RU2223403C1 - Process of preparation of mass of permafrost and flooded rock mass for driving workings - Google Patents
Process of preparation of mass of permafrost and flooded rock mass for driving workings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2223403C1 RU2223403C1 RU2002127974/03A RU2002127974A RU2223403C1 RU 2223403 C1 RU2223403 C1 RU 2223403C1 RU 2002127974/03 A RU2002127974/03 A RU 2002127974/03A RU 2002127974 A RU2002127974 A RU 2002127974A RU 2223403 C1 RU2223403 C1 RU 2223403C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- mass
- rock mass
- permafrost
- array
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проходке вертикальных, наклонных и горизонтальных выработок в процессе строительства подземных горных предприятий в районах многолетней мерзлоты.The invention relates to the mining industry and can be used for sinking vertical, inclined and horizontal workings during the construction of underground mining enterprises in permafrost areas.
Известен способ подготовки массива многолетнемерзлых и обводненных горных пород для проходки выработок, например, вертикальных стволов с помощью замораживающих скважин, которые бурят с поверхности до подошвы водоносного горизонта по концентрической окружности в непосредственной близости от места заложения ствола [1].There is a method of preparing an array of permafrost and flooded rocks for driving workings, for example, vertical shafts using freeze wells that are drilled from the surface to the bottom of the aquifer in a concentric circle in the immediate vicinity of the stem location [1].
Недостатками этого способа являются большие затраты времени и средств на замораживание пород вокруг выработки, а также значительные неэффективные расходы на понижение температуры мерзлых пород над водоносным горизонтом.The disadvantages of this method are the high cost of time and money for freezing rocks around the mine, as well as significant inefficient costs for lowering the temperature of frozen rocks above the aquifer.
Известен способ защиты горных выработок от подземных минерализованных вод, включающий нагнетание в водоносный пласт в местах заложения выработок тонкодисперсной пресной пульпы и ее замораживание, с предварительным заложением водостойких ВВ и их взрыванием [2].A known method of protecting mine workings from underground saline water, including pumping into a water-bearing layer in the places where the workings of finely dispersed fresh pulp is laid and freezing, with the preliminary laying of waterproof explosives and blasting them [2].
Недостатком указанного способа является то, что нагнетаемая пресная пульпа проникает в ближайшие трещины вокруг скважин, вытесняя высокоминерализованную воду, и создает после замораживания немонолитную защитную зону вокруг выработки. Кроме того, при больших притоках высокоминерализованной воды к местам заложения выработок происходит вымывание этой водой пульпы из системы трещин вокруг скважин, в результате защитная зона не образуется.The disadvantage of this method is that the injected fresh pulp penetrates into the nearest cracks around the wells, displacing highly mineralized water, and after freezing creates a non-monolithic protective zone around the output. In addition, with large inflows of highly mineralized water to the places where the workings are laid, this water is washed out of the pulp from the system of cracks around the wells, as a result, a protective zone is not formed.
Известен способ подготовки массива многолетнемерзлых и обводненных горных пород для проходки выработок, включающий понижение в массиве уровня высокоминерализованной воды за счет ее откачивания, отвода от массива и сброса в водоприемник [3]. Этот способ принят нами в качестве прототипа.There is a method of preparing an array of permafrost and flooded rocks for tunneling, including lowering the level of highly mineralized water in the array due to its pumping, removal from the array and discharge into the water intake [3]. This method is accepted by us as a prototype.
Недостатком данного способа является то, что в месте заложения горных выработок после откачивания подземных высокоминерализованных вод значительная их часть остается в массиве при статическом давлении до 40…80 м вод.ст., что создает возможность прорыва воды и затопления горных выработок при их проходке.The disadvantage of this method is that in the place of laying of the mine workings after pumping underground highly saline waters, a significant part of them remains in the array at a static pressure of up to 40 ... 80 m water column, which creates the possibility of water breakthrough and flooding of the mine workings during their penetration.
Задачей предложенного способа является обеспечение безопасности при проведении выработок в массиве многолетнемерзлых и обводненных горных пород в сложных условиях, когда имеют место значительные притоки высокоминерализованной воды с большим статическим давлением в кровле водоносного горизонта, а также уменьшение времени и снижение затрат на подготовку массива.The objective of the proposed method is to ensure safety when conducting workings in an array of permafrost and watered rocks in difficult conditions, when there are significant inflows of highly mineralized water with high static pressure in the roof of an aquifer, as well as reducing the time and cost of preparing the massif.
