СПБГУАП группа 4736

2) методом среднего взвешенного:

,

где C1, С2, Сn – содержание полезного компонента в каждой пробе; M1, M2, Mn – длина интервала опробования.

Объемный вес (d) устанавливается по результатам технического опробования и рассчитывается методом среднего арифметического.

Методы подсчета запасов

Известно около 20 способов подсчета запасов, но в практике геологоразведочных работ используются, как правило, всего три способа: метод среднего арифметического, метод блоков и метод разрезов.

Метод среднего арифметического – в настоящее время используется крайне редко для подсчета запасов на месторождениях простого строения с горизонтальным залеганием тел полезных ископаемых, имеющих плитообразную форму и равномерное распределение полезных компонентов, разведанных относительно редкой сетью разведочных выработок. К ним относят месторождения угля, глин, песков, некоторые месторождения железа, алюминия и др. (первая группа сложности строения). На месторождениях этого типа проводится, как правило, лишь внешний промышленный контур тел полезных ископаемых. При этом контуры тела сглаживаются путем превращения его в равновеликую по мощности плиту.

Средняя мощность и среднее содержание рассчитывается в целом по месторождению методом среднего арифметического с учетом всех кондиционных разведочных выработок по формулам:

,

,

где С1, С2, …, Сn – среденее содержание полезного компонента по разведочным выработкам; m1, m2, …, mn – значения мощности по разведочным выработкам; n – количество разведочных выработок. Среднее содержание полезного компонента по каждой разведочной выработке рассчитывается как среднее взвешенное на длину проб:

,

где С1, С2, …, Сn – содержание полезного компонента в каждой пробе; L1, L2, …, Ln – длина отдельных проб.

Объемная масса (d) рассчитывается по ограниченному числу проб (20-30) также методом среднего арифметического. Запасы полезного ископаемого подсчитываются сразу по всему месторождению.

Преимущества данного способа: простота подсчета и быстрота. Недостаток: невозможность выделения запасов по промышленным сортам.

Метод геологических блоков

Сущность метода состоит в том, что площадь месторождения разбивается на отдельные участки (блоки), в пределах каждого из которых основные параметры полезного ископаемого остаются постоянными, т. е. в отдельно взятом блоке должны быть одинаковыми или близкими по значению: мощность, содержание полезного компонента, густота разведочной сети, коэффициент вскрыши и т.п.

Месторождение в целом в этом случае представляет собой ряд сомкнутых пластин (блоков). В пределах каждого геологического блока основные исходные данные для подсчета запасов определяются средним арифметическим или средним взвешенным способами. Подсчет запасов по каждому блоку производится отдельно. Общие запасы по месторождению подсчитываются суммированием запасов по всем блокам отдельно по каждой категории A, B, C1 и С2. Среднее содержание в целом по месторождению устанавливается обратным расчетом по формуле:

.

Выделение блоков на практике производится чаще всего по промышленным сортам и минеральным типам руд и по степени разведанности различных участков месторождения. При подсчете запасов этим способом используется специальный формуляр в виде таблицы.

Достоинства метода:

1) позволяет выделять типы и сорта руд (подсчитывать запасы по типам и сортам руд);

СПБГУАП группа 4736

2) простота подсчета и соответствующих графических построений.

Недостатки метода – подсчетные блоки часто не соответствуют по размерам эксплуатационным блокам, поэтому при эксплуатации месторождения приходится перестраивать подсчетные блоки и пересчитывать запасы.

Разновидностью метода геологических блоков является метод эксплуатационных блоков. О нем говорят в тех случаях, когда разведочные горные выработки впоследствии, при отработке месторождения, становятся эксплуатационными.

Метод геологических разрезов

Метод применяется при разведке месторождений, которые характеризуются изменчивыми мощностью и содержанием полезных компонентов. Сущность метода состоит в том, что тело полезного ископаемого разбивается на блоки, ограниченные разрезами (параллельными или нет), построенными по профилям разведочных выработок. Каждый блок, за исключением двух крайних, ограничен с двух сторон разрезами. Различают две разновидности метода:

1)вертикальных разрезов – используется при разведке месторождений, представленных рудными телами вытянутой, преимущественно плитовидной формы, разведанных скважинами при подчиненном участии горных выработок; 2) горизонтальных разрезов – используется при разведке месторождений, представленных штоко- и трубообразными телами, разведанными горными выработками при подчиненном участии скважин.

Среднее содержание в каждой разведочной выработке рассчитывается как среднее взвешенное на длину проб:

,

где С1, С2, …, Сn – содержание полезного компонента в каждой пробе; L1, L2, …, Ln – длина отдельных проб.

