книги из ГПНТБ / Болотских Н.С. Оборудование водопонижения в угольной и горнорудной промышленности

Раздел I

СПОСОБЫ И СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ВОДОПОНИЖЕНИЯ

Г л а в а I

ГЛУБИННЫЕ НАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ

1. Способы водопонижения и общие сведения о глубинных насосных установках

При строительстве и эксплуатации шахт и карьеров в обвод­ ненных условиях для обеспечения устойчивости выработок и пред­ отвращения прорывов подземных вод и плывунов широко приме­ няется водопонижение. Сущность водопонижения заключается в создании необходимого понижения статического уровня подзем­ ных вод в районе проведения горной выработки либо выемки по­ лезного ископаемого при помощи системы взаимодействующих дре­ нажных устройств.

На практике применяется предварительное и параллельное во­ допонижение. Предварительное водопонижение осуществляется до начала ведения горных работ, а параллельное — одновременно

сгорнопроходческими либо выемочными работами.

Взависимости от гидрогеологических условий при разработке шахтных и карьерных полей используются три способа водопони­ жения: поверхностный, подземный и комбинированный.

При поверхностном способе все водопонизительные операции выполняются с поверхности земли. Этот способ осушения исполь­ зуется как при открытой, так и подземной (шахтной) добыче по­ лезного ископаемого, преимущественно на первой стадии освоения месторождения.

При подземном способе все водопонизительные операции выпол­ няются из подземных горных выработок. Этот способ применяется в том случае, когда поверхностный способ не обеспечивает эффек­ тивного водопонижения. Подземный способ осушения используется для защиты от подземных вод шахт и карьеров. Он применим как

5

на стадии предварительного, так и параллельного водопонижения (например, при дренировании карьерных полей).

При комбинированном способе водопонижение осуществляется одновременно с поверхности и из подземных выработок.

При проходке шахтных стволов и сопряжений применяются все три способа. При этом в зависимости от гидрогеологических усло­

жины располагаются по контуру относительно ствола шахты. Скважины закладываются обычно на расстоянии от ствола при­ мерно равном не менее двух-трех его диаметров. Эти водопонижаю­ щие скважины включаются в работу заранее. Формирование депрессионной воронки происходит до начала горнопроходческих работ в забое. Водосодержащие породы на всю глубину заложения в них ствола должны быть осушенными.

При проходке ствола и сопряжений в условиях пересечения во­

водопонижающие скважины, а через стенки ствола по его пери­ метру у забоя закладывают иглофильтры, подключенные к спе­

6

скважин снижается уровень воды и создаются безнапорные усло­ вия в водоносном пласте, а с помощью иглофильтров дополнительно снижается остаточный столб воды. Описанная схема водопонижения позволяет вести проходку ствола также и в зоне обводненного пласта, вблизи водоупорного горизонта.

При проходке шахтных стволов в отдельных случаях может применяться подземный способ осушения участка ствола (рис. 3). При этом способе в стволе ярусами устанавливаются специальные

В и 12 7

Рис. 2. Схема водопониження при проходке ствола комбиниро­

иглофильтры, позволяющие понизить уровень воды на 3—3,5 м. Схемы установки иглофильтров могут быть различными.

При проходке ствола в мелкозернистых песках целесообразно устанавливать иглофильтры по периметру ствола за временную крепь с наклоном 15° к вертикали (рис. 3,с).

При проходке ствола в крупнозернистых песках с хорошей во­ доотдачей установка иглофильтров возможна непосредственно в забое (рис. 3,6), что облегчает крепление ствола.

При проходке сопряжений шахтных стволов проводятся специ­ альные дренажные работы.при помощи горизонтальных забивных фильтров в надугольных горизонтах и иглофильтров в подугольном горизонте (рис. 4). Забивные фильтры и иглофильтры в зависи­ мости от гидрогеологических условий могут применяться как

7

отдельно, так и в сочетании с водопонижающими скважинами, обо­ рудованными с поверхности.

Забивные фильтры обычно закладывают по периметру ствола. При этом их можно устанавливать в несколько ярусов (например, при большой мощности водоносного слоя). По мере подвигания за­ боя иглофильтры отключают и переносят на новое место.

На угольных шахтах при наличии высоких напоров воды в подугольном водоносном горизонте, а также при залегании в подошве

Рис. 3. Схема водопоннжения при проходке ствола с применением иглофильтров (по И. Ф. Ампилогову):

/ — иглофильтры; 2 — коллектор; 3 — вакуумный насос; 4 — бак псрекачного насоса; 5— перекачнон насос; 6 — забивные фильтры; 7 — сниженный уро­ вень подземных вод; 3 — клинья временной крепи

выработок обводненных песков применяют схему подземного водопонижения (рис. 5) с помощью наклонных и вертикальных игло­ фильтров легкой иглофильтровой установки. Согласно этой схеме проведение выработки осуществляется под защитой иглофильт­ ров, которые вместе с установкой ЛИУ периодически перемеща­ ются вслед за подвиганием забоя.

Водопонижение широко применяется при строительстве и экс­ плуатации разрезов в угольной и горнорудной промышленности. В зависимости от гидрогеологических условий способы и схемы водопоннжения могут быть различными. Основные дренажные ме­ роприятия осуществляются прежде всего при сооружении разрез­ ной и выездной траншей, затем предусматриваются дренажные ме­ роприятия, позволяющие длительно поддерживать нерабочий борт

8

карьера, а также откачивать подземные воды по пути их движения к рабочему борту карьера.

Для осуществления предварительного водопонижеиня при со­ оружении разрезных и выездных траншей широко применяют схемы

Рис. 4. Схема водопонижеиня при проходке сопряжений шахтного ствола с околоствольными выработками (по О. Б. Скиргелло):

линейного расположения водопонижающих либо водопоглощающих скважин.

При наклонных пластах, а также при вскрытии карьерного поля вблизи водонепроницаемого контура угольной залежи использу-

9