RU2235203C2 - Способ управления водопритоками в горные выработки из подрабатываемых водных объектов - Google Patents
Способ управления водопритоками в горные выработки из подрабатываемых водных объектов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2235203C2 RU2235203C2 RU2002126853/03A RU2002126853A RU2235203C2 RU 2235203 C2 RU2235203 C2 RU 2235203C2 RU 2002126853/03 A RU2002126853/03 A RU 2002126853/03A RU 2002126853 A RU2002126853 A RU 2002126853A RU 2235203 C2 RU2235203 C2 RU 2235203C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- deposit
- thickness
- mining
- development
- Prior art date
Links
Landscapes
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке полезных ископаемых под водными объектами. Задачами изобретения являются повышение безопасности ведения горных работ, снижение трудоемкости защитных мероприятий и увеличение полноты выемки запасов полезного ископаемого. Способ включает определение параметров разработки залежи: нижней границы водного объекта, нижней границы водоупорных отложений, мощности водоупора, вынимаемой мощности залежи, размеров выемочного участка по падению и простиранию, а также определение высоты развития зоны водопроводящих трещин и отработку залежи системами с обрушением налегающих пород. Для определения высоты зоны водопроводящих трещин рассчитывают величину горизонтальной деформации растяжения на заданном горизонте над очистной выработкой, сопоставляют ее с граничным критерием деформации. Отработку залежи начинают с учетом коэффициента фильтрации и расчетного водопритока в горные выработки, определяемого по приведенному математическому выражению. Если ожидаемый водоприток превосходит максимально возможный для данной выработки, размеры площади последней уменьшают формированием разделительных целиков, ширина которых равна удвоенной величине вынимаемой мощности залежи, но не менее 10 м.
Description
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к безопасным способам отработки полезных ископаемых под водными объектами.
Цель изобретения: повышение безопасности ведения горных работ, снижение трудоемкости защитных мероприятий и увеличение полноты выемки запасов полезного ископаемого за счет обеспечения допустимых водопритоков в горные выработки.
Практика горного дела у нас и за рубежом богата опытом ведения горных работ под водными объектами.
Известен способ управления геофильтрационным состоянием горного массива (А.с. SU 1643719, Бюл. №15 от 23.04.91), заключающийся в том, что с целью повышения эффективности отработки пластов на месторождениях со сложными гидрогеологическими условиями за счет увеличения устойчивости обнажении пород и снижения вредного влияния горных работ на водные ресурсы проходят подготовительные выработки, производят очистную выемку и крепление выработанного пространства, забор водопесчанной смеси с помощью пробуренных из подготовительных выработок через водоупорные породы скважин. При этом водопесчанную смесь подвергают обезвоживанию, обезвоженный песок закладывают в выработанное пространство, а воду перекачивают в природный водоток.
Недостаток этого способа: большие эксплуатационные затраты, связанные с бурением скважин, отбором водопесчанной смеси и закладкой выработанного пространства обезвоженным песком и, как следствие, высокая себестоимость добываемого полезного ископаемого и его неконкурентноспособность. Кроме того, этот способ не применим в тех условиях, когда водоносный горизонт представлен скальными и полускальными породами, например закарстованными известняками.
Известен способ уменьшения притока воды в горные выработки (АС SU 1617145, Бюл. №48 от 30.12.90), заключающийся в том, что производят осушение обводненных пород отработкой пласта на расстоянии от них менее высоты зоны водопроводящих трещин, но более половины этой высоты. При этом отработку пласта начинают от границы зоны затопления на расстоянии в плане, определяемом по расчетной формуле в зависимости от шага первичной посадки основной кровли, расстояния от пласта по вертикали, угла залегания пласта и угла разрыва отложений. После первичной посадки основной кровли отработку пласта ведут со скоростью, определяемой в зависимости от допустимого водопритока в горную выработку, мощности слоя обводненных пород, коэффициента их водообильности и длины слоя обводненных пород по простиранию.
