Способ отвалообразования при отработке пологих пластов Советский патент 1992 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горно-добывающей промышленности и может быть использовано при разработке наклонных пластовых месторождений полезных ископаемых открытым способом с внутренним отвалообразованием.

Известен способ осушения пород почвы при отработке наклонных пластов полезного ископаемого, включающий формирование упорных целиков, воспринимающих нагрузку от отсыпанных внутренних отвалов, и водоотводащих каналов в виде дренажных труб, уложенных в почве пласта.

Однако известный способ характеризуется значительными потерями полезного ископаемого в целиках, незначительной пропускной способностью дренажных труб, сложностью, а также возможностью промерзания дренажной системы в зимнее время при реализации известного решения в суровых климатических условиях.

Известен также способ осушения пород почвы выработанного пространства, предусматривающий взрывное рыхление по мере выемки запасов пород почвы с форми- рованием таким образом водоотводящей системы и отсыпку затем на подготовленное таким образом основание вскрышных пород во внутренний отвал.

Недостатком данного способа является то, что при использовании его на наклонных пластах внутренний отвал может потерять устойчивость, поскольку сформированная дренажная поверхность ровная, не имеет выступов или же не показана определенная ориентация дренажных полостей относительно элементов залегания пласта с целью повышения устойчивости отсыпаемого затем на эти полости отвала. Не решены вопросы реализации данного способа в суровых климатических условиях (низкие температуры), когда вследствие незначительной глубины рыхления сформированная дренажная полость может быть

проморожена полностью, что не позволит осуществить отвод воды. Кроме того, дренируемые воды значительно загрязнены образующейся при взрывных работах пылью и породной мелочью, а воды поверхностного стока, также отводимые дренажной системой, тоже содержат твердые примеси.

Цель изобретения - повышение устойчивости отвала при снижении трудозатрат на дренаж пород основания отвала.

Поставленная цель достигается тем, что в способе отвалообразования при отработке пологих пластов, предусматривающем подготовку основания отвала формированием дренажной системы с образованием в основании отвала полостей, заполненных дренирующим материалом в виде раздробленных пород, отвод воды из выработанного пространства по указанным полостям и отсыпку вскрышных пород на подготовленное основание, дренажную систему формируют бурением вертикальных дренажных скважин с последующей их обсадкой трубами, гидравлически связанных водоподводя- щими полостями, с ориентацией последних по падению и простиранию пласта и образованием при зтом в породах основания упорных выступов, при этом на осушаемом участке дополнительно формируют диагонально расположенные к линии простирания водоподводящие полости и упорные породные выступы для повышения степени очистки дренируемых вод, в подводящей полости в прилегающем к вертикальной дренажной скважине районе формируют заглубленную в породах почвы шламоосадительную емкость, для сокращения объемов бурения над сформированными упорными выступами осуществляют отсыпку утепляющего слоя из вскрышных пород во время года с положительными среднесуточными температурами, осуществляют прокладку дорог по поверхности водопод- водящих полостей, расположенных по простиранию пласта, а перед отсыпкой отвала в его основании формируют дополнительные упорные элементы путем частичного извлечения обсадных труб вертикальных дренажных скважин,

На фиг. 1 представлен дренируемый участок, разрез вкрест простирания; на фиг, 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - узел II на фиг. 1.

Способ реализуют следующим образом.

В процессе отработки запасов пологого пласта с углом падения бурят обсаживаемые трубами вертикальные дренажные скважины 2. Расстояния по простиранию между скважинами 2 определяются конкретными горно-геологическими условиями (величина водопритока, фильтрационные характеристики пород и др.) и могут достигать величины 200-500 м. Расстояние между дренажными скважинами 2 по падению определяется годовым подвиганием горных работ. Дренажные скважины 2 соединяют друг с другом как по-падению, так и по простиранию пласта 1 сетью водоподводя- щих полостей 3-5, которые создают путем бурения и взрывания скважин 6. Полости 3, расположенные по падению пласта, являются водоподводяшими и обеспечивают дренаж подземных и поверхностных вод к дренажным скважинам 2 как с осушаемого участка 7, так и с вышерасположенных. Полости 4, 5 кроме функций подвода воды к скважинам 2 вследствие своей пространственной ориентации дополнительно выполняют оградительные функции, предотвращая проникновение подземных вод к действующим уступам, для чего полости 4,5 выполняют более глубокими, исходя из требования перехвата ими подземных вод. При формировании полости 3 необходимо исходить из требования формирования наиболее мелкого ее участка глубиной

h h + Д

где А- глубина сезонного промерзания по-, род, м;

h - минимально необходимая мощность разрыхления пород, обеспечивающая пропуск воды в зимний период (определяется эмпирическим путем или соответствующими расчетами), м,

Данная поверхность полостей 3-5 выполняется с уклоном /3 5% в сторону соответствующей скважины 2 для обеспечения притока в нее воды. Таким образом, длина взрывных скважин 6 полостей 3-5 будет различной, определяемой в каждом случае исходя из конкретных условий (угол падения пласта, расстояние скважины 6 от дренажной скважины 2 и др.).

