Способ предотвращения затопления подрабатываемых участков земной поверхности грунтовыми и поверхностными водами Советский патент 1993 года по МПК E21F16/00 

уровня воды подземного водотока, может происходить затопление земной поверхности.

Целью изобретения является сохранение существующего уклона рельефа, упрощение дренажных работ и снижение затрат на их проведение.

Цель достигается тем, что предварительно отрабатывают полезное ископаемое под естестве нными понижениями рельефа, а дальнейшую отработку ведут в сторону повышения рельефа местности,при этом оптимальное оседание земной поверхности на участке отработки полезного ископаемого определяют согласно соотношения

j/n-1 .в, .

где j/n - оседание земной поверхности от данного выемочного участка (лавы), м;

7п-1 - оседание земной поверхности над предыдущим соседним участком отработки, м;

Ьг.в- - глубина от поверхности до уровня грунтовых вод, м,

а также, при-подработке естественного понижения рельефа полезное ископаемое отрабатывают выемочным участком, размеры которого определяют согласно соотношения

Di D2

VD12+D2T

.2,5 - - 12,5, m

где Di,D2 - размеры выемочного участка по падению и восстанию пласта, соответственно, м; .

Н - глубина от земной поверхности до пласта в месте естественного понижения, м; ...

m - выемочная мощность пласта, м; а в месте естественного понижения рельефа бурят водопонижающие ск важины, при этом скважины бурят до глубины, определяемой согласно соотношения

30 m где he - глубина бурения скважин, м;

пн - мощность наносов, м;

m - вынимаемая мощность пласта, м.

На чертеже изображены шахтное поле рельефом земной поверхности в изолиниях 10с указанными на них высотными отметками, выход пласта под наносы 11, выемочные участки (лавы) - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, водоспускные скважины 9.

Способ реализуется следующим образом.

Отработку полезного ископаемого начинают под естественным понижением рельефа, т.е. под участком с наименьшими высотными отметками 10. На чертеже вые0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

мочныС; участок, отрабатываемый в первую очередь, показан под цифрой 1. Затем отрабатывают полезное ископаемое в сторону увеличения высотных отметок рельефа, т.е. в сторону его повышения. Это участки 2, 3, а затем 4,5, а также 6,7,8 и т.д.Это позволит сохранить общий уклон рельефа в сторону его естественного понижения. При этом необходимо учитывать тот факт, что затопление мульд сдвижения происходит во всех участках, когда оседание земной поверхности превышает глубину уровня воды аллювиальных потоков.

Поэтому необходимо, чтобы оседание земной поверхности от выемки участка 1 было меньше глубины от земной поверхности до уровня залегания грунтовых вод, а оседание от соседних участков 2, 3 и т.д., вынимаемых вслед за участком 1, было равно или меньше оседания над участком 1, т.е. необходимо соблюсти условие:

J/n-1 Г}п Ьг.в ,

где 7п оседание земной поверхности от данного выемочного участка (лавы), м;

/л-1 - оседание земной поверхности над предыдущим соседним участком отработки, м;

hr.B. - глубина от поверхности до уровня грунтовых вод, м.

Выполнение этого условия при последо- вательной отработке полезного ископаемого в сторону повышения рельефа (увеличения высотных отметок) позволяет сформировать рельеф с постоянно плавным уклоном, аналогичным естественному, что предотвращает: во-первых, выход грунтовых вод (аллювиальных и др.) на земную поверхность и затопление ими подрабатываемого участка: во-вторых, скапливание поверхностных вод в изолированных друг от друга мульдах сдвижения и перетекание их в район естественного понижения рельефа, подработанного выемочным участком 1. Управление величиной оседания земной поверхности легко произвести с помощью хорошо разработанных и давно применяемых известных горных мер (закладка выработанного пространства, выемка пласта на неполную мощность и т ,д.) в зависимости от экономической целесообразности.

