ШАХТНЫЙ ВОДООТЛИВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СИНКЛИНАЛЬНЫХ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КОМБИНИРОВАННЫМ СПОСОБОМ

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при разработке синклинальных месторождений комбинированным способом.

Известен способ осушения месторождения полезных ископаемых [1], который включает сбор подземных вод в коллектор вокруг зоны разработки месторождения руды с образованием депрессионной воронки за счет работы вееров восстающих водосбросных скважин, пробуренных с дренажной кольцевой выработки. Из коллектора выработки приток подают самотеком по трубопроводу подготовительной выработки в зумпф шахтного ствола для очистки и аккумуляции. Затем подают часть аккумулируемого притока с помощью насоса шахтного водоотлива по трубопроводу на поверхность в замкнутый трубопровод, а из него - в водоносный горизонт через предварительно пробуренные с поверхности в пределах депрессионной воронки закачные скважины, обеспечивая такой режим закачки, чтобы дебит закачки Q_з был меньше дебита откачки Q_о, а напоры H₃ подземных вод в области распространения закачиваемых вод были меньше напоров, но вне этой области, т.е. обеспечивают соблюдение условий Q₃<Q_о и H₃<H_о.

Недостатком способа является сложность системы регулирования осушения.

Известен способ комбинированной разработки обводненных месторождений полезных ископаемых [2], который включает 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. Новым в способе является то, что на дне отработанного карьера перед отсыпкой пород сооружают дренирующие элементы шахтного водоотлива, отсыпают крепкие породы ниже подошвы основного водоносного коллектора, сверху укладывают слабофильтрующий материал и затем существенно глинистые породы, перекрывая ими кровлю основного водоносного коллектора, поддерживают работу карьерного водоотлива на период проходки подземных вскрывших выработок и отсыпки пород, проводят дренирование крепких скальных пород, а отработку подкарьерных запасов ведут под защитой отсыпанных пород с закладкой. Дренирующие элементы шахтного водоотлива включают горизонтальные фильтровые колонны и наклонные скважины, соединяющие фильтровые колонны с подземными горными выработками. В качестве слабофильтрующего материала может быть использован тканевый природный или искусственный материал, причем при дренировании крепких скальных пород производительность шахтного водоотлива должна превышать величину проскока дренажных вод через глинистые породы.

Недостатками способа являются сложность и затратность реализация, а также ограниченная область применения.

Известен способ сбора и очистки шахтной воды, в котором производят сбор шахтной воды из горной выработки, очищаемого зумпфа скипового ствола, клетевого и скипового стволов. Подают собранную воду в осветляющие резервуары и очищают ее с последующим водоотводом. Перед сбором шахтной воды сооружают временную обойму между клетевым и скиповым стволами на горизонте очищения зумпфа скипового ствола. Во временной сбойке выполняют камеру главного водоотлива и осветляющие резервуары. Водоотвод производят в водосборники главного водоотлива.

Недостатками способа являются дополнительные капитальные вложения после строительства, затруднительная работа технологической работы скипового ствола

Известны шахтные водоотливы различного назначения: стационарный (главный, участковый), при проведении подготовительных выработок и проходке вертикальных и наклонных стволов [4], одно- или многоступенчатые [5] для шахт и разрезов, принятые за прототип, включающие сточные и дренажные канавы, водосборники, насосные установки на нижних и промежуточных горизонтах шахт и разрезов, подэтажные перекачные насосные установки с водосборниками или без них на верхних горизонтах шахт, водосборники и систему очистки и обеззараживания шахтных вод на поверхности, связанные в единый комплекс сетью трубопроводов с запорной арматурой.

Недостатками шахтных водоотливов являются многоступенчатость, большие капитальные затраты и износ оборудования, высокая энергоемкость, низкая степень очистки шахтных вод.

Задачами изобретения являются устранение многоступенчатости, снижение капитальных затрат, энергоемкости и повышение степени очистки шахтных вод и износостойкости оборудования.

Решение поставленных задач достигается тем, что в подземный водосборник, размещенный на нижнем горизонте последнего отрабатываемого пласта в мульде синклинального месторождения, самотеком поступают притоки подземных шахтных вод из сточных канав подземных горных выработок через комплекс предварительной очистки, который служит для отделения крупных и взвешенных частиц размером до 0,15 мм и несмешиваемых жидкостей, а также плавающих предметов с плотностью ниже воды механическими способами, при этом с верхних горизонтов шахтные притоки перепускаются по скважине, пробуренной в мульде синклинального месторождения, а затем насосными установками выдаются двумя потоками в водосборники, расположенными на нижних горизонтах разрезных траншей, вскрывающих выходы пластов под наносы на противоположных сторонах месторождения, где они смешиваются с шахтными притоками открытых горных выработок и насосными установками, расположенными на бортах разрезных траншей или плавающих понтонах, выдаются в комплексы глубокой очистки воды на поверхности, откуда после очистки и обеззараживания с использованием механических, физических и химических способов стекают в поверхностные водосборники, а после отстоя сбрасываются на рельеф местности или внешние водоемы.

