способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод

Формула изобретения

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод, включающий сооружение гидроотвала, вскрытие и отработку карьерного поля, отличающийся тем, что на уступе нерабочего борта карьера, расположенного со стороны максимальной отметки уровня грунтовых вод в контуре карьерного поля, устанавливают контрфорсный противофильтрационный экран, ниже уровня грунтовых вод за пределами призмы возможного обрушения нижележащего уступа, на всю длину слоя грунтовых вод, причем высоту контрфорсного экрана определяют из условия:

H=h_в+h_вод +h_y+h_з,

где h_в - высота водоупорной части уступа, м; h_вод - мощность водоносного слоя, м; h_y - высота повышения уровня грунтовых вод в результате подпора контрфорсным экраном, м; h_з - запасная высота надводной части контрфорсного экрана, м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод.

Известен способ комбинированной разработки обводненных месторождений полезных ископаемых, включающий отработку карьерного поля до экономически целесообразной глубины с внешним отвалообразованием вскрышных пород и карьерным водоотливом, проходку подземных вскрывающих выработок, постепенное заполнение отработанного карьера породами и отработку запасов полезного ископаемого ниже предельного положения дна карьера, перед отсыпкой пород сооружают на дне отработанного карьера дренирующие элементы шахтного водоотлива, включающие горизонтальные фильтровые колонны и наклонные скважины, соединяющие фильтровые колонны с подземными горными выработками, отсыпку крепких скальных пород ниже подошвы основного водоносного коллектора, укладку сверху слабофильтрующих материалов (тканевый природный или искусственный материал) и затем существенно глинистых пород, перекрывая ими кровлю основного водоносного коллектора, поддержание работ карьерного водоотлива на период проходки подземных вскрывающих выработок и отсыпки пород, дренирование крепких скальных пород, при этом производительность шахтного водоотлива должна превышать величину притока дренажных вод через существенно глинистые породы, отработку подкарьерных запасов ведут под защитой отсыпанных пород с закладкой (RU 2165018 С2, МПК ⁷ E21C 41/00, от 14.07.1999 опубликовано: 10.04.2001).

Недостатком данного способа является проходка подземных вскрывающих выработок, сооружения на дне отработанного карьера дренирующих элементов шахтного водоотлива, отсыпка крепких скальных пород ниже подошвы основного водоносного коллектора, укладка сверху слабофильтрующих материалов и затем существенно глинистых пород, поддержание работ карьерного водоотлива на период проходки подземных вскрывающих выработок и отсыпки пород, что значительно снижает эффективность разработки месторождения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий сооружение гидроотвала, вскрытие карьерного поля котлованом и заполненное водой, также смонтированное в нем плавающее землесосное устройство с рыхлителем, которое производит выемку карьерного поля горизонтальными слоями сверху вниз и транспортирует полученную горную массу на поверхность пульпопроводом, помещая пустые породы в гидроотвал. Выемка производится с понижением уровня воды вслед за отработкой слоев, поддерживая зеркало воды на уровне кровли текущего эксплуатационного горизонта за счет возвращения в карьер воды из гидроотвала. Для отработки очередного слоя его зарезку осуществляют котлованом, который затем расширяют, а отработку горизонтальных слоев осуществляют путем сплошной выемки плавающим землесосным устройством с рыхлителем системой заходок (RU 2261331 С2, МПК ⁷ E21C 41/26, от 21.01.2002 опубликовано: 10.09.2003).

Недостатком данного способа является необходимость формирования гидроотвала за пределами карьерного поля и аренды больших площадей земли, а также производство операций по водоотливу и водообороту, включающих поддержание зеркала воды на одном уровне за счет возвращения воды из гидроотвала.

Задачей способа является повышение эффективности разработки обводненных месторождений за счет исключения операций по проведению дренажных выработок, карьерных водоотливов, дренирующих элементов шахтного водоотлива, исключения энергозатрат на приведенные выше операции. Возможность отработки месторождения полезных ископаемых в обводненных условиях без проведения каких-либо дополнительных операций.

Для достижения поставленной задачи заявляемый способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод содержит следующую совокупность существенных признаков:

1. Нерабочий борт карьера располагают со стороны максимальной отметки уровня грунтовых вод в контуре карьерного поля.

2. Со стороны нерабочего борта карьера на горизонте, расположенном ниже уровня грунтовых вод за пределами призмы возможного обрушения нижележащего уступа, устанавливают параллельно уступу и на всю длину слоя грунтовых вод контрфорсного противофильтрационного экрана, причем высоту контрфорсного экрана определяют из условия:

H=h _в+h_вод+h_y+h₃,

где h_в - высота водоупорной части уступа, м; h _вод - мощность водоносного слоя, м; h_y - высота повышения уровня грунтовых вод в результате подпора контрфорсным экраном, м; h₃ - запасная высота надводной части контрфорсного экрана, м.

Расположение нерабочего борта карьера с другой стороны, приведет к значительному увеличению размеров контрфорсного

противофильтрационного экрана.

Это позволит исключить протекания грунтовых вод в карьерное поле, минуя контрфорсный противофильтрационныей экран.

Использование пространства между нерабочим и рабочим бортом карьера позволит сократить площадь нарушаемых и арендуемых земель при разработке месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод.

Сущность изобретения поясняется графически, где:

I - нерабочий борт карьера;

II - рабочий борт карьера;

1 - слой грунтовых вод;

2 - контрфорсный противофильтрационный экран;

3 - анкерные крепи;

4 - площадка уступа на не рабочем борту карьера расположенного ниже уровня грунтовых вод.

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод иллюстрируется графически на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.

На фиг.1 показан случай отработки нагорного месторождения при расположении максимальной отметки грунтовых вод выше отметки максимальной высоты контрфорсного противофильтрационного экрана.

На фиг.2 показан случай отработки нагорного месторождения при расположении максимальной отметки грунтовых вод на уровне или ниже отметки максимальной высоты контрфорсного противофильтрационного экрана.

На фиг.3 показан детальный разрез схемы расположения контрфорсного противофильтрационного экрана с его параметрами.

Где h_в - высота водоупорной части уступа, м; h _вод - мощность водоносного слоя, м; h_y - высота повышения уровня грунтовых вод в результате подпора контрфорсным экраном, м; h₃ - запасная высота надводной части контрфорсного экрана, м.

Способ реализуется следующим образом: при отработке карьерного поля с притоком грунтовых вод нерабочий борт карьера I располагают со стороны максимальной отметки уровня грунтовых вод 1 в контуре карьерного поля. Чтобы предотвратить приток грунтовых вод в карьер со стороны нерабочего борта карьера на горизонте, расположенном ниже уровня грунтовых вод за пределами призмы возможного обрушения нижележащего уступа 4 устанавливают параллельно уступу и на всю длину слоя грунтовых вод контрфорсный противофильтрационный экран 2, причем высота контрфорсного противофильтрационного экрана определяется из условия:

H=h_в +h_вод+h_y+h₃,

где h_в - высота водоупорной части уступа, м; h _вод - мощность водоносного слоя, м; h_y - высота повышения уровня грунтовых вод в результате подпора контрфорсным экраном, м; h₃ - запасная высота надводной части контрфорсного экрана, м.

Для увеличения устойчивости контрфорсного противофильтрационного экрана их закрепляют анкерными крепями 3.

Предлагаемый способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод позволяет снизить капитальные и эксплуатационные затраты за счет исключения операций по проведению дренажных выработок, карьерных водоотливов, дренирующих элементов шахтного водоотлива, исключения энергозатрат на приведенные выше операции.