Способ укрепления плывуна при открытой разработке месторождений Советский патент 1992 года по МПК E21C41/26 

О .Р.- .Ј„ ..-.. у р.... .;.У;У. ..... о .- .° . е- ° .-. 6

Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано при открытой разработке горизонтальных месторождений с плывуном. Цель - повышение устойчивости уступа и снижение во- допритока в рабочую зону при последующей отработке пород уступа. Вдоль уступа через устойчивые покрывающие породы 3 и плывун 2 бурят ряд вертикальных скважин 4. Скважины 4 заряжают зарядом ВВ 6 в плывуне 2 и зарядом ВВ 5 на выброс в покрывающих породах 3. Формирование перемычки ведут взрыванием указанных зарядов ВВ. При взрывании в плывуне 2 образуются полости. Указанные полости заполняются покрывающими породами от взрыва на выброс в полость. При этом взрывание зарядов ВВ 5 на выброс производят с замедлением по отношению к зарядам ВБ 6 по плывуну 2, Указанное замедление рае э длительности образования полостей в плывуне 2. Скважины 4 в ряду бурят на расстоянии, разном сумме диаметра полости и ширины зоны сжатия 1 з п ф-лы, 3 ил.

.(Виг/

-

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а именно к технологии открытой разработки горизонтальных месторождений полезных ископаемых, покрытых вскрышей, включающей плывун.

Известен способ укрепления плывуна (силикатизация). В массив горных пород через инъекторы, забитые в него, нагнетают жидкое стекло (иногда с добавлением хлористого кальция). В результате физико-хи- мического воздействия инъектируемых агентов с укрепляемой породой в ней образуется гидрогель кремнекислоты, который твердеет и обеспечивает повышение устойчивости, водонепроницаемости и прочно- сти породы. Глинистые породы с высоким содержанием тонкодисперсных частиц и низким коэффициентом фильтрации предложено укреплять многокомпонентным вяжущим раствором с применением извести. В породном массиве бурят ряд скважин, которые заполняют смесью цемента, извести и глинистых пород. При взаимодействии этого материала с укрепляемыми породами в откосе создаются сваи из материала более высокой прочности, чем укрепляемые породы, образуются вокруг скважин зоны пород пониженной влажности и повышенной прочности. Изложенные способы являются дорогостоящими. Они не позволяют укреп- лять вскрышные уступы с включениями плывуна и поэтому не могут быть применены при открытой разработке месторождений, покрытых вскрышей, включающей плывун.

Нииболее близким к предлагаемому яв- ляется способ искусственного замораживания гбрных пород. Способ состоит в том, что параллельно откосу разрабатываемого уступа в массиве плывуна на его мощность создают ледогрунтовое заграждение, которое защищает забой от проникновения в него воды и укрепляет откос уступа. Низкую температуру для замораживания плывуна получают путем нагнетания в него холодильных агентов (аммиака, углекислоты, фреона), По контуру ледогрунтового заграждения бурят скважины через толщу водоносных пород, в скважины опускают замораживающие колонки, по которым нагнетают агенты. В результате охлаждения вокруг заморажи- вающих колонок образуются цилиндры из замороженной горной породы, которые с течением времени увеличиваются и, наконец, соединяются между собой, образуя сплошное ледогрунтовое ограждение.

Недостатками способа замораживания горных пород применительно к открытым разработкам являются сложность укрепле- ния вскрышных уступов (высотой 10-15 м и

более) и значительные затраты на создание ледогрунтового ограждения (длиной 1,5-2 м). Организовать замораживание плывуна узкой полово 1 параллельно отрабатываемой заходке технически и технологически весьма трудно. Необходимо поддерживать в замороженном состоянии ледогрунтовое заграждение на всю длину уступа, что требует создания огромной замораживающей системы