Среднее содержание по разрезу (рассчитывается как среднее взвешенное на мощность рудного тела:

,

где С1, С2, …, Сn – содержание полезного компонента в каждой выработке; M1, M2, …, Mn – мощность рудного тела в разведочной выработке.

Среднее содержание по блоку рассчитывается как среднее взвешенное на площадь рудного тела по разрезам по формуле:

.

Площадь сечений рудного тела определяется на разрезах палеткой или методом простых геометрических фигур, на которые разбивается рудное тело. При вычислении площади палетки учитывается, что разрезы часто имеют разные вертикальный и горизонтальный масштабы.

Объем блока рассчитывается по формулам:

где L – расстояние между разрезами. Вторая формула применяется в тех случаях, когда площади отличаются друг от друга на 40 % и более.

Запасы руды и металла подсчитывают по общепринятым формулам:

,

.

СПБГУАП группа 4736

Достоинства метода:

1)простота и точность подсчета запасов;

2)возможность применения при практически любой форме тел полезного ископаемого (хотя чаще всего его используют при изометричной и линейной формах рудных тел).

Результаты подсчета запасов записываются в специальный табличный формуляр:

Достоверность подсчета запасов

Достоверность подсчета запасов зависит от:

1)изменчивости формы рудных тел и содержания полезного ископаемого. Чем сложнее месторождение, т.е., чем изменчивее мощность тел полезного ископаемого и содержание полезного компонента, тем больше расхождение между подсчитанными и действительными запасами.

2)детальности изучения месторождения. Чем гуще разведочная сеть, тем меньше будет погрешность в подсчете запасов. Она складывается из погрешностей определения площади рудных тел, их мощности, среднего содержания полезных

компонентов, объемной массы и др.

Различают две группы ошибок при определении запасов: технические и геологические. Технические ошибки неизбежны, однако их влияние на достоверность запасов невелика. Сюда относятся ошибки замеров мощности, ошибки опробования, ошибки анализов, замеров расстояний и т.п. Геологические ошибки обусловлены тем, что при интерполяции и экстраполяции (при оконтуривании) допускается постепенное изменение формы тел и качества полезного ископаемого. Однако оруденение может быть и прерывистым, т.е. рудное тело может выклиниваться не плавно, а резко, и т. п. Геологическая ошибка может быть систематической, когда, например, упрощается форма рудного тела при интерполяции (например, при неучете складчатой формы рудного тела и др.).

6. Геологическое обеспечение проектирования горных работ.

1. Геологическое обеспечение проектирования горных предприятий, планирования добычных работ. РОЛЬ РУДНИЧНЫХ ГЕОЛОГОВ В РЕШЕНИИ ВОПРОСОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГОРНОРУДНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ И РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ Некоторые вопросы проектирования горнорудных предприятий и составление проектов Основным документом, которым

руководствуются при проектирования промышленных, в том числе и горных предприятий, является «Инструкция по составлению проектов и смет по промышленному строительству». Перед разработкой проекта на строительство горнообогатительного или горно-металлургического комплекса или на реконструкцию предприятия в обязательном порядке составляется текнико-экономический доклад. Содержание ТЭДа определяется поставленной в каждом конкретном случае задачей. Составление ТЭДа имеет целью определить объем и направление проектных работ, перспектив ее дальнейшего роста, научно обосновать необходимые масштабы производства, характер предприятия и размещение составных его частей (рудников и обогатительных фабрик), выбрать оптимальные условия снабжения предприятий энергией и водой, определить очередность и сроки ввода в действие отдельных объектов предприятия. ТЭД разрабатывается проектным институтом по заданию министерства или отраслевого главного управления. Проектное задание имеет целью выявить прежде всего технические возможности и экономическую целесообразность предполагаемого строительства. Задачами проектного задания являются: 1) оценка запасов и качества руды с точки зрения целесообразности промышленного их использования; 2) уточнение промышленных запасов, определение границ разработки, разбивка месторождения па отдельные шахтные поля или участки с определением очередности их разработки; 3) установление производительности проектируемого рудника (шихты, карьера) и выявление технических возможностей для ее обеспечения, 4) принципиальное решение вопроса о вскрытии месторождения, выборе места заложения вскрывающих выработок, выбор способа и системы 5) разработки, детальных расчетов производственного процесса, 6) выбор типов и необходимого количества основного оборудования, определение потребностей в топливе, воде, энергии и

