СПОСОБ ОСУШЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ, НАПРИМЕР ТРУБКООБРАЗНОГО, ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПРИ ПЕРЕХОДЕ ОТ ЕГО ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ К ПОДЗЕМНОЙ
METHOD OF DRAINING FIELD DEPOSIT, SUCH AS TUBULAR, OF USEFUL MINERALS ON TRANSITION FROM ITS OPEN MINING TO UNDERGROUND

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при осушении водоносного пласта в зоне трубкообразного полезного ископаемого, преимущественно рудного, при его карьерной разработке с последующем переходом к шахтной с системой обрушения отработке верхней части рудного тела.
Известна система водоотлива глубоких карьеров (RU 2269652, E02D 19/10, 10.02.2006), включающая при переходе на подземные работы откачку воды из карьера с помощью плавучего водоприемника, оснащенного погружным насосным агрегатом, причем водоприемник подвешен совместно с трубопроводом на тросах спуско-подъемных устройств, размещенных на бортах карьера. Недостатком такой системы водоотлива является необходимость откачки всей поступающей в карьер воды, что удорожает работы по осушению.
Известен также способ осушения карьеров (SU 1794997, E02D 19/10, 15.02.1993), включающий бурение нисходящих скважин с уступов карьера (с перебуром ниже подошвы нижележащего уступа) и в подкарьерной части, дробление породы с образованием дренируемой зоны путем взрывания водостойких BB, бурение восстающих дренажных скважин из подземной выработки в подкарьерную зону и регулируемый отвод (с помощью запорной и регистрирующей аппаратуры дренажных скважин) подземных вод (с использованием шахтного водоотлива). Этот известный способ принят в качестве прототипа. Недостаток этого известного способа такой же, как и предыдущего.
Задачей изобретения является создание такого способа осушения месторождения полезных ископаемых, который позволял бы исключить полную откачку объема воды без нарушения добычи при переходе от открытой разработки месторождения к подземной.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата способ осушения месторождения, например трубкообразного, полезных ископаемых при переходе от его открытой разработки к подземной, включающей создание с помощью буровзрывных работ дренажной зоны в донной части карьера для регулируемого отвода вод через восстающие дренажные скважины, гидравлически связанные с системой шахтного водоотлива, сооруженного до окончания разработки карьера.
Отличительной особенностью патентуемого способа является то, что при работе карьерного водоотлива сооружают спиральный въезд с углом подъема большим угла подъема спирали бермы и осуществляют задержку поверхностных вод путем возведения водосборных емкостей на бермах карьера снизу вверх.
Для сокращения затрат водосборные емкости возводят путем отсыпки водозадерживающих поперечных и продольных дамб, причем продольные дамбы размещают на безопасном по устойчивости расстоянии от наружного края бермы.
Для увеличения вместимости водосборных емкостей последние заполняют осыпями с наклоном отсыпаемой поверхности в сторону продольных дамб при максимальной высоте отсыпки, удовлетворяющей условию устойчивости массы осыпей, уложенных выше продольных дамб.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - фаза окончания сооружения спирального въезда в карьере (план карьера);
на фиг.2 - увеличенное изображение разреза A-A на фиг.1, фаза окончания подготовительных работ для перехода к подземной разработке трубкообразного полезного ископаемого (руды);
на фиг.3 и 4 - фаза окончания сооружения восстающей дренажной скважины, выносные элементы соответственно I и II на фиг.2 (оборудование ее призабойной части и устья);
на фиг.5 - фаза окончания возведения двух смежных водосборных емкостей на берме карьера, продольный разрез (выносной элемент III на фиг.2);
на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.3;
на фиг.7 - фаза окончания возведения водосборной заполненной осыпями емкости на берме карьера, поперечное сечение.
Предлагаемый способ осушения месторождения, например трубкообразного, полезных ископаемых заключается в следующем.