Недостатком данного способа является: невозможность его применения при очень больших запасах подземных вод (сотни тысяч-миллионы м3), когда мощность водоносного горизонта составляет более 100 м. Кроме того, данный способ позволяет управлять водопритоками только путем регулирования скорости очистной выемки пласта. При этом не учитываются такие важные параметры, как мощность вынимаемой залежи, пролет выработанного пространства, коэффициент фильтрации подработанных пород, что существенно влияет на высоту развития зоны водопроводящих трещин и фактический водоприток в горные выработки. Все это приводит к неопределенности в управлении водопритоками в горные выработки.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения ожидаемого водопритока в горные выработки при подработке водных объектов (Гвирцман Б.Я. Безопасная выемка угля под водными объектами. М.: Недра. 1977, с. 142). Способ заключается в расчете ожидаемого водопритока по формуле:
Q=0,04KJFb,
где К - средний коэффициент фильтрации подработанной толщи в направлении, нормальном к напластованию, м/сут;
J - градиент напора;
Fb - площадь выработанного пространства под водным объектом, м.
Основой коэффициента фильтрации является высота зоны водопроводящих трещин (ЗВТ), которая определяется на основе натурных наблюдений с помощью гидрологических скважин либо по расчетной формуле в зависимости от мощности пласта и расчетной кривизны с учетом строения подрабатываемого массива.
Недостатки данного способа: определение высоты развития ЗВТ с помощью гидрогеологических скважин - дорогостоящий и трудоемкий способ, а метод расчета, построенный по результатам моделирования, не учитывает основного параметра - размера очистной выработки. Кроме того, данный способ не предусматривает сопоставления ожидаемого водопритока с максимально допустимым и возможности изменения параметров очистной выработки и тем самым регулирования водопритока.
Сущность способа управления водопритоками в горные выработки из подрабатываемых водных объектов состоит в следующем.
Отработку пластообразной рудной залежи под водоносным горизонтом или другим водным объектом, отделенным водоупорными отложениями, ведут системами с обрушением налегающих пород. При этом не допускают образования сквозных каналов гидравлической связи в водоупорных отложениях.
На стадии планирования развития очистных работ определяют основные параметры разработки залежи: нижнюю границу водного объекта, нижнюю границу водоупорных отложений, мощность водоупора, вынимаемую мощность залежи, размеры выемочного участка по падению и простиранию.
Определяют высоту развития зоны водопроводящих трещин (ЗВТ) на основе расчета горизонтальных деформаций растяжения εx на заданном горизонте У в заданной точке Х (в условной системе координат) и сопоставления с граничным критерием деформации появления первичных трещин разрыва εx=4·10-3 и высоты развития ЗВТ над выработкой по критерию εx=6·10-3.
Расчет горизонтальных деформаций растяжения производят по непрерывной функции распределения:
где m - вынимаемая мощность залежи, м;
b - конечный пролет выработанного пространства, м;
n - параметр, характеризующий крепость пород массива на участке от выработки до заданного горизонта.
В случае, если ЗВТ распространилась выше нижней границы водоупорных отложений, определяют коэффициент фильтрации (KФ) подрабатываемой толщи пород. KФ устанавливается эмпирическим путем для конкретных горно-геологических условий. В общем виде KФ=(10-12)εx.
Определяют расчетный водоприток в горные выработки из подрабатываемого водного объекта по формуле:
где ΔH - высота напорных вод вышележащего массива, м;
m0 - мощность водоупорной толщи, м;
F - площадь подрабатываемого участка, м2.
Расчетный водоприток сопоставляют с максимально возможным водопритоком для данной очистной выработки, т.е. с таким водопритоком, с которым в состоянии справиться насосные установки.
При превышении расчетного водопритока над максимальным размеры очистной выработки уменьшают путем формирования одного или нескольких разделительных целиков, ограничивающих пролет. При этом ширина целика равна удвоенной величине вынимаемой мощности залежи, но не менее 10 метров.