выявление источников удовлетворения этих потребностей; 7) решение вопроса о типе, о материале зданий, о площадке для промышленного и жилищного строительства, внутреннем и внешнем транспорте, 8) разработка общего плана развития производства, сроков и очередности строительства, выявление ориентировочной его стоимости и эффективности капитальных затрат, а также технико-экономических показателей эксплуатационной деятельности проектируемого рудника или шахты При оценке запасов с целью промышленного использования недр возникает вопрос о целесообразности валовой или посортной (селективной) добычи руд. При определении границ разработки месторождения необходимо стремиться к максимальному извлечению учтенных балансовых запасов и к минимальным потерям руды. Балансовые запасы, подлежащие извлечению из недр, называют промышленными запасами. Одновременно с определением промышленных запасов при проектировании должны быть установлены в зависимости от характера месторождения и принимаемой системы разработки нормативы по разубоживанию руд и определены общее количество и вещественный состав руды поступающей па обогатительную фабрику или рудный склад. В зависимости от глубины и условий залегания рудных тел месторождения возможны три варианта разработки: открытый и подземный способы и комбинация открытой и подземной отработки. Разработка месторождения открытым способом имеет ряд преимуществ, поэтому при проектировании стремится максимальную часть запасов отработать открытым способом. Главными преимуществами открытого способа разработки месторождения являются: 1) благоприятные условия труда и большая безопасность работ; 2) возможность широкого применения механизации при производстве

СПБГУАП группа 4736

3) сокращение сроков ввода в эксплуатацию месторождения: 4) значительное уменьшение потерь руды. Эти преимущества заставляют особенно тщательно подходить к анализу вопроса о предельной глубине открытых работ, которая в значительной степени определяется коэффициентом погашения вскрыши. Затраты на вскрышные работы относятся на стоимость руды. Поэтому чем больше объем вскрышных работ, том больше будет стоимость добычи 1 т руды. Исключением являются только те случаи, когда вскрышные породы используются как строительные материалы или имеют какое-либо иное значение в народном хозяйстве. Отношение объема вскрышных пород к объему извлекаемой руды из карьера называется промышленным коэффициентом вскрыши. Этот коэффициент является одним из основных критериев экономической целесообразности открытых работ. В общем случае для всех месторождений, выходящих на поверхность постепенно, под тем или иным углом, погружающихся па глубину, коэффициент вскрыши будет тем больше, чем глубже будет расположена нижняя граница открытых работ. Предельная глубина открытых работ выбирается с таким расчетом, чтобы стоимость добычи 1 т руды открытым способом в сумме со стоимостью вскрышных работ, приходящихся на 1 т руды, была меньше или равна стоимости добычи 1 т руды подземным способом. При выборе той или иной системы добычных работ обязательным является требование безопасности принятой системы для конкретных условий разработки месторождения, а также экономическая эффективность этой системы разработки. При решении вопроса о вскрытии месторождения, т. е. о проходке комплекса выработок, открывающих доступ к месторождению (стволов шахт, штолен, траншей в карьерах), намечаются возможные наиболее целесообразные варианты вскрытия, сравнение которых по экономическим и горнотехническим показателям позволяет выбрать оптимальный вариант. В ходе составления проектного задания проектная организация выдает задание на дополнительные топографо-геодозические изыскания, необходимые для дальнейших стадий проектирования. Технический проект, представляющий собой вторую стадию проектирования, выполняется на основе утвержденного проектного задания. Для избранного в проектном задании варианта решения того или иного вопроса в техническом проекте дается его конструктивное оформление и обосновывается соответствующими расчетами экономическая и техническая целесообразность рекомендуемого к исполнению варианта. Технический проект должен содержать комплексное решение основных технико-экономических вопросов, касающихся технологической, строительной, энергетической, транспортной и других частей проекта. К моменту составления технического проекта горного предприятия должна быть полностью закончена детальная разведка месторождения, гидрогеологические, топографические, изыскательские и исследовательские работы. На все объекты строительства в стадии технического проектирования составляются сметы, а для проектируемых объектов эскизно-сметно-финансовые расчеты. Сумма затрат на строительство определяется сводной или генеральной сметой. Технический проект и сметы после их утверждения служат основными документами для производства строительных работ и их финансирования. Рабочее проектирование выполняется после утверждения технического проекта. В процессе рабочего проектирования в горной части проекта дается окончательная увязка планов горноподготовительных работ, отметок эксплуатационных горизонтов, разбивка этажей на выемочные блоки и камеры. Стадия рабочего проектирования обеспечивает разработку конструктивных деталей различных сооружений и увязку строительных чертежей с чертежами оборудования, а также окончательную увязку генерального плана будущего промышленного комплекса. При необходимости проектирования горного предприятии в сжатые сроки число стадий проектирования может быть сокращено до двух: проектного задания и рабочих чертежей. В этом случае разрабатывается так называемое расширенное проектное задание с большей детализацией основных объектов проектирования и с составлением спецификаций для заказа необходимого оборудования. Планирование горных работ Правильное планирование горных работ обеспечивает планомерность разработки месторождения, слаженность и ритмичность в работе всех звеньев технологического процесса и регулярное выполнение и перевыполнение плана добычи и переработки руд. В практике горных предприятий приняты следующие стадии планирования:

