Способ возведения подземных сооружений при разработке месторождений полезных ископаемых Советский патент 1993 года по МПК E21D11/00 E21C41/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к использованию выработанного пространства недр для нужд народного хозяйства, и может быть использовано при комплексном освоении месторождений угля, руд и строительных материалов,

Известен способ возведения подземного сооружения, включающий предварительное бурен ие скважин по контуру сооружения, водопонизительные работы, выемку полезных ископаемых карьером, размещение в его контурах подземного сооружения и рекультивацию поверхности.

Недостатки данного способа следующие: увеличенные затраты на бурение скважин и сооружения в целом, повышенные потери полезных ископаемых в забалансовых запасах, низкая надежность и долговечность сооружения по причине отсутствия его изоляции от воздействия внешних источников и возможности обрушения вмещающих пород.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ возведения подземных сооружений при разработке месторождений полезных ископаемых, включающий отработку балансовых запасов месторождения с образованием выработки, формирование опорных элементов в бортах выработки, монтаж перекрытия над выработкой, рекультивацию поверхности.

Недостатки описанного способа заключаются в следующем: низкая надежность и долговечность сооружения ввиду возможности обрушения бортов карьера и отсутствие сообщения полости сооружения с поверхностью; увеличенные потери полезных ископаемых по причине неизвлечения забалансовых запасов полезных ископаемых при возведении сооружения; повышенные затраты на возведение сооружения ввиду размещения в выработке сложных, материалоемких конструкций.

Целью изобретения является повышение эффективности возведения подземных сооружений за счет увеличения ихдолговеч- ности при снижении затрат и потерь полез- ных ископаемых при возведении сооружений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе возведения подземных сооружений при разработке месторождений полезных ископаемых, включающем отработку балансовых запасов месторождения с образованием выработки, формирование опорных элементов в бортах выработки, монтаж перекрытия над выработкой, отработку балансовых запасов месторождения ведут карьером с удалением пород вскрыши, формирование опорных элементов производят в плоскости скольжения пород в бортах бурением до почвы месторождения наклонных скважин с последующим созданием в последних целиков, затем производят доработку бортов карьера до контура подземного сооружения, дно карьера разбуривают

рядами нисходящих вертикальных скважин, на дне карьера устанавливают вертикальные трубы на высоту перекрытия, монтируют перекрытие, после чего осуществляют доработку забалансовых запасов месторож5 дения через пробуренные в дне скважины и вертикальные трубы и производят засыпку перекрытия породами вскрыши с последующей рекультивацией поверхности; наклонные скважины бурят гидравлическим

0 методом; целики создают из смеси пород вскрыши с цементным раствором; доработку забалансовых запасов месторождения через нисходящие вертикальные скважины производят скважинной гидродобычей; тру5 бы выполняют из полиэтилена и нижней частью закрепляют в нисходящих вертикальных скважинах; после отработки забалансовых запасов через нисходящие вертикальные скважины формируют гидро0 упорную завесу.

Отработка балансовых запасов месторождения карьером с удалением пород вскрыши позволяет снизить затраты на возведение подземного сооружения, потери

5 полезного ископаемого за счет применения прогрессивного открытого способа добычи. Формирование опорных элементов в плоскости скольжения пород в бортах бурением до почвы месторождения наклонных

0 скважин на заключительной стадии отработки, карьера и последующее создание в этих скважинах целиков позволяет закрепить борта карьера и проводить доработку забалансовых запасов месторождения до

5 контура сооружения, что в совокупности повышает надежность и долговечность подземного сооружения при максимальном извлечении полезных ископаемых из недр. Доработка бортов карьера до контура под0 земного сооружения позволяет снизить потери полезных ископаемых при его возведении.

Бурение рядов нисходящих вертикальных скважин со дна карьера позволяет мзк5 симально снизить потери полезного ископаемого при добыче путем доработки остаточныхтехногенных и забалансовых запасов через скважины способом скважинной гидродобычи при минимальных затратах.

