, что является необходимым условием наиболее полного перехвата потока подзе.мных вод из подрабатываемого водоносного горизонта 2 в залежь 3. Если выработка 5 на.ходится на расстоянии .У -cosof, то зона 6 трепшSl-Hfrfvi-p

новатости размещена в нарушенных сдвижением породах зоны 8 блокового сдвига и поток подземных вод по зоне 7 водопроводящих трещин, минуя зону 6 трещиноватости, поступает в залежь 3, т. е. формирование зоны 6 трещиноватости не оказывает дренаж.ного эффекта. Если

51-И((А+Рт01

xcosoi, не достигается сопряжение зоны 6 трещиноватости с зоной 7 водопроводящих трещин и из-за низкой водопроницаемости

0

5

0

скальных и полускальных пород 1 невозможно обеспечить перехват потока подземных вод.

Для формирования зоны 6 трещиноватости из выработки 5 в зону 7 водопроводящих трещин разбуривают восстающие скважины 9. Глубину восстающих скважин 9 определяют из необходимости формирования зоны трещиноватости заданной высоты hi и сохранения устьев восстающих скважин 9 для последующего организованного отвода воды в выработку 5. Производственными испытаниями способа установлено, что длина UK восстающих скважин 9 должна не менее чем на 5 м превыщать высоту hi формируемой зоны 6 трещиноватости, т.е. удовлетворять условию

ler.h- + 5.(2)

Зону трещиноватости формируют высотой, определяемой по следующей эмпирической зависимости:

Л S in РТ

+ m.,tg., , (3)

гдеЬ -высота зоны трещиноватости в i-м

ряду скважин, м; I - порядковый номер ряда скважин,

где i 1, 2..., п;

-и - количество рядов скважин; щирина зоны трещиноватости, м; f внеппшй относительно выработанного пространства угол между контуром зоны водопроводящих трещин и горизонтом, град; Ь - безразмерный эмпирический коэффициент, равный 0,1; Нр- напор подземных вод на контуре питания, м;

lij- напор подземных вод на контуре подработки водоносного горизонта, м;

LX- расстояние от контура подработки водоносного горизонта до контура его питания, м;

мощность подрабатываемого водоносного горизонта, м, где ,2, приче.м

М для напорного водоносного горизонта, Mi ,

М.- для безнапорного водоносно- ного горизонта, и плириной, определяемой по эмпирической зависимости

Нг

cL

.h.M. - IWilWaEl (4)

lV .

Kb- 1.

где с-безразмерный эмпирический коэффициент, равный 0,8;

WE влажность осушенной руды в массиве горных пород, доли ед.; , Р - средняя суточная производительность очистного блока (забоя), M /CVT;

длина зоны трешиноватости по простиранию рудной залежи, м; К -коэффициент фильтрации подрабатываемого водоносного горизонта, м/сут;

W(- влажность отбитой руды, доли ед., где 1 1,2, причем влажность отбитой руды выбирают из условий

iW Wb ,если влажность руды не нормируется, Wj WT, , если влажность руды нормируется,

где Wb - влажность отбитой руды, при которой начинают проявляться гидрогеологические осложнения, доли ед.;. WH-нормативная влажность отбитой руды, доли ед.

Длину 1,, зоны 6 трешиноватости по простиранию залежи 3 принимают равной длине защищаемого от обводнения участка горных работ. Зону 6 трещиноватости указанных выше геометрических параметров (h, m,i) формируют анизотропной по проницаемости с повышенной проницаемостью пород в вертикальном направлении и чередованием хорошо проницаемых участков со слабопроницаемыми участками по направлению потока подземных вод в зоне 7 водо- проводящих трещин. Для этого восстающие скважины 9 располагают рядами, расстояние между ними выбирают равным

Rp l,(5)

гдеРр-расстояние между рядами скважин, м;

, расстояние между скважинами в

ряду, м.

В случае, если , проходят два ряда восстающих скважин 9 на внутреннем и внешнем контурах зоны 6 трещиноватости.

Для повышения дренажного эффекта за счет предания зоне 6 трещиноватости анизотропных по направлению потока фильтрационных свойств ряды восстающих скважин 9 ориентируют по нормали к потоку подземных вод в зоне 7 водопроводящих трещин. Расстояние между восстающими скважинами 9 (Re) в рядах определяют по известной методике.

Скважины 9 заряжают зарядами ВВ от забоя на высоту h с учетом задаваемой кривизны нижней границы зоны 6 трещиноватости. Формирование трещин преимущественно вертикальной ориентировки можно выполнить, например, путем установки в скважину 9 трубы с прорезями в зоне расположения заряда. В нижней части 10 восстающей скважины 9 труба оставляется глухой. Прорези в трубе ориентируют по нормали к потоку подземных вод в зоне 7 водопроводящих трещин.