Работа шахтного водоотлива при разработке синклинальных угольных месторождений комбинированным способом поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен комбинированный способ разработки антиклинального угольного месторождения (вид сверху), а на фиг. 2 дан разрез А-А.

На чертежах приняты следующие условные обозначения: 1 - разрезная траншея на выходах пластов, 2 - шахта с подземными горными выработками, 3 - подземный водосборник, 4 - подземный комплекс предварительной очистки воды, 5 - водосборник разрезной траншеи, 6 - насосные установки шахты, 7 - насосные установки разреза, 8 - трубопровод, 9 - комплекс глубокой очистки воды, 10 - водосборник на поверхности, 11 - скважина.

Работы шахтного водоотлива заключается в следующем.

Для обеспечения откачки подземных вод синклинального месторождения угля вскрытого разрезными траншеями на выходах пластов с противоположных сторон месторождения 1 и шахты вскрытой и подготовленной подземными горными выработками 2 на нижнем горизонте в мульде последнего отрабатываемого пласта месторождения их обустраивается подземный водосборник 3 для приема подземных вод со всей подземной части синклинального месторождения, при этом поземный водосборник комплекс предварительной очистки воды 4, обеспечивающий отделение крупных и взвешенных частиц размером до 0,15 мм и несмешиваемых жидкостей, а также плавающих предметов с плотностью ниже воды механическими способами, что позволяет использовать насосные установки 6 с высоким напором. Разделение откачиваемой воды на два потока обусловлено большим шахтным притоком со всей площади синклинального месторождения, при этом для перепуска воды с верхних этажей на нижний бурится скважина 11.

В водосборники разрезных траншей 5 шахтный приток подается двумя потоками насосными установками шахты 6, где они смешиваются с дренажными и подземными водами разрезных траншей и подаются насосными установками 7 по трубопроводам 8 на комплексы глубокой очистки воды 9, где производится очистка и обеззараживание воды с использованием механических, физических и химических способов и сброс ее в водосборник на поверхности 10, откуда она после отстоя сбрасывается на рельеф местности или внешние водоемы.

Технический результат достигается тем, что пульпа из подземных водосборников выдается шламовыми насосами и углесосами, которые имеют подачу 100-200 м из-за больших размеров выпускных окон, а многократная предварительная очистка шахтных притоков воды от взвешенных частиц размером до 0,15 мм и ее разбавление в местах сбора позволяет использовать насосы с подачей 600-800 м, что устраняет многоступенчатость водоотлива, снижает износ оборудования, повышает степень очистки воды. Использование предварительной очистки воды при подземной добыче угля не позволяет заиливаться подземным водосборникам, что снижает трудоемкость их очистки, а также дает возможность дорабатывать целики гидравлическим способом, тем самым снижает потери запасов.

Использованные источники

1. Патент РФ №2448216. Способ осушения месторождения полезных ископаемых. МПК E02D 19/00. Патентообл. ООО «научно-технический и экспертный центр». Авторы: Гезель Г.Н., Косогор В.И., Писарев О.И., Якушенко М.В. Заявл. 20.01.2010. Опубл. 20.04.2012.

2. Патент РФ №2165018. Способ комбинированной разработки обводненных месторождений полезных ископаемых. МПК Е21С 41/00. Патентообл. АК «АЛРОСА» ЗАО. Авторы: Зильберг А.С. Крамсков Н.П. Лобанов В.В. Заявл. 14.07.1999. Опубл. 10.04.2001.

3. Патент РФ №2165018. Споб сбора и очистки шахтной воды. МПК E02D 19/00. Патентообл. Терешкин Ф.Н. Авторы: Эдерман М.А., Штомпель А.И., Терешкин Ф.Н. и др. Заявл. 09.07.1991. Опубл. 15.12.1994.

4. Краткий справочник горного инженера / Под общей ред. А.А. Бойко. - М.: Недра, 1971. - 520 с.

5. Справочник горного инженера / Под. Общ. Ред. В.К. Бугарева. - М.: Гос. научно-технич. издат. литерат. по горному делу. 1960. - 670 с.