Способ защиты подземных работ от проникновения вод Советский патент 1991 года по МПК E21C41/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки глубинной части кимберлитовой трубки, расположенной под дном отработанного карьера в районах Крайнего Севера.

Цель изобретения - обеспечение надежной изоляции подземных работ в многолетнемерзлых породах Крайнего Севера от проникновения вод из водонасыщенных пластов нарушенных горными работами на дневной поверхности.

На фиг.1 показана принципиальная схема карьера, поперечный разрез; на фиг.2 и 3 - примеры выполнения способа.

Способ осуществляют следующим образом.

После завершения горных работ на дневной поверхности в карьере 1 кимберлитовой трубки 2 до предельной глубины приступают с помощью подачи глинистой пульпы промывочных хвостов обогатительной фабрики по трубопроводу 3 к формированию искусственной многолетнемерзлой толщи в форме предохранительного перекрытия 4 на дне карьера 5 на предохранительном целике 6 между подземными и открытыми горными работами, расположенном в зоне 7 вечной мерзлоты. При этом для уменьшения количества незамерзшей воды, остающейся в создаваемом мерзлом массиве, намораживание толщи производят послойно, например, по 5 см и температуре воздуха не выше минус 20-30°С. Перед весенним паводком искусственное многолет- немерзлое перекрытие покрывают мерзлозащитным слоем из вскрышных горных пород, вес которого соответствует удерО

со со

ю ел

живающей силе всплытия искусственнгого перекрытия на поверхность воды, и затем карьер затапливают водой 8, поступающей сверху.

Сформированному предлагаемым способом искусственному перекрытию обеспечивают стационарные условия среды толщи вечномерзлых пород за счет того, что глубина сезонного оттаивания и промерзания, достигающая 3-10 м, распространяется только на защитный слой горных пород и предохранительную толщу воды 8. Таким образом, в искусственном перекрытии создают условия, аналогичные природным условиям длительного физико-химического процесса образования устойчивой текстуры и структуры вечномерзлого грунта, который обеспечивает свойство надежной водонепроницаемости. При этом герметизацию контакта предохранительного перекрытия с бортами карьера производят ограничением площадного распространения объемного расширения фазового превращения вода - лед жидкой массы. В соответствии с криогенным строением мерзлых грунтов, зависящем от множества факторов, в том числе ориентировки первичных кристаллов воды, рост кристаллов льда-цемента происходит, главным образом, от поверхности обломков (ядер кристаллизации, в данном случае дисперсных частиц глины), поэтому промерзание массы в замкнутом объеме сопровождается раздвижением минерального скелета на величину объемного расширения воды при фазовом переходе.

Обеспечив изоляцию водопритока, осуществляют полную разработку рудного тела под дном карьера подземным способом, например эксплуатационными горизонтами 10 снизу вверх с закладкой выработанного пространства твердеющим материалом 11.

При наличии пластовой воды 12 (фиг.2) в толще вечной мерзлоты (в том числе напорной и в виде рассола) предварительно осуществляют углубку карьера ниже этого пласта под защитой окантуривающих карьер водопонижающих скважин 13 на величину, достаточную для размещения

искусственного перекрытия, после сооружения которого выпускают пластовую воду в карьерное пространство выше созданного перекрытия. Напорная вода, заполняя карьерное пространство, поднимается до уровня 14 согласно величине напора.

В условиях невозможности углубления карьера ниже водоносного пласта с помощью водопонижающих скважин сначала сооружают вертикальную тзмпонажную завесу 15 (фиг.3) известным методом вокруг рудного тела высотой, соответствующей величине напора воды в пласте. Затем по достижении дном карьера необходимой отметки по глубине сооружают предлагаемое искусственное предохранительное перекрытие предлагаемым способом и выпускают пластовую воду в верхнюю часть карьерного пространства, прекращая дорогостоящую

эксплуатацию водопонижающих скважин.

Формула изобретения

1.Способ защиты подземных работ от проникновения вод, включающий создание

предохранительного целика между подземными горными работами и водоемом на дневной поверхности, нанесение покрытия со стороны дневной поверхности на дно водоема вяжущим веществом с гидроизоляционным покрытием, отличающийся

тем, что, с целью обеспечения надежной

изоляции подземных работ в многолетнемерзлых породах Крайнего Севера от проникновения вод из водоносных пластов,

нарушенных горными работами на дневной поверхности, ложе водоема на дневной поверхности создают выемкой горных пород, при этом дно формируют в зоне многолет- немерзлых пород, а покрытие выполняют из

сцементированной замораживанием глинистой смеси, затем водоем заполняют водой из водоносных горизонтов, расположенных выше созданного покрытия.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве глинистой смеси используют промывочные хвосты обогатительной фабрики с плотностью выше плотности подземных вод.

«44

15

12

/

Изобретение относится к горной промети и предназначено для разработки глубинной части кимберлитовой трубки, расположенной под дном отработанного карьера в районах Крайнего Севера. Цель - обеспечение надежной изоляции подземных работ в многолетнемерзлых породах Крайнего Севера от проникновения вод из водоносных пластов, нарушенных горными работами на дневной поверхности. Между подземными горными работами и водоемом на дневной поверхности создают предохранительный целик. Причем ложе водоема на дневной поверхности создают выемкой горных пород, а дно формируют в зоне многолетнемерзлых пород. Со стороны ДН на дно водоема наносят покрытие из сцементированной замораживанием глинистой смеси. В качестве последней используют промывочные хвосты обогатительной фабрики с плотностью выше плотности подземных вод. Затем водоем заполняют водой из водоносных горизонтов, расположенных выше созданного покрытия. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Ё

. . ; о 7

I f - r t f

-J-r --l3-4

г

г

Фм.З