способ закладки выработок в затопленном калийном руднике

Формула изобретения

Способ закладки выработок в затопленном калийном руднике, включающий бурение скважин, приготовление пульпы смешиванием несущей жидкости и твердых частиц, подачу пульпы через скважины в затопленные выработки, закладку выработок, отличающийся тем, что бурение нагнетательной скважины и скважины для откачки жидкости производят с дневной поверхности в затопленную выработку, предназначенную для закладки, при этом несущую жидкость для приготовления пульпы берут из затопленной закладываемой выработки на уровне ее почвы через ближайшую из пробуренных скважин, подачу пульпы после возникновения избыточного давления на устье нагнетательной скважины производят непрерывно, при этом общий объем подачи твердых частиц пульпы в рудник через нагнетательную скважину не превышает объема возможной фильтрации жидкости через провальную воронку, образовавшуюся при затоплении калийного рудника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при закладке выработок планово или аварийно затопленных рудников.

Известен способ предотвращения затопления калийных рудников и опасных деформаций земной поверхности при прорывах в рудники подземных вод, включающий бурение скважин от земной поверхности до камер, подачу в камеры закладочного материала через скважины (Пат. 2341658 РФ. Способ предотвращения затопления калийных рудников и опасных деформаций земной поверхности при прорывах в рудники подземных вод. № 2007123225/03; заявл. 20.06.07; опубл. 20.06.08, бюл. № 17).

Однако этот способ является трудоемким и требует определенных затрат на приготовление пульпы для закладки камер.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ гидрозакладки затопленных подземных пустот, включающий заполнение затопленных подземных пустот путем закачки грубодисперсных гидросмесей через скважины с поверхности (Гайдин A.M. Гидрозакладка затопленных подземных пустот. /А.М Гайдин.// Горн. журн. - 2011. - № 2. - С.34-36).

Недостаток способа состоит в том, что в процессе подачи гидросмеси по скважине возможна закупорка скважины осевшим материалом.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в уменьшении оседания земной поверхности над затопленным рудником за счет предотвращения возможного выщелачивания карналлитовых целиков.

Технический результат достигается тем, что в способе закладки выработок в затопленном калийном руднике, включающем бурение скважин, приготовление пульпы смешиванием несущей жидкости и твердых частиц, подачу пульпы через скважины в затопленные выработки, закладку выработок, бурение нагнетательной скважины и скважины для откачки жидкости производят с дневной поверхности в затопленную выработку, предназначенную для закладки, при этом несущую жидкость для приготовления пульпы берут из затопленной закладываемой выработки на уровне ее почвы через ближайшую из пробуренных скважин, подачу пульпы после возникновения избыточного давления на устье нагнетательной скважины производят непрерывно, при этом общий объем подачи твердых частиц пульпы в рудник через нагнетательную скважину не превышает объема возможной фильтрации жидкости через провальную воронку, образовавшуюся при затоплении калийного рудника.

Осуществление способа рассмотрено на примере технологической схемы закладки выработок карналлитового пласта аварийно затопленного рудника Первого Березниковского калийного рудоуправления.

На момент затопления рудника часть карналлитовых выработок оказалась недозаложенной. После затопления рудника из-за разложения карналлита и образования дополнительных полостей под этими выработками ожидаются большие оседания земной поверхности. Уменьшение оседаний можно достичь за счет дозакладки затопленных выработок.

Сущность способа поясняется чертежом, на котором представлена общая схема закладки выработок затопленного рудника.

На чертеже обозначены: 1 - нагнетательная скважина; 2 - скважина для откачки жидкости; 3 - закладываемая выработка; 4 - автосамосвал; 5 - место складирования закладочного материала; 6 - погрузчик; 7 - мешалка; 8 - насос; 9 - грунтовый насос; 10 - герметизатор; 11 - манометр; 12 - выработки; 13 - вентиляционная выработка, 14 - провальная воронка.

Способ осуществляется следующим образом.

На земной поверхности, над предварительно определенными участками закладки, оборудуют узел приготовления пульпы. Для этого к месту складирования 5 доставляют закладочный материал, например, автосамосвалом 4, откуда погрузчиком 6 закладочный материал загружают в мешалку 7, в которую подают жидкость.

Для проведения закладочных работ бурят две скважины. Одна из них, например, нагнетательная скважина 1, в устье которой устанавливают герметизатор 10, служит для подачи закладочной пульпы, а другая скважина 2 - для откачки жидкости. Скважины бурят так, чтобы они попали в закладываемую выработку 3. Откачиваемую с помощью погружного насоса 8 жидкость из скважины 2 подают в мешалку 7 и используют для приготовления закладочной пульпы.

Закладку производят следующим образом.

Полученную пульпу из мешалки 7 грунтовым насосом 9 закачивают в нагнетательную скважину 1.

Контроль процесса закладки ведут по показателям манометра 11, размещенного у устья нагнетательной скважины 1.

Под напором столба пульпы в скважине производят закладку выработок 3 и 12, которые близко расположены к нагнетательной скважине 1.

После начала подачи закладочного материала в нагнетательную скважину 1 давление в ней, по показаниям манометра, отсутствует, а затем по мере закладки выработок увеличивается до тех пор, пока не станет избыточным.

Для обеспечения эффективности закладочных работ и исключения возможности закупорки скважины находящимся в ней осевшим материалом после возникновения избыточного давления на устье нагнетательной скважины подачу пульпы осуществляют непрерывно.

Следует отметить, что потеря давления на транспортировку пульпы в затопленном руднике ожидается больше, чем при обычной закладке из-за того, что движение пульпы по закладываемым выработкам 3 и 12 происходит в виде затопленной струи. При этом жидкость из выработок 12 при закладке поступает на вентиляционную выработку 13 и далее к провальной воронке 14, через которую происходит фильтрация избыточной жидкости.

Когда давление в скважине, фиксируемое на манометре 11, станет близким к напору насоса 8, закладку выработок 3 и 12 прекращают.

Калийный рудник представляет собой емкость со стенками, через которые жидкость не фильтруется, поэтому при подаче пульпы в затопленный калийный рудник будет происходить подъем воды в провальной воронке 14, образовавшейся при затоплении рудника.

Так как у кровли затопленной выработки находятся минерализованные воды, то при их подъеме происходит засоление грунтовых вод. Поэтому при большой производительности подачи пульпы произойдет излив воды из провальной воронки 14 на земную поверхность, что недопустимо по экологическим условиям.

Чтобы предотвратить засоление грунтовых вод часовую подачу твердого в руднике ограничивают так, чтобы она не превышала объема возможной фильтрации жидкости через провальную воронку в диапазоне от покровной соли до уровня пресных вод или соответствующем уровню засоленных вод. Если подача твердого превышает возможный объем фильтрации, то произойдет засоление грунтовых вод.

Забор жидкости из скважины для откачки жидкости 2 необходимо производить вблизи почвы закладываемой выработки 3, что обеспечит максимальное содержание MgCl₂ в жидкости и исключит возможное выщелачивание целиков, например карналлитовых, а следовательно, предупредит оседание земной поверхности.

Предлагаемый способ позволяет сократить затраты на закладку камер за счет использования для приготовления пульпы жидкости из затопленного рудника и уменьшить оседания земной поверхности за счет предотвращения возможного выщелачивания карналлитовых целиков.