В отличие от прототипа высоту зоны водопроводящих трещин определяют на основе расчета горизонтальных деформаций растяжения и сопоставления с граничным критерием деформации. Отличительным признаком является также определение допустимого водопритока, сравнение его с максимально возможным и уменьшение пролета очистной выработки за счет формирования разделительных целиков в случае превышения расчетного водопритока над максимально возможным для данной очистной выработки.
Пример расчета высоты ЗВТ и ожидаемых водопритоков
Календарным планом предусматривается к отработке участок со средней мощностью 4,0 м и размерами по простиранию 200 м, по падению 120 м на гор. – 500 м.
Нижняя граница водоупора залегает на высоте 70 м над кровлей залежи. Мощность водоупора - 100м, непосредственно над ним залегает второй водоупор мощностью также 100 м.
Для данных условий необходимо определить высоту ЗВТ в подрабатываемом массиве, величину горизонтальных деформаций на нижней границе водоупоров, ожидаемые водопритоки в процессе отработки участка и при необходимости предусмотреть специальные меры защиты для обеспечения безопасности горных работ от затопления.
При сплошной отработке участка по падению пролет выработанного пространства изменяется от 0 до 120 м. С пролетом 60 м будет отработана верхняя половина участка площадью F=60 м·200 м=12000 м2. И только при отработке нижней половины выемочного поля пролет выйдет на уровень 120 м. Поэтому сначала рассмотрим влияние верхней половины отрабатываемого участка с пролетом 60 м.
Величина горизонтальной деформации на нижней границе водоупора εp=7·10-3. Высота ЗВТ - 75 м.
Коэффициент фильтрации водоупора в данных условиях подработки (Н=70 м) вычисляется по формуле КФ=11·εp, KФ=11·7·10-3=0,077 м/сут.
Ожидаемый водоприток вычисляется по формуле:
Максимально возможный водоприток для данного выемочного поля составляет 200 м3/ч.
Выполненные расчеты показывают, что отработка верхней половины планируемого участка будет происходить при пролетах выработанного пространства от 0 до 60 м и сопровождаться допустимыми деформациями растяжения на нижней границе водоупора (εр=7·10-3) при высоте развития ЗВТ до 75 м, а водопритоки выйдут на уровень 95 м3/ч.
При доработке участка пролет выработки составит 120 м, площадь подработки F=24000 м2. Высота ЗВТ составит 120 м. Для деформации растяжения на нижней границе водоупора для высоты Н=70 м (b=120 м, m=4 м) получаем значение εp=17·10-3; Kф=11·17·10-3=0,187 м/сут. Ожидаемый водоприток вычисляется по формуле:
Расчетное значение водопритока в этом случае более чем в два раза превышает допустимый, поэтому необходимо предусмотреть оставление двух разделительных целиков шириной 10 м при отработке нижней половины участка. При этом получаем три изолированных выемочных блока размером 60×60 м каждый. Высота ЗВТ ограничится нижней границей водоупора 70 м. Деформации растяжения на этом уровне составят 7·10-3, а водоприток с одного блока при КФ=0,077 м/сут не превысит:
Суммарный водоприток с выемочного поля составит 180 м3/ч на конечный момент доработки участка.
Выполненные расчеты показывают, что разрезка нижней половины участка на три блока путем оставления разделительных целиков по падению позволяет обеспечить сохранность водоупоров первого и второго и безопасность горных работ от затопления.