1)перспективное, охватывающее пятилетний период работы горного предприятия, с разбивкой общего плана по годом;

2)основное, охватывающее предстоящий операционный год работы горного предприятия, с разбивкой годового плана по отдельным кварталам и месяцам; 3) текущее, охватывающее предстоящий месяц работы горного предприятия, с разбивкой месячного плана по педелям, суткам и сменам. План горных работ предприятия является производственной программой, охватывающей все стороны деятельности предприятия, связанные с добычей и обработкой руды: буровые и взрывные работы, горноподготовительные и вскрышные работы, добычные работы, путевые работы, отвальные работы, работу всех видов транспорта, обогатительных и агломерационных фабрик и т. п. Планы горных работ должны содержать расчетный, табличный, текстовой и графический материалы. Все материалы должны быть краткими, четкими и ясными. Недельносуточный план (или, как его называют, график) составляют в виде таблицы удобного для пользования формата; квартальный и месячный планы могут состоять из небольшого числа таблиц, краткой пояснительной записки и небольшого объема графического материала. Годовой план должен быть наиболее подробным и полным в отношении увязки всех работ горного предприятия. При составлении годового плана горных работ необходимо предусматривать выполнение горнокапитальных и горноподготовительных работ в объемах, обеспечивающих нормальную эксплуатацию месторождения не только в течение данного операционного года, но и в последующие периоды. Перспективные планы горных работ увязываются с техническим проектом разработки месторождения и являются дальнейшим развитием этого проекта. Они учитывают все ранее допущенные отклонения от проекта, к числу которых может быть отнесено, например, отставание вскрышных или

горноподготовительных работ и т. п. Перспективным планом предусматриваются пути своевременной ликвидации таких отклонений от проекта. В отдельных случаях допускаются соответствующие изменения проектных мощностей отдельных карьеров или шахт и устанавливается новая, чаще всего увеличенная производственная мощность горнодобывающего предприятия. Годовой план горных работ или годовая производственная программа горного предприятия включает перечисленную ниже совокупность отдельных планов работ, различных расчетов и прочих взаимно увязанных материалов: 1) календарные планы добычи рудной массы и вскрышных работ по отдельным карьерам, горизонтам и блокам, с разбивкой их по кварталам и месяцам; 2) календарные планы для подземных горнокапитальных, подготовительных, нарезных и очистных работ; 3) балансы погашения вскрышных работ в карьерах и горноподготовительных подземных выработок и шахтах; 4) график буровых работ и расчеты объемов горной массы, подлежащей разбуриванию и взрыванию; 5) график работы экскаваторов и показатели их производительности, 6) показатели производительности основных механизмов на подземных работах и показатели механизации основных производственных процессов; 7) годовой баланс погашения выработанного пространства, 8) расчеты объемов работ железнодорожного и автомобильного цехов и показатели

СПБГУАП группа 4736

производительности электровозов, паровозов, и автосамосвалов 9) календарный план снабжения сырьем обогатительных фабрик с отдельных карьеров и шахт с разбивкой его на кварталы и месяцы; 10) расчеты качественного состава рудной массы для обогатительных фабрик и состава шихты для агломерационных фабрик; 11) расчеты показателей работы обогатительных и агломерационных 12) расчеты расходных коэффициентов электроэнергии, воды, топлива и сырья на обогатительных и агломерационных фабриках; 13) расчеты расходных коэффициентов взрывчатых и других материалов, сжатого воздуха, топлива и электроэнергии на единицу продукции, 14) календарный план производства товарных руд и агломерата, план отгрузки и расчеты показателей их качества; 15) годовой план эксплуатационной разведки. Как видно из приведенного перечня, в составлении плана горных работ предприятии принимают участие большинство отделов управлении: технический, маркшейдерский, геологический, плановый, технический персонал рудников, шахт, карьеров, производственных участков и цехов. Рудничная геологическая служба при составлении годового плана горных работ обеспечивает: · составление и оформлении всех необходимых при планировании графических материалов с элементами общего геологического строения месторождения и контурами рудных тел и отдельных типов и сортов руд. В частности, рудничные геологи представляют сводные геологические планы отдельных месторождений и эксплуатационных участков, проекции рудных тел на вертикальную или горизонтальную плоскости, погоризонтные или послойные геологические и качественные планы, геологическое разрезы по месторождению в целом и отдельным эксплуатационным участкам, блокам, камерам и т. д. Графические геологические материалы должны составляться инструментально на маркшейдерской основе · составление необходимых расчетов запасов вещественного состава с указанием типов и сортов руд по всем эксплуатационным участкам, горизонтам, блокам и камерам в пределах контуров намеченных к отработке в течение планируемого года; · составление расчетов по разубоживанию руды для отдельных эксплуатационных участков и расчетов качественного состава разубоживания руды, поступающей на обогатительные фабрики;

