Способ шахтного дренажа

 

Изобретение относится к горной про.мсти и м.б. использовано при разработке месторождений полезных ископае.мых для защиты очистных горных выработок от обводнения . Цель изобретения - повышение эффективности дренажных работ и сокращение затрат на осушение за счет обеспечения надежного сопряжения зоны трещиноватости (ЗТ) в зоной водопроводящих трещин (ВПТ) и более полного перехвата потока поземных вод. В скальных или полускальных породах проходят водоприемную выработку на расстоянии от кровли залежи , определяемом из соотношения, приведенного в изобретении. Для формирова1П1я ЗТ из выработок в зону ВПТ разбуривают восстающие скважины (С). При этом ЗТ формируют анизотропной по проницаемости с повыщенной нроницаемостью пород в вертикальном направлении. Для повьинения дренажного эффекта ряды С ориентируют по нормали к потоку подземных вод в зоне ВПТ. При этом С заряжают зарядами ВВ с учетом задаваемой кривизны нижней границы ЗТ. Взрыванием зарядов ВВ образуют верхнюю и нижнюю границы ЗТ. Нижнюю границу ЗТ образуют вогнутой ниже контура зоны ВПТ. Отвод воды из ЗТ производят через сопряженные устья С. 3 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!) 4 E 21 Е 16/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 4174730/22-03 (22) 05.01.87 (46) 30.10.88. Бюл. ¹ 40 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по 0cvшению месторождений полезных ископаемых. специальным горным работам, руди <чной I е<>логии и маркшейдерскому делу (72) !О < .. Осипенко. Н. Б. Денчик, М) хортых, (О. М. Крестников и 1.. !! 11иса« li ! 53) с>22 522 (088 8) (56) авторское свидетельство СССР

Л (i7(i737, кл. Е 2! Е 16/00, 1978.

Лвторское свидетельство СССР № 666276. кл. Е. 21 F 16/00, 1978. (54) СГ1ОСОБ ШАХТНОГО ДРЕНАЖА (57) Изобретение относится к горной промсти и м.б. использовано при разработке месторождений полезных ископаемых для защиты очистных горных выработок от обводнения. Цель изобретения — повышение эффектI<вности дренажных работ и сокращс„„Я0„„1434135 А1 ние затрат на осушение за счет обеспечения надежного сопряжения зоны трещиноватости (3T) в зоной водопроводящих трещин (ВПТ) и более полного перехвата потока поземных вод. В скальных или полускальных породах проходят водоприемную выработку на расстоянии от кровли залежи, определяемом из соотношения, приведенного в изобретении. Для формирования

3Т из выработок в зону ВГ1Т разбуривани восстающие скважины (С). При этом:iT формируют анизотропной по проницаем<исти с <ювышенной проницаемостью пород H вертикальном направлении. Для повышения дрена кного эффекта ряды С ориентирук т

l1o нормали к потоку подземных вод в зон«

ВГ1Т. Г1ри этом С заряжают зарядами ВВ с учстом задаваемой кривизны нижней границы ВТ. Взрыванием зарядов ВВ обр»зуют верхнюю и нижнюю границы ЗТ. Нижнюю границу 3Т образуют вогнутой ниже контура зоны ВПТ. Отвод воды из 3Т производят через сопряженные устья С. 3 ил.

1434135 где h;—

farl т

Ут—

40

М;

Hr 11 а для безнапорного водоносноного горизонта, по эмпирической

Изобретение относится к горной промыш,ленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых для зашиты очистных горных выработок от обводнения.

Целью изобретения является повышение эффективности дренажа и сокращение за, трат на осушение за счет обеспечения надежного сопряжения зоны трещиноватости с зоной водопроводящих трещин и более полного перехвата потока подземных вод.

На фиг. 1 изображена схема участка дре1

I пажа с пройденными штреком и восстаюI шими скважинами; на фиг. 2 -- разрез A--Л

j на фиг. 1; на фиг. 3 — — участок после фор1 мирования анозотропной по проницаемости ! зоны трещиноватости.

Способ осуществляется следующим Образом.

В скальных или полускальных породах

1, в кровле которых залегает водоносный горизонт 2, с напором подземных вод на кон туре питания Н„, а на контуре подработки

j h в висячем боку залежи 3 с отработана ным участком 4 проходят водоприемную вы работку 5 на расстоянии 1. от кровли залежи, определяемой из соотношения

Н6 Н ° — Hd .сов,,1 1. . " сов.c„(1)

s in(rl+ Рт) s in(+ P" где Н6 — высота зоны блокового сдвига пород, м;.

