Способы защиты карьера от поверхностных и грунтовых вод.

В карьер кроме подземных могут поступать поверхностные воды в виде дождя и снега, а также за счет фильтрации из ручьев, рек, озер и других водных источников, приток которых может быть от нескольких куб. метров в час до нескольких сотен, а иногда и тысяч куб. метров в час. Обводненность месторождений характеризуется коэффициентом водообильности, т. е. отношением количества воды, удаляемой в единицу времени, к количеству добытого полезного ископаемого за ту же единицу времени (обычно за год). Величина коэффициента водообильности на многих карьерах колеблется в пределах 0,2—10 м3/т.

 

Обводненность месторождения зависит от климата района, гидрогеологических условий месторождения, рельефа местности, наличия водоемов вблизи карьера, глубины (карьера и наличия старых заброшенных выработок.

 

Наличие воды в вскрышных породах я полезном ископаемом весьма отрицательно влияет на производство открытых горных работ: образуются оползни или обвалы вскрышных, добычных и отвальных уступов; железнодорожные пути дают большую осадку, что может привести к авариям и несчастным случаям; влажная порода и полезное ископаемое налипают на ковши экскаваторов, конвейеры и стенки вагонов, закупоривают воронки перегрузочных бункеров, снижая тем самым производительность горнотранспортного оборудования. Иногда плохо осушенный в пласте уголь досушивают на брикетной фабрике, что сопряжено с дополнительными затратами труда и денежных средств.

Для создания нормальных условий эксплуатации на карьерах выполняют специальные работы по осушению.

 

Все работы, связанные с осушением, по времени проведения разбиваются на две стадии: предварительное и текущее, или эксплуатационное, осушение.

Предварительное осушение должно производиться за 1—2 года до начала вскрытия месторождения; заключается оно в отводе поверхностных вод, понижении уровня подземных вод и И осушении участка разрезной и выездной траншей для обеспечения нормальных условий проведения горнокапитальных работ при строительстве карьера и на участке работ первой очереди.

 

Текущее осушение проводится одновременно с разработкой месторождения и имеет целью своевременное осушение участков, подготавливаемых для выемки полезного ископаемого.

 

Система дренажа должна обеспечивать надежное и эффективное осушение месторождения при минимуме затрат на ее сооружение.

В практике открытых горных работ применяют подземный, поверхностный и комбинированный способы осушения месторождения, а также производится защита карьера от поступления поверхностных вод.

 

Защита карьера от поверхностных вод

 

Защита карьера от поверхностных вод заключается в ограждении карьера от попадания в него атмосферных вод и вод (поверхностного стока, а также в осушении заболоченных участков и небольших озер.

 

Отвод атмосферных вод, ручьев и рек осуществляется водоотводными каналами и нагорными канавами. Сечение Каналов и нагорных канав рассчитывается по максимальному притоку и допустимой скорости течения воды в них.

Осушение заболоченных участков, озер заключается в проведении на пониженных участках системы канав, позволяющей отвести воды с этих участков за пределы карьерного поля.

 

Подземный способ осушения месторождений

 

Подземный способ осушения является наиболее эффективным для месторождений со сложными гидрогеологическими условиями.

 

Подземное осушение осуществляется посредством заложения дренажных шахт и системы выработок, пройденных по пласту полезного ископаемого.

Дренажные шахты закладывают на рабочем борту карьера с расчетом длительного срока их службы. Стволы шахт располагают в местах с относительно более низкими отметками почвы пласта, с таким расчетом, чтобы горизонтальные и наклонные выработки имели уклон в сторону околоствольного двора.

При пологом и горизонтальном залегании пласта дренажные выработки проводят на высоте 1—2 м от почвы пласта. Горизонтальные и наклонные выработки проводят по пониженным участкам почвы пласта или водоносных горизонтов обычно через 100— 200 м друг от друга.

 

Количество дренажных шахт, расположение и протяженность штреков зависят от конфигурации карьерного поля, условий зале

гания водоносных горизонтов, направления движения подземных вод, водопроницаемости пласта полезного ископаемого и водовме- щающих пород, требуемой величины понижения уровня и времени, отведенного на осушение.

Дренажными устройствами обычно служат сквозные и забивные фильтры, вакуум-фильтры и водопонижающие колодцы.

 

Забивные фильтры (3) обычно устанавливают из штрека или штольни в кровлю выработки, они предназначаются для осушення водоносного пласта, залегающего на небольшом расстоянии от кровли полезного ископаемого (5—8 м).

Забивной фильтр представляет собой железную трубу диаметром 38—50 мм, реже 63 мм, вставляемую в заранее пробуренную из штрека скважину до.водоносного горизонта с углублением в последний на 1 —1,5.ад- Фильтр состоит из отрезков газовых тонкостенных труб длиной по 1,2—1,5 м,.соединяемых муфтами или ниппелями. Общая длина забивного фильтра 4—7 м. В среднем расстояние между фильтрами равно 10—30 м. Для сйя- тия опасных напоров создают узлы забивных фильтров.

Дебит забивных фильтров может достигать 5—7 м3/ч и более. Средний срок действия забивного фильтра 3—4 месяца.

 

Вакуум-фильтры. Для повышения производительности забивных фильтров применяются также вакуум-фильтры, позволяющие искусственным.путем создавать разрежение (вакуум) в самом фильтре. Величину вакуума в фильтре можно практически довести до 0,6—0,8 ат.

 

Вакуум-фильтр представляет собой обычный забивной фильтр, оборудованный проходным краном и манометром для поддержания и замера заданного давления.

Дебит вакуум-фильтров по сравнению с дебитом обычных забивных фильтров увеличивается в 2—3 раза.

 

Сквозные фильтры устанавливают ло штрекам на расстоянии 50—100, реже 200 м один от другого. Дебит сквозных фильтров колеблется от 0,6 до 180 мв/ч.

Водопонижающие колодцы и забивные фильтры в почву пласта. Напор подземных вод, залегающих ниже почвы лласта, снижается с помощью забивных фильтров и понижающих колодцев. В редких случаях могут применяться дренажные канавы.

Расстояние между фильтрами принимается от 15 до 40 м.

 

Водопонижающие колодцы (5) устраиваются в почве штрека или штольни в виде срубовых колодцев и предназначаются для вскрытия подпочвенного водоносного горизонта. Они закладываются в среднем через 100—150 м в понижениях почвы пласта. Колодец имеет сечение (1,5—2,0) X (1,0—1,3) м и глубину до 4—5 м. Обычно колодцы крепят деревом.

 

Дренажные канавы проходят в штреках и штольнях как для дренажа подпочвенного напорного водоносного горизонта, так и для отвода собирающейся в выработках воды к шерекачным зумпфам или к центральному водосборнику.

 

Дренажная канава прокладывается с уклоном не менее 0,001- 0,002, имеет ширину 0,5 м и глубину 0,5—1,0 м; канаву крепят деревянными рамами, установленными на расстоянии 0,5—1,0 м одна от другой, и затягивают горбылем. Сверху канаву закрывают досками и засыпают слоем фильтрующего материала толщиной 30 см.

 

Бурение скважин для установки фильтров осуществляется буровыми станками. В настоящее время для бурения скважин-фильтров создан станок БНП-15, месячная производительность которого составляет 550 м.

 

Механизация проходки дренажных штреков может осуществляться проходческим комбайном ДГИ-У (6), обеспечивающим скорость проведения дренажных штреков до 10 л в смену.