Это достигается тем, что в способе подготовки массива многолетнемерзлых и обводненных горных пород для проходки выработок, включающем понижение в массиве уровня высокоминерализованной воды, отвод и сброс ее в водоприемник, после понижения уровня минерализованной воды в массиве горных пород уменьшают концентрацию солей в этой воде в зоне заложения каждой выработки посредством, например, нагнетания в массив подогретой пресной воды до величины, при которой температура замерзания воды в каждой зоне выше температуры массива горных пород.This is achieved by the fact that in the method of preparing an array of permafrost and flooded rocks for sinking, including lowering the level of highly mineralized water in the array, draining and discharging it into the water intake, after lowering the level of mineralized water in the rock mass, reduce the salt concentration in this zone laying each output by, for example, injecting heated fresh water into the array to a value at which the freezing temperature of water in each zone is higher than the temperature of the rock mass.
Нагнетаемая пресная вода в зоне заложения выработок замещает и разбавляет в них высокоминерализованную воду, уменьшая концентрацию солей в этой воде до предела, при котором опресненная вода замерзает и образует вместе с мерзлыми породами монолитную зону, обеспечивающую безопасную проходку выработок.The injected fresh water in the zone of laying the workings replaces and dilutes highly mineralized water in them, reducing the concentration of salts in this water to the limit at which desalinated water freezes and forms, together with frozen rocks, a monolithic zone that ensures safe passage of the workings.
На фиг.1, 2 показаны вертикальные разрезы горизонтальной выработки по оси и перпендикулярно к ней в массиве обводненных многолетнемерзлых горных пород.In Fig.1, 2 shows vertical sections of horizontal development along the axis and perpendicular to it in an array of flooded permafrost rocks.
На фиг.3, 4 показаны вертикальный и горизонтальный разрезы ствола в массиве многолетнемерзлых горных пород с водоносным горизонтом.Figure 3, 4 shows the vertical and horizontal sections of the trunk in an array of permafrost rocks with an aquifer.
Способ подготовки массива многолетнемерзлых и обводненных горных пород для проходки выработок осуществляют следующим образом.A method of preparing an array of permafrost and flooded rocks for sinking excavations is as follows.
В массиве горных пород в зоне 1 заложения выработки 2 (штрека, ствола, уклона и др.) понижают уровень подземных высокоминерализованных вод 3 подземного водоносного горизонта 4 до заданной величины посредством системы скважин 5. При определении статического давления этой воды над подошвой водоносного горизонта 4 или почвой горизонтальной выработки 2 учитывают горногеологические условия массива и требования по безопасности ведения горных работ. Как правило, эта величина находится в диапазоне 5...10 м вод.ст. Откачиваемую воду отводят по трубопроводу и сбрасывают в водоприемник (не показано). После понижения уровня минерализованной воды до заданной величины уменьшают концентрацию солей в ней посредством, например, нагнетания через дополнительные скважины 6 подогретой пресной воды. Контроль давления и температуры высокоминерализованных вод осуществляют с помощью датчиков, установленных в контрольно-измерительных скважинах 7, а определение концентрации солей в этих водах проводят путем регулярного взятия проб воды из скважин и их анализа в лабораторных условиях. В качестве контрольно-измерительных скважин можно использовать водопонизительные и водонагнетательные скважины. По показаниям датчика температуры воды в скважине определяют температуру массива горных пород, а по величине концентрации солей в воде пробы - температуру замерзания этой воды. Процесс нагнетания пресной воды прекращают, когда температура замерзания воды в пробе будет выше температуры массива горных пород в зоне 1 заложения выработок. В результате этого в водоносном горизонте 4 в зоне, оконтуренной скважинами 5, опресненная минерализованная вода замерзает и вместе с мерзлыми горными породами образует прочную монолитную оболочку, обеспечивающую безопасность при проходке выработок. Таким образом, данный способ обеспечивает подготовку массива горных пород водоносного горизонта 4 в зоне заложения выработки 2 без затрат на искусственное его замораживание.In the rock mass in zone 1 of development 2 (drift, trunk, slope, etc.), the level of underground highly mineralized
Пример реализации способаAn example implementation of the method
Массив многолетнемерзлых и обводненных горных пород с содержанием в воде солей 110 г/л и температурой горных пород, состоящих из трещиноватых доломитов, -1,6°С подготавливают для проходки штрека сечением 9,1 м2. Статическое давление минерализованной воды над почвой проектируемого штрека составляет 60 м вод.ст. Для снижения напора минерализованной воды бурят шесть вертикальных водопонизительных скважин на одинаковом расстоянии друг от друга по оси этого штрека. Через указанные скважины откачивают высокоминерализованные воды с отводом и сбросом в водосборник. Поскольку массив представлен доломитами, то остаточное статическое давление минерализованной воды над почвой штрека составляет 10 м вод.ст. Одновременно с водопонижением до указанного уровня бурят 16 дополнительных скважин длиной 25 м параллельно оси проектируемого штрека на расстоянии не более 30 см вглубь от его контура. При достижении статического давления минерализованной воды уровня в 10 м вод.