Патент на изобретение №2320874

(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ КАРЬЕРОВ ОТ ПРИТОКОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

(57) Реферат:

Изобретение относится к горному делу, к защите карьеров от притока подземных вод при открытой разработке кимберлитовых трубок и месторождений других полезных ископаемых в подмерзлотном горизонте. Способ защиты включает водоотлив изначально содержавшихся и, в том числе, поступающих с осадками, в запланированной к отработке части месторождения вод, бурение нагнетательных скважин по периметру кимберлитовой трубки и со дна карьера. Взрывами в скважинах по периметру кимберлитовой трубки и гидроразрывами из скважин, пробуренных со дна карьера, создают состыкованные субвертикальную и субгоризонтальную зоны пород высокой трещиноватости, однородные по этому признаку. Подают в них, под давлением тампонажные материалы, и создают стыкующиеся сплошные водонепроницаемые противофильтрационные завесы, образующие одно целое в форме стакана. Изобретение позволяет создать сплошную водонепроницаемую противофильтрационную завесу, предохраняющую разрабатываемую часть месторождения от 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 и дождевых 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 и, 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 со дна карьера, взрывами в скважинах по периметру кимберлитовой трубки и гидроразрывами из скважин, пробуренных со дна карьера, создают состыкованные субвертикальную и субгоризонтальную зоны пород высокой трещиноватости, однородные по этому признаку, подают в них под давлением тампонажные материалы и создают стыкующиеся сплошные водонепроницаемые противофильтрационные завесы, образующие одно целое в форме стакана.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, что предварительно по периметру карьера бурят нагнетательные скважины, позволяет в последующем взрывами в них создать субвертикальную кольцевую зону пород высокой трещиноватости, однородную по этому признаку.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, что предварительно со дна карьера бурят нагнетательные скважины, позволяет в последующем гидроразрывами из них создать субгоризонтальную зону пород высокой трещиноватости, однородную по этому признаку.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, что в созданные взрывами и гидроразрывами зоны пород высокой трещиноватости через нагнетательные скважины подают под давлением тампонирующие материалы, позволяет после их отвердевания получить состыкованные субвертикальную и субгоризонтальную сплошные монолитные водонепроницаемые противофильтрационные завесы.

Способ осуществляется следующим образом. По периметру кимберлитовой трубки по регулярной сети со дна карьера бурят нагнетательные скважины до проектной глубины, взрывами в первых и гидроразрывами во вторых создают субвертикальную и субгоризонтальную зоны пород высокой трещиноватости, однородные по этому признаку, стыкующиеся и гидравлически связанные. Далее через нагнетательные скважины в них 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 по периметру кимберлитовой трубки выбирается таким, чтобы при взрывах в двух соседних скважинах между ними создавалась однородная зона трещиноватых пород. Для создания однородной по степени трещиноватости субгоризонтальной зоны пород возможно выполнение серии гидроразрывов, введение в эту зону жидких взрывчатых веществ и взрыв их. 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.

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

Источники информации

1. Горная энциклопедия, том 1. – М.: Изд. «Советская энциклопедия», 1984. 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 и, в том числе, поступающих с осадками, в запланированной к отработке части месторождения вод, отличающийся тем, что бурят нагнетательные скважины по периметру кимберлитовой трубки и со дна карьера, взрывами в скважинах по периметру кимберлитовой трубки и гидроразрывами из скважин, пробуренных со дна карьера, создают состыкованные субвертикальную и субгоризонтальную зоны пород высокой трещиноватости, однородные по этому признаку, подают в них под давлением тампонажные материалы и создают стыкующиеся сплошные водонепроницаемые противофильтрационные завесы, образующие одно целое в форме стакана.