Способ осушения выемочных полей

 

Использование: изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке полезных ископаемых с устойчивыми обводненными породами основной кровли с низкими фильтрационными свойствами. Технический результат - повышение эффективности, ускорение осушения и исключение или значительное снижение риска прорыва подземных вод в горные выработки. Сущность изобретения: в выемочном поле сооружают с поверхности водопонижающие скважины и проводят предварительное осушение. Затем проходят горные выработки и нарезают выемочные столбы, под углом к продольным осям которых нарезают дренажный выемочный столб, одну из его оконтуривающих выработок проводят вдоль проектируемых разрезных выработок. Параллельно другой оконтуривающей выработке проводят дренажную выработку с отставанием на величину зоны опорного давления от лавы отрабатываемого дренажного выемочного столба. Из дренажной выработки в дренажную полость бурят восстающие скважины. Затем вприсечку или с оставлением целика от отработанного дренажного выемочного столба, нарезают разрезные выработки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для осушения выемочных полей при разработке подземным способом месторождений полезных ископаемых с устойчивыми обводненными породами основной кровли с низкими фильтрационными свойствами.

Известен оконтуровочно-опережающий способ осушения выемочных полей, включающий проведение на уровне разрезной печи или на некотором расстоянии от нее параллельно штрекам главных направлений опережающей дренажной выработки, вслед за подвиганием забоя которой для осушения надугольных песков бурят наклонные опережающие скважины на расстоянии, равном 25-50 м друг от друга, устанавливают между ними забивные фильтры.

Осушение выемочных полей известным способом в условиях устойчивых обводненных пород основной кровли с низкими фильтрационными свойствами малоэффективно для начала ведения очистных работ. Действительно осушение надугольных песков улучшит условия для прохождения горных выработок, но не обеспечивает осушение основной кровли, что будет являться препятствием при отработке выемочного столба лавой, так как осадка и обрушение основной кровли приведут к образованию трещиноватости и интенсификации водоотдачи вышележащих пород, которые будут угрожать прорывами воды и выносом песка в горные выработки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ осушения выемочных полей, включающий сооружение с поверхности водопонижающих скважин, откачку подземных вод, проведение горных выработок, нарезку дренажных выемочных столбов первого этапа отработки, с длиной лавы меньшей величины полной посадки основной кровли, и последующего этапа отработки, отработку выемочных столбов двумя этапами с формированием дренажной полости под устойчивыми обводненными породами кровли выемочных столбов первого этапа, сооружение восстающих скважин из горных выработок в дренажные полости, снятие напоров воды и отработку столбов последующего этапа [1] Одним из недостатков известного решения является то, что наиболее осушенным выемочный столб первого этапа отработки становится после того, как над его продольной осью образовали дренажную полость и из этой полости сняли напоры воды. Этот же недостаток относится и к выемочным столбам второго этапа отработки, так как осушенными фактически являются лишь породы со стороны отработки столбов, в то время как со стороны целика, или границы выемочного поля, осушение проводят лишь путем бурения водопонижающих скважин, что недостаточно в условиях устойчивых обводненных пород основной кровли с низкими фильтрационными свойствами. Таким образом, начало отработки выемочного столба любого этапа является наиболее опасным с точки зрения прорыва подземных вод со стороны кровли, что подтверждается практическими данными. Прорывы подземных вод с выносами песка являются мощным фактором, сдерживающим нагрузку на шахту и очистные забои, развитие горных работ, приводящие к потере горной техники и выходу из строя на длительное время целых участков шахтных полей.

Сущность изобретения заключается в том, что под углом к продольным осям нарезаемых выемочных столбов последующего этапа нарезают дренажный выемочный столб, одну из оконтуривающих выработок которого проводят вдоль разрезных выработок выемочных столбов последующего этапа, параллельно другой оконтуривающей выработке дренажного выемочного столба проводят дренажную выработку, которую нарезают с отставанием на величину зоны опорного давления от лавы отрабатываемого дренажного выемочного столба, восстающие скважины в дренажную полость бурят из дренажной выработки, вприсечку, или с оставлением от отработанного участка дренажного выемочного столба, нарезают разрезные выработки выемочных столбов последующего этапа.

