РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

 

Средства и способы осушения месторождений

 

 

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.

 

Поверхностный способ осушения месторождения

 

Горизонтальный дренаж неглубокого заложения служит для осушения покровных отложений. Такой дренаж осуществляется путем заложения водосборных канав (дрен) или 18 закрытых дрен. Устройство горизонтального дренажа целесообразно при хорошей водопроницаемости покровной толщи и возможности отвода вод за пределы карьера самотеком.

По расположению дрен в плане различают кольцевой, контурный и систематический (параллельный) дренаж.

 

При кольцевом дренаже дрены расположены по периметру карьера, а при контурном—вдоль одной или двух смежных сторон.

 

Систематический дренаж представляет собой сеть канав, расположенных примерно параллельно одна другой. В отличие от первых двух типов дрен, являющихся постоянно действующими сооружениями на период работы карьера, сеть канав систематического дренажа перемещается по мере отработки карьерного поля.

 

Глубокое водопонижение (вертикальный дренаж) производится для осушения высокой водопроницаемости пород, залегающих на глубине от 15—20 до 100 м. При таком способе осушения проводимые с поверхности водопонижающие скважины оборудуют в водоносных горизонтах фильтрами.

 

Для откачки воды из водопонижающих скважин на поверхность в зависимости от их дебита, диаметра и высоты подъема воды применяются:

глубинные винтовые или турбинные артезианские насосы (ВАН или АТН) непогружного типа или же погружные насосы (ПМНЛ).

 

В настоящее время наиболее распространенными являются насосы типа АТН.

Горизонтальный дренаж иногда применяется для осушения водоносных горизонтов, расположенных выше кровли пласта полезного ископаемого. Этот вид дренажа осуществляется путем задавливания перфорированных труб с откоса уступа в рыхлые водоносные породы или в заранее пройденные скважины в плотных породах.

Длина горизонтальных дрен должна быть как можно большей (не менее 50—120 м). Расстояние между дренами обычно составляет 15—50 м.

Эффективность горизонтального дренажа может быть значительно повышена за счет применения вакуум-фильтров.

 

Осушение внутренних отвалов необходимо производить для предотвращения оползней, образующихся в результате переувлажнения пород.

Внутренние отвалы должны предохраняться от просачивания в них атмосферных осадков. Для этого необходимо укатывать поверхность отвала катками и обеспечивать быстрый спуск воды после дождя и снеготаяния по трубам или откачку воды насосом в общую водоотливную сеть карьера.

 

Осушение основания внутренних отвалов целесообразно производить с помощью дренажных канав глубиной 2,0—2,5 м, проводимых через 20—30 м одна от другой по почве пласта вдоль фрон- 1 та работ добычного уступа. Продольные канавы на участках наибольшего понижения почвы пласта надлежит соединять поперечными .канавами. Для того чтобы вся система канав продолжала работать и под отвалами, их необходимо засыпать фильтрующим материалом |(щебнем, гравием) или же укладывать® них пористые бетонные трубы.

 

Кроме дренажных канав целесообразно вдоль отвального уступа на расстоянии 150—200 м одна от другой оборудовать постоянно действующие водопонижающие скважины.

Комбинированный способ осушения

В некоторых случаях при сложных инженерно-геологических условиях применяют комбинированный способ осушения как с помощью скважин, закладываемых с поверхности, так и системы дренажных штреков, проводимых по пласту полезного ископаемого.

 

В настоящее время комбинированный способ осушения является наиболее распространенным.

 

 

 

 Смотрите также:

 

СПОСОБЫ ОСУШЕНИЯ КОТЛОВАНОВ - понижение уровня...

Глава III. Водозащитные мероприятия и оборудование. Способы осушения котлованов.
Это ускоряет процесс осушения слабопроницаемых и плохо отдающих воду грунтов, дает возможность большего понижения уровня подземных вод. ...

 

Осушение участка в месте с высоким уровнем стояния грунтовых...

Осушение участка. Если участок расположен в низине или в месте с высоким уровнем стояния грунтовых вод, возникает необходимость проведения осушительных работ.

 

Осушение пруда

Водопонижение с электроосмосом - способ откачки воды иглофильтровыми...
Осушение участка. Если участок расположен в низине или в месте с высоким уровнем стояния грунтовых вод, возникает необходимость проведения осушительных работ.

 

Осушение котлованов и траншей...

При применении вакуумного способа приток грунтовой воды к.
Для осушения пылеватых и глинистых песков, супесей, легких суглинков, ... При удалении воды из котлованов или траншей различают открытое водоудержание и водопонижение. ...

 

Осушение участка

Осушение участка. При благоустройстве и хозяйственном освоении участков нередко приходится сталкиваться с их осушен