Патент на изобретение №2330143

(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ КАРЬЕРОВ ОТ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

(57) Реферат:

Изобретение относится к горнодобывающей и строительной отраслям промышленности и может быть использовано для защиты карьеров при открытом способе разработки месторождений полезных ископаемых и строительных котлованов от проникновения в них подземных вод. Способ защиты карьеров от подземных вод включает выполнение вдоль контура дна карьера водосборной канавы, сообщающейся с резервуаром, снабженным насосной установкой. Оборудование вокруг карьера замкнутой системы водопоглощающих скважин, расположенных на расстоянии, меньшем расчетного радиуса депрессии в водоносном слое пород. Создание гидрозавесы путем подачи грунтовых под из резервуара в водопоглощающие скважины. В водопоглощающие скважины подают смесь грунтовых вод с мелкодисперсным материалом, причем смесь готовят в резервуаре, который оборудуют смесительной камерой. Технический результат состоит в снижении экономических затрат на защиту карьера за счет уменьшения объема поступающих грунтовых вод в водосборный резервуар. 2 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей и строительной отраслям промышленности и может быть использовано для защиты карьеров (при открытом способе разработки месторождений полезных ископаемых) и строительных котлованов от проникновения в них подземных вод.

Известен способ защиты карьеров (строительных котлованов) от грунтовых вод, основанный на создании гидрозавесы (Емельянов А.В., Клейман Д.Б., Станченко И.К., Чельцов И.И. Водопонижение в строительстве. М.: Стройиздат. – 1971. 182 с., с.164). Сущность этого способа состоит в выполнении вдоль контура дна карьера дренажной канавы, сообщающейся с водосборным резервуаром, оборудованным насосной установкой, создании вокруг карьера на расстоянии, меньшем расчетного радиуса депрессии в водоносном слое пород, замкнутой по контуру системы водопоглощающих скважин и создании гидрозавесы путем подачи воды из водосборного резервуара в водопоглощающие скважины.

Недостатком способа является то, что необходимо перекачивать большой объем грунтовых вод, поступающих в водосборный резервуар, а это приводит к большим затратам электроэнергии и, как следствие, увеличивает экономические затраты на осуществление способа.

Изобретение решает задачу снижения экономических затрат на защиту карьера за счет уменьшения объема поступающих грунтовых вод в водосборный резервуар.

Для получения необходимого технического результата в известном способе защиты карьеров от грунтовых вод, включающем выполнение вдоль контура дна карьера водосборной канавы, сообщающейся с резервуаром, снабженным насосной установкой, оборудование вокруг карьера замкнутой системы водопоглощающих скважин, расположенных на расстоянии, меньшем расчетного радиуса депрессии в водоносном слое пород, и создание гидрозавесы путем подачи грунтовых вод из резервуара в водопоглощающие скважины, предлагается в водопоглощающие скважины подавать смесь грунтовых вод с мелкодисперсным материалом, причем смесь готовят в резервуаре, который оборудуют смесительной камерой.

Оборудование резервуара смесительной камерой, подача в камеру мелкодисперсного материала и перемешивание его с водой, с последующей подачей образовавшейся смеси в водопоглощающие скважины приводит к осаждению мелкодисперсного материала в порах водоносного слоя пород, что приводит к снижению проницаемости водоносного слоя в прибортовой зоне карьера и уменьшает приток воды из водоносного слоя пород в карьер, что, в свою очередь, снижает затраты энергии на откачку воды.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан вертикальный разрез борта карьера, а на фиг.2 – схема осаждения мелкодисперсного материала в порах водоносного слоя пород.

На чертежах приняты следующие обозначения:

1 – водоносный слой пород;

2 – слой относительно водонепроницаемых пород;

3 – водопоглощающая скважина;

4 – прибортовая зона водоносного слоя пород;

5 – уровень подземных вод при отсутствии водопоглощающих скважин;

6 – уровень подземных вод при создании гидрозавесы;

7 – борт карьера;

8 – напорный трубопровод;

9 – слой относительно водонепроницаемых пород;

10 – водосборная канава;

11 – насосная установка;

12 – лоток;

13 – дно карьера;

14 – смесительная камера с дозатором (не показан);

15 – всасывающий трубопровод;

16 – резервуар;

17 – частицы водоносного слоя пород;

18 – частички мелкодисперсного материала.