Кроме того, дренажный выемочный столб нарезают под прямым углом к продольным осям выемочных столбов последующего этапа.

Кроме того, разрезные выработки выемочных столбов последующего этапа нарезают в зоне установившегося горного давления обрушенных пород от подвигания лавы дренажного выемочного столба.

Изобретение направлено на повышение эффективности осушения выемочных полей в районе расположения разрезных выемочных столбов. Наличие мощных устойчивых обводненных пород основной кровли с низкими фильтрационными свойствами требует не только осушения выемочных столбов различными известными способами, которые обычно наиболее эффективны после выхода лавы из монтажной камеры и обрушения пород кровли следом за ее подвиганием. При этом начала выемочных столбов в районе расположения разрезных выработок остаются наименее осушенными и опасными с точки зрения прорывов подземных вод при выходе лавы из монтажной камеры. Действительно нарезанные выемочные столбы, оконтуренные со всех сторон выработками, осушают длительное время путем бурения скважин, установки забивных фильтров и пр. и, в конечном итоге, снимают напоры воды до безопасного уровня над самим выемочным столбом. Наиболее опасным является место расположения разрезных выработок, которые находятся на границе выемочного столба, в самом его начале, и со стороны, противоположной направлению отработки столбов второго этапа, могут подвергаться опасности прорывов подземных вод. Для предупреждения возможности прорыва подземных вод на границе выемочных столбов вблизи разрезных выработок при выходе лавы из монтажной камеры, наиболее рациональным является формирование большого размера дренажной полости, расположенной вдоль разрезных выработок. В этом случае мы заранее, до начала очистных работ, снимаем напоры воды из дренажной полости и осушаем породы кровли в окрестностях разрезной выработки, тем самым сводим к минимуму вероятности прорыва воды в лаву при выходе ее из монтажной камеры. Сформировать большого объема дренажную полость нам позволяет отработка дренажного выемочного столба, нарезаемого вдоль разрезных выработок последующего этапа отработки. Отрабатывая дренажный выемочный столб, мы принимаем основную массу воды в дренажную полость, образуемую этим первоочередно отрабатываемым дренажным столбом с длиной лавы, меньшей величины полной посадки основной кровли. Очевидно, что принять воду из дренажной полости легче и имеет смысл до начала очистных работ в выемочных столбах последующего этапа отработки. Для того, чтобы обезопасить от прорывов воды дренажный выемочный столб, рядом с ним проходят дренажную выработку, из которой бурят в дренажную полость восстающие скважины для снятия напоров из дренажной полости.

Технический результат заявляемого решения в сравнении с прототипом заключается в повышении эффективности и ускорении осушения выемочных полей в районе расположения разрезных выработок выемочных столбов в условиях устойчивых обводненных пород основной кровли с низкими фильтрационными свойствами. Заявляемое решение позволяет исключить, или значительно снизить риск прорыва подземных вод в горные выработки при выводе лав выемочных столбов осушаемого выемочного поля из монтажных камер.

На фиг. 1 показана схема осушения выемочного поля в плане; на фиг. 2 вид по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 этапы отработки способа.

На чертежах показаны: выемочное поле 1, горные выработки главных направлений 2, выемочные столбы последующего этапа отработки 3, 4, 5, 6, 7, выемочные горные выработки 8, границы выемочного поля 9, дренажный выемочный столб 10, одна из оконтуривающих выработок 11 дренажного выемочного столба, разрезная выработка 12, другая оконтуривающая выработка 13 дренажного выемочного столба, дренажная выработка 14, зона опорного давления l, лава 15, водопонижающие скважины 16, породы основной кровли 17, дренажная полость 18, восстающие скважины 19.

