Способ осушения горных пород и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК E02D19/10 

Изобретение относится к строительству, в частности косушению водоносных пластов над подземными выработками.

Цель изобретения - повышение эффективности осушения.

На чертеже изображена схема осуществления способа.

Способ осушения горных пород осуществляют следующим образом.

Сооружают подземную горную выработку, из которой сооружают восстающие нагнетательную 1 и водоотводящую 2 скважины.

Через нагнетательную скважину подают в водоносный.пласт сжатый воздух, который отжимает воду от верхнего водоупора вниз к водоотводящей скважине. Под воздействием дренажа происходит снижение пластового уровня воды (показано пунктирной линией) до безнапорного. Когда уровень воды достигнет верхней части водоотводящей скважины, в дренируемой воде появится воздух. В этот момент минимальный остаточный столб воды составит h0. и в водоотводящую скважину устанавливают эжекционную трубу 3. Сжатый воздух, проVI ю оо

4 СО

ON

ходя по эжекционной трубе, создает давление разрежение в затрубном пространстве, интенсифицируя отбор воды и пласта. Вода и воздух отводятся раздельно, соответственно, по затрубнрму пространству и внутри трубы 3. Уровень воды понижается на величину AS.

Устройство для осуществления способа содержит нагнетательную скважину 1 и водоотводящую 2 с эжекционной трубой 3 внутри. Стенки нагнетательной скважины 1 закреплены обсадной трубой 4 с фильтром 5, а стенки водоотводящей скважины 2 - обсадной трубой 6 с фильтром 7, Обсадная труба 6 в нижней части снабжена коническим патрубком 8. Эжекционная труба 3 установлена коаксиально обсадной трубе 6 и имеет в верхней части торцовую заглушку 9 и фильтр 10 в виде перфорационных отверстий в стенках, а в нижней части - коническую насадку 11, эквидистантную коническому патрубку 8.

Устройство работаот следующим обра-г

,36. м.

Обсадная труба 4 удерживает стенки нагнетательной скважины 1 и по ней через фильтр 5 закачивают сжатый воздух, который отжимает воздух к фильтру 7 обсадной трубы 6 водоотводящей скважины 2. Сжатый воздух через фильтр ТО попадает в эжекционнуютрубу 3 и, проходя через коническую насадку 11, создает разрежение. Эффект разрежения усиливается коническим патрубком 8, что способствует интенсификации отбора воды по пространству между сте.нками эжекционной трубы 3 и обсадной трубы 6. Торцовая заглушка 9 предотвращает попадание воды в трубу 3 через верхний торец,

П р и м е р. Предложенное техническое решение применялось на Таврическом гор- но-обогатительном комбинате, где осушали надрудный водоносный горизонт с помощью сжатого воздуха.

На указанном ГОКе разрабатывали подземными горными работами пластовое месторождение марганцевых руд. Кровля рудного пласта представлена маломощным (3-5 м) слоем глин, отделяющих руду от обводненных песков, Средняя мощность обводненных песков 3 м, в их кровле залегали глины, коэффициент фильтрации песков 2,5 м/сут, напор над подошвей песков достигал 15м. . .; :. . .

Отработка рудного тела проводилась выемочными столбами, которые подготавливали двумя нарезными штреками дли- ной 400-800 м, проходящими по руде на расстоянии 70 м друг от друга. Выемка руды проводилась с обрушением кровли.

Максимально допустимый столб воды в надрудном водоносном горизонте составлял 1м,

Для достижения эффекта осушения в

выемочных штреках пробурили восстающие дренажные скважины с шагом 10-30 м. Осушение проводилось с опережением ме- сяцев (время, в течение которого достигается требуемый остаточный столб

0 м). Через ряд восстающих скважин в надрудный пласт нагнетали сжатый воздух с созданием в нем постоянного давления 0,3 МПа, По одному из выемочных штреков каждую третью восстающую скважину оборудо5 вали как нагнетательную. Сжатый воздух подавали из шахтной магистрали. Конструкция нагнетательной и водоотводящей скважины одинакова: диаметр 70 мм, глубина. 5 м, обсадная труба-диаметр 50 мм, длина 4м.

0 Последнюю устанавливали в интервале глин. Ее фильтр длиной 1 м, устанавливали в нижней части обводненных песков.

Нагнетательную скважину оборудовали специальным оголовником и обратным кла5 паном. Дебит воздуха 40 м3/ч.

Водоотводящую скважину подключали к водосборному коллектору. Дебит одной скважины составлял 0,5 м3/ч. Осушение выемочных столбов до требуемых норм прово0 дилось в течение трех месяцев,

Для повышения эффекта использования сжатого воздуха и сокращения сроков подготовки выемочных столбов водоотводя- щую скважину оборудовали внутренней

5 эжекционной трубой диаметром 25 мм, которая состояла из перфорированной части длиной 0,3 м, глухой трубы длиной 4,7 ми конической насадки длиной 0,25 м. При этом, дебит одиночной дренажной скважи0 ны возрос с 0,5 до 0,8 м3/ч, а время подготовки выемочного столба сократилось с 3 до : 2,1 месяцев.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ осушения горных пород, .5 включающий проходку подземной горной выработки, сооружение нагнетательной и еодоотводящей скважин, подачу через нагнетательную скважину воздуха с одновременным отводом через водоотводящую 0 скважину воды и воздуха, о т л и ч а ю щ и й- е я тем, что, с целью повышения эффективности осушения, определяют момент появления воздуха в водоотводящей скважине, после этого устанавливают в ней эжекцион- 5 ную трубу для раздельного отвода воды и воздуха.

2. Устройство для осушения горных пород, содержащее нагнетательную и водоот- водящуго скважины в виде обсадных труб с фильтрами, отличающееся тем, что, с

целью повышения эффективности осуше-ет.в верхней части торцевую заглушку и

ния, обсадная труба водоотвода щей сква-фильтр в виде перфорационных отверстий в

жины снабжена коническим патрубкомстенках, а в нижней части коническую нав нижней части и коаксиальной эжекци-садку, эквидистантную коническому патрубонной трубой, при этом последняя име-5 ку.

Использование: строительство, осушение водоносных пластов над подземными выработками. Сущность изобретения: сооружают подземную горную выработку, на- гнетательную и водоотводящую скважины. Через нагнетательную скважину подают сжатый воздух, а через водоотводящую отводят воду. Определяют момент появления воздуха в водоотводящей скважине и устанавливают в ней эжекционную трубу, производят раздельный отвод воды и воздуха. Нагнетательная и водоотводащая скважины снабжены обсадными трубами с фильтрами. Обсадная труба водоотводящей скважины снабжена коническим патрубком в нижней части и коаксиальной эжекционной трубой, которая имеет в верхней части торцовую заглушку и фильтр в виде перфорационных отверстий в стенках. В- нижней части эжекционной трубы установлена коническая насадка, эквидистантная коническому патрубку. 2 с.п, ф-лы, 1 ил. /) С