До окончания открытой разработки трубкообразного месторождения 1 (фиг.1 и 2) полезного ископаемого 2, например руды, и после проходки двух шахтных стволов (на чертежах не показано) от последних проходят в водонепроницаемых породах 3 подготовительную выработку 4 и дренажную кольцевую выработку 4а вокруг месторождения 1 с оставлением подлежащей подземной отработки (с учетом предохранительного целика 2a) части полезного ископаемого 2 под дном 5 карьера 6, находящегося в водопроницаемых породах 3а. Со дна 5 карьера 6 бурят нисходящие буровзрывные скважины 7 и создают дренажную зону 8 путем взрывания в них водостойких ВВ (с оставлением природного целика 2б). Из дренажной выработки 4a в дренажную зону 8 бурят восстающие дренажные скважины 9, оборудуют их обсадными трубами 10 с фильтрами 11 (фиг.3) в дренажной зоне 8 и устанавливают кондуктор 12 с запорной аппаратурой 13 на устье 9а скважины 9 с цементированием затрубного пространства (фиг.4). Затем обеспечивают гидравлическую связь каждой дренажной скважины 9 через коллектор 4б и трубопровод 4в с главным (шахтным) водоотливом.
Сооружают в карьере 6 спиральный въезд 14 с углом подъема β спирали больше угла подъема α спирали бермы 15 (β>α). После этого на бермах 15 возводят снизу (от дна 5 карьера 6) вверх водосборные емкости 16 (фиг.5 и 6) путем отсыпки для каждой емкости вначале продольных дамб 17 на безопасном по устойчивости расстоянии S от наружного края 18 бермы 15, а затем поперечных дамб 19. Дамбы 17 и 19 имеют поперечное сечение в виде треугольников близких размеров. Дамба 17 при высоте h имеет основание поперечного сечения размером 2h, при этом размер безопасного расстояния S>h. Отсыпку водосборных емкостей 16 осуществляют с помощью погрузочной машины типа ПДМ, которая обеспечивает как доставку осыпей бортов карьера 6 в зону дамб 17 и 19, так и их уплотнение путем ударов ковшом по выгруженной массе. Таким образом, дамбы 17 и 19 содержат уплотненные осыпи 17a и 19a, что обеспечивает практически их водонепроницаемость. Возможно (при необходимости) использование при доставке материала для возведения части дамб из отвала самосвалов, а для их укладки - и бульдозеров. Объем водосборных емкостей 16 определяется размерами по ее дну 15а длиной L и шириной B, а также высотой h поперечных дамб 19 и углом α. Максимальный уровень 20 воды 21 каждой водосборной емкости 16 определяется высотой h ниже расположенной поперечной дамбой 19.
ем
Возможно значительное увеличение вместимости водосборных емкостей 16 без увеличения высоты h дамб 17 и 19. Это достигается тем, что каждую нижерасположенную водосборную емкость 16 (до возведения по крайне мере поперечной дамбы 17 вышерасположенной водосборной емкости 16) заполняют осыпями 22 (фиг.7) с наклоном отсыпаемой поверхности 23 в сторону продольной дамбы 17 при максимальной высоте Н отсыпки, удовлетворяющей условию устойчивости массы осыпей 22, уложенных выше продольной дамбы 17 (Н>h) и прилегающих к откосам 6а карьера 6. При этом объем V водосборной емкости 16 определяют по зависимости
ем
oc
o
V=V·n,
oc
3
где V - объем осыпей, м (в пределах ограничения сверху депрессионной поверхностью уровня 24 воды в осыпях 22 емкости 16);
o
n - пористость осыпей.
На фиг.7 видно, что в поперечном сечении водосборной емкости 16 с осыпями 22 криволинейный (депрессионный) уровень 24 воды почти по всей ширине B превышает уровень 20 воды 21 до заполнения ее осыпями 22.
Заполнение водосборных емкостей водой происходит постепенно, что исключает необходимость полной их откачки на период перехода от открытой разработки полезного ископаемого к его подземной разработке и, следовательно, позволяет уменьшить затраты на проведение работ по осушению.