Способ осуществляется следующим образом. В намеченном к отработке выемочном поле 1 сооружают с поверхности водопонижающие скважины с водоотливными средствами и производят предварительное осушение выемочного поля, путем откачки подземных вод до безопасного для проведения горных выработок уровня. Затем проходят горные выработки главных направлений 2 и нарезают выемочные столбы 3, 4, 5, 6, 7 последующего этапа отработки, путем проведения выемочных 8 горных выработок. Вдоль границы 9 выемочного поля 1 или границы выемочной панели, намеченной к отработке, под углом к продольным осям выемочных столбов 3, 4, 5, 6, 7 нарезают дренажный выемочный столб 10. Если позволяет конфигурация выемочного поля 1, дренажный выемочный столб 10 нарезают под прямым углом к продольным осям выемочных столбов 3, 4, 5, 6, 7. Ширину дренажного выемочного столба 10 (длину лавы) принимают меньшей величины полной посадки основной кровли с налегающими породами. Одну из оконтуривающих выработок 11 дренажного выемочного столба 10 проводят вдоль проектируемых разрезных выработок 12. Параллельно другой оконтуривающей выработке 13 дренажного выемочного столба 10 проводят дренажную выработку 14, которую нарезают с отставанием на величину зоны опорного давления l от лавы 15 отрабатываемого дренажного выемочного столба 10. Перед началом работы лавы 15 дренажного выемочного столба 10 вдоль его продольной оси размещают водопонижающие скважины 16. При отработке дренажного выемочного столба 10 под устойчивыми обводненными породами 17 основной кровли формируют дренажную полость 18 и ведут из нее откачку воды через водопонижающие скважины 16. В связи с тем, что породы основной кровли 17 имеют низкие фильтрационные свойства из дренажной выработки 14 в дренажную полость 18 бурят восстающие скважины 19, обеспечивающие максимальный водозабор и наиболее эффективное осушение пород кровли в этих условиях. Следом за подвиганием лавы 15 дренажного выемочного столба 10 вприсечку, или если не позволяют горно-геологические условия, с оставлением целика полезного ископаемого (не показан) шириной 7-10 м проходят разрезные выработки 12. В условиях неустойчивых непосредственных боковых пород разрезные выработки желательно проходить в зоне установившегося горного давления лавы 15 дренажного выемочного столба 10, что составляет например для условий Подмосковного угольного бассейна 30-70 м. С целью наиболее благоприятной отработки выемочных столбов последующего этапа 3, 4, 5, 6, 7 их предпочтительно нарезать различной ширины. Например, выемочные столбы 3, 5, 7 шириной меньшей величины полной посадки основной кровли, а выемочные столбы 4, 6 длиной, обеспечивающей посадку основной кровли. Тогда после отработки дренажного выемочного столба 10 и снятия напоров воды из его дренажной полосы 18, отрабатывают выемочные столбы 3, 5, 7, над которыми в свою очередь также создают дренажные полости, из которых откачивают воду через водопонижающие скважины. Затем отрабатывают расположенные между ними выемочные столбы 4 и 6.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОСУШЕНИЯ ВЫЕМОЧНЫХ ПОЛЕЙ, включающий сооружение с поверхности водопонижающих скважин, откачку подземных вод, проведение горных выработок, нарезку дренажных выемочных столбов первого этапа отработки с длиной лавы меньше величины полной посадки основной кровли и последующего этапа отработки, отработку выемочных столбов двумя этапами с формированием дренажной полости под устойчивыми обводненными породами кровли выемочных столбов первого этапа, сооружение восстающих скважин из горных выработок в дренажные полости, снятие напоров воды, нарезку разрезных выработок и отработку выемочных столбов последующего этапа, отличающийся тем, что под углом к продольным осям нарезаемых выемочных столбов последующего этапа нарезают дренажный выемочный столб, одну из оконтуривающих выработок которого проводят вдоль разрезных выработок выемочных столбов последующего этапа, параллельно другой оконтуривающей выработке дренажного выемочного столба проводят дренажную выработку, которую нарезают с отставанием на величину зоны опорного давления от лавы отрабатываемого дренажного выемочного столба, восстающие скважины в дренажную полость бурят из дренажной выработки, а разрезные выработки выемочных столбов последующего этапа нарезают вприсечку или с оставлением целика от отработанного дренажного выемочного столба.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дренажный выемочный столб нарезают под прямым углом к продольным осям выемочных столбов последующего этапа.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что разрезные выработки выемочных столбов последующего этапа нарезают в зоне установившегося горного давления лавы дренажного выемочного столба.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3