2. Обоснование дренажа как метода борьбы

с деформациями пород при горных разработках

Горный дренаж справедливо рассматривается как эффективное средство борьбы с деформациями пород. Поэтому естественно, что его проектирование часто сводится к решению типично гидрогеоме- ханических задач, ще фильтрационные расчеты взаимно увязыва­ются с оценками устойчивости горных пород.

1. Влияние дренажа на напряженное состояние пород в откосах

Проводя оценки устойчивости откоса с учетом гидростатических и гидродинамических сил (см. раздел 8.1.2) и без учета их, можно составить представление о предельно возможной эффективности и о целесообразности дренажа, устраняющего влияние этих сил. Затем ведется расчет конктерных дренажных систем, которые чаще всего представлены контурами скважин, параллельными простиранию от­коса. Выделяя на плановой модели характерные ленты тока (см.

Раздел 8.3.3), нетрудно свести такой расчет к простейшей одномер­ной задаче о бесконечной цепочке скважин. Для этого используется метод эквивалентных фильтрационных сопротивлений (см. Раздел

4. . Так как обеспечение максимального технико-экономического эффекта в период эксплуатации карьера достигается при максималь­ных понижениях напора, уровень в скважинах обычно задается от­вечающим отметке нижнего водоупора (рис. 8.7,6 и в) или отметке самоизлива (рис. 8.7,а), т.е. на скважинах выполняется условие пер­вого рода. Рассчитав согласно изложенному в разделе 3.4 (формула (3.62)) средний уровень на линии ряда скважин, можно без труда построить депрессионные (пьезометрические) кривые для различ­ных расстояний между скважинами, а затем оценить предельно до­пустимые углы откоса для различных расчетных положений уровня подземных вод вблизи выработки. Оптимальные параметры дренаж­ного ряда окончательно выбираются путем экономического сопо­ставления возможного выигрыша в объемах земляных работ (за счет увеличения угла борта) с затратами на дренаж.

О

б

Рис. 8.7. Схемы расположения дренажных скважин для различных типов пласта:

а - неограниченного; б - полуограниченного; в - ограниченного («полосового»)

Расчеты, проведенные для широкого круга гидрогеологи чески х условий [9 ], свидетельствуют о том, что улучшение общей устойчи­вости откоса (увеличение его допустимого генерального угла) путем дренажных работ наиболее целесообразно при наличии вблизи отко­са или непосредственно в подошве его напорных горизонтов, не дре­нируемых самим откосом (см. раздел 8.1.2). В этих условиях (см. рис. 8.7,а) дренаж самоизливающими или водопонижающими скважина­ми не только обеспечивает более благоприятное для устойчивости напряженное состояние пород, но и способствует предотвращению или ограничению процессов набухания глинистых пород (см. раздел

2. . Известны случаи, когда снятие напоров вблизи выработки позволяло увеличить допустимый угол откоса почти в два раза, что, например, при глубине искусственных выемок (карьеров) примерно 100-150 м давало возможность сократить объемы земляных работ на десятки миллионов кубометров.

Вместе с тем при горизонтальном залегании водоносных пла­стов, дренируемых непосредственно откосом (см. рис. 8.6,6 и в), дополнительный дренаж скважинами обычно мало влияет на напря­женное состояние пород вблизи откоса и практически не сказывается на их прочностных характеристиках.

Отсюда следует, что целесообразные пределы дренажа должны в каждом конкретном случае очень внимательно обосновываться па­раллельными расчетами устойчивости — во избежание «бросовых» или неоправданно дорогостоящих дренажных мероприятий. Более подробно этот вопрос рассмотрен в работе [9 ].