С понижением рельефа при отработке полезного ископаемого одновременно увеличивается как площадь, так и интенсивность сбора поверхностных вод, которые будут скапливаться на выемочным участке 1 в районе естественного понижения рельефа. Предотвращение затопления подрабатываемого участка поверхностными водами осуществляется следующим образом, под

естественным понижением рельефа отрабатывают участок 1. размеры которого определяют согласно соотношения

Di D2

VDi2+D2

- 2.5- -12,5, 2m

где Di,D2 - размеры выемочного участка по падению и восстанию пласта, соответственно, м;

Н - глубина от земной поверхности до пласта в месте естественного понижения рельефа, м;

m - вынимаемая мощность пласта, м.

Это позволяет сформулировать над выработанным пространством данного участка зону водопроводящих трещин, высота которой достигнет наносов. -Зависимость высоты зоны водопроводящих трещин от размеров выработанного пространства подтверждена натурными исследованиями в условиях Кизеловского угольного бассейна, где велись наблюдения за потерей про- мувочной жидкости в сважинах, пробуренных в поверхности в выработанное пространство для тушения подземных пожаров.

Соотношение размеров выработанного пространства и высоты зоны водопроводящих трещин, полученное из экспериментальных данных, представлено в таблице.

В связи с тем, что наносы не позволяют дренировать поверхностные и грунтовые воды в выработанное пространство, то их

перебуривают водопонижающими скважинами 9, через которые перепускают воду в зону водопроводящих трещин, по которой она проходит в выработанное пространст- во, а потом выдается на поверхность через шахтный водосборник. При этом глубина скважин определяется из соотношения:

f.

где hc - глубина скважины, м; hH - мощность наносов, м; m -. вынимаемая мощность пласта, м. Такая глубина позволяет достичь забоем скважины верхней зоны водопроводя- щих трещин, сформированной над выработанным пространством выемочного участка 1.

Эффект достигается тем, что, во-первых, нет необходимости бурить скважины над всеми выемочными участками (2, 3, 4 и т.д.), т.к. поверхностные воды скапливаются только над выемочным участком 1, во-вторых, нет необходимости бурить глубокие скважины, чтобы подсечь зону водопрово- дящих трещин над горными работами, прой- денными на большой глубине. Таким образом, снижение затрат на проведение дренажных работ очевидно.

Данный способ позволяет предотвра- тить затопление подрабатываемых площадей поверхностными и грунтовыми водами, упростить и снизить затраты на дренажные работы.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Способ предотвращения затопления подрабатываемых участков земной поверхности грунтовыми и поверхностными водами, включающий формирование уклона ре/|ьефа земной поверхности отработкой полезного ископаемого в определенном порядке, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения затопления подрабатываемых площадей водами за счет сохранения первоначального уклона рельефа земной поверхности, при формировании уклона земной поверхности первоначально отрабатывают полезное ископаемое под участком рельефа поверхности с наименьшими высотными отметками и в этом месте бурят водопонижающие скважины, а дальнейшую отработку полезного ископаемого ведут в сторону повышения рельефа, при этом осуществляют регулирование величины оседаний земной поверхности над конкретными

участками отработки согласно соотношению

J/n-1 Г)п hr.B .

где - оседание земной поверхности над данным выемочным участком (лавой), м;

- оседание земной поверхности над предыдущим соседним участком отработки (лавой), м;

Нг.в. - глубина от земной поверхности до уровня грунтовых вод. м.

. °1D2 2.5 JJ-12.5. Di2+D22m

где Di,Da - размеры выемочного участка по падению и восстанию пласта соответственно, м;

H - глубина от земной поверности до пласта в месте естественного понижения рельефа, м;

m - вынимаемая мощность пласта, м.

3, Способ по п.2, отличающийся тем, что глубину, скважин hc определяют согласно соотношению 30 m где hH - мощность наносов, м,

hc (I +