Схемы осушения карьерных и шахтных полей

Существуют три вида осушения 1. предварительное, 2. эксплуатационное и 3. комбинированное. В процессе предварительного осушения регулируется поверхностный сток, отводятся реки и водоемы за пределы разработок, осуществляется глубокое водопонижение скважинами (вертикальный дренаж), горизонтальный и поглощающий дренаж. Эксплуатационное осушение обеспечивается откачкой шахтных притоков и подструйным водоотливом на карьерах, заложениями специальных дренажных выработок, различного рода фильтров (забивные, сквозные, иглофильтры), изоляцией горных выработок от подземных вод различными способами.

Комбинированное осушение, наиболее распространенное на практике,
представляет собой оптимальную комбинацию различных осушительных и
защитных устройств, применяемых при предварительном и эксплуатационном
осушении.

При открытых разработках применяются следующие меры борьбы с подземными водами 1) поверхностный горизонтальный дренаж; 2) отвод русел рек за пределами карьерных полей; 3) глубокое водопонижение; 4) комбинированное осушение.

Поверхностный горизонтальный дренаж применяется при неглубоко залегающем обводняющем горизонте. Он представляет собой открытые канавы (дрены) собирающие воду. Дрены могут быть в плане кольцевыми, опоясывающими участок по всему периметру; контурными, которые закладываются для перехвате основного источника питания на каком-либо участке; система каналов, предназначенных для дополнительного перехвата потока, если последний не может быть перехвачен контурным дренажом. Пример расчета таких дрен приведен в разделе 5.4. Отвод русел рек за пределы карьерных полей осуществляется в случаях расположения продуктивных залежей на участках эрозионных врезов, т.е. долинах рек. Нередко возникает необходимость защиты карьеров от поводковых вод при помощи дамб.

Глубокое водопонижение (вертикальный дренаж) применяется для снижения напорного или безнапорного уровня до заданной величины при помощи заложения с поверхности системы взаимодействующих скважин. Нередко карьеры осушаются системой специальных выработок в сочетании со сквозными, забивными фильтрами. Расчет осушения карьера при помощи глубоких скважин, расположенных по его периметру приведен в разделе 5.4.

В очень сложных гидрогеологических условиях применяют комбинированный способ осушения. Обычно при открытой разработке выделяют два периода: 1) период строительства; 2) период эксплуатации. При строительном водопонижении уровни воды снижают с опережением графика горных работ. При эксплуатационном водопонижении продолжительность которого намного больше строительного, контуры депрессионных воронок расширяются, возникает необходимость обеспечить устойчивость откосов карьера от фильтрационного разрушения, увеличивается водоприток за счет вовлечения в эксплуатацию новых площадей. Поэтому глубокое водопонижение должно дополняться сооружением других дренажных устройств (дренажные штреки, сквозные и забивные фильтры, сифонные фильтры и др.). На буроугольных месторождениях наряду со скважинами пройденными на поверхности используют поглощающие скважины или дренажные штреки пройденные по углю. На Стойленском железорудном карьере КМА используются дренажные штреки и сквозные фильтры, инжекторные иглофильтры и горизонтальный дренаж.

Широкое применение находят системы из водопонижающих скважин, расположенных по периметру карьера, а также горизонтально пробуренные скважины в бортах карьера.

При проведении подземных выработок используются следующие способы борьбы с подземными водами: 1) рациональное расположение горных выработок; 2) дренажные устройства; 3) непосредственный водоотлив из рудников; 4) изоляция от поверхности вод; 5) предварительное водопонижение; 6) спец. методы проходки шахтных стволов; 7) бурение • опережающих скважин, проведение передовых штреков и др.

При проведении капительных горных выработок необходимо стремиться расположить их в менее водообильной зоне, особенно это касается районов развития карста. Следует также избегать проходки шахтных стволов в зонах тектонических трещин и т.д.

Количество и расположение дренажных устройств должно обеспечивать интенсивность осушения, что достигается не только увеличением суммарного дебита, но и более быстрым снижением уровня в начальный период.

На практике используются различные способы рудничного водоотлива. При небольших водопритоках применяются бадьи, скипы, вагонетки. При значительных поступлениях воды в горные выработки применяются стационарные установки большой производительности (СУБР).

Под руслами рек и других водоемов разработка полезных ископаемых должны проводиться с большими мерами предосторожности. Одной из них является оставление охранных целиков как постоянных так и временных. Устраивают иногда водозадерживающие плотины, отводные каналы и др.

При проходке шахтных стволов в неустойчивых обводненных породах используются специальные методы: забивные и опускные шреки, кесонный ^; способ (с нагнетанием воздуха в ствол для отжатая воды), химический способ закрепления (жидким стеклом, хлористым кальцием), тампонированием цементным раствором, глинизация, битумизация, искусственное замораживание охлажденным рассолом (t° до - 30°С) и др. В процессе эксплуатации широко используется предварительное осушение как с поверхности так и из горных выработок