ст. над почвой штрека начинают закачивать через дополнительные скважины подогретую пресную воду. Контроль температуры массива горных пород и давления минерализованной воды осуществляют с помощью серийно выпускаемых датчиков, установленных в контрольной водопонизительной скважине, определение концентрации солей в воде проводят в пробах, отбираемых ежесменно из контрольной скважины в контуре штрека. Через пять суток концентрация солей в воде достигла 20 г/л, при которой температура замерзания минерализованной воды составляет -1,2°С, и процесс нагнетания подогретой пресной воды прекращают. Далее в течение трех суток произошло полное замерзание опресненной минерализованной воды в зоне заложения штрека, что обеспечило безопасную его проходку. Подготовка массива для проходки штрека осуществлена в меньшие в 3-4 раза сроки, затраты на нее - в 2-3 раза ниже по сравнению со способом подготовки массива с искусственным замораживанием.An array of permafrost and irrigated rocks with a salt content of 110 g / l and water temperature of rocks consisting of fractured dolomites, -1.6 ° C, is prepared for drifting with a cross section of 9.1 m 2 . The static pressure of mineralized water over the soil of the planned drift is 60 m water column. To reduce the pressure of mineralized water, six vertical water-reducing wells are drilled at the same distance from each other along the axis of this drift. Highly saline water is pumped through the indicated wells with drainage and discharge into the catchment. Since the massif is represented by dolomites, the residual static pressure of mineralized water above the drift soil is 10 m water cent. Simultaneously with the reduction to the specified level, 16 additional wells are drilled 25 meters long parallel to the axis of the projected drift at a distance of not more than 30 cm deep from its contour. Upon reaching the static pressure of mineralized water level of 10 m water above the drift soil, heated fresh water begins to be pumped through additional wells. The temperature of the rock mass and the pressure of mineralized water are controlled using commercially available sensors installed in a control water-reducing well, the concentration of salts in water is determined in samples taken monthly from the control well in the drift circuit. After five days, the salt concentration in the water reached 20 g / l, at which the freezing temperature of mineralized water is -1.2 ° C, and the process of pumping heated fresh water is stopped. Then, within three days, the desalinated mineralized water completely frozen in the drift zone, which ensured its safe passage. Array preparation for driving the drift was carried out in a shorter time by 3-4 times, the cost of it was 2-3 times lower compared to the method of preparing the array with artificial freezing.
Пример подготовки массива многолетнемерзлых горных пород с водоносным горизонтом для проходки вертикального ствола отличается тем, что вертикальные водопонизительные скважины бурят с поверхности равномерно по окружности вокруг оси проектируемого ствола до подошвы водоносного горизонта. Став труб в каждой из них перфорирован на высоту водоносного горизонта. Откачивание минерализованной воды ведут до достижения уровня ее статического давления в 10 м вод.ст. над подошвой этого горизонта. Нагнетательные скважины также бурят по концентрической окружности вокруг оси ствола. Нагнетание подогретой пресной воды для разбавления минерализованной воды для сходных горногеологических условий месторождения проводят в течение 5-15 суток, естественное замерзание опресненной воды в массиве мерзлых горных пород - 5-10 суток. При этом обеспечивается также безопасность проведения ствола. Затраты на подготовку массива многолетнемерзлых обводненных горных пород для проходки ствола предложенным способом в 5-8 раз, в зависимости от глубины залегания водоносного горизонта минерализованной воды, ниже по сравнению со способом искусственного замораживания высокоминерализованной воды в массиве горных пород с использованием замораживающих скважин с поверхности.An example of preparing an array of permafrost rocks with an aquifer for sinking a vertical wellbore differs in that vertical water-reducing wells are drilled from the surface uniformly around the circumference around the axis of the projected trunk to the bottom of the aquifer. Becoming pipes in each of them is perforated to the height of the aquifer. Mineral water is pumped out until its static pressure level of 10 m water column is reached. above the sole of this horizon. Injection wells are also drilled in a concentric circle around the axis of the bore. Heated fresh water is injected to dilute mineralized water for similar mining and geological conditions of the deposit for 5-15 days, natural desalination of desalinated water in the massif of frozen rocks is 5-10 days. This also ensures the safety of the barrel. The cost of preparing an array of permafrost watered rocks for drilling the proposed method is 5-8 times, depending on the depth of the aquifer of mineralized water, lower compared to the method of artificially freezing highly mineralized water in a rock mass using freezing wells from the surface.
Источники информацииSources of information
1. Строительство горных выработок в сложных горнотехнологических условиях. Справочник./Под ред. Б.А. Картозия. - М: Недра, 1992, с. 198-206.1. Construction of mining in difficult mining conditions. Handbook. / Ed. B.A. Cartesia. - M: Nedra, 1992, p. 198-206.
