Способ шахтного дренажа Советский патент 1991 года по МПК E21C41/16 E21F16/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых для защиты очистных горных выработок от обводнения.

Цель изобретения -- повышение эффективности дренажа при отработке рудных тел этажами за счет увеличения проницаемости

водоперехватывающей зоны, более полного перехвата воды и увеличения срока использования дренажной системы.

На фиг. 1 изображена схема защищаемого участка, вертикальный разрез; на фиг.2 - разрез А-А па фиг.1; на фигЗ - схема фазы взрывания верхней скважины; на фиг.4 - то же, средней скважины; на фиг.5 - схема

фазы перехвата и отвода подземных вод; на фиг.6 - то же, в конце отработки защищаемого блока.

Способ осуществляют следующим образом.

В скальных или полускальных породах 1 (фиг.1), в кровле которых залегает водоносный пласт 2, залегает рудное тело 3 с отработанным участком 4 и сформировавшейся зоной 5 сдвижения пород 1, на границе 6 которой расположена зона 7 водопроводящих трещин. Для защиты от подземных вод участка 8 рудного тела 3 верхняя отметка 9 и нижняя отметка 10 проходят водоприемную горную выработку 11. Горную выработку 11 располагают со стороны висячего бока 12 рудного тела 3 на верхней отметке 9 отрабатываемого участка 8 на расстоянии L от линии 13 пересечения висячего бока 12 и верхней отметки 9 отрабатываемого участка 8. Расстояние Ь определяют зависимостью

tga tg0

+ (К 4-С)-Sin/, (1)

где L - высота этажа (подэтажа), м;

а- угол падения рудного тела, град;

/ - внешний относительно выработанного пространства угол между контуром зо ны водопроводящих трещин и горизонтом, град;

К - длина отрезка веера, предназначенного для отвода воды из водоперехватывающей зоны в водоприемную выработку, м;

С - мощность зоны водопроводящих трещин, м.

Если водоприемная выработка 11 будет находиться от линии 13 на расстоянии, меньшем чем L, то в конце отработки участка 8 расстояние от выработки 11 -до границы 14 зоны сдвижения станет меньше, чем К + С, т.е. дренажная система подработается прежде, чем завершится отработка участка 8. Удаление водоприемной выработки 11 от линии 13 на расстояние, превышающее величину L, нецелесообраз- но, так как влечет за собой дополнительные затраты на сооружение дренажной системы. Длина водоприемной горной выработки 11 принимается равной будущей ширине защищаемого от обводнения участка

Из водоприемной выработки 11 производят бурение вееров 15 восходящих скважин, расположенных в вертикальной плоскости. Расстояние 16 между веерами 15 (фиг,2) определяют по известным методикам, а количество вееров 15 определяют в зависимости от ширины 17 защищаемого

от обводнения участка. При этом в каждом веере 15 нижние скважины 18 (фиг.З) бурят перпендикулярно к зоне 7 водопроводящих трещин, чем достигается впоследствии ее

сопряжение с водоприемной выработкой 11 по наиболее короткому расстоянию. Верхние скважины 19 задают под углом р к ниж-. ним скважинам 18, который определяют из соотношения

„„-$$.

(2)

где I - расстояние от водоприемной выработки до лежачего бока зоны водопроводящих трещин, м;

С - мощность зоны водопроводящих трещин, м.

Расположение верхней скважины 19

под углом, удовлетворяющим условию (1), обеспечит в последующем надежный перехват воды. При меньших значениях этого угла возможен проскок воды в отрабатываемый участок 8 за счет попадания части ее

потока за край 20 основания 21 будущей водоперехватывающей зоны 22 дробления (фиг.1). Увеличение угла нецелесообразно, так как оно ведет к излишним затратам на дробление пород 1 при сооружении водоперехватывающей зоны 22.

Средние скважины 23 (фиг.4} вееров 15 бурят под углом ( к нижним скважи- .

Глубину восходящих скважин определяют из необходимости перебура зоны 7 водопроводящих трещин на всю ее мощность (С).

После бурения верхние 19 и средние 23 скважины вееров 15 оборудуют зарядами

В В, начиная от забоя на всю длину будущей водоперехватывающей зоны 22, а нижние скважины 18 подготавливают к тампонированию. Все скважины от устья до их заряженной части обсаживают трубами.

Затем производят последовательное взрывание скважин: вначале взрывают верхние скважины 19 всех вееров (фиг.З), а после дробления пород и заполнения водой вновь образованных трещин взрывают

средние скважины 23 (фиг.4), а затем взрывают нижние скважины и с помощью взрыва тампонируют основание 21 в лежачем боку создаваемой водопеоехватывающей зоны 22 дробления (фиг.1).

Вода из подрабатываемого пласта 2 (фиг.5) по зоне 7 водопроводящих трещин поступает в искусственно созданную отбойкой сважин водоперехватывающую зону 22 дробления и по сохранившимся при

взрыве при устьевым частям скважин поступает в водоприемную выработку 11. а зятем подается в систему общешахтногр водоотлива.

