Методы: 1) гидрогеологической аналогии; 2) гидравлический; 3) водного баланса; 4) моделирования.

• метод гидрогеологической аналогии основан на аналогии гидрогеологических и горнотехнических условий проектируемой и эксплуатационной шахт. Аналогия должна быть по геологическому разрезу, условиям формирования подземных вод и обводнению горных выработок, по способу и системе разработки. Применяют для плотных, равномерно трещиноватых осадочных пород, дизъюнктивов, карста и рек.

Для выяснения водообильности проектируемого горного предприятия используют эмпирические зависимости для данного промышленного района. Расчёт водопритоков в выработки:

, (4.1)

, (4.2)

, (4.3)

где Q _П – ожидаемый приток в проектируемую шахту, м³/ч;

Q _Э – приток в действующую шахту – аналог, м³/с;

S _П,S _Э – понижения уровня на проектируемой и эксплуатационной шахтах;

Fэ, F_П – отработанные площади, м².

В приведённых формулах не учтён фактор времени.

Водопритоки при проходке шахтных стволов в Донбассе:

, (4.4)

Методом аналогии можно рассчитывать водопритоки, основанные: а) на гидродинамической зависимости; б) на единицу длины выработки:

а) , (4.5)

где Q _П – приток воды в проектируемую шахту, м³/ч;

Q _Э – приток воды в шахту – аналог, м³/ч;

H _П, H _Э – мощность водоносного горизонта проектируемой шахты и шахты – аналога, м;

S_П, S_Э – понижение уровня в проектируемой шахте и шахте – аналоге, м.

б): , (4.6)

где q – удельный водоприток на единицу длины выработки, шахты – аналога, м²/ч;

L – протяженность выработок, м.

• гидравлический метод основан на экстраполяции опытных данных (экстраполяция на глубину) с использованием гидродинамической зависимости. Применяются приведенные выше формулы.

• метод водного баланса учитывает все составляющие питания и разгрузки подземных вод на их водозаборе при осушении месторождений. Оценку притоков делают для корректировки гидродинамических расчётов, или для определения ориентировочных притоков. Соотношение между приходной и расходной частями водного баланса будет нарушено после проходки горных выработок. Поэтому оценивают только максимальный возможный приток подземных вод к шахтному полю или карьеру.

• Метод моделирования используют для оценки водоснабжения, осушения карьеров и шахтных полей со сложными гидрогеологическими условиями с использованием приборов, моделирующих природные гидрогеологические условия (электрогидродинамических аналогий). Метод моделирует потоки по линейному закону фильтрации. Основан на аналогии между ламинарной установившейся фильтрацией воды и прохождением тока в электропроводящей среде.

4.5 Ресурсы и запасы подземных вод

«Запасы» - объем подземных вод в водоносном пласте; «ресурсы» - расход подземных вод в единицу времени.

Статические запасы – объем гравитационной воды в порах и трещинах водовмещающих пород в естественных условиях.

Упругие запасы – количество воды, полученное при вскрытии водоносного горизонта и снижении пластового давления в нем при откачке или самоизливе.

Естественные ресурсы – количество воды, стекающее из водоносного горизонта за определенный промежуток времени, м³/сек, час, сут (инфильтрация, сток, перетекание воды из одного водоносного горизонта в другой), суммарно выраженные величиной расхода водного потока или толщиной слоя воды.

Эксплуатационные ресурсы – количество воды (м³/сек, час, сут.), которое может быть получено в единицу времени из водоносного горизонта рациональным водозабором при заданном режиме эксплуатации и качестве воды, удовлетворяющем в течение всего расчетного срока водопотребления. В зависимости от степени разведанности месторождений, изученности качества подземных вод и условий эксплуатации подразделяются на категории - А, В, С₁, С₂.

Категория А - запасы разведанные, полностью выяснены условия залегания, строения, величин напора и фильтрационных свойств водоносных горизонтов, условий их питания, возможностей восполнения эксплуатационных запасов, установления взаимосвязи между водоносными горизонтами и с поверхностными водами, детальное изучение качества подземных вод.

Категория В – запасы разведанные, выяснены основные условия залегания, строения и питания водоносных горизонтов, установлены взаимосвязи отдельных горизонтов с поверхностными водами, определения количества естественных ресурсов с детальным изучением качества вод.

Категория С₁ – запасы с установленным общим строением, условиями залегания и распространения водоносных горизонтов. Предварительно можно определить использование подземных вод.

Категория С₂ - запасы определены по геолого-гидрогеологическим данным, подтвержденным опробованием водоносного горизонта в отдельных точках или по аналогии.

4.6 Способы осушения угольных месторождений

Месторождения осушают, если уровни напорных и водоносних горизонтов расположены выше пласта полезного ископаемого.

Предварительное осушение - откачка воды из поверхностных буровых скважин, проходка дренажных шахт и штреков. Применяются при проходке стволов шахт и горизонтальных горных выработок с коэффициентом фильтрации более 5 м/сут.

Эксплуатационное осушение - для полного осушения водоносных пластов кровли и снижения напоров подземных вод до почвы выработок. Используют забивные и сквозные фильтры, дренажные колодцы.

Выделяют поверхностное, подземное и комбинированное осушение.

Для защиты горных выработок от подземных вод используются системы вертикальных и горизонтальных дренажных устройств, выделяют контурные и линейные системы.

Контурные системы – дренажные уствройства, расположенные по замкнутому контуру (прямоугольник, окружность), для осушения стволов шахт, сопряжений выработок околоствольного двора и выемочных участков.

Линейные системы –линейно расположенные вертикальные устройства для защиты от подземных вод околоствольных выработок, главных штреков, разрывных и выездных траншей и бортов разреза а также вблизи открытых водоемов или водотоков.