Способ осушения горных выработок

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для защиты горных выработок от обводнения. Цель изобретения - снижение потерь чистой воды при снижении затрат на отстойники для воды. Способ включает установление дренажного контура, бурение рядов дренажных скважин с образованием их водоприемной частью двух рядов в водоносном пласте и установление положения нейтральной линии тока для ряда скважин, дальнего от горной выработки . Каждую скважину ближнего ряда к горной выработке проводят за нейтральной линией тока на середине, относительно смежных скважин дальнего ряда, а отвод воды из ближнего к горной выработке ряда регулируют углом смещения указанных скважин относительно скважин дальнего ряда и производят раздельный отвод воды из каждого ряда скважин. 9 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 41/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4612965/03 (22) 05.12.88 (46) 28.02.93. Бюл, ¹ 8 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу. (72) Ю.И.Волков и Е.В.Кичигин .(73) Научно-исследовательский и опытноконструкторский институт "ВИОГЕМ" (56) Авторское свидетельство СССР № 1241731, кл. E 02 0 19/00, 1984;

Руководство по дренированию карьерных полей. Л.: ВНИМИ, 1968, с. 100-101. (54) СПОСОБ ОСУШЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для защиты горИзобретение относится к горному делу и может быть использовано для защиты горных выработок от обводнения путем осушения горных пород, На фиг. 1 изображена фаза установления дренажного контура и бурение скважины с расположением водоприемной части в водоносном пласте, в плане; на фиг. 2— разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — фаза отбора подземных вод и установления положения . нейтральной линии тока для скважин. дальнего от горной выработки: на фиг. 4 — фаза последующего сооружения дренажных скважин с положением водоприемной части за нейтральной линией тока(ближнего к горной выработке) и определения их положе„„Я „„1799418 А3 ных выработок от обводнения. Цель изобретения — снижение потерь чистой воды при снижении затрат на отстойники для воды, Способ включает установление дренажного контура, бурение рядов дренажных скважин с образованием их водоприемной частью двух рядов в водоносном пласте и установление положения нейтральной линии тока для ряда скважин, дальнего от горной выработки. Каждую скважину ближнего ряда к горной выработке проводят за нейтральной линией тока на середине, относительно смежных скважин дальнего ряда, а отвод воды из ближнего к горной выработке ряда регулируют углом смещения указанных скважин относительно скважин дальнего ряда и производят раздельный отвод воды из каждого ряда скважин. 9 ил. ния; на фиг. 5 — разрез Б — Б на фиг, 4; на фиг. К )

6 — фаза ведения работ по отбору вод при К } бурении скважины из подземной горной выработки; на фиг, 7 — разрез В-В нэ фиг.6; на фиг. 8 — фаза отбора вод наклонно-восстаю щими скважинами; на фиг. 9 — разрез Г-Г на фиг. 8.

Предложенный способ осуществляют следующим образом. Ы

Устанавливают положение дренажного контура 1. Для защиты участка горной выработки 2 от потока 3 поземных вод определяют положение. а затем сооружают дренажную скважину 4, которую в зоне водоносного пласта 5 оборудуют фильтром б и гравийной обсыпкой 7, образующими водо1799418 приемную часть 8 (фиг. 2) скважины 4. Скважину 4 оборудуют насосом 9, с помощью которого производят откачку подземных вод (фиг, 3). Часть 10 подземных вод этого потока уходит к скважине 4 и откачивается насосом 9 на поверхность. Часть 11 потока

3 проскакивает скважину 4, Между частями

10 и 11 образуется нейтральная линия 12, которая ограничивает зону 13 воды с естественным составом. Из этой зоны с помощью скважины откачивают чистую воду с естествен н ым составом. Положение нейтральной линии 12 устанавливают или моделированием или аналитическими расчетами. Определяют расстояние Хр от 15 . точки Е расположения водоприемной части

8 скважин 4 до водораздельной точки N нейтральной линии 12. Расстояние Хр должно быть меньше расстояния L от точки "Е" до границы 14 участка 2 ведения горных работ, Xp

