9.9. Типы дренажных устройств

Дренажные устройства могут закладываться как с поверхности, так и непосредственно в горных выработках. Поверхностные дренажи закладываются с целью глубокого и поверхностного дренажа.

9.9.1 Осушение с поверхности

Глубокие дрены применяются для снятия напора водоносного горизонта, залегающего в почве пласта. С этой целью скважинырасполагают в один или два параллельных ряда в пределах осушаемого участка или по периметру. Взаимное расположение скважин устанавливается в зависимости от радиуса, полученного при опытных откачках. Скважина оборудуется фильтром и в ней устанавливается насос.

Водопонижающие водозаборные скважины (рис. 52)служат для откачки воды из водоносных горизонтов на поверхность. Бесфильтровые скважины применяют в устойчивых трещиноватых породах (известняки, песчаники), в которых исключается обвал или оплывание стенок скважины. Простейший фильтр – труба с целевыми или круглыми отверстиями диаметром 5-20 мм и общей скважностью до 25-30 %. Фильтры устанавливаются в безнапорных водах на высоту уровня, в напорных – полную мощность водоносного горизонта. Для повышения эффективности водоотдачи в скважине создается вакуум (вакуумная установка увеличивает производительность в 1,5-3 раза).

Водопоглощающая скважина предназначается для сброса (отвода) воды из верхних водоносных горизонтов в нижние (ниже угольного пласта) сухие или слабообводненные породы (рис. 53).

Наблюдательные скважины служат для наблюдения за степенью осушения и эффективностью действия водопонижающих скважин.

Сквозной фильтр (рис. 54) представляет собой дренажную скважину, пробуренную с поверхности до штрека или квершлага, оборудованную фильтрами:

Рис. 52 – Конструкция водопонижающей скважины

Рис. 53 – Конструкция водопоглощающей скважины

Насос для откачки воды

Рис. 54 – Схема установки сквозного фильтра:

1 – труба фильтра; 2 – сухие породы; 3 - отверстия фильтра; 4 – гравийная обсыпка; 5 – пеньковый сальник: 6 – отводный шланг; 7 – фланец; 8 – бурый уголь; 9 – водоносный песок.

По сквозному фильтру вода отводится в подземные выработки. Одновременно поступает воздух (проветривание). Они устанавливаются через 50-100 м, дебит 20-30 м³/час.

9.9.2 Осушение из горных выработок

Осушение из горных выработок может выполняться при помощи дренажных канав, дренажных колодцев, дренажных штреков, квершлагов и штолен, забивных фильтров, вакуумных фильтров и других дренажей.

Дренажные канавки служат для сбора шахтных вод, которая по уклону самотеком без выпадения из воды мелких частиц поступает в центральный водосборник (помойница), а оттуда откачивается насосами на поверхность.

Дренажные штреки, квершлаги и штольни проходят ниже обводненного тела полезного ископаемого, под углом для стока воды.

Дренажный колодец (водопонижаюший колодец) проходят в почве

выработки на глубину 1-3 м и глубже. Из них производят непрерывную откачку для снятия напора в водоносном горизонте, залегающего под подошвой выработки. Откачка ведется в течение всего периода работы участка. Группа таких скважин-колодцев подключается к одному центральному насосу.

Дренажные штреки, квершлаги, штольни служат для сбора воды и проходят ниже всех водоносных горизонтов.

Забивные фильтры - скважина (d=25-63 см) и глубиной 10-15 м, пройденную из горной выработки и оборудованную фильтром (рис. 55). Могут закладываться в кровлю, почву и стенки выработки. Целью выработки является вскрытие и осушение водоносного пласта. Вода поступает самотеком, поэтому она закладывается в почву там, где имеются напорные воды, дающие самоизлив. Радиусы влияния фильтров 20-25 м, они располагаются через 10-20 м. Срок службы 6-12 месяцев.

Рис. 55. Установка забивного и аэрирующего фильтров в кровлю забивного фильтра в почву пласта:

1 – аэрирующий фильр; 2 – забивной фильтр в кровле; 3 – кондуктор-сальник; 4 – гравийная засыпка; 5 – фильтр в почве; 6 – воздушная линия.

Водоносный горизонт

Аэрирующие скважины. При работе забивных фильтров создается разряжение, которое уменьшает дебит скважин-фильтров. Устранить это можно с помощью аэрирующих скважин. Они устанавливаются так, чтобы перфорированные части располагались над динамическим уровнем воды. Радиус влияния аэрации пласта 100-200 м. Иногда через аэрирующие скважины производят нагнетание воздуха через шахтный воздухопровод. Поступающий воздух также создает дополнительное давление на поверхность водоносного горизонта и приток воды возрастает в несколько раз.

Вакуум-фильтры применяются для ускорения процессов осушения. К нижней части обычного дренажного забивного фильтра присоединяется патрубок, имеющий на конце кран, который для усиления эффекта разряжения в пласте должен располагаться как можно ближе к подошве горной выработке. Вакуум-фильтр заряжается, т.е. из него удаляется воздух в процессе перекрывания кранов. В итоге над краном создается сплошной столб воды. Расход воды увеличивается в несколько раз.

Водопроницаемые и фильтрующие перемычки. Иногда в горных выработках возможно поступление огромного количества шахтных вод. Насосы с таким количеством справиться не могут. Тогда на угрожаемых участках устанавливают водонепроницаемые перемычки. Они представляют собой щиты или двери, которые закрываются при внезапном прорыве воды. В нижней части перемычек оборудуется трубы с запором для регулирования спуска воды.

Иногда из хорошо проницаемых материалов сооружают фильтрующую перемычку, которая хорошо пропускает воду и задерживает мелкие обломки породы.