Claims (1)
- Способ управления водопритоками в горные выработки из подрабатываемых водных объектов, включающий определение параметров разработки залежи: нижней границы водного объекта, нижней границы водоупорных отложений, мощности водоупора, вынимаемой мощности залежи, размеров выемочного участка по падению и простиранию, а также определение высоты развития зоны водопроводящих трещин и отработку залежи системами с обрушением налегающих пород, отличающийся тем, что для определения высоты зоны водопроводящих трещин рассчитывают величину горизонтальной деформации растяжения на заданном горизонте над очистной выработкой, сопоставляют ее с граничным критерием деформации, и отработку залежи начинают с учетом коэффициента фильтрации и расчетного водопритока в горные выработки, при этом ожидаемые водопритоки вычисляют по формулегде Kф – коэффициент фильтрации водоупора, м/сут;ΔH - высота напорных вод вышележащего массива, м;m0 - мощность водоупорной толщи, м;F - площадь подрабатываемого участка, м2,при этом, если ожидаемый водоприток превосходит максимально возможный для данной выработки, размеры площади последней уменьшают формированием разделительных целиков, ширина которых равна удвоенной величине вынимаемой мощности залежи, но не менее 10 м.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126853/03A RU2235203C2 (ru) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | Способ управления водопритоками в горные выработки из подрабатываемых водных объектов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126853/03A RU2235203C2 (ru) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | Способ управления водопритоками в горные выработки из подрабатываемых водных объектов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002126853A RU2002126853A (ru) | 2004-04-10 |
RU2235203C2 true RU2235203C2 (ru) | 2004-08-27 |
Family
ID=33413032
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002126853/03A RU2235203C2 (ru) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | Способ управления водопритоками в горные выработки из подрабатываемых водных объектов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2235203C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109165449A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-08 | 中国煤炭地质总局勘查研究总院 | 矿井涌水边界过水断面流量的计算方法及装置 |
-
2002
- 2002-10-07 RU RU2002126853/03A patent/RU2235203C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГВИРЦМАН Б.Я. и др. Безопасная выемка угля под водными объектами. - М.: Недра, 1977, с.142-148, 82-97. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109165449A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-08 | 中国煤炭地质总局勘查研究总院 | 矿井涌水边界过水断面流量的计算方法及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Miao et al. | The height of fractured water-conducting zone in undermined rock strata | |
CN103089275B (zh) | 富水极破碎围岩隧道塌方段围岩控制方法 | |
CN105971606B (zh) | 一种巨厚煤层长壁工作面开采方法 | |
CN112593853B (zh) | 一种煤矿矸石充填与减水开采的施工方法 | |
CN108661646A (zh) | 一种假顶房柱式留矿嗣后充填采矿法 | |
CN113175325B (zh) | 基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法 | |
CN105422170A (zh) | 一种建筑基础下中深采空区注浆加固处理方法 | |
CN105804748B (zh) | 一种露天运输系统下分区开采挂帮矿的方法 | |
CN109281707B (zh) | 一种工作面顶板离层水害的超前防治方法 | |
CN104564074A (zh) | 一种实现煤矿区保水采煤的方法 | |
CN109611146B (zh) | 一种离层水疏放注浆方法 | |
CN104453996A (zh) | 一种上向分层壁式袋装充填采矿法 | |
RU2341658C1 (ru) | Способ предотвращения затопления калийных рудников и опасных деформаций земной поверхности при прорывах в рудники подземных вод | |
CN106150545A (zh) | 一种根据顶板垮落特征进行采空区部分充填的方法 | |
CN102562069B (zh) | 高承压水体上煤层流体充填置换开采方法 | |
CN107448204A (zh) | 砂卵石堆积层浅埋暗挖法隧道近距离下穿深基坑施工方法 | |
RU2235203C2 (ru) | Способ управления водопритоками в горные выработки из подрабатываемых водных объектов | |
RU2664281C1 (ru) | Способ разработки кимберлитовых месторождений | |
CN113006797B (zh) | 一种地表沟谷径流下煤层局部充填减损开采方法 | |
CN115653602A (zh) | 一种预留间隔式矿柱上向进路充填采矿法 | |
RU2622971C1 (ru) | Шахтный водоотлив при разработке антиклинальных угольных месторождений комбинированным способом | |
RU2114307C1 (ru) | Способ открытой разработки обводненных месторождений полезных ископаемых площадного залегания | |
CN204899930U (zh) | 暗挖地铁洞内超前疏干井 | |
RU2445461C1 (ru) | Способ разработки мощных крутопадающих залежей неустойчивых руд | |
CN105604605B (zh) | 复杂大水矿山地下矿井防突发涌水装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131008 |