Способ отвода минерализованных вод из подземных выработок Советский патент 1990 года по МПК E02D19/10 

Изобретение относится к строительству и горному делу, в частности к осушению подземных выработок в условиях притока к ним минерализованных подземных вод.

Цель изобретения - снижение затрат на опреснение шахтных вод за счет раздельного отведения высокоминерализованных и низкоминерализованных вод.

На чертеже показан схематический гидрогеологический разрез шахтного поля с подземными выработками.

Способ осуществляют в действующих подземных выработках, имеющих первоначально единую систему водоотлива, и в процессе осуществления способа

ведут ее реконструкцию. Система подземных выработок включает, например, вертикальные шахтные стволы 1 и 2 и горизонтальные или наклонные выработки 3-5, расположенные на разной глубине и приуроченные к пластам 6 полезного ископаемого, например угля.

Первоначальная система водоотлива включает насосную станцию 7, расположенную в нижней части ствола 1. В систему выработок поступают из глубоких частей массива горных пород высокоминерализованные подземные воды 8 и из покровных отложений 9 - низкоминерализованные воды 10.

В процессе осушения подземных выработок ведут гидрогеологические и

СП СП

sl

ьэ

О

ьэ

гидрогеохимические режимные наблюде-i ния, включающие измерение уровней подземных вод в. скважинах, величин притока подземных вод в горные выработки на всех горизонтах шахты и в шахту в целом, определение химического состава вод. По результатам режимных наблюдений определяют среднегодовые количества поступающей в шахту воды, среднее содержание ионов хлора в шахтной воде, в низкоминерализованных водах покровных отложений, в высокоминерализованных водах, поступающих в нижние горизонты подземных выработок Затем рассчитывают среднегодовое количество поступающих в шахту высокоминерализованных вод QM по зависимости

л - n ЧЦС-Р- , Ч«-Ч«СМ-СП

(1)

Q - среднегодовое количество

поступающих в шахту высоко- минерализованных вод$25 QU - общее среднегодовое количество воды, поступающей в тахту;

Сш - среднее содержание ионов хлора в шахтной воде;

30

Сп - среднее содержание ионов

хлора в пизкоминерализован- ной воде; Сw - среднее содержание ионов

хлора в высокоминерализованной воде, а среднегодовое количество поступающей в шахту низкоминерализованной воды Q п определяют по соотношению

Qn QU-QM-(2) «

Определяют границу 11 распространения низко- и высокоминерализованных вод. Для этого замеряют уровень низкоминерализованных вод в покровных отложениях 9 и рассчитывают на- пор этих вод над нижним горизонтом шахты по соотношению:

Н 7 -7 М П Лп Л ЫI

(3)

где II п - напор воц покровных отложе

ний над горизонтом шахты, Zn - отметка уровня вод покровных отложений-, Zy - отметка нижнего горизонта

шахты.

Отметку границы 11 распространения низко- и высокоминерализованных вод в шахте рассчитывают по соотношению:

7 / н SJD

Lf Лп нп о ш

(4)

Q r

0

5

0

5

0

45

0

После этого на шахте сооружают две водосборные системы: верхнюю над границей 11 для сбора и отвода низкоминерализованных вод и нижнюю под этой границей для сбора и отвода высокоминерализованных вод. Верхнюю водосборную систему с насосной станцией 12 размещают в выработках, в которые поступает подавляющая часть низкоминерализованных вод 10 из покровных отложений 9. Нижнюю водосборную систему образуют из нижней части первоначальной единой водосборной системы с насосной станцией 7. Между горизонтами верхней и нижней водосборных систем осуществляют гидроизоляционные мероприятия, предназначенные для предотвращения поступления низкоминерализованных вод в нижнюю водосборную систему. Состав и объем работ по гидроизоляции определяют в зависимости от геологического строения, способов проходки горных выработок, степени их сохранности и с учетом результатов режимных наблюдений за притоком низко- и высокоминерализованных воц. Работы по изоляции нижней водосборной системы от верхней включают оформление барьерных целиков, сооружение в выработках водонепроницаемых перемычек, восстановление или проходку необходимых выработок, оборудование водоотливных канавок, трубопроводов перекачных насосных установок.

