Способ защиты подрабатываемых объектов от подтопления грунтовыми и поверхностными водами Советский патент 1991 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке угольных пластов под городами и поселками, подрабатываемые объекты которых требуют защиты.

Известен способ предотвращения затопления подрабатываемых участков земной поверхности грунтовыми и поверхностными водами, включающий отвод воды из мульды сдвижения через водоспускные скважины, которые бурят на участках мульды с минимальными высотными отметками и по этим скважинам перепускают воду в горные выработки.

Указанный способ ухудшает условия ве- дения горных работ, поскольку вода в шахте принимается не в специальные выработки, а в лавы, где производятся очистные работы. При откачке воды на поверхность увеличиваются затраты электроэнергии на подъем воды с большой глубины. Кроме того, поскольку при таком способе уровень грунтовых вод не снижается ниже устья водоспускных скважин, то на участках мульд сдвижения не обеспечивается защита тер- ритории от подтопления грунтовыми водами,

Известен способ защиты подрабатываемых объектов от подтопления грунтовыми и поверхностными водами, включающий проведение вертикального ствола и наклонных подземных выработок, оборудование наклонных выработок сквозными фильтрами и откачку воды через вертикальный своя. Недостатком известного способа является невысокая эффективность мер защиты при наличии на шахтном поле водотока и ведении горных работ в условиях неровного рельефа местности.

Целью изобретения является повыше- ние эффективности мер защиты и подтопления подрабатываемых объектов грунтовыми и поверхностными водами при наличии на шахтном поле водотока и ведении горных работ в условиях неровного рельефа мест- мости.

Указанная цель достигается тем, что вертикальный ствол проходят в месте максимального понижения рельефа на границе зоны влияния очистной выемки на охраняемый объект на глубину меньше глубины залегания верхней границы водопроводящих трещин, наклонные выработки проходят с уклоном к стьолу под руслом водотока, а сквозные фильтры устанавливают в местах максимальных оседаний земной поверхности над горными работами, при этом глубину заложения наклонных выработок определяют из соотношения Иг Нв По + + h + , где Ит - глубина залегания верхней границы зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством; - глубина заложения наклонных выработок; Мф - максимальное оседание земной поверхности над горными работами; h - максимальный напор в грунте при работе сквозных фильтров; Ьф - допустимая глубина стояния грунтовых вод для фундаментов сооружений и для других подрабатываемых объектов,

На фиг. 1 показан совмещенный план горных работ и земной поверхности; на фиг. 2 - вертикальный разрез; на фиг. 3 - совмещенный план выработки; на фиг. 4 - вертикальный разрез.

Способ реализуется следующим образом.

На границе 1 (фиг. 1) зоны влияния очистной выемки I, I, lll,...n на комплекс 2 охраняемых объектов в месте максимального понижения рельефа проходят вертикальный ствол 3 на глубину меньше глубины залегания верхней границы 4 (фиг. 2) зоны водопроводящих трещин 5. Наклонные дренажные выработки 6 проходят с уклоном к стволу под руслами водотоков 7. Дренажные выработки 6 оборудуют сквозными фильтрами 8, располагая их в местах максимального оседания 9 земной поверхности над горными работами различных этапов (I, H, III на фиг. 1) освоения месторождения. Наклонные дренажные выработки проходят таким образом, чтобы обеспечивалось осушение пород на необходимую (например, для фундаментов подрабатываемых зданий)

глубину с учетом оседания земной поверхности над горными работами. В то же время, чтобы исключить прорывы воды в шахту, они не должны попадать в зону во до про водящих трещин над выработанным пространством. Эти требования записываются в виде Нт Нв + h + Мф,

где Нт- глубина залегания верхней границы зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством;

Нв - глубина заложения дренажных выработок;

tj0 - максимальное оседание земной поверхности от очистных работ;

h - максимальный напор в грунте при работе сквозных фильтров;

Ьф - допустимая глубина стояния уровня грунтовых вод для фундаментов сооружений и других подрабатываемых обьектов.

Поверхностные воды с участков, имеющих прямой 10 и обратный 11 уклоны, собираются в точке максимального оседания земной поверхности и по сквозным фильтрам 8 вместе с грунтовыми водами попадают в дренажные выработки 6 и отводятся по ним к стволу 3, откуда насосом 12 выдаются на поверхность. В результате работы фильтров 8 уровень грунтовых вод понизится до положения 13 (фиг. 2).