Затем путем направленного взрывания скважинных зарядов ВВ формируют зону

6трещиноватости, анизотропную по проницаемости, с охватом двух зон; зоны 7 водопроводящих трещин и подстилающих ее слабопроницаемых горны: пород 1. При этом нижнюю границу зоны трещиноватости образуют вогнутой ниже контура зоны водопроводящих трещин.

Q Вода из водоподрабатываемого водоносного горизонта 2 по зоне 7 водопроводящих трещин поступает к. зоне 6 трещиноватости (путь движения зоны показан стрелками), анизотропной по проницаемости, и по глухим обсадным трубам сохраненных ус тьев восстающих скважин 9 поступает в горные выработки 5. Далее по горным выработкам вода направляется к щахтной водоотливной установке.

При угрозе прорывов воды участок ра0 бот, на котором проводят дренаж, изолируют от остальных выработок водонепроницаемыми перемычками.

Формирование анизотропной по проницаемости зоны трещиноватости с повьпненс- НОЙ проницаемостью в вертикальном направлении с частичным охватом двух зон (зоны водопроводящих трещин 7 и подстилающих ее слабопроницаемых пород 1)сопряжение зоны 6 трещиноватости с зоной 7 водопроводящих трещин, придание нижней

0 границе зоны б трещиноватости вогнутой формы и размещение ее ниже границы 1 I зоны водопроводяших трещин 7 обеспечивает более полный перехват потока подземных вод из подрабатываемого водоносного горизонта 2 в залежь 3. Формирование зо5 ны 6 трещиноватости с расчетными параметрами (длина, щирина, высота), а также с фильтрационными свойствами, изменяющимися по потоку подземных вод в зоне

7водопроводящих трещин (чередование хо- Q рошо проницаемых и слабопроницаемых горных пород) позволит провести техническую оптимизацию шахтного дренажа.

Формула изобретения

5 Способ шахтного дренажа, включающий проходку водоприемной выработки, бурение из нее восходящих скважин в скальные и полускальные породы, заряжание скважин зарядами ВВ, формирование зоны трещиноватости с образованием ее верхней и нижней границ взрыванием скважинных зарядов ВВ и отвод воды из зоны трещиноватости через сопряженные устья скважин, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности дренажных работ

5 и сокращения затрат на осущение за счет обеспечения надежного сопряжения зоны трещиноватости с зоной водопроводящих трещин и более полного перехвата потока

0

подземных вод, водоприемную выработку проходят на расстоянии LOT кровли залежи, определяемом из соотноаюпия

Н ,Hj- Нод

81п(о + )Sin(o( + ;3т)

где Hj--высота зоны блокового сдвига пород, м; ; Нт-высота зоны водопроводящих треIодин, м;

о(угол г адения залежи, град;

внешний относительно выработанного пространства угол между контуром зоны водопроводящих трещин и горизонтом, град, зоны трещиноватости формируют на каждом ujare развития зоны водопроводящих трещин анизотропной по проницаемости с повыщенной проницаемостью пород в вертикальном направлении, а нижнюю границу зоны трещиноватости образуют вогнутой ниже контура зоны водопроводящих трещин.

Изобретение относится к горной про.м- сти и м.б. использовано при разработке месторождений полезных ископае.мых для защиты очистных горных выработок от обводнения. Цель изобретения - повышение эффективности дренажных работ и сокращение затрат на осушение за счет обеспечения надежного сопряжения зоны трещино- ватости (ЗТ) в зоной водопроводящих трещин (ВПТ) и более полного перехвата потока поземных вод. В скальных или полускальных породах проходят водоприемную выработку на расстоянии от кровли залежи, определяемом из соотношения, приведенного в изобретении. Для формирова1П1я ЗТ из выработок в зону ВПТ разбуривают восстающие скважины (С). При этом ЗТ формируют анизотропной по проницаемости с повыщенной нроницаемостью пород в вертикальном направлении. Для повьинения дренажного эффекта ряды С ориентируют по нормали к потоку подземных вод в зоне ВПТ. При этом С заряжают зарядами ВВ с учетом задаваемой кривизны нижней границы ЗТ. Взрыванием зарядов ВВ образуют верхнюю и нижнюю границы ЗТ. Нижнюю границу ЗТ образуют вогнутой ниже контура зоны ВПТ. Отвод воды из ЗТ производят через сопряженные устья С. 3 ил. i (Л

Y//, /// У// ./// ///у//,-///: ///: ///:/// ///.///,