Низкоминерализованные воды, выдаваемые на поверхность верхней водосборной системой, могут быть использованы в хозяйственных целях или сброшены в гидрографическую сеть, пройдя при необходимости осветление и обеззараживание. Высокоминерализованные воды, поступающие из нижней водосборной системы, подвергают опреснению и захоронению.

Благодаря раздельному отведению вод разной минерализации достигается сокращение затрат на опреснение, захоронение и другие меры утилизации минерализованных вод. Формула изобретения

1. Способ отвода минерализованных вод из подземных выработок, включающий проведение гидрогеологических и гидрогеохимических режимных наблюдений с определением степени минерализации и суммарного среднегодового притока воды в шахту и сооружение водосборной -системы, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на опреснение шахтных вод за счет раздельного отведения высокоминерализованных и низкоминерализованных вод, определение степени минерализации вод ведут по глубине распространения водопроводящих пород в пределах горных выработок с выявлением границы распределения высоко- и низкоминерализованных вод, после чего осуществляют определение величины водопритоков высоко- и низкоминерализованных вод, сооружение дополнительной водосборной системы для низкоминерализованных вод над границей распределения высоко- и низкоминерализованных шахтных вод, и изоляцию ее от основной водосборной системы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение величины водопритоков высокомин-ерализо- ванных шахтных вод ведут путем отбора проб низкоминерализованных вод покровных отложений, установления средней концентрации ионов хлора слабоминерализованных вод, отбора в водосборнике главного водоотлива проб шахтной воды, установления средней концентрации ионов хлора в шахтной воде, отбора проб высокоминерализованных вод в горных выработках нижнего горизонта, установления средней концентрации ионов хлора в этой воде и расчет среднегодового количества поступающих в шахту высокоминерализованных вод по зависимости

5

0

5

где QM среднегодовое количество поступающих в шахту высокоминерализованных ВОД , Qm - общее среднегодовое количество воды, поступающей в шахту; Сц/ - среднее содержание ионов

хлора в шахтной воде Сп - среднее содержание ионов

хлора в низкоминерапизован- ной воде-, См - среднее содержание ионов

хлора в высокоминерализованной воде,

а среднегодовое количество поступающей в шахту низкоминерализованной воды Qn определяют по соотношению

Qn Qw - Q«3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение границы распространения низко- и высокоминерализованных вод производят путем замера уровня низкоминерализованных вод покровных отложений и определения напора над нижним горизонтом шахты по зависимости

30

«п 2„ Ш I

где Н п - напор вод покровных отложений над горизонтом шахтьц отметка уровня вод покровных отложенийj

отметка нижнего горизонта шахты,

а отметку границы распространения низко- и высокоминерализованных вод в шахте Z вычисляют по соотношению

2„ ZШ

Изобретение относится к строительству и горному делу, в частности к осушению подземных выработок при наличии минерализованных подземных вод. Изобретение направлено на снижение затрат на опреснение шахтных вод за счет раздельного отведения высокоминерализованных и низкоминерализованных вод. Достигается это сооружением двух водосборных систем, для чего определяют распределение минерализации вод по глубине и положение границы высоко- и низкоминерализованных вод, а водосборные системы сооружают с изоляцией подземных выработок, обеспечивающей обособленный внутришахтный сток воды с разной минерализацией. Величины притока определяют на основе распределения ионов хлора, а границу распространения вод разной минерализации вычисляют с учетом отношения притоков высоко- и низкоминерализованных вод. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

-ff-- Чм Ч«С,-СП

м

zoн,

QUI

S П

6 6