Способ предотвращения затопления подрабатываемых участков земной поверхности грунтовыми и поверхностными водами

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 F 16/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

В ЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4816726/03 (22) 06.02.90 (46) 15.02.93, Бюл. ¹ 6 (75) И.В.Ба рсуков и Л.Г.Калентьева (56) Авторское свидетельство СССР

N 724781, кл, Е 21 F 16/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 1265333, кл, Е 21 С 41/04, 1986. (54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАТОПЛЕНИЯ ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ УЧАСТКОВ

ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ГРУНТОВЫМИ

И ПОВЕРХНОСТНЫМИ ВОДАМИ (57) Изобретение относится к способам предотвращения затопления подрабатываемых участков земной поверхности грунтовыми и поверхностными водами. Целью изобретения является сохранение сущестующего уклона рельефа, упрощение дренажИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых, Известен способ предотвращения за-, топления подрабатываемых участков земной поверхности грунтовыми и поверхностными водами. При ведении горных работ с обрушением пород кровли в выработанном пространстве, включающий отвод воды из мульды сдвижения через водоспускные скважины, которые бурят от участков мульды сдвижения с минимальными высотными отметками до верхней границы водопроводящих трещин, образовавшейся над выработанным пространством, Но так как возникает необходимость бурения водоспускных скважин в кадой мульде сдвижения, ораэовавшейся над той или иной очистной выработкой, то

„, . Ы,, 1795124 А1 ных работ и снижение затрат на их проведение. Сущность изобретения заключается в том, что предварительно отрабатывают полезное ископаемое под естественным понижением рельефа с наименьшими высотными отметками и в этом месте бурят водопонижающие скважины, а дальнейшую отработку полезного ископаемого ведут в сторону повышения рельефа. При этом осуществляют регулирование величины оседания земной поверхности над конкретными участками согласно соотношению, при котором оседание земной поверхности над данным выемочным участком должно быть больше или равно оседанию над предыдущим соседним участком отработки, но меньше глубины от земной поверхности до уровня грунтовых вод. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. этот способ характеризуется большим обьемом и стоимостью бурения водоспускных скважин.

Известен также способ защиты подрабатываемых объектов от подтопления грунтовыми и поверхностными водами, включающий отработку полезного ископаемого под естественным водотоком вод и формирование уклона русла водотока отработкой полезного ископаемого против течения водотока, Однако этот способ характеризуется тем, что при совпадении уклона водотока с падением полезного ископаемого необходимо вести горные работы по восстанию полезного ископаемого, а также порядок отработки представляет большую технологическую сложность и мало применим, а также здесь не учитывается то, что при превышении оседания земной поверхности глубины

1795124 2,5 — — 12,5, Н где Di,Dz — размеры выемочного участка по падению и восстанию пласта, соответственно,м;

Н вЂ” глубина от земной поверхности до пласта в месте естественного понижения, m — выемочная мощность пласта, м; а в месте естественного понижения рельефа бурят водопонижающие скважины, при этом скважины бурят до глубины, определяемой согласно соотношения

ha=ha+

m где h< — глубина бурения скважин, м; пн — мощность наносов, м;

m — вынимаемая мощность пласта, м.

На чертеже изображены шахтное поле рельефом земной поверхности в изолиниях

10 с указанными на них высотными отметками, выход пласта под наносы 11, выемочные участки (лавы} — 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, водоспускные скважины 9.

Способ реализуется следующим образом.

Отработку полезного ископаемого начинают под естественным понижением рельефа, т.е. под участком с наименьшими высотными отметками 10. На чертеже выеуровня воды подземного водотока, может происходить затопление земной поверхности.

Целью изобретения является сохранение существующего уклона рельефа, упрощение дренажных работ и снижение затрат на их проведение.

Цель достигается тем, что предварительно отрабатывают полезное ископаемое прад естественными понижениями рельефа, а дальнейшую отработку ведут в сторону повышения рельефа местности,при этом оптимальное оседание земной поверхности на участке отработки полезного ископаемого определяют согласно соотношения

r л — j yn < hr.g, где ф — оседание земной поверхности от данного выемочного участка (лавы), м;

gn-1 — оседание земной поверхности над предыдущим соседним участком отработки,м;

h — глубина от поверхности до уровня грунтовых вод,м, а также, при-подработке естественного понижения рел ьефа полезное ископаемое отрабатывают выемочным участком, размеры которого определяют согласно соотношения

01 Ог мочньц ; участок, отрабатываемый в первую очередь, показан под цифрой 1. Затем отрабатывают полезное ископаемое в сторону увеличения высотных отметок рельефа, т.е. в сторону его повышения. Это участки 2, 3, а затем 4, 5, а также 6, 7, 8 и т.д. Это позволит сохранить общий уклон рельефа в сторону его естественного понижения, При этом необходимо учитывать тот факт, что затопле"0 ние мульд сдвижения происходит во всех участках, когда оседание земной поверхности превышает глубину уровня воды аллювиальных потоков.