·представление материалов по определению объемных весов руд и пород по отдельным эксплуатационным участкам, а также категорий пород и руд по их буримости и взрываемости;

·представление необходимых сведении о коэффициенте погашения вскрыши в карьерах капитальных и подготовительных выработок в шахтах на базе ежегодных подсчетов остающихся запасов, а также рекомендации о необходимости и целесообразности изменения принятых проектом коэффициентов погашения; · уточнение гидрогеологических и горногеологических условий разработки отдельных участков и блоков месторождения (совместно с техническим отделом и горным цехом предприятия геологическая служба разрабатывает соответствующие профилактические мероприятия по предупреждению возможных осложнений при производстве горных работ); · составление годового плана эксплуатационной разведки, предусматривающего своевременное выяснение всех необходимых для разработки геологических деталей на участках работ предстоящего года и на участках эксплуатационных работ в последующие два-три года. Совместно с работниками технического отдела и с руководящими техническими работниками обогатительных и агломерационных фабрик рудничные геологи участвуют в составлении плана обеспечения этих фабрик необходимым сырьем, а также в составлении плана выпуска ими готовой продукции и в определении качественного состава этой продукции. Месячные планы горных работ предприятия составляют на основании уточненных производственных заданий, при учете имеющихся на начало месяца новых данных по всем эксплуатационным участкам. Вследствие отклонений от годового плана, если они были в течение истекших месяцев операционного года (невыполнение плана и др.) или по другим причинам (увеличение задания на месяц, на год) месячные производственные задания могут не совпадать с первоначальными данными месячных планов, являющихся составной частью первоначального годового плана. По мере выполнения работ в соответствующих графах этих планов отмечают фактические данные об их невыполнении. Кроме того, в плане-графике указывается

среднесменный тоннаж добычи руды, пород и горной массы, что позволяет руководству карьером оперативно контролировать выполнение плана по добыче рудной массы. Составляя планы по количеству и качеству отдельных сортов руд для многочисленных забоев на такие короткие отрезки времени, как неделя, сутки, смена, рудничные геологи имеют возможность ежедневно проверять правильность расчетов, а следовательно, и достоверность всех видов геологической документации и опробования и надежность основанных на них геометрических построений контуров рудных тел и отдельных типов и сортов руд. Годовой план горных работ утверждается для горных предприятий вышестоящими организациями — трестами пли главными управлениями. Поэтому всякое отклонение oт утвержденного плана и направления горных работ недопустимо без разрешения этих органов. На маркшейдерскую и частично геологическую службу горного предприятия или рудника возлагается также систематический контроль за правильным, соответствующим утвержденному плану направлением горных работ. В карьерах этот контроль осуществляется путем постоянного наблюдения за продвижением экскаваторных забоев, сопоставления фактического местоположения взрывных скважин с календарным планом продвижения экскаваторных забоев и, наконец, путем ежемесячного или ежеквартального сопоставления погоризонтных геолого-маркшейдерских планов с нанесенными на них проектными и фактическими месячными и квартальными границами экскаваторных лент. В условиях подземных работ осуществляется такой же постоянный контроль путем сопоставления проекций рудных тел с плановыми и фактическими контурами отработки. Кроме того, участковый маркшейдер определяет направление всех капитальных, подготовительных и нарезных горных выработок и следит за исполнением принятого направления в процессе их проходки. Участковый или шахтный геолог, постоянно документируя и опробуя нарезные горные выработки, следит за полнотой выемки руды, не допускает подработку пустых пород или руд с низким содержанием полезного компонента. Однако в процессе эксплуатационных работ и в результате эксплуатационной разведки, проводимой в течение операционного года, контуры отдельных рудных тел и общие границы рудной толщи могут в отдельных случаях существенно изменяться и не отвечать проектным решениям отработки этих участков. Рудничная геологическая служба должна в таких случаях делать новые геометрические построения контуров отдельных рудных тел или рудной толщи, совместно с маркшейдерской службой и техническим отделом устанавливать новые предельные границы карьерной отработки на определенных горизонтах, новые границы очистной подземной выемки, новые системы подземных работ или новые параметры для отдельных эксплуатационных блоков и камер. Если новые геологические, горнотехнические или гидрогеологические данные отдельных эксплуатационных участков не соответствуют проектным данным годового плана горных работ, то в этом случае необходимо в проект плана вносить соответствующие коррективы, оформив эти изменения должным образом в вышестоящих организациях.

