Патент на изобретение №2320873

(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ КАРЬЕРОВ ОТ ПРИТОКОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

(57) Реферат:

Изобретение относится к горному делу, в частности для защиты карьеров от притока подземных вод при открытой разработке кимберлитовых трубок и месторождений других полезных ископаемых в подмерзлотном горизонте. Способ защиты разрабатываемой в подмерзлотном горизонте открытым способом части кимберлитовой трубки или месторождения иного полезного ископаемого от притока подземных вод включает водоотлив изначально содержавшихся, в том числе поступающих с осадками, в запланированной к отработке части месторождения вод. Осуществляют бурение нагнетательных скважин по периметру кимберлитовой трубки и, по регулярной сети, со дна карьера, создают взрывами в них субвертикальную кольцевую и субгоризонтальную стыкующиеся зоны пород высокой трещиноватости, однородные по этому признаку. Подают в них через нагнетательные скважины тампонажные материалы и создают сплошные водонепроницаемые противофильтрационные завесы, образующие одно целое в форме стакана. Изобретение позволяет создать сплошную водонепроницаемую противофильтрационную завесу, предохраняющую разрабатываемую часть месторождения от притока подземных вод.

Изобретение относится к горному делу, в частности для защиты карьеров от притока подземных вод при открытой разработке кимберлитовых трубок и месторождений других полезных ископаемых в подмерзлотном (водоносном) горизонте.

Известен способ защиты карьеров в указанных условиях, включающий водоотлив – откачку или дренаж поступающих в карьер подземных вод с направлением их через систему труб с насосами в открытые водоемы или подземные водоносные горизонты глубокого залегания [1]. Прототип.

Недостатками этого способа являются:

необходимость создания сложной системы отводящих труб с насосами и скважин для закачки поступающх в карьер вод в более глубокие горизонты-коллектора непосредственно под разрабатываемым месторождением или подъема воды наверх с последующей ее транспортировкой по трубам для слива в открытые водоемы, если это возможно по экологическим соображениям, или закачки в более глубокие горизонты-коллектора на удалении от месторождения;

необходимость, нередко, перемещения огромных объемов воды, измеряемых сотнями тысяч кубических метров.

Техническая задача заключается в создании сплошной водонепроницаемой противофильтрационной завесы, предохраняющей разрабатываемую часть месторождения от дальнейших притоков подземных вод и водоотливе изначально содержащихся в нем подземных вод.

Предлагается способ защиты разрабатываемой в подмерзлотном горизонте открытым способом части кимберлитовой трубки или месторождения иного полезного ископаемого от притока подземных вод, включающий водоотлив изначально содержавшихся, в том числе поступающих с осадками, в запланированной к отработке части месторождения вод, заключающийся в том, что бурят нагнетательные скважины по периметру кимберлитовой трубки и, по регулярной сети, со дна карьера, создают взрывами в них субвертикальную кольцевую и субгоризонтальную стыкующиеся зоны пород высокой трещиноватости, однородные по этому признаку, далее подают в них через нагнетательные скважины тампонажные материалы и создают сплошные водонепроницаемые противофильтрационные завесы, образующие одно целое в форме стакана.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, что предварительно по периметру кимберлитовой трубки и по регулярной сети со дна карьера бурят нагнетательные скважины, позволяет в последующем взрывами в них создать состыкующиеся субвертикальную кольцевую и горизонтальную зоны пород высокой трещиноватости, однородные по этому признаку.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, что в созданные взрывами зоны пород высокой трещиноватости, однородные по этому признаку, через нагнетательные скважины подают под давлением тампонирующие материалы, позволяет после их отвердевания получить состыкованные субвертикальную и субгоризонтальную сплошные монолитные водонепроницаемые противофильтрационные завесы, образующие одно целое в форме стакана.

Способ осуществляется следующим образом. Для создания субвертикальной части противофильтрационной завесы бурят скважины по периметру кимберлитовой трубки, чтобы вся запланированная к отработке часть ее оказалась защищенной от водопритока, и, по регулярной сети, например, в вершинах квадратов или прямоугольников, со дна карьера бурят скважины до проектной глубины, затем взрывами в них создают соответственно субвертикальную и субгоризонтальную зоны пород высокой трещиноватости, однородные по этому признаку, стыкующиеся и гидравлически связанные. Далее через те же скважины, при необходимости восстановленные повторным бурением, в зоны высокой трещиноватсти подают под давлением тампонажные материалы, после затвердевания которых образуется сплошная монолитная водонепроницаемая противофильтрационная завеса в форме стакана, внутри которого располагается отрабатываемая часть месторождения. Предпочтительнее использовать тампонирующие материалы, которые не подвержены разрушительному воздействию агрессивных подземных вод и объем которых при затвердевании возрастает, что способствует лучшему заполнению порового пространства. Расстояние между скважинами выбирается таким, чтобы при взрывах в двух соседних скважинах между ними создавалась однородная зона трещиноватых пород. Степень однородности трещиноватой зоны до закачки раствора можно оценить с помощью геофизических исследований в скважинах, в частности измеряя последовательно сопротивление между электродами в двух соседних скважинах, которые в рассматриваемых условиях будут заполнены водой. На участках с высоким сопротивлением и, следовательно, относительно меньшей степенью разрушения пород для увеличения их трещиноватости взрывы следует повторить. Наличие гидравлической связи субгоризонтальной и субвертикальной зон пород высокой трещиноватости можно установить известными способами: подачей в скважину на дне карьера растворов с различными индикаторами – солями, красящими веществами, радиоактивными изотопами – и контролем их поступления в скважины по периметру карьера. Воды, изначально содержавшиеся в изолированном противофильтрационными завесами объеме горных пород и поступающие в карьер с осадками, удаляются известными способами водоотлива и/или дренирования. Так же поступают при разработке частей месторождений угля, бокситов в карстовых полостях, россыпных месторождений золота, оказавшихся в водоносных горизонтах, хотя часто в области развития вечной мерзлоты ограничиваются разработкой полезных ископаемых в мерзлом состоянии, оставляя целик между отрабатываемой частью месторождения и подмерзлотным (водоносным) горизонтом.

Преимущество предлагаемого способа заключается в создании надежной противофильтрационной завесы в форме стакана, изолирующей отрабатываемую часть месторождения от притока подземных вод.

Источник информации

1. Горная энциклопедия, том 1. – М.: Изд. «Советская энциклопедия», 1984, см. с.407.

Формула изобретения

Способ защиты разрабатываемой в подмерзлотном горизонте открытым способом части кимберлитовой трубки или месторождения иного полезного ископаемого от притока подземных вод, включающий водоотлив изначально содержавшихся, в том числе поступающих с осадками, в запланированной к отработке части месторождения вод, отличающийся тем, что бурят нагнетательные скважины по периметру кимберлитовой трубки и, по регулярной сети, со дна карьера, создают взрывами в них субвертикальную кольцевую и субгоризонтальную стыкующиеся зоны пород высокой трещиноватости, однородные по этому признаку, далее подают в них через нагнетательные скважины тампонажные материалы и создают сплошные водонепроницаемые противофильтрационные завесы, образующие одно целое в форме стакана.