Способ реализуется следующим образом. Водоносный слой 1 расположен между слоями 2 и 9 пород, являющимися относительными водоупорами. Вдоль контура дна 13 карьера (фиг.1) устраивают водосборную канаву 10 с резервуаром 16 и насосной установкой 11. Резервуар 16 оборудуют смесительной камерой 14 и лотком 12, позволяющим подавать воду из водосборной канавы 10 непосредственно в смесительную камеру 14, в которую посредством дозатора (на чертеже не показан) подается мелкодисперсный материал. После смешивания мелкодисперсного материала с водой полученную смесь подают через всасывающий трубопровод 8 – к водопоглощающим скважинам 3, оборудованным в водоносном слое 1 пород и расположенным вокруг карьера на расстоянии, меньшем расчетного радиуса R депрессии.

Всасывающий трубопровод 15 выполнен с возможностью подачи воды как из смесительной камеры 14, так и из резервуара 16. После нагнетания в скважины 3 частички 18 мелкодисперсного материала вместе с водой проникают в поры между частицами 17 водоносного слоя 1 пород и осаждаются в них. Осаждение частичек 18 мелкодисперсного материала происходит преимущественно в прибортовой зоне 4 водоносного слоя 1 ниже уровня 6 подземных вод, который устанавливается при подаче воды в скважины выше первоначального уровня 5 (при отсутствии гидрозавесы).

В результате осаждения частичек 18 мелкодисперсного материала между частицами 17 водоносного слоя пород проницаемость этого слоя снижается и уменьшаются приток воды в карьер и затраты энергии на откачку воды.

Конкретный пример осуществления способа. При вскрытии месторождения янтаря карьером обнажен водоносный песчано-гравийный слой 1 пород. Для защиты карьера от поступления вод использован способ гидрозавеса. В карьере оборудовали водосборную канаву 10 вдоль контура дна 13, с резервуаром 16 и смесительной камерой 14 с лотком 12, а также насосной установкой 11.

Мелкодисперсный материал (сапропель донных отложений озер, получаемый при их чистке) подавали в смесительную камеру 14, а образовавшуюся смесь – насосной установкой 11 по трубопроводу 8 в водопоглощающие скважины 8 гидрозавесы, оборудованной в песчано-гравийном слое 1 на расстоянии 120 м от контура дна карьера (расчетный радиус депрессии 700 м, см. Справочник по гидравлическим расчетам. Под редакцией П.Г.Киселева. Изд. 4-е переработ. и доп. М.: «Энергия», 1972. – 312 с., стр.213).

При нагнетании в скважины 3 смеси частички 18 сапропеля проникали в поры песчано-гравийного слоя 1 и осаждались между частицами 17 этого слоя. В результате через 2,5 месяца подачи мелкодисперсного материала в водоносный песчано-гравийный слой его проницаемость уменьшилась примерно в 8 раз, соответветственно уменьшился водоприток (с 250 до 30 м³/ч) в карьер и снизились затраты энергии на откачку воды из карьера.

Формула изобретения

Способ защиты карьеров от подземных вод, включающий выполнение вдоль контура дна карьера водосборной канавы, сообщающейся с резервуаром, снабженным насосной установкой, оборудование вокруг карьера замкнутой системы водопоглощающих скважин, расположенных на расстоянии, меньшем расчетного радиуса депрессии в водоносном слое пород, и создание гидрозавесы путем подачи грунтовых вод из резервуара в водопоглощающие скважины, отличающийся тем, что в водопооглощающие скважины подают смесь грунтовых вод с мелкодисперсным материалом, причем смесь готовят в резервуаре, который оборудуют смесительной камерой.

РИСУНКИ