Изобретение относитс к горному делу и может быть использовано при вскрытии и разработке обводнённых полезных ископаемых, содержащих минерализованные подземные воды с температурой ниже . Известен способ защиты открытых горных работ от подземных, вод, вкл чаюпщй бурение скважин, вскрывающих водоносный пласт, осушение путем дренажа через скважины, нагнетание в осушенный пласт хладагента с температурой ниже , фильтрова ние его по пласту, откачку на поверхность и замораживание пласта путем нагнетани в пласт пресной воды СПНедостатком способа вл етс то, что вследствие механического и диффузионного перемешивани нагн таемой пресной воды с высокоминерализованными подземными водами резко снижаетс надёжность водоизо л ции. Повышение надежности требуе проведени сложных дополнительных работ по предварительному осушению и искусственному охлаждению водоносного пласта, что приводит к снижению эффективности водоизол ции . Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс способ защиты открытых горных рабо от подземных вод, включающий бурение нагнетательных скважин и нагне тание замораживаемой жидкости. 2. Недостатком известного способа вл етс низка эффективность водо изoл цvra вследствие плохой надежности . Это происходит потому, что кагнетавма пресна вода перемешиваетс с минерализованными подземньа-ш водами, что приводит к образо ванию широкой зоны смешанных вод, дл замерзани которых недостаточно естественного холода массива. Низка скорость замораживани не позвол ет эффективно примен ть известный способ в услови х большргх объемов горных работ. Кроме того, способ.,не исключает возможности поступлени токсичньгх газов (сероводорода ) , так как подземные воды с растворенными в них газами не могут быть вьгтеснены закачиваемой пресной водой. Цель изобретени - повьшение эф фективности изол ции горных работ 182 от минерализованных подземных вод с температурой ниже . Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу защиты горных работ от подземных вод, включающему бурение нагнетательньк скважин и нагнетание замораживаемой жидкости, в качестве замораживаемой жидкости используют глинистые тонкодисперсные пресные пульпы теплоемкостью ниже теплоемкости воды. Кроме того, при температуре подземных вод (-1)-{-8°С) в качестве тонкодисперсной пресной пульпы используют глинистьй раствор плотностью 1,5-1,7 г/см. Нагнетание вместо чистой воды тонкодисперсной пресной пульпы с меньшей теплоемкостью, чем теплоемкость воды, обеспечивает меньшую требуемую теплоту фазового перехода раствора из жидкого состо ни в твердое, чем теплота замерзани чистой воды. В результате этого, на процесс замораживани такой жидкости требуетс меньшее количество отрицательного тепла, при этом замораживание обеспечиваетс за счет естественного холода горного массива . Содержание в пресной пульпе тонкодисперсных фракций твердого вещества повышает в зкость,что обеспечивает надёжное вытеснение подземных вод из.обводненных горных пород, а наличие пространственной коагул ционной структуры делает их устойчивыми против механического и диффузионного перемешивани с подземными водами, за счет чего повышаетс надежность и, тем самым, эффективность водоизол ции, Ускорение процесса замораживани достигаетс за счет того, что дл замерзани тонкодисперсных пресных пульп требуетс меньшее количество холода, чем дл замерзани пресной воды. На чертеже изображена номограмма зависимости замерзани пульп от начальной температуры горного массива и его трещиноватости. Способ осуществл етс следующим образом. Вокруг горных выработок, расположённых в зоне обводненных горных пород подземными водами с температурой ниже , бур т нагнетатель3 ные скважины. Через скважины в интервал водоносного горизонта насосами под избыточным давлением нагн тают тонкодисперсную пресную пульпу с теплоемкостью, меньше теплоем кости воды. Количество нагнетаемой пресной пУльпы зависит от трещиноватости горных пород. Предваритель но на основании уравнени теплового баланса строитс номограмма, отражающа зависимость замерзани пульп с заданным содержанием твердой фазы от начальной температуры горного массива и его трещиноватос ти при нулевой температуре закачиваемого раствора ( рассмотрена тол ко область фазового перехода). По номограмме определ ют достаточно ли холода Б массиве при данной его температуре и трещиноватос ти дл полного замерзани нагнетаемой пульпы с заданным количеством твердой фазы. Анализ номограммы показывает, что введение в воду каждых 100 кг твердой фазы 1 м раствора снижает на 3,8% затраты холода на замерзание пульпы независимо от трещинова тости, а введение 1000 кг твердой фазы (х 1,63 г/смО позвол ет сн зить затраты на замерзани на 38Z по сравнению с водой. Замерзша в водопровод щих каналах и трещина пресна пульпа образует