H — Bl>IcoTB зоны ВОДОПРОводЯщих TPE щин, м;

d. — угол падения рудной залежи, гряд; фт — ВНЕШНИЙ ОтНОСИтЕЛЬНО ВЫ 126OTIIIIного пространства угол между контуром зоны водопроводя1цих трещин и горизонтом, град.

Расположение выработки 5 на расс IOHнии, удовлетворяющем условию (1), позволяет в последующем обеспечить надежное сопряжение зоны 6 трещиновятости с зоной

7 водопроводягцих трещин, что является необходимым условием наиболее полногo перехвата потока подземных вод из подрабатываемого водоносного горизонта 2 в залежь 3. Если выработка 5 находится на расстоянии L(— —.— "— cos<, то зона 6 трещиИ Hf<+Pv новатости размещена B нарушенных сдвижением породах зоны 8 блокового сдвига и поток подземных вод по зоне 7 водопроводящих трещин, минуя зону 6 трещиноватости, поступает в залежь 3, т. е. формирование зоны 6 трещиноватости не ока:1ывает дренажного эффекта. Если 1 >-В- =Н--„

6 1т (-1-)З„ хсозы, не достигается сопряжение зоны 6 трещиноваfocTH с зоной 7 водопроводящих трещин и из-за низкой водопроницаемости скальных и полускальных пород 1 невозможно обеспечить перехват потока подземных вод.

Для формирования зоны 6 трещиноватости из выработки 5 в зону 7 водопроводящих трещин разбуривают восстающие скважины 9. Глубину восстающих скважин

9 определяют из необходимости формирования зоны трещиноватости заданной высоты и сохранения устьев восстающих скважин 9 для последующего организованного отвода воды в выработку 5. Производственными испытаниями способа установлено, что длина 1,„восстающих скважин 9 должна не менее чем на 5 м превышать высоту

h; формируемой зоны 6 трещиноватости, т.е. удовлетворять условию

1,) h; +5. (2)

Зону трещиноватости формируют высотой, определяемой по следующей эм п иричесKoÉ зависимocTH:

Н- — ha i — 1

h,-b — - . " + m,tgy, — -, (3)

L в п от n-1 высота зоны трещиноватости в I-м ряду скважин, м; порядковый номер ряда скважин, где i=1,2..., п; количество рядов скважин; ширина зоны трещиноватости, м; внешний относительно выработанного пространства угол между контуром зоны водопроводящих трещин и горизонтом, град; безразмерный эм пирический коэффициент, равный 0,1; напор подземных вод на контуре питания, м; напор подземных вод на контуре подработки водоносного горизонта, м; расстояние от контура подработки водоносного горизонта до контура его питания, м; мощность подрабатываемого водоносного горизонта, м, где i = 1,2, причем

М„ для напорного водоносного горизонта, и шириной, определяемой зависимости (П1т (!

cLv, 1хь 1 т ф где с — безразмерный эмпирический коэффициент, равный 0,8;

7,— влажность осушенной руды в массиве горных пород, доли ед.;, Р— средняя суточная производительность очистного блока (забоя), м /сут;

1434135

Формула изобретения

55 (— длина зоны трещиноватости Но простиранию рудной залежи, м;

}(— коэффициент фильтрации подрабатываемого водоносного горизонта, м/сут;

W1 влажность отбито"руды,,доли ед., где i=1,2, причем влажность отбитой руды выбирают из условий

W z Ъ,если влажность руды

)1т не нормируется, L

Ъ «W„, если влажность руды норм и руется, где W — влажность отбитой руды, при которой начинают проявляться гидрогеологические осложнения, доли ед.;

W> — нормативная влажность отбитой руды, доли ед.

Длину 1р зоны 6 трещиноватости по простиранию залежи 3 принимают равной длине защищаемого от обводнения участка горных работ. Зону 6 трещиноватости указан ных выше геометрических параметров (h,, m, f ) формируют анизотропной по проницаемости с повышенной проницаемостью пород в вертикальном направлении и чередованием хорошо проницаемых участков со слабопроницаемыми участками по направлению потока подземных вод в зоне 7 водопроводяших трещин. Для этого восстающие скважины 9 располагают рядами, расстояние между ними выбирают равным

Кр — — 1, 2КС; (5) где R р — расстояние между рядами скважин, м;

Я, расстояние между скважинами в ряду, м.

