О проведении дренажного комплекса рудника «Мир» ОАО Алроса

В настоящее время, в процессе проведения добычных работ в эксплуатационном блоке № 1 рудника «Мир» наблюдаются водопроявления в рудном теле в виде капежей, появления мокрых пятен и т.д. (рис. 1), выявлена гидравлическая связь между горными выработками инаходящимися в карьере минерализованными водами Метегеро-ичерского водоносного комплекса. Приток карьерных вод осуществляется по трещи-

В статье предлагаются технические решения, повышающие эффективность мероприятий водоподавле-ния на руднике «Мир» путем реконструкции дренажного комплекса и формирования водоизоляционной тампонажной завесы в пределах второй итретьей панели рудного тела на отметке минус 210 м для предотвращения проскокаминерализованных карьерных вод в горные выработки рудника, а такжевозможности отведения поступающей в подземные горные выработки воды из дренажных скважин гор. минус 210 м обратно в выработанное пространствокарьера «Мир».

Реконструкция дренажного комплекса максимально учитывает сформировавшуюся к настоящему времени систему осушения карьера с существующими дренажными и водосбросными выработками, водоне-сущими коммуникациями, энергетическими сетями и водоотливным комплексом.

Дренажные штреки проходятся за предельным контуром карьера на расстоянии, определенном расчетами. Кроме того, сооружается три водосбросных штрека, направленных внутрь карьера. Штреки предназначены для приема и отвода карьерных вод, поступающих через водосбросные скважины из прибортово-го дренажа (проскок подземных вод в карьер и поверхностные воды). Таким образом, протяженность внешнего дренажного контура увеличивается на 6640 м, а общий периметр внешнего дренажного контура с учетом штрека 2-3 составит порядка 16 км.

Основными дренажными устройствами подземного дренажного комплекса являются восстающие дренажные скважины. Скважины бурятся из специальных камер, сооруженных в дренажных штреках подземного дренажного комплекса.

Конструкция дренажных скважин разработана на основании геологическогоразреза, гидрогеологических условий, применяемого оборудования, требова-нийсправочно-нормативной литературы и охраны окружающей среды. Кондуктор из стальных коррозионно-стойких труб Ø 127 (Ø 108) ммустанавливается на глубину 3,0 м с затрубной цементацией, что обеспечивает надежное закрепление устья скважины в возможно трещиноватой зоне в бортугорной выработки (после проходки методом БВР) и установки на нем запорной и герметизирующей арматуры (рис. 2-4)

Глубина скважин определяется отметками горной выработки и заглублением фильтра скважины на 5-10 м. Глубина скважин в среднем принимается равной 80 м.

Работы по сооружению скважин длинной 70 метров в кровлю горной выработки производились буровой установкой УДБ-8-01 во взрывобезопасном исполнении. Обслуживание бурового оборудования осуществляла буровая бригада, состоящая из трёх человек (буровой мастер, бурильщик 5 разряда, помощник бурильщика 4 разряда).

шие результаты. Задвижка стальная (ЗКЛ) крепится к фланцу кондуктора восемью болтами М-24 мм, с прокладкой АПОН, рассчитанной на давление в 40 кг/см2.

Рис. 3. Установка кондуктора дренажной скважины.

Рис. 2. Бурильная установка УДБ-8-01.

Рис. 4. Опрессовка устья скважины.

Монтаж и настройка буровой установки в камере производился в течение одной смены (до этого была сооружена пневмоиспытательная скважина глубиной 5 метров в этой нише). Для забуривания под кондуктор использовалось трёхшарошечное долото диаметром 190,5 мм марки Т. Бурение производилось с продувкой скважины воздухом от внутришахтной линии. В качестве буровой колонны использовался внутренний снаряд диаметром 89 мм от бурового станка УЛБ-130. Длина секции – 90 см. Интервал бурения подкондуктор (4,2 метра).

Кондуктор из нержавеющей трубы диаметром 133 мм длиной 4,0 метра устанавливался в скважину с помощью буровой установки. Над опорным фланцем кондуктора из пакли пропитанной цементным раствором с добавлением жидкого стекла формировалась уплотнительное кольцо для обеспечения герметичности при закачивании цементного раствора в кольцевой зазор между скважиной и кондуктором.

Цементный раствор затворяется в ёмкости объёмом 0,1 м3. Цемент сульфатостойкий, ГОСТ 22266-91. Количество сухого цемента – 124 кг, хлористого кальция по ГОСТ 450-77 – 2,5 кг, воды – 50 литров. Отобранные образцы цементного раствора показали хоро-

Опрессовка кондуктора и задвижки производилась с помощью насоса НШ-10 и рукавов высокого давления (РВД) входящих в комплект буровой установки на полуторократное возможное давление – 50 кг/см2. Закачка опрессовочной жидкости производилась в патрубок пьезометрической трубки Ду-20. Время опрессовки – один час, давление с 53 кг/см2 снизилось до 51 кг/см2.. По результатам опресовки составляется акт, подписанный исполнителем и дирекцией рудника. На случай возникновения водопроявлений при забурке кондуктора используется разжимной пакер IPAC 102GS, который находится в нише дожимного компрессора. После опрессовки на задвижку ЗКЛ установили герметизатор устья скважины с боковым отводом оборудованным задвижкой для регулировки потока.