По мере отработки участка 8 рудного тела 3 сверху вниз граница 6 зоны 5 сдвижения пород, а следовательно, и контролируемая ею зона 7 водопроводящих трещин перемещается в сторону от висячего бока 12 участка 8 рудного тела. При этом созданная дренажная система обеспечивает перехват и отвод воды в течение всего срока выемки полезного ископаемого в отрабатываемом участке 8 до нижней отметки 10 (фиг,6). Для защиты от обводнения следующего участка 24 рудного тела 3 дренажную систему создают на отметке 10. и цикл повторяют до окончательной отработки рудного тела 3.

Для ускорения тампонирования в там- понажный раствор вводят добавку реаген- та-осадителя, который при взаимодействии с водой переводит содержащиеся в ней минеральные примеси в осадок, кольматирую- щий оставшиеся после цементации трещины в основании 21 водоперехватыва- ющей зоны 22 (фиг.5).

С целью повышения качества тампонирования тампонажный раствор помещают в пластиковые капсулы, снаряжают их зарядами ВВ и располагают последовательно в тонкостенном полуцилиндре внешним диаметром, равным диаметру скважины 18 на длину водоперехватывающей зоны 22. При взрыве зарядов ВВ за счет отражения от стенки полуцилиндра обеспечивается направленная инъекция тампонажного раствора в трещины основания 21 водоперехватывающей зоны 22 (фиг.5).

Формула изобретения 1. Способ шахтного дренажа, включающий проведение водоприемной выработки в висячем боку рудного тела, бурение из нее вееров восходящих скважин в вертикальной плоскости с вскрытием зоны водопроводящих трещин, заряжание скважин зарядами ВВ, формирование взрывом этих скважин водоперехватывающей зоны дробления пород и отвод из нее подземных вод через устья скважин в водоприемную выработку, отличающийся тем. что, с целью повышения эффективности дренажа при отработке рудных тел этажами за счет увеличения проницаемости водоперехватывающей зоны, более полного перехйата воды

и увеличения срока использопяния ной системы, водоприемную выработку про ходят в верхней части отрабатываемого этажа на расстоянии LOT висячего бога руд- ного тела

L hИ-Ч-Т-У + (К Ч-С)-Sin/, tgrc tg/Jj v

где h - высота этажа (подэтажа) м

а-угол падения рудного гела, град; / - внешний, относительно выработанного пространства, угол между контуром зоны в одспроводящих трещин и горизонтом, град;

К-длина отрезка веера, предназначенного для отвода воды из водоперехеатыаэю- щейзоны в водоприемную выработку, м;

С - мощность зоны водопроводчщих трещин, м,

бурение нижних скважин вееров осуществляют перпендикулярно зоне водопроводящих трещин, бурение верхних скважин вееров производят под углем к нижним скважинам

т

где I - расстояние от водоприемной выработки до лежачего бока зоны водопроводящих трещин, м;

С - мощность зоны водопроводящих трещин, м,

бурение средних скважин вееров выполняют по середине между крайними скважинами вееров, водоперехватывающую зону дробления образуют опережающим взрыванием верхних скважин всех вееров, затем после заполнения водой образованной зоны дробления взрывают средние скважины

вееров, после чего взрыванием нижних скважин производят тампонирование пород в лежачем боку сформированной зоны дробления взрыванием зарядой ВВ в этих скважинах.

2. Способ по п.1,от л и чающийся

тем, ЧТОБ нижние скважины вееров помещают тампонажный раствор с добавками реагентов, переводящих минеральные примеси из подземных вод в осадок.

3. Способ по п 1 отличающийся

тем, что в нижние скважины вееров в пределах водоперехватывающей зоны помещают тонкостенные полуцилиндры внешним диаметром, равным диамптру скважин, и размёщают в них пластиковые капсулы с тампонажным раствором и зарядами ВВ.

4 2

J&, Ј3 22 g

.1 ЈА 22

/

8

; 2.

Изобретение относится к защите очистных выработок (В) от обводнения при разработке месторождений полезных ископаемых. Цель - повышение эффективности дренажа при отработке рудных тел этажами за счет увеличения проницаемости во- доперехватывающей зоны, более полного перехвата воды и увеличения срока использования дренажной системы. В висячем боку рудного тела проходят водоприемную В, Из Нее бурят веера восходящих скважин (С) в вертикальной плоскости с вскрытием зоны водопроводящихтрещин, Проходят В в верхней части отрабатываемого этажа на расстоянии от висячего бока, определяемом по расчетной формуле. Нижние С вееров бурят перпендикулярно зоне водопрово- дящих трещин. Верхние С бурят под углом к нижним С, рассчитываемым по расчетной формуле. Бурение средних С вееров выполняют по середине между крайними С вееров. Образуют водоперехватывающую зону дробления опережающим взрыванием верхних С всех вееров. После з попнения водой образованной зоны дробления BJpbi- вают средние С вееров. В нижние С помещают тампонажный раствор и производят тампонирование пород в лежачем боку сформированной зоны дробления взрыва- нием зарядов ВВ в этих С. В тампонажный раствор вводят добавки реагентов, переводящих минеральные примеси из подземных вод о осадок Тампонажный раствор помещают в С в пластиковых капсулах совместно с зарядами ВВ. Капсулы размещают в пределах водоперехвзтыва- ющей зоны в тонкостенные полуцилиндры внешним диаметром, равным диаметру С. Воду из водоотводящей зоны отводят через устья С в водоприемную В. 6 ил. СП о о

4Ь,г 3

Риг

$ }

.) ./ .тт