Дренажные шурфы со штреками используются для непосредственного осушения поля карьера, в геологическом разрезе которого присутствуют устойчивые трещиноватые породы: песчаники, глинистые сланцы, аргиллиты, алевролиты и известняки. Дренажный шурф проходят на 10–20 м глубже предельного горизонта горных работ на подвижном борту, а нередко, для удлинения срока существования шурфа, — на неподвижном борту карьера.
От дренажного шурфа вкрест простирания пород проводят одну или несколько дренажных выработок (квершлагов), подходящих к карьеру ниже отметки горизонта открытых работ. Затем по простиранию пласта полезного ископаемого перпендикулярно к первым выработкам закладывают еще
Рис. 1. Схема осушения угольного карьера дренажными шурфами и штреками (по
1 — коренные породы лежачего бока; 2 — дренажный штрек по наносам горизонта — 5 м; 3 — опоки; 4 — водоотливной шурф; 5 — коренные породы висячего бока; 6 — квершлаг к дренажному шурфу; 7 — дренажный штрек по углю на горизонте — 65 м; 8 — дренаж по углю; 9 — уголь
Как показал опыт эксплуатации угольных карьеров Урала, отсутствие дренажных устройств может привести к образованию оползней, нарушающих работу карьеров.
При определении ожидаемого притока воды в дренажный шурф, ствол и дренажные штреки надо иметь в виду, что точность расчета зависит не только от точности определения величин, входящих в формулы, но и от полноты учета гидрогеологических особенностей месторождения: размеров и условий питания водоносного горизонта, характера запасов подземных вод, связи подземных вод с поверхностными, скорости проходки горных выработок и других факторов.
Расчет притока воды в вертикальный ствол шахты. Вертикальный ствол шахты и шурф можно рассматривать как колодец, вскрывший подземный поток, сохраняющий постоянный напор на контуре питания и удовлетворяющий граничным условиям первого рода. Для определения водопритока вычисляют максимальный ожидаемый приток, когда ствол доведен до проектной глубины, полагая при этом, что стенки его в нижней части водопроницаемы и свободно пропускают воду.
Рис. 2. Приток воды в вертикальную выработку, пересекающую безнапорный (а) и напорный (б) водоносные горизонты до водоупора
Приток в ствол, пересекающий безнапорный водоносный горизонт до водоупора (рис. 2, а)
где Н — мощность безнапорного водоносного горизонта, м; R — радиус влияния ствола, м; r — радиус ствола шахты (внешний радиус крепления), м.
Приток в ствол, пересекающий напорный горизонт до водоупора (см. рис. 2, б), рассчитывают по формуле
где m — мощность водоносного пласта, м.
Приток в ствол, только вскрывающий напорный водоносный горизонт забоем, имеющим плоскую форму, будет Q = 2dSk, где d — диаметр ствола шахты, м; S — величина напора над кровлей водоносного пласта, м.
Приток в ствол, пересекающий пласт, состоящий из нескольких водоносных слоев разной проницаемости, можно определить одним из двух методов в зависимости от гидрогеологических условий участка.
При неоднородной толще, сложенной слабо изолированными слоями с мало отличающейся проницаемостью, приток вычисляют по формулам, приведенным выше, но под величиной k понимают средний коэффициент фильтрации водосодержащих пород, определяемый по формуле
где k1, k2, …, kn — коэффициент фильтрации отдельных водоносных слоев, м/сут; h1, h2, …, hn — мощность этих слоев, м.
При наличии нескольких водоносных горизонтов, изолированных водонепроницаемыми слоями, или пластов, имеющих различную проницаемость и частично изолированных, величину притока вычисляют отдельно из каждого слоя или зоны, затем все притоки суммируют.
По данным контрольного бурения на месте заложения ствола шахты и проведенной при этом опытной откачки из совершенной скважины с максимально возможным понижением можно вычислить приток в ствол, определив сначала максимальный дебит скважины при понижении до почвы водоносного слоя,
При определении притока воды в дренажный штрек необходимо учитывать гидравлические свойства осушаемого водоносного горизонта (безнапорный или напорный), положение штрека по отношению к нижнему водоупору водоносного пласта и число сторон, с которых поступает вода в штрек.
Приток воды в дренажный штрек, проведенный в безнапорном водоносном пласте и заложенный на водоупоре (рис. 3, а), с двух сторон будет
где В — длина штрека, м; k — средний коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут; Н — мощность водоносного пласта, м; R — предел действия штрека, аналогичный радиусу влияния колодца, м.
Рис. 3. Дренажный штрек на водоупоре в безнапорном (а) и напорном (б) водоносных слоях
Величина R берется по данным опытов или приближенно вычисляется по формуле Лембке, учитывающей продолжительность водоотлива:
где t — время осушения, сут; µ — активная пористость (водоотдача), доли единицы.
Если вода поступает в штрек с одной стороны, например в водопреградительный штрек, проведенный в наносах в период эксплуатации карьера (см. рис. 3), то величину притока, надо уменьшить вдвое.
Приток с двух сторон в дренажный штрек, проведенный в напорном водоносном пласте и доведенный до горизонтального водоупора (см. рис. 3, б), составляет
где Н — высота столба воды над нижним водоупором, м; m — мощность напорного водоносного горизонта, м.
Фото наших объектов
Фото наших объектов
Спасибо за заявку!
Мы свяжемся с Вами ближайшее время.