СПБГУАП группа 4736

Наиболее распространенными типами эжекторных иглофильтровых установок являются УВВ-2, УВВ-3-6КМ и ЭИ^70 (ЭВВУ) производительностью соответственно 43,43 и 150 м /ч. Установка типа УВВ осушает грунты на глубину 7 м, а установки типа ЭИ и ЭВВУ - до 20 м.

Достоинством эжекторных иглофильтров является не только высокая степень осушенности участка и понижение уровня подземных вод на глубину до 20 м при одноярусной установке, но и возможность эффективно осушать породы с низкой водоотдачей и небольшим коэффициентом фильтрации (0,1-2 м/сут), то есть в условиях, при которых водопонижающие скважины работают плохо.

Однако эжекторные иглофильтры имеют недостатки: низкий КПД установки, не превышающий 20 %; сложности при монтаже и невысокая надежность; частое засорение сопла насадки.

Дренажные щели применяются для понижения уровня подземных вод в рабочих и нерабочих бортах карьеров, при разработке слоистых наклонных и крутопадающих породных толщ, в которых водоносные горизонты перемежаются водоупорными слоями.

Как правило, уровень подземных вод в таких массивах располагается неглубоко от поверхности и практически описывает сформированный в процессе разработки рельеф. Перемещение же горных работ обычно происходит в направлении падения водоносных пластов, что затрудняет условия их дренирования.

Сооружение дренажной щели заключается в создании в анизотропном массиве вкрест простирания слоев литологнческих разностей зоны дробления пород, характеризующейся высокой водопроницаемостью. Разрушение пород и создание в массиве сети трещин производится взрыванием предварительно пробуренных на рабочих площадках уступов одного или нескольких рядов взрывных скважин (рис. 4). Глубина дренажной щели определяется параметрами применяемого бурового оборудования. Наибольшая глубина бурения взрывных скважин 60 м обеспечивается при использовании бурстанков марки ЗСБШ-200-60.

Взрывание скважин производится небольшими зарядами ВВ рассредоточенной конструкции при удельном расходе, не превышающем 0,2-0,3 кг/м3. В результате взрыва в массиве образуется раздробленная зона шириной 2-5 м, фильтрационные свойства которой в 100 и более раз выше, чем таковые для ненарушенных пород.

Через сформированную щель происходит разгрузка водовмещающих слоев, что со временем приводит к понижению уровня подземных вод. Высачивающаяся из дренажной щели вода отводится к водосборнику, откуда откачивается водоотливной установкой. Достоинством дренажных щелей ломимо простоты сооружения и высокой эффективности осушения массива является их низкая стоимость. При создании же дренажной щели на рабочем 6opтy карьера затраты на ее формирование практически отсутствуют, так как они представляют собой затраты на вскрышные работы будущих периодов.

АГРЕССИВНЫЕ ВОДЫ (а. agressive waters; н. aggresives Wasser, angreifendes Wasser; ф. eaux agressives; и. aguas agresivas) —

воды, активно вступающие в химические реакции, разрушающие различные сооружения из бетона и металла (например, крепи горных выработок) и оборудование, неблагоприятно влияющие на растительность и животный мир водоёмов в результате воздействия содержащихся в воде солей и газов.

Агрессивные воды бывают природные и искусственно возникшие в процессе горных работ, при сбросе стоков химических, металлургических производств и т.п. Различают следующие виды агрессивности вод: углекислотную с содержанием агрессивной углекислоты свыше 3-4 мг/л, выщелачивающую с содержанием HCO3- свыше 0,4-1,5 мг•экв., общекислотную (pH < 6), сульфатную (SO2-4 свыше 250 мг/л), магнезиальную (Mg2+ свыше 750 мг/л), кислородную. Влияние агрессивных вод уменьшают путём управления режимами поступления поверхностных и подземных вод и стока шахтных вод, снижением времени контакта воды с минералами, температуры и скорости обновления раствора. Для этого применяют: предварительное

СПБГУАП группа 4736

водопонижение с поверхности через скважины, оборудованные погружными насосами; подземный дренаж подготовительными выработками и опережающими скважинами; снижение притока воды в выработанное пространство и потерь полезных ископаемых с повышенным содержанием серы; рациональную систему сбора и очистки кислых шахтных вод. Кислые шахтные воды перед водоотливом и сбросом в поверхностные водотоки и водоёмы очищают от взвешенных веществ в отстойниках, нейтрализуют известью, известковым молоком, каустической содой.