Цель изобретения - повышение устойчивости уступа и снижение водопритока в рабочую зону при последующей отработке пород уступа. Предлагаемый способ укрепления плывуна целесообразно применять при разработке уступа по бестранспортной схеме. Более устойчивые откосы уступов обеспечивают меньший объем переэкскавируемой вскрыши, в результате снижения притока воды уменьшаются потери и засорение полезного ископаемого,

Поставленная цель достигается тем, что вдоль уступа через устойчивые покрывающие породы и плывун бурят ряд вертикальных скважин и в плывуне формируют перемычку. Для этого скважины заряжают зарядом взрывчатого вещества (ВВ) в плывуне и зарядом ВВ на выброс в покрывающих породах. Формирование перемычки ведут взрыванием указанных зарядов ВВ с образованием полостей в плывуне и заполнением последних покрывающими породами от взрыва на выброс в полость, причем взрывание зарядов ВВ на выброс производят с замедлением по отношению к зарядам ВВ по плывуну, равным длительности образования полостей в плывуне. Скважины в ряду бурят на расстоянии, равном сумме диаметра полости и ширины зоны сжатия пород плывуна между полостями. Это позволяет создавать гидравлическую перемычку в плывуне впервые взрывным способом. Внутренние заряды ВВ в теле плывуна создают полости, которые заполняются покрывающей, более устойчивой породой с помощью зарядов на выброс. В результате уплотнения пластичных пород энергией внутренних взрывов вокруг полостей формируются слои с повышенными прочностными параметрами Такой способ укрепления плывуна является новыми эффективным. С одной стороны плывун уплотняется в зонах сжатия с другой- упрочняется Б полостях покрывающими породами.

На фиг.1 изображены скважинуые заряды; на фиг.2 - образование полостей, на фиг.З - заполнение плывуна покрывающей породой.

Способ применяется при открытой разработке горизонтального пласта 1, в кровле которого залегает водонасыщенный плывун 2 Плывун покрыт устойчивыми породами 3. Способ включает бурение взрывных сква- жин 4, в которых размещают заряды на выброс 5, и внутренние заряды 6. Способ связан с образованием полостей 7 и зон 8 сжатия.

Плывун укрепляют следующим обра- зом.

Сначала в уступе через толщу покрывающих пород 3 и плывуна 2 (до кровли рудного пласта 1) бурят вертикальные взрывные скважины 4, Скважины бурят в ряду на рас- стоянии друг от друга, равной сумме диаметра полости 7 и ширины зоны 8 сжатия, Ряд скважин располагают параллельно откосу разрабатываемого уступа, на некотором расстоянии от откоса. Затем заряжают скважины ВВ. В верхней части скважины размещают заряд на выброс 5, в нижней - внутренний заряд 6. Собирают взрывную сеть. Включают в сеть замедлителя, которые должны взрывать заряды 5 и 6 в разное время. Заряды на выброс по отношению к внутренним зарядам должны взрываться с замедлением, равным длительности образования в плывуне полостей 7. В результате взрывания зарядов 6 на всю мощность плывуна 2 образуются воздушные полости 7. Для этого формируют внутренний заряд длиной, соответстэующей мощности плывуна. Между полостями в толще плывуна создаются зоны 8 сжатия. В этих зонах происходит сокращение первоначальной пористости породы за счет ее сжатия и других структурных изменений, происходящих в поровом пространстве под действием ударных и упругих волн, качественно изме-

няющих структуру пластичной породы, делающих ей более монолитной и менее проницаемой. Длина зарядов 5 рассчитывается, исходя из условия заполнения полостей 7 покрывающей плывун породой 3. При взрывании этих зарядов устойчивая порода выбрасывается в толщу плывуна, за счет чего плывун уплотняется, укрепляется. При взрывании всего ряда скважин образуется водозаградительная перемычка. Она будет предотвращать приток воды в рабочую зону, где работает вскрышное и дробильное оборудование.

Формула изобретения

(UL 2.2

фиг.З