Способ определения зоны водопроводящих трещин Советский патент 1989 года по МПК E21C39/00 

ном уровне воды в скважине 3, а третья - на профиле на равном расстоянии от соседних скважин, в одной из которых зарегистрировано понижение уровня воды, а в другой понижение равно нулю. В массивах с изолированным водоносным горизонтом в покровных породах воду в скважины 3-5 подают путем ее перепускания из водоносного горизонта через фильтры, установленные в скважинах.. 1 з.п.ф-лы, 5 ил, 1 табл.

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение достоверности и надежности определения внешней относительно выработанного пространства границы зоны водопроводящих трещин /ЗВТ/. С дневной поверхности 1 по профилю, ориентированному вкрест простирания горных пород 2, бурят скважины 3, 4, 5, расстояние между которыми определяют по формуле Σ=[H_о^.SIN(Α+β_т)]:SINΑ^.SINβ_т, где H_о - вертикальный шаг обрушения, α - угол падения рудной залежи 8, β_т - угол разрывов. Глубину скважин также определяют по формуле. Перед подработкой пространства 9 в пробуренные скважины 3-5 подают воду с расходом, обеспечивающим уровень воды, превышающий предполагаемый уровень пересечения скважин 3-5 границей 10, 11 ЗВТ 7. Развитие горных работ приводит к перемещению границы 6 ЗВТ 7 в положение 10 и пересечению ее скважины 3, уровень воды в которой резко понижается. После этого границу ЗВТ 7 определяют по трем точкам, первая из которых находится на кровле выработанного пространства 9 на расстоянии, равном шагу H_о от уровня горных работ, вторая - на пониженном уровне воды в скважине 3, а третья - на профиле на равном расстоянии от соседних скважин, в одной из которых зарегистрировано понижение уровня воды, а в другой - понижение равно нулю. В массивах с изолированным водоносным горизонтом в покровных породах воду в скважины 3-5 подают путем ее перепускания из водоносного горизонта через фильтры, установленные в скважинах. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к горному делу, в частности.к методам определения зоны водопроводящих трещин, и может быть использовано для гидрогеоло- гического обоснования способов осушения месторождений и безопасных условий ведения горных работ.

Цель изобретения - повышение достоверности и надежности определения внешней относительного виработанного пространства границы зоны водопроводящих трещин, снижение.затрат в массива с изолированным водоносным горизол- том в покровных породах..

На фиг.1 показана схема определения границы зоны водопроводяш их трещи на фиг.2 - схема налива воды в скважину; на фиг.З - схема, показывающая развитие зоны водопроводящих трещин; на фиг.4 - схема перепуска воды из водоносного горизонта; на фиг.5 - схема реализации способа на конкретном примере.

Способ осуществляют следующим об- разом..

С дневной поверхности 1 (фиг.1) по профилю, ориентированному -вкрест простирания горных пород 2, бурят скважины 3-5, расстояние между кото- рыми устанавливают в зависимости от

. ЙЙЙГ- Г Й5 iЁl ft :il54 И - - . ,

де L - глубина скважин, м;

- расстояние между скважинами,

м; сГ - погрешность в определении

шага обрушения, м; о/ - угол падения рудной залежи,.

град;

р, угол разрывов, град; Н - глубина ведения горных

работ, м; fj. - сред,ний коэффициент крепости

пород (по Протодьяконову); С - средний эмпирический коэффициент , м.

вертикального шага обрушения, углов разрывов и падения рудной залежи по следующей формуле:

ho sin (о + /JT ) .

d

sino(

(1)

sin.

где 6 - расстояние между скважинами,

м;

hp- вертикальный шаг обрушения, м о/ - угол падения рудной залежи,

град; /j.- угол разрывов, град.

В случа:е, если расстояние между скважинами 3-5 больше расстояния, определенного по формуле (1), то снижается достоверность определения внешней границы 6. Это связано с тем, что перемещение границы 6 зоны водопроводящих трещин (ЗВТ) на некоторых шагах обрушения фиксируется только по двум точкам. Если расстояние между скважинами 3-5 меньше расстояния, определенного по формуле (1), то увеличивается объем буровьгх работ без су- щественного улучшения показателей достоверности и надежности определени границы 6 ЗВТ 7....

Глубину скважин 3-5 определяют по следующей формуле:

0

5

В рассматриваемой формуле (2) сГ 17 м и С 10 м.