Поэтому необходимо, чтобы оседание земной поверхности от выемки участка 1 было меньше глубины от земной поверхности до уровня залегания грунтовых вод, а оседание от соседних участков 2, 3 и т.д., вынимаемых вслед за участком 1, было рав20 но или меньше оседания над участком 1, т,е. необходимо соблюсти условие:

rл — 1

hð,>. — глубина от поверхности до уровня грунтовых вод, м, Выполнение этого условия при последо- вательной отработке полезного ископаемого в сторону повышения рельефа (увеличения высотных отметок) позволяет сформировать рельеф с постоянно плавным

35 уклоном, аналогичным естественному, что предотвращает: во-первых, выход грунтовых вод (аллювиальных и др.) на земную поверхность и затопление ими подрабатываемого участка: во-вторых, скапливание поверхностных вод в изолированных друг от друга мульдах сдвижения и перетекание их в район естественного понижения рельефа, подработанного выемочным участком 1, Управление величиной оседания земной по45 верхности легко произвести с помощью хорошо разработанных и давно применяемых известных горных мер (закладка выработанного пространства, выемка пласта на неполную мощность и т,д.) в зависимости от

50 экономической целесообразности, C понижением рельефа при отработке полезного ископаемого одновременно увеличивается как площадь, так и интенсивность сбора поверхностных вод, которые будут скапливаться на выемочным участке 1 в районе естественного понижения рельефа. Предотвращение затопления подрабатываемого участка поверхностными водами осуществляется следующим образом, под

1795124

10

35 2,5 — — 12,5, Н естественным понижением рельефа отрабатывают участок 1, размеры которого определяют согласно соотношения г Н 125

ГП где 0,02 — размеры выемочного участка по падению и восстанию пласта, соответственно,м;

Н вЂ” глубина от земной поверхности до пласта в месте естественного понижения рельефа, м;

m — вынимаемая мощность пласта, м.

Это позволяет сформулировать над выработанным пространством данного участка зону водопроводящих трещин, высота которой достигнет наносов. Зависимость выСоты зоны водопроводящих трещин от размеров выработанного пространства подтверждена натурными исследованиями в условиях Киэеловского угольного бассейна, где велись наблюдения за потерей проMb1Bo HoÉ жидкости пробуренных в поверхности в выработанноЕ пространство для тушения подземных пожаров, Соотношение размеров выработанного пространства и высоты зоны водопроводящих трещин, полученное из экспериментаЛьных данных. представлено в таблице.

В связи с тем, что наносы не позволяют дрЕнировать поверхностные и грунтовые воды в выработанное пространство, то их

Формула изобретения

1. Способ предотвращения затопления подрабатываемых участков земной поверхности грунтовыми и поверхностными водами, включающий формирование уклона рельефа земной поверхности отработкой полезного ископаемого в определенном порядке, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения затопления подрабатываемых площадей водами за счет сохранения первоначального уклона рельефа земной поверхности, при формировании уклона. земной поверхности первоначально отрабатывают полезное ископаемое под участком рельефа поверхности с наименьшими высотными отметками и в этом месте бурят водопонижающие скважины, а дальнейшую отработку полезного ископаемого ведут в сторону повышения рельефа, при этом осущеСтвляют регулирование величины оседания земной поверхности над конкретными перебуривают водопонижающими скважинами 9, через которые перепускают воду в зону водопроводящих трещин, по которой она проходит в выработанное пространство, а потом выдается на поверхность через шахтный водосборник. При этом глубина скважин определяется из соотношения:

30 с — hv+—

m где h< — глубина скважины, м;

hH — мощность наносов, м;

m — вынимаемая мощность пласта, м, Такая глубина позволяет достичь забоем скважины верхней зоны водопроводящих трещин, сформированной над выработанным пространством выемочного участка 1.

Эффект достигается тем, что, во-первых, нет необходимости бурить скважины над всеми выемочными участками (2, 3, 4 и т.д.), т.к. поверхностные воды скапливаются только над выемочным участком 1, во-вторых, нет необходимости бурить глубокие скважины; чтобы подсечь зону водопроводящих трещин над горными работами, пройденными на большой глубине. Таким образом, снижение затрат на проведение дренажных работ очевидно.

Данный способ позволяет предотвратить затопление подрабатываемых площадей поверхностными и грунтовыми водами, упростить и снизить затраты на дренажные работы. участками отработки согласно соотношению

gn — 1 gn < hãв, где п — оседание земной поверхности над данным выемочным участком (лавой), м; п-1 — оседание земной поверхности над предыдущим соседним участком отработки (лавой), м;

Ьг.в. — глубина от земной поверхности до уровня грунтовых вод, м.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что в месте рельефа с наименьшими высотными отметками полезное ископаемое отрабатывают выемочным участком, размеры которого определяют согласно соотношению

D> Ог где D>,D2 — размеры выемочного участка по падению и восстанию пласта соответственно,м;

1795124

Н вЂ” глубина от земной поверности до пласта в месте естественного понижения рельефа,м;

3, Способ по п.2; о т л и ч à ю шийся тем, что глубину скважин h< определяют согласно соотношению

"с = "н+—

m где h — мощность наносов, м.

m — вынимаемая мощность пласта, м.

Составитель И, Барсуков

Техред М.Моргентал Корректор Л.Пилишкина

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 415 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5