Кроме развития дренажной системы рудника планируются работы по формированию водоизоляционной завесы в рудном теле. Руда представлена порфировым кимберлитом зеленовато-серого цвета мелкосреднепорфировой структуры массивной текстуры. Ксенолиты вмещающих пород составляют до 10% от общего объема руды, представлены породами глини-сто-карбонатного состава, реже – породами магмати- ческого происхождения и имеют угловато-округлую или угловатую форму. Размеры ксенолитов колеблются от 0,2-0,5 см до 20,0-30,0 см. в отдельных случаях до 50,0-70,0 см. Руда интенсивно трещиноватая с плотностью 8-10 и более трещин на 1 п.м. Раскрытие трещин от 0,1 до 2 см, протяженностью от 10 до 20 и более метров.

Максимальное раскрытие трещин может достигать 15 см. Как правило, трещины нитевидные, извилистые, разноориентированные. Крупные трещины (12 см) имеют гладкие ровные поверхности с глинкой трения, зеркалами скольжения и характерным матовым блеском по плоскостям. Многие трещины, как правило, полностью минерализованы глинистоангидритовым материалом, реже гипсом и солью. На образование трещин в руде, очевидно, оказала влияние близость дайки долеритов. Также оказало свое влияние и ведение взрывных работ в карьере и очистных работ в блоке № 1: произошли подвижки в рудном массиве, о чем свидетельствуют многочисленные зеркала скольжения сдвигового и сбросо-взбросового характера, из-за этого произошло раскрытие залеченных трещин с образованием полостей более 8 см. Посуществующим и вновь образованным трещинам произошла гидравлическая связь между находящимся в карьере рассолом и заездами на ВВ № 3; ВВ № 4. По химическому составу и степени минерализации от 90 до 200 мг/л и выше воды Метегеро-ичерского водоносного комплекса относятся к хлоридно-натриевым рассолам. Особенностью химического состава этих рассолов является преобладание в катионном составе воды натрия, в газовом - сероводорода и метана. Рассолы в пластовых условиях содержат в растворенном состоянии сероводород (до 150 мг/л), углекислоту, метан, тяжелые углеводороды, азот и ряд других газов. Реакция вод слабощелочная, рН=7,2-8,5, температура 1-2° С. В составрас-солов входят такие микрокомпоненты, как бром (до 45 мг/л), йод (1 мг/л). Общая жесткость составляет 100200 мг/экв, т.е. воды очень жесткие. Концентрация сероводорода в воде, достигающая 112-159 мг/л, свидетельствует о том, что рассолы обладают ярко выраженными свойствами сульфатной и сульфидной агрессией по отношению к вмещающим, металлу и бетону. Поэтому, вопрос составов инъекционных растворов для тампонирования трещин, является на сегодняшний лень актуальным. У нас в стране и за рубежом разработано значительное количество составов для инъекционного упрочнения трещиноватых нарушенных горных пород. Наибольшее распространение получили составы на основе цемента, главным недостатком которых является нестабильное качество цементации в массиве. По мере удаления цементного раствора от места инъецирования происходит приращение суммарного сопротивления движению, как по длине инъецируемой трещины, так и вдоль оси скважины за счет кольматации и седиментации частиц цемента, сопровождаемых взаимоналожением потоков фильтрата из трещин более удаленных уровней [1]. Необходимо отметить, что наличие жидкой фазы в инъекционном растворе способствует размоканию пород, снижая их временную прочность. Для минимизации указанных недостатков предлагается виброцементация.

Виброактивация значительно увеличивает период седиментации частиц, дольше сохраняя цементационные растворы в подвижном состоянии. Однако скорость потока в удаленных трещинах неизбежно снижается, происходит гашение амплитуды колебаний, тем самым неизбежно ограничивается радиус цементации.

Предлагаемый способ производится в следующей последовательности: производят нагнетание цементационного раствора через скважины в нарушенный массив горных пород приконтурной зоны закрепляемой горной выработки. Нагнетание цементационного раствора сопровождается одновременной передачей колебаний раствору и окружающим породам, что технически возможно, например, при закреплении вибратора на кондукторе, располагаемом в устье скважины. В качестве вибратора применяют, например, катушку в виде обмотки с подвижным сердечником, линейное возвратно-поступательное движение которого и инициирует колебания цементационного раствора и окружающих пород. Сопровождая процесс цементации периодическими гидравлическими импульсами потока цементационного раствора в направлении его движения, резко кратковременно увеличивается скорость продвижения частиц по трещине. При этом частицы дольше находятся во взвешенном состоянии и, срываясь с места предшествующей остановки, продвигаются дальше, увеличивая радиус распространения цементационного раствора, плотность упаковки и качество цементации трещин.

Предлагаемый способ производства цементационных работ способствует дальнейшему развитию новых способов инъекционной цементации, как структурного элемента системы эффективного консолидирующего крепления горных выработок в сложных условиях.