Способ отвалообразования при открытой разработке полезных ископаемых Советский патент 1992 года по МПК E21C41/00 E02D17/18 

Изобретение относится к способам от- валообразования и может быть использовано в горнодобывающей, строительной и др. отраслях промышленности.

Известен способ возведения насыпи, у которой периферийные участки нижней части выполнены в виде треугольных призм из дренирующего грунта, а переувлажненный глинистый грунт в этой части насыпи размещен между треугольными призмами.

Известное устройство насыпи предполагает фильтрацию воды из глинистого грунта по поверхности ее гряды, т.е. двухмерную консолидацию. В этом случае упрочнение насыпи достигается по истечении 4-5 месяцев и аналогичное устройство предотвала является неприемлемым, например, для открытых горных работ, поскольку в течение 1-2 месяцев на предотвале необходимо формировать верхние отезльпые ярусы и под их нагрузкой не успевший консолидироваться предотвал потеряет свою устойчивость.

Помимо этого, выполнение периферийных участков нижней части насыпи в виде треугольных призм из дренирующего груи- та, укладку между ними глинистой породы и последующую ее засыпку опять дренирующим грунтом являются неприемлемыми с технологической точки зрения для открытых горных работ, поскольку выполнение этих операций невозможно известным выемоч- но-погрузочным оборудованием для бестранспортной и транспортно-отвальной системы разработки (драглайнами, отвало- образовзтелями и транспортно-отвапьными мостами).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ отвалообразоваXJ

сл сь ся о сл

ния, при котором более крепкие породы вскрышного уступа отсыпаются в нижний ярус конусами,- менее крепкие породы укладываются во второй ярус веерами, а почвенные породы отсыпаются в верхний ярус гребнями вдоль фронта горных работ.

Однако, такое устройство отвала не обеспечивает его устойчивость в сложных гидрогеологических условиях, поскольку: мягкая вскрыша на открытых горных работах представлена двумя типами пород: глинистыми грунтами (различные глины, суглинки) и дренирующими песками. При смачивании указанных пород подземными водами они ведут себя по-разному: несущая способность глинистого грунта уменьшается и они в конце концов начинают плыть ; несущая способность песков вначале увеличивается (из-за его уплотнения), а потом резко уменьшается и они также начинают плыть.

При умеренном переувлажнении (которое обычно бывает на открытых горных работах при правильно организованном дренаже) в основании внутреннего отвала по а.с. № 972095 будут отсыпаны конусы песка как более крепкой породы, а во второй ярус - менее крепкие переувлажненные глинистые породы. В результате пески отфильтруют воду, а переувлажненные глинистые породы, нагруженные сверху вышележащими отвальными ярусами, поплывут и вызовут оползни откоса отвала.

Целью изобретения является повышение устойчивости отвала в сложных гидрогеологических условиях путем ускорения процесса консолидации его переувлажненных пород.

Поставленная цель достигается тем, что при способе отвалообразования, включающем отсыпку в основание отвала породных конусов и укладку между ними и над ними горной массы, конусы отсыпают из переувлажненных глинистых пород изолированно друг от друга в шахматном порядке, а пространство между конусами и над ними заполняют слоем дренирующей песчаной породы, причем над конусами слой указанных пород отсыпают высотой, превышающей высоту капиллярного подъема в ней воды.

На фиг.1 изображена технологическая схема отсыпки отвала по предлагаемому способу, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху.

При разработке, например, горизонтальных месторождений, обводненные глинистые породы 1 нижнего вскрышного уступа, которые п обязательном порядке со

провождают пласт полезного ископаемого 2 (например, угля в Днепровском буроуголь- ном бассейне), отсыпаются в основание предотвала в конусы 3, которые располагаются вдоль фронта горных работ в шахматном порядке. В дальнейшем пространство 4 между конусами 3 и пространство 5 над конусами 3 заполняется дренирующей породой (песком) 6 из того же вскрышного уступа

0 тем же выемочно-погрузочным оборудованием. При этом высота слоя дренирующей породы 6 над конусами 3 должна превышать высоту капиллярного подъема в ней воды. На сформированный таким образом из гли5 нистой 3 и песчаной 4 и 5 породы предотвал отсыпаются последующие отвальные ярусы 6 из вскрышных пород верхних уступов 7.

Таким образом, по сравнению с известным, предлагаемое изобретение позволит

0 повысить устойчивость предотвала в сложных гидрогеологических условиях путем ускорения процесса его консолидации.

Ускорение процесса консолидации глинистых пород при укладке их обособленны5 ми конусами с заполнением межконусного пространства дренирующими (песчаными) породами, переходящими поверх конусов в сплошную подушку, основано на том, что при таком устройстве предотвала создают0 ся условия для трехмерной пространственной консолидации, т.е. вода получает возможность отжиматься не только вертикально, айв стороны, по радиусу, тогда как при размещении глин сплошным слоем, в

5 них, в силу значительного превышения длины фронта работ над реальной мощностью слоя глин, возможна только одномерная, вертикальная фильтрация. Т.е., породы, заполняющие пространство между конусами

0 слабых пород, образуют по сути комбиниро- . ванный дренаж, в котором межконусная засыпка несет функцию внутреннего дренажа, а сплошное покрытие является одновременно и консолидирующей нагрузкой и внеш5 ней дреной, принимающей отжимаемую воду.t .

За базовый объект принят способ отвалообразования, который в настоящее время применяется в ПО Алексэндрияуголь, При этом на разрезах, имеющий вскрышу, пред0 ставленную песчано-глинистыми породами, для предотвращения деформаций или уменьшения допустимых по условиям устойчивости высот внутренних отвалов рекомендуется не размещать их на породах,

5 склонных к быстрому водопоглощению, что обуславливает снижение сопротивления сдвигу вследствие дополнительного увлажнения, и не допускать скопления таких пород в нижней части отвала.

Поэтому на протяжении многих лет эксплуатации буроугольных разрезов Днепро- басса породы зачистки угольного пласта, представленные легко поглощающими воду слабыми углистыми глинами, удаляются частично или полностью за пределы площадей внутреннего отвалообразования или пере- экскавируются в самые верхние горизонты отвалов, что соответствует рекомендациям по обеспечению устойчивости отвалов. При этом в предотвалы отсыпается однородная, хорошо фильтрующая и неразмокающая песчаная порода из вскрышного нэдуголь- ного уступа.

Предлагаемый способ отвалообрэзова- ния позволит отказаться от вспомогательных работ по вызову и переэкскавации слабых пород зачистки угольного пласта, что обеспечит экономический эффект толь0

. ко на одном Верболозовском разрезе в размере 210 тыс.руб./год.

Формула изобретения Способ отвалообразования при открытой разработке полезных ископаемых, включающий отсыпку в основание отвала породных конусов и укладку между ними и над ними горной массы, отличающий- с я тем, что, с целью повышения устойчивости отвала путем ускорения процесса консолидации, конусы отсыпают из переувлажненных глинистых пород изолированно друг от друга в шахматном порядке, а пространство между конусами и над ними заполняют слоем дренирующей песчаной породы, причем над конусами слой указанных пород отсыпают высотой, превышающей высоту капиллярного подьема в ней воды.

Использование: в гидротехническом, дор гч ; эм и промышленном строительстве путег ускорения процесса консолидации переувлажненных пород. Сущность изобретения: в основание предотвала в шахматном порядке отсыпают изолированные конусы из переувлажненных глинистых пород, а пространство между конусами и над ними заполняют дренирующей песчаной породой, причем высота слоя дренирующей породы над конусами превышает высоту капиллярного подъема в ней воды. 2 ил.