водонепроницаемую гидроизол ционную завесу, 3 пределах которой осуществл ют ведение горных работ. Пример. Проход т шахтный ствол диаметром 8 м через водоносн горизонт мощностью 100 м, наход щи с на глубине 150 м от дневной поверхности . Горизонт содержит высок минерализованные подземные воды с Т и имеет трещиноватость 2,5%. Дл защиты ствола при его проходке от подземных вод необходимо создать водонепроницаемую льдоглинйстую завесу радиусом 20 м. Вур т с нагнетательные скважины. Диаметр скважин до в одоносного горизонта 161 мм, в водоносном горизонте 132 мм. Глубина скважин 260 м. После окончани бурени через устье скважины под даглением 200 АШ йагнетаете г йнйе Ш раст184 вор объемом 4500 м% в 1 м которого содержитс 800 кг глины. Плотность этого раствора 1,5 г/см, теплоемкость раствора при зтих услови х 2,4 кДж/кг-К, а теплоемкость воды 4,9 кДж/кг-К. Как видно из номограммы, закачиваемый глинистый раствор уверенно замерзает при затратах холода 6000 кДж, в то врем как вода при зтих же услови х не замерзает. Следовательно, дл того чтобы вода замерзла, необходимо большее количество холода. Проведенньвда лабораторными испытани ми установлено, что глинистый раствор плотностью 1,5 г/см в данных услови х замерзает в течение 2-3 ч, после чего в области водонепроницаемой льдоглинистой завесы можно осуществл ть горные работы. Предлагаемый способ защиты горных работ от минерализованных подземных вод позвол ет сократить дорогосто щий материал - цемент, и за счет зтого шире использовать местный материал - глину, при зтом получить надежную водонепроницаемую льдоглинист то завесу и ускорить процесс замораживани . Кроме того, предлагаемый способ дает возможность обеспечить непрерьшную добычу полезных ископаемых в услови х, когда водоносные горизонты в зоне отработки содержа т высокоминерализованные подземные воды с температурой ниже 0С, и исключить поступление зтих вод в зону ведени горных работ. Известный способ защиты горных, работ с помощью нагнетани в пласт пресной воды и ее естественного замораживашл не может быть применен в услови х высокоминерализованных подземных вод с температурой ниже 0С , Базовым объектом вл етс ком- - . . - плексный метод тампонажа,отличающийс от предлагаемого способа составом нагнетаемой в пласт жидкости В пласт нагнетают глиноцементный раствор, твердекйщсй за счет гидратацин цемента. Экономический эффект от внедрени изобретени полз чаетс за.счет сокращени применени дорогосто щего атериала и технологии.The invention relates to mining and can be used in the opening and development of watered minerals containing mineralized groundwater with a temperature below. There is a known method of protecting open pit mining from underground, water, including drilling wells that reveal an aquifer, drainage by drainage through wells, forcing a refrigerant with a temperature below the dried formation, filtering it through the formation, pumping it to the surface and freezing the formation by pumping into the reservoir of fresh water SP The disadvantage of the method is that due to the mechanical and diffusion mixing of the intake fresh water with highly mineralized groundwater, the reliability of the water body tion. Improving the reliability requires complex additional work on the preliminary drainage and artificial cooling of the aquifer, which leads to a decrease in the efficiency of water outflow. The closest to the invention in its technical nature is a method of protecting open-pit mining from groundwater, including the drilling of injection wells and the injection of frozen fluid. 2. The disadvantage of this method is the low efficiency of the water per vra due to poor reliability. This is because freshwater is mixed with cagnetamus with saline groundwater, which leads to the formation of a wide zone of mixed waters, for which the natural cold of the massif is not enough to freeze. A low freezing rate does not allow for the effective application of the known method under the conditions of large mining volumes. In addition, the method does not exclude the possibility of the entry of toxic gases (hydrogen sulphide), since groundwater with gases dissolved in them cannot be pressed into the injected fresh water. The purpose of the invention is to increase the efficiency of isolation of mining operations 182 from saline groundwater with a temperature below. This goal is achieved in that, according to the method of protecting mining operations from groundwater, including drilling injection wells and injecting a frozen liquid, clay fine-dispersed fresh pulps with a heat capacity lower than the heat capacity of water is used as frozen liquid. In addition, when the temperature of groundwater (-1) - {- 8 ° C), clay as a solution with a density