8еличину Хр устанавливают меньше расстояния L для исключения попадания в часть 10 потока 3 загрязняющих компонентов из участка ведения горных работ, При выполнении условия Xp < L, часть 10 потока подземных вод имеет естественный качественный состав, и поэтому через скважину 4 отбирают воду только с естественным составом, что позволяет использовать ее для целей водоснабжения без дополнительных затрат на удаление загрязняющих компо-нентов. После выполнения приведенной последовательности операций в соответствии с расчетами устанавливают расстояние d на 35 котором от скважины.4 располагают следующую дренажную скважину 15. Расстояние должно обеспечивать эффективный отбор воды из водоносного пласта. Например, при выборе расстояния d учитывают условия 40 взаимодействия скважин 4 и 15. Отбор воды через скважину 15 приведет к образованию, зоны 16 с потоком 17, который притекает к этой скважине. Зона 16 ограничена линией

18. Происходит взаимодействие зоны 13 45 скважины 4 и зонй 16 скважины 15, Расстояние d может быть выбрано из условия оптимального взаимодействия зон 13 и 16.

После установления положения нейтральной ликии 12 и расстояния d между 50 скважинами 4 и 15, определяют угол а смещения скважины 19 относительно этих.скважин и смещают ее по направлению потока вод, в направлении границы 14 участка ведения горных работ (фиг. 4). Угол а определяют по зависимости (1), Физические предпосылки для получения зависимости(1) следующие. Расположение скважины, смещенной к границе 14, должно быть увязано с измененной, под влиянием работы скважин 4 и 15, структурой потока 3 подземных вод, При расположении скважин 19 следует учесть также границы участка ведения горных работ и выполнить увязку местоположения скважины с этими границами. Исходя их этих предпосылок определим основные параметры для обоснования зависимости по оценке угла смещения.

При работе дренажных скважин 4 и 15 меньшая часть потока 3 подземных вод просачивается за дренажный контур 1 и устремляется на участок 2 ведения горных работ, Для перехвата этой части потока подземных вод следует соорудить ряд дренажных скважин установленных в сторону направления потока вод и расположенных между скважинами 4 и 15. Скважину 19, располагают вблизи границы 14, фиг. 4, Следовательно, при определении местоположения дренажной скважины 19 используют величины 1 и Хр, причем при условии L > Хр. Кроме того, местоположение скважины 19 должно быть регулируемым для обеспечения благоприятных условий ведения горных работ. Этого достигают путем изменения положения скважины 19 на отрезке длиной равным (LXp). Поэтому следует предусмотреть возможность изменения угла смещения для приближения скважины 19 к границе 14.

Приближение скважины 19 к границе 14 обеспечивает повышение эффективности перехвата потока подземных вод, просачивающегося между скважинами 4 и 15, Скважина 19 смещения к границе 14 должна обеспечивать равномерный перехват потока подземных вод, что позволяет расположить ее на линии Е М, которая проходит по середине между скважинами 4 и 15 (фиг. 4), Отбор воды через скважину смещенную к границе 14 должен производиться за пределами зоны 13, ограниченной нейтральной линией t2, С некоторым практически важным запасом крайнее положение точки отбора воды через смещенную скважину можно определить как пересечение линии

Е M с перпендикуляром опущенным из водораздельной точки N . Таким образом, исходную величину смещения определяют по положению точки О, которая образуется при пересечении линии Е M и перпендикуляра

N О, Для обоснования зависимости, по которой находят угол а смещения скважины

19 в направлении границы 14 имеем параметры ОМ = O N, Хр, M M = N О. Используя эти параметры из треугольника М N О имеем, что

N0.

M N

1799418 так как N O = d/2, а М и - L — Xp, то получаем

mа - z„ р>

Так как угол а должен позволять смещать скважину по линии ОМ для регулирования количества отбираемой воды, то формулу (2) запишем в виде

Cl а агнец

Угол а целесообразно изменять до величиX ны 2, что будет соответствовать расположению смещенной скважины на границе 14.

Следовательно, окончательно зависимость для определения угла имеет вид

Л ) >а arctg + (1)

CI

После определения а по зависимости (1), располагают скважину 19 под этим углом например в точке О и сооружают ее. В скважину 19, аналогично со скважиной 4, оборудуют в водоносном пласте водоприемную часть 20 (фиг. 5). Опускают в нее насос 21 и отбирают воду, Отбор воды через скважину

19 позволяет снизить до допустимых величин количество подземных вод попадающих в горную выработку, Вода перехватываемая скважиной 19 содержит загрязняющие компоненты, которые просачиваются с участка ведения горных работ и достигают уровня подземных вод (фиг, 5). Поэтому и роизводят раздельный отвод воды Ro второму водоводу, Воду из этого водовода направляют на очистные сооружения или другие устройства для сбора загрязненной воды. При отборе воды через скважину 19 уточняют положение нейтральной линии 12 и контролируют выполнение условия L > Хр.

