способ реконструкции обводненных карьеров

Формула изобретения

СПОСОБ РЕКОНСТРУКЦИИ ОБВОДНЕННЫХ КАРЬЕРОВ, включающий отработку вскрыши с применением буровзрывных работ для отбойки пород, внутреннее и внешнее отвалообразование, карьерный водоотлив и строительство противофильтрационной завесы, отличающийся тем, что глинистые породы вскрыши верхних уступов реконструируемых бортов карьера отсыпают в выработанное пространство, на дно обводненного карьера, для перекрытия кровли водоносного коллектора, а после окончания строительства противофильтрационной завесы выводят горную массу из внутреннего во внешний отвал.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке обводненных месторождений полезных ископаемых глубокими карьерами, находящимися на реконструкции.

Известен способ реконструкции карьера, включающий отработку вскрыши с применением буровзрывных работ для отбойки пород и внутреннее отвалообразование [1] Недостатком данного способа является то, что в условиях обводненных карьеров, при строительстве противофильтрационной завесы приток в карьер не уменьшается, а значит, и объемы откачки больше, что сказывается на реконструкции карьера. Формирование внутреннего отвала в качестве основания для транспортного съезда предполагает отсыпку твердых вскрышных пород, способных нести нагрузку, но в дезинтегрированном виде, обладающих крайне слабым противофильтрационным эффектом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ реконструкции карьера, включающий отработку вскрыши буровзрывными работами, вывоз горной массы во внешние отвалы, карьерный водоотлив и строительство противофильтрационной завесы. Первая очередь завесы с коэффициентом фильтрации 0,005 м/сут должна быть завершена к моменту подхода горных работ к нижним подтопленным уступам.

В случае, если строительство противофильтрационной завесы отстает от проектного графика, к моменту подхода к обводненным уступам карьерный водоотлив не сможет обеспечить нормальной работы, так как притоки в карьер значительно превышают возможности утилизации их. Это приводит в свою очередь к приостановке реконструкции карьера.

Цель изобретения состоит в снижении объемов откачки дренажных вод в период строительства противофильтрационной завесы.

Поставленная цель осуществляется тем, что в способе реконструкции обводненных карьеров, включающем отработку вскрыши с применением буровзрывных работ для отбойки пород, внутреннее и внешнее отвалообразование, карьерный водоотлив и строительство противофильтрационной завесы, глинистые породы вскрыши верхних уступов реконструируемых бортов карьера отсыпают в выработанное пространство на дно обводненного карьера для перекрытия кровли водоносного коллектора, а после окончания строительства противофильтрационной завесы вывозят горную массу из внутреннего во внешний отвал.

Отсыпка вскрыши верхних уступов реконструируемых бортов карьера в выработанное пространство на дно обводненного карьера позволяет за счет дезинтеграции мерзлых глинистых пород в рассолах обеспечить создание достаточно однородного глинистого противофильтрационного экрана, перекрывающего водопроводящие коллекторы водоносного комплекса в зоне их выхода в карьере. Это сокращает приток рассолов в карьер, а значит, снижаются объемы откачки.

Требуемая мощность глинистого экрана определяется экологически безопасной производительностью карьерного водоотлива с оптимизацией ее по технико-экономическим показателям. Расчет мощности можно произвести аналитически (например, по формуле Дарси) или на ПЭВМ с помощью простой математической модели.

Вывоз же горной массы из внутреннего во внешний отвал производится уже после сооружения противофильтрационной завесы, по мере понижения уровня дренажных вод карьерным водоотливом и обнажения внутреннего отвала. В этом случае, не повышая производительности карьерного водоотлива, под защитой противофильтрационной завесы можно отрабатывать нижележащие уступы.

П р и м е р. В процессе реконструкции карьера "Мир" производится отстройка нового профиля бортов с целью увеличения глубины отработки месторождения, при этом выемка горной массы осуществляется как в интервале многолетнемерзлых пород, представляющих преимущественно глинисто-мергельные отложения, так и в интервале мечегеро-ичерского водоносного комплекса. Водоносный комплекс представлен системой взаимосвязанных коллекторов, в интервале 400-450 м.

В данный момент карьер подтапливается дренажными рассолами.

Для защиты горных работ от подземных вод строится завеса, строительство ее в полном объеме закончится через 3 года, при этом защитный эффект проявится только при 90% ее готовности, то есть практически через 3 года. Следовательно, в карьер в течение этого времени будут поступать дренажные воды с притоком почти равным притоку при отсутствии завесы, что составит по имеющимся прогнозам величину до 1700 м³/сут.

На чертеже изображена схема осуществления способа.

Карьер в старом контуре 1 реконструирован до глубины 450 м, при этом горная масса вывезена во внешний отвал. Достижение нового контура 2 карьера ниже глубины 450 м производится с применением буровзрывных работ с отбойкой и складированием мергельно-глинистых пород во внутренний отвал 3. Взаимодействие сбрасываемых пород с рассолом приводит к их дезинтеграции с образованием глинистого противофильтрационного экрана. Расчетная мощность экрана над кровлей 8-го коллектора составляет 40-50 м. Для создания экрана такой мощности потребуется до 5,5 млн. м³ глинистых пород.

Проводимые буровзрывные работы на карьере после отсыпки внутреннего отвала приводят к дополнительной дезинтеграции горной массы в теле отвала 3, т. е. к улучшению противофильтрационных характеристик его.

Создание внутреннего отвала приводит к некоторому повышению уровня подземных вод в районе карьера, однако этот подъем (не более 5-6 м) не оказывает существенного влияния на процесс реконструкции карьера, а тем более на экологическое состояние района месторождения (объем откачки дренажных вод не увеличивается). В период между созданием экрана и реконструкцией карьера до глубины 300 м тампонажная завеса (ПФЗ) будет сооружена в полном объеме.

В этот же период для обеспечения понижения фронта горных работ включается карьерный водоотлив. Ввиду заблаговременного создания глинистого экрана с коэффициентом фильтрации до 0,01 м/сут приток дренажных вод в карьер сокращается (по сравнению с отсутствием экрана) примерно в 5 раз, т.е. не превышает величины 350-400 м³/ч, что позволяет не превышать имеющиеся возможности экологически безопасной утилизации дренажных рассолов.

После подхода фронта реконструкции карьера к верхней границе противофильтрационного экрана и одновременного сооружения противофильтрационной завесы в полном объеме производится вывоз горной массы из внутреннего отвала во внешний.