На обогатительных фабриках применяется наряду с отстойниками и нейтрализацией вод замкнутый цикл водоснабжения. Хвостохранилища продуктов обогащения с содержанием сульфидных минералов ограждаются водонепроницаемыми пластинами. Разрушающее действие агрессивных вод на металл уменьшают путём применения кислотоупорного и коррозионно-устойчивого оборудования и машин, выполненных с использованием легирующих элементов в сплавах, плёнок с повышенной энергией разрыхления (что тормозит коррозию и повышает стойкость металла), введения в хромистую сталь азота. Для шахтного водоотлива при больших напорах агрессивных вод применяют футерованные и стеклопластиковые трубы, а при малых — чугунные, этернитовые, асбоцементные. В нефтегазовой промышленности, при захоронении промышленных стоков, обсадные трубы скважин выполняют из коррозионно-устойчивого металла, затрубное пространство цементируют агрессивно-стойкими сортами цемента с подъёмом его до устья скважины.

Поверхностные воды необходимо охранять от засорения, истощения и загрязнения. В целях предупреждения засорения осуществляют мероприятия, которые исключают попадание в них мусора, твердых отходов и других предметов, отрицательно воздействующих на качество вод и условия обитания гидробионтов. Строгий контроль за минимально допустимым стоком вод, ограничение их нерационального потребления способствуют защите поверхностных вод от истощения. Наиболее важной и притом самой сложной проблемой является защита поверхностных вод от загрязнения. С этой целью предусматривается ряд мероприятий, в частности: мониторинг водных объектов; создание водоохранных зон; развитие безводных технологий, а также систем оборотного (замкнутого) водоснабжения; очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и других) или их закачка в глубокие водоносные горизонты; очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения и других целей; надлежащий государственный контроль за использованием и охраной водных объектов.

8. Обводненность месторождений полезных ископаемых, типы подземных вод.

ОБВОДНЁННОСТЬ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (а. water соntent of deposit, degree of water encroachment into the field; н. Wasserhaltigkeit, Verwasserung; ф. degre d'inondation du gisement; и. intrusion de agua, saturacion per agua de ycimientos) —

насыщенность массива горных пород подземными водами, которая определяет величину ожидаемого притока воды в выработке и осложняет ведение горных работ.

Обводненность месторождений определяется совокупностью гидрогеологических и инженерно-геологических факторов. К гидрогеологическим факторам относятся: количество вскрываемых выработками (или развивающимися над ними трещинами) водоносных горизонтов (иногда до 5-7), условия их питания, мощность (до нескольких десятков метров) и напор (до нескольких сотен метров), коэффициенты фильтрации (до десятков м/сутки), уровнеили пьезопроводности, водоотдачи. Основные инженерно-геологические факторы: набухание, пластичность, липкость, размокаемость, коэффициент размягчения при испытаниях горных пород на прочность при сжатии, растяжении, вдавливании и сдвиге. Обводненность месторождений приводит к ухудшению условий труда рабочих и эксплуатации техники. Подземная разработка обводнённых месторождений может сопровождаться внезапными прорывами воды и плывунов, пучением почвы, обрушением кровли, открытая разработка — оползнями, оплыванием, суффозией и т.д.

Обводненность месторождений оценивается на стадии геологической разведки месторождений на основе определения параметров гидрогеологических и инженерно-геологических факторов, а также на основе прогноза ожидаемых притоков воды в выработке и поведения горных пород при их обводнении. Критерием оценки степени обводненности месторождений является тип месторождения по обводнённости. Существуют общие и отраслевые типизации месторождений по степени их обводнённости. Общие типизации учитывают ограниченное число гидрогеологических и инженерно-геологических факторов, представленных в основном качественными показателями (например, генетический тип месторождений, преобладающий состав горных пород, коэффициент фильтрации и т.д.). Отраслевые типизации, относящиеся обычно к месторождениям одного вида полезных ископаемых, учитывают в основном количественными показателями по большему числу факторов. Наиболее представительными и детальными являются отраслевые типизации для угольных, железорудных, нефтяных и газовых месторождений. Для каждого из выделенных типов месторождений по степени обводнённости разработаны методы расчёта водопритоков в выработке, инженерные мероприятия по защите их от воды и снижению степени отрицательного влияния подземных и поверхностных вод на условия ведения горных работ. Например, для месторождений с простыми гидрогеологическими условиями (не размокающие скальные и полускальные горные породы — гранит, песчаник, алевролит; небольшие водопритоки) предусматривается, как правило, только водоотлив, а для месторождений с весьма сложными условиями (слабые песчано-глинистые горные породы, водопритоки до нескольких тысяч м3/ч) используют сложные системы из дренажных или барражных устройств.