Последующие скважины сооружают таким же образом, чередуя смещение скважин в сторону против направления потока и по направлению потока подземных вод относительно линии расположения дренажного контура. Скважины, смещенные против направления потока объединяют одним коллектором и воду из него подают и используютт для водоснабжения.

Из стальных скважин приближенных к участку ведения горных или строительных работ воду откачивают за пределы нейтральной линии, например, на очистные сооружения.

При йспользовании подземной системы осушения, предложенный способ осуществляют следующим образом. Из подземной горной выработки 22, которую размещают по линии 1 дренажного контура, сооружают дренажную наклонно-восстающую скважину 23 (фиг. 6). Дренажную скважину 23 направляют против потока 3 подземных вод (фиг. 6). Водоприемную часть 24 скважины

23 размещают со смещением относительно линии 1 дренажного контура. Скважину 23

5 на устье оборудуют задвижкой 24 и присоединительным патрубком 25 (фиг. 7). Патрубок 25 присоединяют к водоводу 26.

Подземная вода через скважину 23 при открытой задвижке 24 отводится по водоводу

10 26. Устанавливают известным способом положение нейтральной линии 27. Определяют расстояние Х р от точки Е отбора воды до водораздельной точки N на нейтральной линии 27 (фиг. 6). Расстояние X р должно быть

15 меньше расстояния L от точки Е до границы

14 участка 15 ведения горных работ, Х р < L .

Определяют расстояние сГ (фиг, 8). На расстоянии d от скважины 23 располагают пучок 28 дренажных наклонно-восстающих

20 скважин (фиг. 8), Рассчитывают по зависимости (1) угол а смещения водоприемной части 29 и 30 дренажных скважин 31 и 32 и после этого сооружают скважины 31 и 32.

Водоприемные части 29 и 30 скважин 31 и

25 32 смещают от дренажного контура по направлению потока 3 подземных вод к границе 14 участка 15 ведения горных работ, Скважины 31 и 32 присоединяют к водово° ду, по которому отводится подземная вода

30. (фиг. 9).

Водоприемную часть 34 в дренажной скважине 35 смещают против потока 3 подземных вод. Дренажную скважину 35 сооружают параллельно дренажной скважине 23

35 и для отвода воды присоединяют к водоводу

26, По водоводам 26 и 33 производят раздельный отвод воды поступающей через дренажные скважины с водоприемной частью смещенной против потока 3 подземных

40 вод и по этому потоку.

Предложенный способ применяют для осушения горной выработки путем сооружения дренажных скважин, например по ее периметру.

45 Таким образом, предложенный способ позволит снизить потери чистой воды за счет раздельного отбора чистой и загрязненной воды, при снижении затрат на отстойники для загрязненных вод, а также

50 уменьшить площадь под хвостохранилища, снизить загрязнение окружающей среды.

Формула изобретения

Способ осушения горных выработок, включающий установление дренажного

55 контура, проведение двух рядов дренажных скважин с расположением водоприемной их части в водоносном пласте, отвод воды из скважин, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь чистой воды эа счет раздельного отбора чистой и загрязненной

1799418

А-А воды при снижении затрат на отстойники для воды, устанавливают положение нейт.ральной линии тока для ряда скважин, дальнего от горной выработки„ближний ряд скважин проводят за нейтральной линией тока, каждую скважину ближнего ряда проходят по середине смежных скважин Дальнего ряда, который определяют по зависимости т > а arctg д где L — расстояние от зоны ведения горных работ до точки отбора подземных вод, м;

5 Xp — расстояние между точками отбора подземных вод и водораздельной на нейтральной линии тока, м;

d — расстояние между скважинами дальнего от горной выработки ряда, м, 10 и. производят раздельный отвод воды иэ скважин.

1799418

Б-Б

1799418

1799419

Составитель К(Гордышева

Редактор 3.Ходакова Техред М.Моргентал К орректор С.Пекарь

Заказ 790 Тираж

ВНИИПИ Гос а ствен

Подписное осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", У, .Г нт, г, жгород, ул.Гагарина, 101