Способ осушения пород почвы выработанного пространства Советский патент 1992 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горнодобывающей 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 водоотводящих 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 года при реализации способа в суровых климатических условиях.

Известен способ осушения пород почвы выработанного пространства, предусматривающий взрывное рыхление по мере выемки запасов пород почвы с формированием 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 воп2

СЛ

ч

ь

4Ь

росы 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 и снижение объема буровзрывных работ при отработке пологих пластов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе осушения пород почвы выработанного пространства с внутренним отвало- образованием, предусматривающем проведение водосборных выработок, формирование в породах почвы пласта полостей с уклоном в сторону водосборных выработок, заполнение полостей дренирующим материалом и отвод воды из осушаемого участка выработанного пространства по данным полостям, на осушаемом участке бурят вертикальные скважины и соединяют их между собой водоотводящими полостями, ориентированными по падению и простиранию пласта, при этом в породах почвы формируют упорные выступы, а наклонную поверхность водоподводящих полостей, соединяющих смежные по простиранию пласта дренажные скважины, формируют криволинейной по форме, придавая ей вид ожидаемой депрессионной кривой, причем на осушаемом участке дополнительно формируют диагонально расположенные водо- подводящие полости и упорные породные выступы, для повышения степени очистки дренируемых вод в почве водопроводящей полости, прилегающей к дренажной вертикальной скважине, формируют шламооса- дительную емкость, над сформированными упорными выступами ведут отсыпку утепляющего слоя, из вскрышных пород, а после отключения вертикальной дренажной скважины ее обсадную трубу частично извлекают над поверхностью почвы выработанного пространства и формируют из указанной трубы упорный элемент, после чего ведут складирование вскрышных пород во внутренний отвал.

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 I на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 2.

Способ реализуется следующим образом.

В процессе отработки запасов пологого пласта 1 с углом падения бурят обсаживамые трубами вертикальные дренажные скважины 2. Расстояние по простиранию между скважинами 2 определяется конкретными горно-геологическими условиями (величина водопритока, фильтрационные

характеристики пород и др.) и может 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 водопроводя- щих полостей 3-5, которые создают путем бурения и взрывания скважин 6. Полости 3, расположенные по падению пласта, являются водопроводящими 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 вод 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 + A,

где А - глубина сезонного промерзания пород, м;

h - минимально необходимая мощность разрыхления пород, обеспечивающая

пропуск воды в зимний период (определяется эмпирически или путем соответствующих расчетов), м.

Донная поверхность полостей 3-5 выполняется с уклоном / 5% в сторону соответствующей скважины 2 -для обеспечения притока в нее воды.

Почве водопроводящих полостей 4, соединяющих смежные дренажные скважины

2, а также диагональных полостей 5 придают криволинейную выпуклую вверх форму, приближая ее к форме ожидаемой депрессионной кривой 8. Вид последней определяют по результатам натурных замеров

5 или исследований. Кроме того, вид ее может быть определен аналитически на основе параметров используемого оборудования (производительность насосов, и т.д.), величины ожидаемой проницаемости массива

после взрывания скважин 6, ожидаемого во допритокзи др.

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 водопрово- дящих полостей 3-5 в породах почвы формируются упорные выступы 9, которые препятствуют сдвигу отвала 10, отсыпаемого в выработанном пространстве. В связи с различным пространственным положением водопродящих полостей 3-5 относительно линии простирания пласта формируемые упорные выступы 9 также имеют различную ориентацию. Наиболее предпочтительна с точки зрения повышения устойчивости отвала ориентация выступов 9 по простиранию пласта, и несколько менее - диагональное расположение.

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

В прилегающих к скважине 2 участках водопроводящих полостей может быть сформирована шламоосадительная полость 11 путем увеличения длины взрывных скважин 6. Это позволит повысить очистку дренируемых вод, улучшить таким образом условия эксплуатации насосного оборудования и снизить затраты на последующую очистку этих вод.

Глубина наиболее мелкого участка полости 3 может быть уменьшена за счет отсыпки в теплое время года на этот участок некоторого объема вскрышных пород, которые затем будут защищать этот участок от примерзания.

Прокладку дорог, расположенных параллельно линии фронта очистных работ, полностью или частично осуществляют по поверхности разрыхленных пород водопроводящих полостей 4, ориентированных по простиранию пласта. В этом случае часть этих пород срезают бульдозером и перемещают к месту складирования или же укладывают в тело возводимой дорожной насыпи. Частичное уплотнение разрыхленных пород, которое будет иметь место вследствие прохода транспортных средств, не окажет существенного влияния на проницаемость расположенных на значительной глубине разрыхления пород и сократит в то же время затраты на строительство автомобильных или иных дорог, коммуникаций и т.п.

При понижении горных работ формируют подобные осушаемые участки 7 на ниж

них 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

0 скважины 2, при этом один ее конец оставляют в данной скважине, а второй устанавливают на некоторой высоте над поверхностью почвы выработанного пространства с формированием таким образом

5 упорного элемента в основании отвала. После засыпки этой трубы вскрышными породами внутреннего отвала отрезок трубы будет препятствовать сползанию отвала к очистному забою.

0 Вместо обсадной трубы в качестве подобного анкерующего элемента могут быть использованы бывшие в употреблении рельсы, трубы и др.

Формула изобретения

5 1. Способ осушения пород почвы выработанного пространства, включающий проведение водосборных выработок, формирование в породах почвы пласта водопроводящих полостей с уклоном в сторо0 ну водосборных выработок, заполнение полостей дренирующим материалом и отвод воды из осушаемого участка выработанного пространства по указанным полостям, отличающийся тем, что, с целью

5 повышения устойчивости отвала и снижения объема буровзрывных работ при обработке пологих пластов с внутренним отвалообрэзованием, на осушаемом участке бурят вертикальные дренажные скважи0 ны и соединяют их между собой водопроводящими полостями, ориентированными по падению и простиранию пласта, при этом в породах почвы формируют упорные выступы, а наклонную поверхность

5 водопроводящих полостей, формируют криволинейной по форме и придают ей вид ожидаемой депрессионной кривой.

2.Способ по п. отличающийся тем, что на осушаемом участке дополнитель0 но формируют диагонально расположенные водопроводящие полости и упорные породные выступы.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что. с целью повышения степени очист5 ки дренируемых вод, в почве водопроводя- щий полости, прилегающей к дренажной вертикальной скважине, формируют шламо- осадительную полость.

4.Способ по п. 1,отличающийся тем, что во время положительных температур пород почвы над упорными выступами ведут отсыпку утепляющего слоя из вскрышных пород,

5. Способ по п. 1,отличающийся тем, что после отключения вертикальной

дренажной скважины ее обсадную трубу частично извлекают над поверхностью почвы выработанного пространства и формируют из указанной трубы упорный элемент, после чего ведут складирование вскрышных пород во внутренний отвал.

Использование: наклонные пластовые месторождения полезных ископаемых, разработка открытым способом с внутренним отвалообразованием. Сущность изобретения: в почве бурят вертикальные скважины. Соединяют их водопроводящими полостями по падению и простиранию пласта. Проводят буровзрывные работы и формируют упорные выступы в породах почвы. В водопро- водящих полостях формируют шламоотстой- ные емкости. Над упорными выступами отсыпают утепляющий слой вскрышных пород в теплое время года. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фиг.З

10

КзеЛ