Способ разработки месторождений в условиях многолетней мерзлоты

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки пластовых месторождений полезных ископаемых в условиях многолетней мерзлоты. Способ включает проведение вскрывающих и подготавливающих выработок, ведение очистных работ с управлением горным давлением полным обрушением, бурение скважин в подготовленный столб и подачу по ним холодной воды в отработанное пространство лавы. В районе месторождения бурят одну или несколько скважин глубже границы мерзлых пород до водоносного слоя, выкачивают по скважине холодную воду и подают ее в отработанное пространство лавы, причем перед подачей воды в это пространство заливают жидкий инертный газ в количествах, достаточных для последующего замораживания воды. В зимнее время обрушившиеся породы предварительно охлаждают холодным воздухом, пропускаемым через скважины, пробуренные в отработанное пространство. Изобретение позволяет сохранить вышележащий пласт ненарушенным и предотвратить возникновение сдвижений и провалов на поверхности. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки пластовых месторождений полезных ископаемых в условиях многолетней мерзлоты.

Известен способ разработки месторождений в условиях многолетней мерзлоты, включающий проведение вскрывающих и подготавливающих выработок, ведение очистных работ с управлением горным давлением полным обрушением, бурение скважин в отрабатываемый столб, подачу в отработанное пространство лавы через скважины холодной воды до полного заполнения пустот в обрушенных породах [1] - прототип.

Недостатком известного способа является сложность охлаждения до нужных температур большого количества воды для подачи ее в отработанное пространство лавы. Кроме того, расчеты показали, что при температурах воды плюс 3-5°С и температурах обрушившихся пород минус 2-4°С полного смерзания кусков породы не произойдет из-за недостатка холода.

Технической задачей изобретения являлось создание условий для решения поставленной цели - обеспечить смерзание обрушившихся пород в единый монолит.

Предложенный способ отличается тем, что в районе месторождения бурят одну или несколько скважин глубже границы мерзлых пород до водоносного слоя, выкачивают по скважине холодную воду и подают ее в отработанное пространство лавы, причем перед подачей воды в это пространство заливают жидкий инертный газ в количествах, достаточных для последующего замораживания воды, а в зимнее время обрушившиеся породы предварительно охлаждают холодным воздухом, пропускаемым через скважины, пробуренные в отработанное пространство.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, как то, что в районе месторождения бурят скважину глубже границы мерзлых пород до водоносного слоя, выкачивают по скважине холодную воду и подают ее в отработанное пространство лавы, позволяет получать воду в больших количествах с низкой температурой.

Существенный признак о том, что перед подачей воды в отработанное пространство заливают жидкий инертный газ в количествах, достаточных для последующего замораживания воды, обеспечивает при испарении газа выделения значительных количеств холода.

Существенный признак о том, что в зимнее время породы предварительно охлаждают холодным воздухом, пропускаемым через скважины, пробуренные в отработанное пространство, дает возможность дополнительно охлаждать породы и создать запас холода для последующего замораживания воды.

Способ поясняется чертежом, где показан в разрезе участок отрабатываемого месторождения (пластового) полезного ископаемого.

Условные обозначения, принятые на чертеже: 1 - месторождение полезного ископаемого; 2 - скважины; 3 - механизированный комплекс; 4 - скважина в подмерзлотный слой пород; 5 - граница мерзлых пород; 6 - водоносный слой пород.

Способ осуществляют следующим образом.

На месторождении полезного ископаемого 1, представленного свитой зависимых пластов, требуется первоначальная отработка нижележащего пласта из условий поставки потребителю полезного ископаемого нужного качества. Для этого в выемочный столб бурят с поверхности скважины 2. После начала очистных работ с помощью механизированного комплекса 3 и первичного обрушения пород основной кровли и далее периодически подают в отработанное пространство лавы через скважины 2 холодную воду. Предполагается, что все обрушившиеся породы, имеющие отрицательные температуры, быстро замерзнут. Однако расчеты показывают, что холода, имеющегося в породах, может быть недостаточно для полного смерзания их. Для обеспечения смерзания пород в монолит бурят скважину 4 в районе месторождения ниже границы мерзлых пород 5 в подмерзлотный водоносный слой породы 6. Вода, находящаяся в этом слое, имеет температуру не выше 2-3°С, что особенно важно для подачи ее в отработанное пространство лавы. Кроме того, в зимнее время осуществляют предварительную подачу холодного воздуха через скважины 2 для аккумулирования холода обрушившимися породами, а также подают в отработанное пространство жидкие инертные газы в количестве, достаточном для последующего замораживания воды, поскольку, испаряясь, газы отдают холод породам.

Преимуществами данного способа являются:

- сохранение вышележащего пласта ненарушенным;

- отсутствие сдвижений, провалов на поверхности;

- применение для отработки нижнего пласта прогрессивной технологии с полным обрушением кровли.

Источник информации

1. Патент РФ №2184849, 7 Е 21 С 41/00, 2002.

Формула изобретения

Способ разработки месторождений в условиях многолетней мерзлоты, включающий проведение вскрывающих и подготавливающих выработок, ведение очистных работ с управлением горным давлением полным обрушением, бурение скважин в подготовленный столб и подачу по ним холодной воды в отработанное пространство лавы, отличающийся тем, что в районе месторождения бурят одну или несколько скважин глубже границы мерзлых пород до водоносного слоя, выкачивают по скважине холодную воду и подают ее в отработанное пространство лавы, причем перед подачей воды в это пространство заливают жидкий инертный газ в количествах, достаточных для последующего замораживания воды, а в зимнее время обрушившиеся породы предварительно охлаждают холодным воздухом, пропускаемым через скважины, пробуренные в отработанное пространство.

РИСУНКИРисунок 1