Увеличение глубины скважин 3-5 по сравнению со значением, определенным подформуле (2), приводит к увеличению объема буровых работ, а ) уменьшение снижает достоверность определения внешней границы 6 ЗВТ 7.

Начало профиля целесообразно размещать на расстоянии 0,5 6 от границы 6 ЗВТ 7, сформировавшейся под влиянием разработки рудной залежи 8 и отработанного пространства 9. Такое размещение профиля с учетом завися+ в,

(3)

мостей (1) и (2) позволяет минимизировать объем буровых работ при обеспечении достоверности и надежности определения границы 6 ЗВТ 7, По мере увеличения глубины горных работ граница 6 ЗВТ 7 последовательно занимает положение 10 и 11 и т.д., перемещаясь с вертикальным шагом обрушения h .

.После окончания бурения в скважины 3 - 5 подают воду (фиг. 2) с расходом Q. Расход воды регулируют таким образом, чтобы ствол скважин был заполнен водой до уровня, превышающего уровень пересечения предполагаемыми границами 10 или 11 ЗВТ 7 скважин 3 - 5 на следующую величину:

л1 J

sino{-sin/3 где Д1 - превышение уровня воды в

скважине над предполагаемым уровнем пересечения границы ЗВТ, м;

в - эмпирический коэффициент, м. Эмпирический коэффициент в в формуле (3) равен 10 м.

Воду подают в скважины 3 5 по трубам 12 таким образом, чтобы обеспечить поступление воды с забоя скважины. Замер уровня воды производят в замерной колонне 13. Подача воды 3- - 5 с расходом -Q может осуществляться как постоянно, так и временно в период замера границы 6 ЗБТ 7..

Развитие горных работ на глубину (фиг.З) приводит к тому, что граница 6 ЗВТ 7 перемещается из положения 6 в положение 10 и пересекает скважину 3. Под влиянием сдвижения коэффициент фильтрации горных пород 2 в пределах ЗВТ 7 увеличивается в десятки и сотни раз, кроме того, -устанавливается гидравлическая связь через ЗВТ 7 между скважиной 3 и отработанным простанст- вом 9 рудной залежи 8. Поэтому вода, подаваемая в скважину 3 (фиг.4) уходит из нее по ЗВТ 7 и уровень 14 воды в скважине 3 устанавливается На глубине h, равной глубине пересечения ствола скважины 3 границей 10 ЗВТ 7..

Первую граничную точку А ЗВТ 7 - (фиг. 3) определяют на кровле выра- ботанного пространства 9 на расстоянии от уровня горных работ, равном вертикальному шагу обрушения h,. Вторую граничную точку В измеряют по. скважине 3 от ее устья до пониженного уровня воды. Местоположение третьей

ег

0

5

0

точки с (фиг. 3) определяют на расстоянии, равном половине длины участка между соседйими скважинами, в одной из которых (скважине 3) при напиве с расходом Q происходит понижение уровня , воды от начального положения, а в другой (скважине 4) - понижение равно нулю.

Скважины бурят либо заблаговременно на всю предполагаемую к наблюдению длину профиля, либо по мере их пересечения границей 10, 11 ЗВТ 7. В пос-. леднем случае в профиле должно быть не менее двух скважин 3 и 4, одна из которых будет пересечена границей 10 ЗВТ 7 на очередном шаге обрушения, а другая находится за пределами предполагаемой границы ЗВТ 7.

Если при наливах воды в скважины 3-5 было установлено интенсивное водопоглощение, производят изолирование стенок и забоев водонепроницаемым материалом, который при деформирова- 5 НИИ пород способен разрушаться (например, парафином), а затем осуществляют подачу воды с расходом Qj.

В гидрогеологических условиях ;(фиг.4-), когда-на месторождениях по- л лезных ископаемых в покровных рыхлЬк породах 15 расЛространен водоносный горизонт, изолированный от т вердых пород 2 водоупором глинистого состава 16, скважины 3-5 оборудуют фильтром 17 на верхний водоносный горизонт. Воду из верхнего водоносного горизонта по трубам 18 перепускают в твердые породы 2. Замер уровня воды производят в замерной колонне 13. По уровню 14 воды в скважине определяют глубину h,равную глубине пересечения -ствола скважины 3 или 4,5с границей 10 ЗВТ 7.