of 1.5-1.7 g / cm is used as a fine fresh pulp. Injection, instead of pure water, of finely dispersed fresh pulp with a lower heat capacity than the heat capacity of water, provides the lower required heat of phase transition from a liquid to a solid state than the heat of freezing of pure water. As a result, the freezing process of such a liquid requires a smaller amount of negative heat, while freezing is provided by the natural cold of the mountain range. The content of finely dispersed fractions of solids in fresh pulp increases viscosity, which ensures reliable displacement of groundwater from watered rocks, and the presence of spatial coagulation structure makes them resistant to mechanical and diffusion mixing with groundwater, thereby increasing reliability and the most efficient way of water insulation. The acceleration of the freezing process is achieved due to the fact that a smaller amount of cold water is required for freezing finely dispersed fresh pulps. ode than to freeze fresh water. The drawing shows a nomogram of the dependence of the pulps freezing on the initial temperature of the rock mass and its fracturing. The method is carried out as follows. Around mine workings located in the zone of watered rocks by groundwater with a temperature below, injection wells are drilled. Through the wells in the interval of the aquifer, pumps under pressure build up finely dispersed fresh pulp with heat capacity, less heat of water. The amount of injected fresh pulp depends on the fracturing of rocks. Preliminary on the basis of the heat balance equation, a nomogram is constructed reflecting the dependence of pulp freezing with a given solids content on the initial temperature of the rock mass and its fracturing at zero temperature of the injected solution (only the phase transition region is considered). According to the nomogram, it is determined whether the cold B of the massif is sufficient at a given temperature and fracture to completely freeze the injected pulp with a given amount of solid phase. An analysis of the nomogram shows that the introduction of 1 m of the solution of every 100 kg of solid phase in water reduces the cost of cold for pulp freezing by 3.8%, and the introduction of 1000 kg of the solid phase (x 1.63 g / cmO allows the cost of freezing by 38Z compared to water. Frozen in the water-conducting channels and the fresh pulp crack forms a waterproof waterproofing curtain, 3 of which is carried out mining operations. Example: A mine shaft 8 m in diameter passes through a 100 m water-bearing horizon found on Lubine 150 m from the day surface. The horizon contains high mineralized groundwater with a T and has a fracture of 2.5%. 161 mm in the mononomic horizon, 132 mm in the aquifer, 260 m. depth. The density of this solution is 1.5 g / cm, the heat capacity of the solution under these conditions is 2.4 kJ / kg-K, and the heat capacity of water is 4.9 kJ / kg-K. As can be seen from the nomogram, the injected mud will surely freeze at a cold cost of 6000 kJ, while water under these conditions does not freeze. Therefore, in order for the water to freeze, more cold is needed. Conducted by laboratory tests, it was established that the clay solution with a density of 1.5 g / cm under these conditions freezes for 2-3 hours, after which mining can be carried out in the area of waterproof ice-glaze veil. The proposed method of protecting mining operations from saline groundwater reduces the costly material - cement, and due to this it is more widespread to use local material - clay, at the same time to get a reliable waterproof ice-cream that will speed up the freezing process. In addition, the proposed method makes it possible to ensure the continued mining of minerals in conditions where the aquifers in the mining zone contain highly mineralized groundwater with a temperature below 0 ° C, and to exclude the flow of these waters into the mining zone. The known method of protection of mining, works by injecting fresh water into the reservoir and its natural freezing cannot be applied in conditions of highly mineralized groundwater with a temperature below 0 ° C. The basic object is com-. . - the plexed method of cementing, which differs from the proposed method by the composition of the fluid being injected into the formation. An alumina-cement solution is injected into the formation, solidified by the hydratacine cement. The economic effect of implementing the invention is to crawl through the reduction of the use of expensive material and technology.
Колицестбо твердой (разы б 1 марает бора, кгSolid hardness (times b 1 maraet boron, kg
с$ .с$ with $ .c $
4f 5 5 7 Tpeu4UHo6amocmb, °/о4f 5 5 7 Tpeu4UHo6amocmb, ° / o