способ защиты карьеров от притоков подземных вод

Классы МПК:E21D11/38 водозащита; термоизоляция; звукоизоляция; электроизоляция
E02D19/06 отвод грунтовых вод 
E21C41/26 способы открытой разработки полезных ископаемых; системы разработок
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Институт космофизических исследований и аэрономии СО РАН (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2005-11-14
публикация патента:

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.

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.

Описание изобретения к патенту

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.

Класс E21D11/38 водозащита; термоизоляция; звукоизоляция; электроизоляция

способ закладки выработок в затопленном калийном руднике -  патент 2477371 (10.03.2013)
способ реконструкции вертикальной шахты -  патент 2459084 (20.08.2012)
способ гидроизоляции горных выработок -  патент 2418951 (20.05.2011)
способ ликвидации водопритоков в тоннелях с обделкой из высокоточных блоков -  патент 2414598 (20.03.2011)
водозащитно-декоративное перекрытие свода подземного сооружения -  патент 2358109 (10.06.2009)
способ ликвидации прорыва воды через вертикальный ствол шахты -  патент 2342536 (27.12.2008)
способ устранения пустот в заобделочном пространстве железнодорожного тоннеля (варианты) -  патент 2342491 (27.12.2008)
способ предотвращения затопления калийных рудников и опасных деформаций земной поверхности при прорывах в рудники подземных вод -  патент 2341658 (20.12.2008)
способ защиты карьеров от притоков подземных вод -  патент 2320873 (27.03.2008)
тампонажный фиброраствор -  патент 2289697 (20.12.2006)

Класс E02D19/06 отвод грунтовых вод 

Класс E21C41/26 способы открытой разработки полезных ископаемых; системы разработок

способ открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием -  патент 2528731 (20.09.2014)
способ открытой разработки крутопадающих месторождений площадной формы -  патент 2528704 (20.09.2014)
способ управления лазерной обработкой скальной породы переменной крепости и система для его осуществления -  патент 2528187 (10.09.2014)
способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых -  патент 2527826 (10.09.2014)
способ подготовки к выемке скальных пород с использованием лазерного воздействия и автоматизированный комплекс для его осуществления -  патент 2527445 (27.08.2014)
способ водоснабжения дражных работ -  патент 2524828 (10.08.2014)
способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий отработку рудных тел в зонах контакта руды и вскрыши подуступами -  патент 2524716 (10.08.2014)
способ открытой добычи угля -  патент 2523246 (20.07.2014)
способ селективной отработки запасов нерабочего борта рабочей зоны карьера нагорных месторождений минерального сырья -  патент 2521987 (10.07.2014)
способ ведения буровзрывных работ -  патент 2521629 (10.07.2014)
Наверх