2. Основные типы подземных вод По условиям залегания выделяют следующие типы подземных вод: · почвенные; · верховодка; · грунтовые; · межпластовые; · карстовые; · трещинные. Почвенные воды располагаются у поверхности и заполняют пустоты в почве. Влага, содержащаяся в почвенном слое, называется почвенными водами. Передвигаются они под действием молекулярных, капиллярных сил и сил тяжести. В поясе аэрации выделяют 3 слоя почвенных вод: 1. почвенный горизонт переменной влажности - корнеобитаемый слой. В нем совершается обмен влагой между атмосферой, почвой и растениями. 2. подпочвенный горизонт, часто сюда «промокание» не доходит и он остается «сухим». горизонт капиллярной влаги - капиллярная кайма. Верховодка - временное скопление подземных вод в близповерхностном слое водоносных отложений в пределах зоны аэрации, лежащих на линзовидном, выклинивающемся водоупоре. Верховодка - безнапорные подземные воды, залегающие наиболее близко к земной поверхности и не имеющие сплошного распространения. Образуются за счёт инфильтрации атмосферных и поверхностных вод, задержанных непроницаемыми или слабо проницаемыми выклинивающимися пластами и линзами, а также в результате конденсации водяных паров в горных породах. Характеризуются сезонностью существования: в засушливое время они нередко исчезают, а в периоды дождей и интенсивного снеготаяния возникают вновь. Подвержены резким колебаниям в зависимости от гидрометеорологических

СПБГУАП группа 4736

условий (количества атмосферных осадков, влажности воздуха, температуры и др.). К верховодке относятся также воды, временно появляющиеся в болотных образованиях вследствие избыточного питания болот. Нередко верховодка возникает в результате утечек воды из водопровода, канализации, бассейнов и др. водонесущих устройств, следствием чего может быть заболачивание местности, подтопление фундаментов и подвальных помещений. В области распространения многолетнемёрзлых горных пород верховодка относится к надмерзлотным водам. Воды верховодке обычно пресные, слабоминерализованные, но часто бывают загрязнены органическими веществами и содержат повышенные количества железа и кремнекислоты. Верховодка, как правило, не может служить хорошим источником водоснабжения. Однако при необходимости принимаются меры для искусственного сохранения: устройство прудов; отводы из рек, обеспечивающие постоянным питанием эксплуатируемые колодцы; насаждение растительности, задерживающей снеготаяние; создание водоупорных перемычек и т.п. В пустынных районах путём устройства канавок на глинистых участках - такырах, атмосферные воды отводятся в прилегающий участок песков, где создаётся линза верховодке, представляющая собой некоторый запас пресных вод. Грунтовые воды залегают в виде постоянного водоносного горизонта на первом от поверхности, более или менее выдержанном, водонепроницаемом слое. Грунтовые воды имеют свободную поверхность, которая называется зеркалом, или уровнем, грунтовых вод. Межпластовые воды заключены между водоупорными слоями (пластами). Межпластовые воды, находящиеся под напором, называются напорными, или артезианскими. При вскрытии скважинами артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта и, если отметка напорного уровня (пьезометрическая поверхность) превышает отметку поверхности Земли в данном пункте, то вода будет изливаться (фонтанировать). Условная плоскость, определяющая положение напорного уровня в водоносном пласте (см. рис. 2), называется пьезометрическим уровнем. Высота подъема воды выше водоупорной кровли называется напором. Артезианские воды залегают в водопроницаемых отложениях, заключенных между водонепроницаемыми, полностью заполняют пустоты в пласте и находятся под напором. Установившийся в скважине УВ называют пьезометрическим, который выражается в абсолютных отметках. Самоизливающиеся напорные воды имеют локальное распространение и больше известны у садоводов как «ключи». Геологические структуры, к которым приурочены артезианские водоносные горизонты, называются артезианскими бассейнами. 1_92.png Рис. 1. Типы подземных вод: 1 - почвенные; 2 - верховодка; 3 - грунтовые; 4 ~ межпластовые; 5 - водонепроницаемый горизонт; 6 - водопроницаемый горизонт 1_93.png Рис. 2. Схема строения артезианского бассейна: 1 - водонепроницаемые породы; 2 - водопроницаемые породы с напорной водой; 4 - направление стока подземных вод; 5 – скважина. Карстовые воды залегают в карстовых пустотах, образовавшихся за счет растворения и выщелачивания горных пород. Трещинные воды заполняют трещины горных пород и могут быть как напорными, так и безнапорными.

9. Способы защиты карьера от поверхностных и грунтовых вод.

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