Закрепление перекрытия на верхнем уступе карьера с последующей его засыпкой породами вскрыши и с опорой на вертикальные трубы обеспечивает достижение максимально полезного объема сооружения с сообщением с поверхностью.

Использование в качестве материала целиков смеси пород вскрыши и цементного раствора обеспечивает надежное закрепление откосов карьера при минимальных затратах.

Создание в полостях, образованных после скважинной гидродобычи со дна карьера нижележащих запасов месторождения, гидроупорной завесы повышает долговечность сооружения.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема реализации способа в вертикальном разрезе, на фиг. 2 - то же, в плане.

Месторождение полезных ископаемых 1 вскрыто и отработано карьером 2 (фиг. 1, 2). По контуру карьера 2 пробурены наклонные скважины 3 на расстоянии ширины плоскости скольжения 4 от границы карьера (фиг. 1). В скважинах 3 сформированы целики 5. Карьер 2 дорабатывается до контура 6 (фиг. 1). Со дна карьера 2 пробурены нисходящие вертикальные скважины 7, через которые скважинной гидродобычей дорабатываются остаточные запасы с образованием полостей 8. Одновременно на верхнем уступе карьера 2 закрепляют перекрытие 9 с опорой его и установкой верти- кальных труб 10 (фиг. 1, 2). Последовательность технологических операций по данному способу следующая.

Месторождение 1 вскрывают и отрабатывают с поверхности карьером 2. На заключительной стадии отработки по контуру карьера 2 на расстоянии ширины плоскости скольжения 4 пород бортов карьера 2 бурят гидроспособом наклонные скважины 3 до почвы месторождения 1 (фиг. 1). В скважинах 3 в восходящем порядке нагнетанием смеси пород вскрыши с цементным раствором формируют опорные элементы-целики 5 для поддержания пород бортов карьера 2 от сползания (фиг. 1). После закрепления бортов карьера производят доработку остаточных, техногенных и забалансовых запасов месторождения 1 сглаживанием уступов карьера 2 до контура 6 и путем бурения нисходящих вертикальных скважин 7 со дна карьера и скважинной гидродобычей нижележащих запасов с образованием полостей 8. Одновременно с бурением скважин 7 возводят и закрепляют на верхнем уступе карь- ера 2 перекрытие 9 с установкой вертикальных труб 10 из полиэтилена (фиг. 1, 2), После монтажа перекрытия 9 производят его засыпку сверху породами вскрыши и рекультивацией поверхности. В полости 8 по окончании выемки из них полезного ископаемого нагнетают гидроупорный материал и создают под дном карьера 2 - подземного сооружения, гидроупорную завесу. Вертикальные трубы 10 нижней своей частью устанавливают и закрепляют в скважинах 7 (фиг. 1).

0 Пример. Месторождение песчано-гли- нистых фосфорных руд залегает в виде выдержанного пласта горизонтального падения на глубине до 60 м. Мощность балансовых руд 10-18 м. Отработка их велась

5 карьером. Конечные параметры карьера: ширина 0,5 км, длина 2 км, глубина 60 м. По контуру карьера бурят наклонные скважины диаметром 146 мм на глубину 80 м и на расстоянии от границы карьера не менее 50

0 м гидравлическим способом, а затем в восходящем порядке в скважинах формируют целики из смеси цементного раствора и пород вскрыши (песок) с нагнетанием ее гидроспособом. После закрепления целиков

5 производят доработку запасов карьера путем сглаживания уступов карьера и бурения со дна карьера до подстилающих пород вертикальных нисходящих скважин с обсадкой трубами диаметром 168 мм на глубину до 50

0 м. Способом скважинной гидродобычи через эти скважины разрабатывают остаточные, забалансовые запасы нижних горизонтов месторождения. Одновременно в вертикальных скважинах и на 2/3 высоты

5 карьера (40 м) устанавливают 3-5 вертикальных труб из полиэтилена диаметром 160-210 мм с закреплением их на откосе карьера растяжками. На первом, самом верхнем уступе карьера и на трубах закрепляют

0 арочное перекрытие в форме свода естественного равновесия массы насыпанных на него пород вскрыши из полимерного материала. В полости СГД нагнетают синтетические смолы типа МФ-1 и создают

5 гидроизоляцию днища подземного сооружения. Дополнительный объем добытой руды за счет сглаживания уступов карьера и СГД составил около 30 тыс. м . Полезный объем подземного сооружения

0 около 100 тыс. м3.