2. Авторское свидетельство №1726773, кл. Е 21 D 1/12, 31.05.89 г.2. Copyright certificate No. 1726773, cl. E 21 D 1/12, 05/31/89
3. Авторское свидетельство №1665736, кл. Е 02 D 19/10, 22.05.89 г. -прототип.3. Copyright certificate No. 1665736, cl. E 02 D 19/10, May 22, 89 prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002127974/03A RU2223403C1 (en) | 2002-10-18 | 2002-10-18 | Process of preparation of mass of permafrost and flooded rock mass for driving workings |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002127974/03A RU2223403C1 (en) | 2002-10-18 | 2002-10-18 | Process of preparation of mass of permafrost and flooded rock mass for driving workings |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2223403C1 true RU2223403C1 (en) | 2004-02-10 |
RU2002127974A RU2002127974A (en) | 2004-04-20 |
Family
ID=32173376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002127974/03A RU2223403C1 (en) | 2002-10-18 | 2002-10-18 | Process of preparation of mass of permafrost and flooded rock mass for driving workings |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2223403C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102071945A (en) * | 2010-12-29 | 2011-05-25 | 上海隧道工程股份有限公司 | Method for driving-in and driving-out construction in built structure closed in three sides for shield |
CN102182463A (en) * | 2011-04-12 | 2011-09-14 | 中煤邯郸特殊凿井有限公司 | Inclined shaft freezing heat insulation method |
CN105545330A (en) * | 2016-02-26 | 2016-05-04 | 河北钢铁集团矿业有限公司 | Water prevention and control process in construction of metallurgical underground mining ore pass fragmenting system |
-
2002
- 2002-10-18 RU RU2002127974/03A patent/RU2223403C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102071945A (en) * | 2010-12-29 | 2011-05-25 | 上海隧道工程股份有限公司 | Method for driving-in and driving-out construction in built structure closed in three sides for shield |
CN102071945B (en) * | 2010-12-29 | 2012-11-28 | 上海隧道工程股份有限公司 | Method for driving-in and driving-out construction in built structure closed in three sides for shield |
CN102182463A (en) * | 2011-04-12 | 2011-09-14 | 中煤邯郸特殊凿井有限公司 | Inclined shaft freezing heat insulation method |
CN105545330A (en) * | 2016-02-26 | 2016-05-04 | 河北钢铁集团矿业有限公司 | Water prevention and control process in construction of metallurgical underground mining ore pass fragmenting system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102425421B (en) | Novel water control method suitable for mine shafts | |
CN102493822A (en) | Method for performing curtain grouting construction on tunnel by water rich fault influence zone | |
CN103742145A (en) | Water control method for abnormal water-enriched region of coal mine | |
CN112814737B (en) | Collapse column advanced treatment method and system based on laminated multi-branch horizontal well | |
RU2341658C1 (en) | Method of prevention of flooding of potassium mines and hazardous deformations of earth surface at underground water inrush into mines | |
Chertenkov et al. | The Yarega heavy oil field-history, experience, and future | |
RU2223403C1 (en) | Process of preparation of mass of permafrost and flooded rock mass for driving workings | |
RU2474679C1 (en) | Development method of oil deposit with porous-cavernous-fractured manifold | |
RU2114307C1 (en) | Method for opencast mining of flooded mineral deposits | |
RU2153072C1 (en) | Method of preparing inundated kimberlite pipe for underground mining | |
RU2076923C1 (en) | Method of formation of flagging screen in water-encroached rocks | |
RU2133342C1 (en) | Method for preventing flooding of potassium mines | |
Zhai | Comprehensive exploration technology of water disaster prevention and control in coal mining roof | |
RU2249699C2 (en) | Method for driving draining mines in broken and watered massif | |
CN117248962B (en) | Method for treating presbyopia water among small kiln roadway column type residual coal pillars | |
RU2798370C1 (en) | Method for reconstruction of a flooded mine mined by open-underground method | |
EA020421B1 (en) | Method for preventing mine flooding in underground potash salt mining in case of ground water influx into mine | |
RU2278267C1 (en) | Vertical excavation liquidation method | |
Chella et al. | Selection of a Suitable and Cost Effective Method for Dewatering Deep Orebodies (below 1040mL) at Konkola Mine-Zambia | |
Jendruś et al. | Application of Electrical Resistivity Tomography for the Assessment of Sinkhole Hazard to Improve Public Health and Safety Conditions on Post-Mining Lands. | |
RU2422638C1 (en) | Compound development method of series of gently sloping beds of syncline and brachysyncline mine fields | |
RU2320873C2 (en) | Method for pit protection against underground water inflows | |
McKee et al. | The hydrological environment at the gays river mine: Gays river, Nova Scotia, Canada | |
SU1362838A1 (en) | Method of consolidating large-fracture saturated rock when driving mine workings | |
SU1435505A1 (en) | Method of storing toxic brines in permafrost environment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141019 |