Притоки воды к горным выработкам

При разработке месторождений твердых полезных ископаемых находящихся в сложных гидрогеологических условиях, нарушается естественный режим подземных вод, усиливаются водопритоки в горные разработки, образуются обширные депрессионные воронки, снижается безопасность проведения горных работ и эффективность добычи полезных ископаемых. В этой связи повышается роль гидрогеологических наблюдений, необходимых для обоснования мероприятии по снижению водопритоков в горные выработки, которые как в процессе подземной так и открытой разработки оказывают существенное влияние на технологию добычи полезных ископаемых.

Водопритоки зависят от природных и горно-технологических факторов. К числу природных факторов относят особенности геологического строения и гидрогеологических условий участков развития горных работ (литологическая разновидность массива горных пород, число водоносных горизонтов, их фильтрационные свойства, взаимосвязь и др.). Горно-технологические факторы - это система разработки, скорость проведения подготовительных выработок, их местоположение относительно друг друга и др.

При разработке месторождений интенсивность водопритоков в горные выработки зависит от условий питания и фильтрационных свойств вскрытых водоносных горизонтов. В подземные выработки основной объем подземных вод поступает при ведении очистных работ, хотя водопритоки отчасти фор­мируются и при проходке подготовительных и капитальных выработок. Над выработанным пространством образуются трещины техногенного происхож­дения, которые могут создавать дополнительные условия, способствующие поступлению подземных вод в шахту. Размеры водопроводящих трещин на угольных месторождениях, где породы представлены чередованием пластов песчаников, алевролитов и глин, достигают иногда 30-60 м. При неглубоком залегании пласта зона водопроводящих трещин может достигать поверхности земли, и водопритоки будут формироваться за счет атмосферных осадков. Большая опасность от увеличения водопритоков может возникнуть при веде­нии горных работ под затопленными выработками. При проведении горных выработок в массивах, сложенных рыхлыми песчано-глинистыми породами трещиноватая зона незначительна. Однако, при этом могут сохраняться вы­сокие естественные напоры, способствующие внезапным прорывам в вырабо­танное пространство не только воды, но и рыхлых пород (рис.).

Выбор системы разработки того или иного месторождения полезных ископаемых в значительной степени зависит от сложности гидрогеологиче­ских условий. На месторождениях, приуроченных к закарстованным поро­дам, и в районах многолетней мерзлоты разработку начинают на участках, максимально удаленных от речных долин. Сильно обводненные месторождения разрабатывают одновременно несколькими шахтными полями. Такой метод способствует образованию обширной депрессионной воронки, что снижает затраты на добычу сырья по одной отдельной шахте. Крупное месторождение, расположенное в различных геоморфологических условиях (на водоразделах, по долинам рек и т.п.) целесообразно отрабатывать в первую очередь на относительно менее обводненных участках.

Должное внимание при разработке месторождений следует уделить от­воду поверхностных вод. В случае неорганизованного сброса рудничных вод последние фильтруются в толщу горных пород и далее в выработки.

При наличии в вскрываемых породах водонасыщенных мелко- и тонко­зернистых песков при проходке шахтных стволов применяют способ замораживания. При борьбе с плывунами используют и другие методы: забивную крепь, опускную крепь, химические способы закрепления грунтов, бурение, предварительное водопонижение и др.

Наличие воды на уступах и на подошве карьеров вызывает размокание и набухание глинистых разностей горных пород, что снижает устойчивость бортов карьера и ограничивает применимость горно-транспортного обору­дования. Масштабы фильтрационных деформаций во многом зависят от ин­женерно-геологических особенностей эксплуатации карьеров. Подземные во­ды могут существенно ухудшать условия формирования отвалов.

Для оценки степени обводненности месторождений подземными водами определяют так называемый коэффициент водообильности:

(5.22)

где Q - количество откачанной воды, м³; Р - количество добытого полезного ископаемого, т.

Значения коэффициента водообильности для различных горных пред­приятий колеблются в весьма широких пределах: от 1-2 до 40, а иногда даже до 250-300. Величина коэффициента водообильности зависит как от естест­венных условий (атмосферные осадки, рельеф местности, плывуны, степень обнаженности коренных пород, тектоника района и др.), так и от искусствен­ных (способ разработки,опущение кровли, посадка лавы, взрывные работы и др.). Так, например, он может сильно изменяться в зависимости от системы разработки и темпов добычи.