Пример . В профиле (фиг.5), о)иентированном вкрест простирания rppiJbix пород, пробурены две скважины р 1 и 2. Параметры сдвижения горных пород и другие характеристики, . необходимые.для расчетов глубин скважин и расстояния между ними, приве- денЁ в, таблице.

.Расстояние между скважинами определяется по формуле (1) и равно г. - 170 м.Глубина скважин (L) рассчиты- г вается по формуле (2) и равна 200 м. Скважина № 1 расположена на расстоянии 35 м (т.е.О,56) от границы 6 ЗВТ 7, сформировавшейся на предшествующем шаге обрушения. В сква5

0

5

0

жинах № 1 и 2 покровные песчано-гли- нистые отложения мощностью 60 м бьши перекрыты обсадными труб.ами и проведена гидроизоляция обсадной колонны. В открытом интервале 60-200 м в обеих скважинах были проведены опытные наливы. Ориентировочно граница зоны во- допроводящих трещин, сформировавшаяся под влиянием -разработки рудной за:лежи 8 в этажах 865-775 м и 955- 865 м, будет находиться в сквд.жинах № 1 и 2 на глубине- 160 м. Поэтому с учетом зависимости (3), из которой

Л1 30 м.

уровень при наливе поддерживают на глубине 130 м.

В результате наливов был определен расход воды Q. Он при заданном уров- не воды при наливе равен соответст- /венно для скважины № 1 0,4 м /ч и для скважины № 2 0,6 м /ч-.

Под влиянием разработки залежи в этаже 865-775 м внешняя граница 6 ЭВТ 7 перемещается в положение 10, что бьшо зафиксировано по резкому снижению уровня подземных вод в скважине № 1 при наливе с расходом Q, равном 0,4 . Уровень подземных вод в скважине при наливе в результате подработки понизился до глубины 147 м Далее бьши определены граничные точки ЗВТ. Граничная точка А ЗВТ 7 определена на кровле .выработанного прост- ранства на расстоянии 60 м от уровня горизонта 865. Граничная точка В бы- ла измерена от устья скважины № 1 до пониженного уровня воды; глубина до нее составила 147 м. Граничная точ-

L (0,5d

i5i2J i- l ).tgw

sin/it

i i2A sJlui§i2- --2-l - - + c,

; COS (/,.360

sin

..)

H

где

} - вертикальный шаг обрушения

породы, м;

о( Рт Н 50

угол падения рудной залежи,

град;

угол разрывов, град;

погрешность в определении

шага обрушения, м;

глубина ведения горных работ,

м; f j.p- средний коэффициент крепости

пород (по Протодьяконову); С - эмпирический коэффициент, м, положение границы зоны водопроводях трещин определяют по трем граничм точкам, первую из которых опреде.

ка С определена .на расстоянии 35 м от .скважины № 1 по профилю в направлении скважины № 2, т.е. на расстоянии., равном 6/2.

Применение способа позволяет повысить достоверность определения внешней границы ЗБТ за счет установления трех граничных точек, а также повысить надежность за счет уменьшения глубины скважины, размещения одной из скважин за пределами зоны сдвижения земной поверхности и уменьшения срока наблюдений и измерений-по скважине, расположенной в зоне сдвижения.

Формула изобретения

V ll l§i2 iliJill

sin о - sin /9 с глубиной L бурения, определяемой соотношением ,.

..)

H

ляют на кровле вьфаботанного пространства на расстоянии, равном ве 1Тйкаль- ному шагу обрушения от уровня горных работ, вторую - ПС пониженному уровню воды в скважине при наливе воды с ранее установленным расходом, третью - на профиле на равном расстоянии от соседних скважин, в одной из которых, ближайшей к рудной залежи, зарегистрировано понижение уровня воды, а в другой понижение равно нулю,

родах, налив скважин проводят путем ного горизонта в твердые породы через перепускания воды из верхнего водонос- фильтры, установленные в скважинах.

Показатели

Вертикальный шаг

обрушения, KQ, м

Угол падения рудной

залежи, о, град.

Угол разрывов, , град.

Глубина ведения горных

работ, Н, м

Средневзвешенный коэффициент крепос ти пород (по Протодьяконову), ff.p

3

Величина

7

.d

ФиеА

10

IQn 33fj

fc I fc

СКВ

П

Ю

55

Фие.5