Применение предложенного способа возведения подземных сооружений при разработке месторождений полезных ископаемых позволит получить положительный

5 эффект, выражающийся в следующем: увеличивается полезный объем сооружения за счет максимального использования выработанного пространства и соответственнс снижаются затраты на его сооружение; повышается надежность и долговечность подземного сооружения за счет закрепления откосов карьера и гидроизоляции его днища; создаются благоприятные эколо- го-социальные условия эксплуатации подземного сооружения ввиду наличия сообщения его с поверхностью, с подземными резервуарами, изоляции днища; повышается полнота выемки полезного ископаемого.

Формула изобретения 1. Способ возведения подземных сооружений при разработке месторождений полезных ископаемых, включающий отработку балансовых запасов месторождения с образованием выработки, формирование опорных элементов в бортах выработки, монтаж перекрытия над выработкой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности возведения подземных сооружений за счет увеличения их долговечности при снижении затрат и потерь полезного ископаемого при возведении сооружений, отработку балансовых запасов месторождения ведут карьером с удалением пород вскрыши, формирование опорных элементов производят в плоскости скольжения пород в бортах бурением до почвы мес- торождения наклонных скважин с последующим созданием в последних целиков, затем производят доработку бортов

карьера до контура подземного сооружения, дно карьера разбуривают рядами нисходящих вертикальных скважин, на дне карьера устанавливают вертикальные трубы

на высоту перекрытия, монтируют перекрытие, после чего осуществляют доработку забалансовых запасов месторождения через пробуренные в дне скважины и вертикальные трубы и производят засыпку перекрытия породами вскрыши с последующей рекультивацией поверхности.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что наклонные скважины бурят гидравлическим методом.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и- й с я тем, что целики создают из смеси пород вскрыши с цементным раствором.

4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что доработку забалансовых запа- сов месторождения через нисходящие вертикальные скважины производят скважинной гидродобычей.

5. Способ по пп. 1-4, отличающий- с я тем, что трубы выполняют из полиэтиле- на и нижней частью закрепляют в нисходящих вертикальных скважинах.

6. Способ по пп. 1-5, отличающий- с я тем, что после отработки забалансовых запасов через нисходящие вертикальные скважины формируют гидроупорную завесу.

Изобретение относится к горной промети и м.б. использовано для возведения подземных сооружений (ПС) при разраб. м-ний полезных ископаемых. Цель - повышение эффективности возведения за счет увеличения их долговечности при снижении затрат и потерь полезных ископаемых при возведении сооружений. Отработку балансовых запасов м-ния ведут карьером 2 с образо9 ю ванием выработки и удалением пород вскрыши, В бортах выработки формируют опорные элементы. Для этого в плоскости скольжения пород в бортах бурят наклонные скважины 3 до почвы м-ния 1. В последних создают целики 5 путем нагнетания смеси пород вскрыши с цементным раствором. Затем производят доработку бортов карьера до контура ПС. Дно карьера 2 разбуривают рядами нисходящих вертикальных скважин (НВС) 7. На дне карьера 2 устанавливают вертикальные трубы 10 на высоту перекрытия 9. Затем монтируют перекрытие 9. После этого осуществляют доработку забалансовых запасов м-ния 1 через пробуренные в дне скважины 7 и трубы 10, например, скважинной гидродобычей. Перекрытие 9 засыпают породами вскрыши с последующей рекультивацией поверхности. Наклонные скважины 3 бурят, например, гидравлическим методом. Трубы 10 выполняют, например, из полиэтилена. Нижнюю их часть закрепляют в НВС 7. После отработки забалансовых запасов через НВС 7 возможно формируют гидроупорную завесу. 5 з.п. ф-лы, 2 ил. ел С xi 00 чО 1-х О Ы