В случае, если гп «К, проходят два ряда восстающих скважин 9 на внутреннем и внешнем контурах зоны 6 трещиноватости.

Для повышения дренажного эффекта за счет предания зоне 6 трещиноватости анизотропных по направлению потока фильтрационных свойств ряды восстающих скважин

9 ориентируют по нормали к потоку подземных вод в зоне 7 водопроводяших трещин.

Расстояние между восстающими скважинами 9 (R,) в рядах определяют по известной методике.

Скважины 9 заряжают зарядами ВВ от забоя на высоту h; с учетом задаваемой кривизны нижней )раницы зоны 6 трещиноватости. Формирование трещин преимущественно вертикальной ориентировки можно выполнить, например, путем установки в скважину 9 трубы с прорезями в зоне располо. жения заряда. В нижней части 10 восстающей скважины 9 труба оставляется глухой.

Прорези в трубе ориентируют по нормали к потоку подземных вод в зоне 7 водопроводяших трещин.

Затем путем направленного взрывания скважинных зарядов ВВ формируют зону

6 трещиноватости, анизотроиную по проницаемости, с охватом двух зон: зоны 7 водопроводя щи х трещин и подстилающих ее слабопроницаемых горны: пород 1. При этом нижнюю границу зоны трещиноватости образуют вогнутой ниже контура зоны водопроводяших трещин.

Вода из водоподрабатываемого водоносного горизонта 2 по зоне 7 водопроводящих трещин поступает к зоне 6 трещиноватости (путь движения зоны показан стрелками), анизотропной llo проницаемости, и по глухим обсадным трубам сохраненных устьев восстающих скважин 9 поступает в горные выработки 5. Далее по горным выработкам вода направляется к шахтной водоотливной установке.

При угрозе прорывов воды участок работ, на котором проводят дренаж, изолируют от остальных выработок водонепроницаемыми перемычками.

Формирование анизотропной по проницаемости зоны трещиноватости с повышенной проницаемостью в вертикальном направлении с частичным охватом двух зон (зоны водопроводящих трещин 7 и подстилающих ее слабопроницаемых пород 1), сопряжение зоны 6 трещиноватости с зоной 7 водопроводящих трещин, придание нижней границе зоны 6 трещиноватости вогнутой формы и размещение ее ниже границы 11 зоны водопроводящих трещин 7 обеспечивает более полный перехват потока подземных вод из подрабатываемого водоносного горизонта 2 в залежь 3. Формирование зоны 6 трещиноватости с расчетными параметрами (длина, ширина, высота), а также с фильтрационными свойствами, изменяющимися по потоку подземных вод в зоне

7 водопроводящих трещин (чередование хорошо проницаемых и слабопроницаемых горных пород) позволит провести техническую оптимизацию шахтного дренажа.

Способ шахтного дренажа, включающий проходку водоприемной выработки, бурение из нее восходящих скважин в скальные и полускальные породы, заряжание скважин зарядами ВВ, формирование зоны трещиноватости с образованием ее верхней и нижней границ взрыванием скважинных зарядов ВВ и отвод воды из зоны трещиноватости через сопряженные устья скважин, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности дренажных работ и сокрашения затрат на осушение за счет обеспечения надежного сопряжения зоны трещи новатости с зоной водопроводящих трещин и более полного перехвата потока

1434135 где

Н вЂ” — высота зоны блокового сдвига пород, м;

Н вЂ” высота зоны водопроводяших трещин, м; угол падения залежи, град; подземных во L, водоприемную выработку проходят на расстоянии L от кровли залежи, определяемом из соотношения

Нг Н вЂ” Н совс(- 1 -. .-г — - сов(, в in(и+у —,.) sin(d+ 1з„) p — внешний относительно выработанного пространства угол между контуром зоны водопроводящих трещин и горизонтом, град. зоны трешиноватости формируют на каждом шаге развития зоны водопроводяших трещин анизотропной по проницаемости с повышенной проницаемостью пород в вертикальном направлении, а нижнюю границу зоны трещи новатости образуют вогнутой ниже контура зоны водопроводяших тре ци н.

A - 4

ff б /О

Составитель A. „1огинский

Редактор И. Рыбченко Техред И. Верес Корректор В. Гирняк

Зак аз 5532/36 Тираж 426 Поди иснос

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4