П р и м . На шахте на границе 1 (фиг. 3) зоны влияния очистной выемки по пластам Kie, KI/, Ki3. Ki2, Кю и К на территорию 2 проходят ствол 3 на глубину меньше глубины залегания верхней границы А зоны водопроводящих трещин 5 равной 95 м.

Наклонные дренажные выработки 6 проходят с уклоном к стволу под руслом 7 реки. Дренажные выработки оборудуют сквозными фильтрами 8, располагая их в местах 9 максимального оседания земной поверхности над отрабатываемыми столбами мощных сближенных пластов Ki2 и Кю, доля которых составляет 65% от влияния всех разрабатываемых шахтой пластов. I ри величине ожидаемого максимального оседания земной поверхности от свиты пластов, разрабатываемых шихтой, равной - 14,5 м, максимальном напоре в грунте при работе сквозных фильтров h ™ 5,5 м допустимой глубине стояния уровня грунтовых вод для фундаментов сооружений Ьф 3,5 м, с учетом глубину залегания верхней границы зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством Нт 95 м глубина заложения дренажных выработок будет находиться в интервале 95 Не 14,5+ +5,5 + 3,3 23,3 м. С учетом геологического разреза на рассматриваемом участке глубина заложения дренажных выработок приурочена к слою устойчивых конгломератов, залегающих в интервале глубины 35 - 48.м. т.е. Нв 35 - 48. Положение дренажных выработок показано на фиг. 4 пунктирными

линиями на момент окончания очистных работ.

Глубина ствола с зумпфом принимается равной 51 м. Ствол оборудуется насосной установкой с производительностью, обеспечивающей водоотлив в весенний паводок. Поверхностная и грунтовая вода по сквозным фильтрам попадают в дренажные выработки и отводятся к стволу, откуда насосной устансзкой выдаются на поверхность в русло реки ниже по ее течению, чем и обеспечивается защита от подтопления зданий и сооружений северной части города.

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным является более высокая эффективность мер защиты при наличии на шахтном поле водотока и ведении горных работ в условиях неровного рельефа местности. Экономический эффект от использования способа достигается за

счет продления сроков службы подрабатываемых обьектов, сокращения затрат на их ремонт. Кроме того, улучшаются санитарные условия эксплуатации зданий.

Формула изобретения

Способ защиты подрабатываемых обьектов от подтопления грунтовыми и поверхностными водами, включающий проведение вертикального ствола и наклонных подземных выработок с уклоном к стволу, оборудование наклонных выработок сквозными фильтрами и откачку воды через вертикальный ствол, определение границы зоны влияния очистной выемки на охраняемые объекты, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности мер защиты подрабатываемых обьектов от подтопления при наличии в шЭЯтном поле водотока и ведении очистной выемки в условиях неровного рельефа местности земной поверхности, в шахтном поле определяют границу зоны водопроводящих трещин, а вертикальный ствол проходят в месте мак- си сального понижения рельефа на границе

зоны влияния очистной выемки на охрзняе-. мые объекты на глубину меньше глубины залегания верхней границы зоны водопроводящих трещин, при этом наклонные выработки проходят под руслом водотока, а

сквозные фильтры устанавливают в местах максимальных оседаний земной поверхности над очистной выемкой, причем глубину заложения наклонных выработок Нв определяют из соотношения Нт Нв TJO +h +

, где Нт - глубина залегания верхнейнапор воды в грунте при работе сквозных границы зоны водопроводащих трещинфильтров; допустимая глубина стояний над выработанным пространством; tjo-уровня грунтовых вод для фундаментов coo- максимальное оседание земной поверхно-ружений и других подрабатываемых объек- стм от очистных работ; h - максимальный5 тов.

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить эффективность мер защиты подрабатываемых объектов от подтопления при наличии в шахтном поле водотока и ведении очистной выемки в условиях неровного рельефа местности земной поверхности. Нэ границе зоны влияния очистной выемки 1 на комплекс охраняемых объектов 2 в месте максимального понижения рельефа проходит вертикэпьный ствол 3. Его проходят на глубину меньше глубины залегания верхней гранулы зоны водопроводящих трещин. Подземные дренажные наклонные выработки (ПДНВ) 6 проходят с уклоном к стволу под руслами водотоков 7. Проходят ПД Н В в местах максимального оседания земной поверхности 9 и оборудуют дренажными фильтрами 8. Глубину заложения ПДНВ выбирают из условия обеспечения осушения пород на необходимую глубину и исключения прорыва воды в шахту. Эти требования определяют из условия Нт Нв rj0 + h + Ьф, где Нт - глубина

Фиа.1

Щ

MfidT|±i T ii

J

фи& 2

12

Фиг. Ц