В процессе формирования водоподво- дящих полостей 3-5 в породах почвы формируются упорные выступы 8, которые препятствуют сдвигу отвала 9, отсыпаемого Б в выработанном пространстве. В связи с различным пространственным положением водоподводящих полостей 3-5 относительно линии простирания пласта формируемые упорные выступы 8 также имеют различную

0 ориентацию. Наиболее предпочтительная с точки зрения повышения устойчивости отвала ориентация выступов 8 по простиранию пластов и несколько менее - диаго Нальное расположение.

5 Диагональное расположение водопод- водящей полости 5 целесообразно при больших водопритоках и значительных размерах осушаемых участков 7.

В прилегающих к скважине 2 участках

0 водоподводящих полостей может быть сформирована шламоосадительная полость 10 путем увеличения длины взрывных скважин 6. Это позволит повысить очистку дренируемых вод, улучшить таким образом

5 условия эксплуатации насосного оборудования и снизить затраты на последующую очистку этих вод.

Для снижения объема буровзрывных работ глубина наиболее мелкого участка по0 лости 3 может быть уменьшена за счет отсыпки в теплое время года на этот участок некоторого обьема вскрышных пород, которые затем будут защищать этот участок от промерзания.

5 Прокладку дорог, расположенных параллельно линии фронта очистных работ полностью или частично, целесообразно осуществлять по поверхности разрыхляемых пород водоподводящих полостей 4,

0 ориентированных по простиранию пласта, В этом случае часть этих пород срезают бульдозером и перемещают или к месту складирования, или же укладывают в тело возводимой дорожной насыпи. Частичное

5 уплотнение разрыхленных пород, которое будет иметь место вследствие прохода транспортных средств, не окажет сколь-либо существенного влияния не проницаемость расположенных на значительной глуби0 не разрыхленных пород, и сократит в то же время затраты на строительство автомо-. бильных или иных дорог, коммуникаций и -т.п.

При понижении горных работ формиру5 ют подобные осушаемые участки 7 на нижних горизонтах, при этом оборудование дренажных скважин 2 демонтируют и повторно используют на нижних участках, а подземные и поверхностные воды по полостям 3,5 перепускают на нижние горизонты,

где их затем отводят через скважины 2. Обсадные трубы дренажных скважин 2 извлекают и повторно используют. Возможно частичное извлечение обсадной трубы из скважины 2, при этом один .ее конец остав- ляют в скважине, а второй устанавливают на некоторой высоте над поверхностью почвы выработанного пространства с формированием таким образом упорного элемента в основании отвала. После засыпки этой тру- бы вскрышными породами внутреннего отвала отрезок трубы будет препятствовать сползанию отвала к очистному забою. Вместо обсадной трубы в качестве подобного анкерующего элемента могут быть исполь- зованы бывшие в употреблении рельсы, трубы и др.

Формула изобретения 1. Способ отвалообразования при отработке пологих пластов, включающий подго- товку основания отвала формированием дренажной системы с образованием в основании отвала полостей, заполненных дренирующим материалом в виде раздробленных пород, отвод воды из выработанного про- странства по указанным полостям иотсыпку вскрышных пород на подготовленное основание, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости отвала при снижении трудозатрат на дренаж пород основа- ния отвала, дренажную систему формируют бурением вертикальных дренажных скважин с последующей их обсадкой трубами, гидравлически связанных водоподводящи- ми полостями с ориентацией последних по

падению и простиранию пласта и образованием при этом в породах основания отвала упорных выступов.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что формируют дополнительные диагонально расположенные к простиранию пласта водоподводящие полости и упорные породные выступы.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающий- с я тем, что, с целью повышения степени очистки дренируемых вод. в прилегающей к вертикальной дренажной скважине водо- подводящей полости в процессе формирования последней выполняют заглубленную в массив пород основания отвала шламоо- садительную емкость.

4.Способ по пп. 1-3, отличающий- с я тем, что, с целью сокращения объемов бурения, над сформированными упорными выступами осуществляют отсыпку утепляющего слоя из вскрышных пород в период с положительными среднесуточными температурами.

5.Способ по пп. 1-4, отличающий с я тем, что, с целью сокращения объемов работ, осуществляют прокладку дорог по поверхности водоподводящих полостей, расположенных по простиранию пласта.

6.Способ по пп. 1-5, отличающий- с я тем, что, с целью повышения устойчивости отвала, перед отсыпкой отвала в его основании формируют дополнительные упорные элементы путем частичного извлечения обсадных труб вертикальных дренажных скважин.

Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано при разраб. наклонных пластовых линий открытым / способом с внутренним отвалообразовани- ем. Цель - повышение устойчивости отвала при снижении трудозатрат на дренаж пород основания отвала. Подготовку основания отвала 9 ведут с формированием дренажной системы. При этом указанную систему формируют бурением вертикальных дренажных скважин (ВДС) 2, ВДС 2 обсаживают трубами. В основании отвала 9 образуют во доп од водящие полости (ВП) 3, заполняемые дренирующим материалом в виде раздробленных пород. ВДС 2 гидравлически связывают ВП 3. Последние ориентируют по падению и простиранию пласта с образованием в породах основания отвала упорных выступов (УВ) 8. Отвод воды из выработанного пространства осуществляют по ВП 3. После подготовки основания отвала произ&

1 г 1

pur.4