13.Управление потоками подземных вод, притекающих к горным выработкам. Устройство пфз вокруг горных выработко. Загрязнение окружающей среды от хвостохранилищ.

Водопритоки и дренаж в горных выработках Наиболее крупные водопритоки (до 500 тыс.м³/сут), сущест­венно осложняющие условия ведения горных работ, формируются в массивах карбонатных пород, характерных для Уральской гор­норудной провинции. Гидрогеологические условия таких массивов характеризуются значительной фильтрационной неоднородно­стью, обусловленной прежде всего вертикальной гидрогеологиче­ской зональностью карбонатного массива, которая обычно прояв­ляется в образовании трех основных зон в разрезе: инфлюации трещинно-карстовых вод, активного подземного стока, замедлен­ного подземного стока. Соответственно, по мере заглубления гор­ных выработок приращение водопритоков к ним закономерно снижается. На проявления такой зональности накладывается влияние незакономерной неоднородности, обусловливаемой не­равномерной трещиноватостью массива, причем наибольшие во­допритоки формируются на участках повышенной трещиновато-сти и закарстованности, между которыми горные выработки могут быть слабо обводненными. Трещинно-карстовые воды карбонат­ных массивов, как правило, тесно связаны с водотоками, из кото­рых формируются значительная часть водопритоков в горные вы­работки (Плотников, Рогинец, 1987).

Основным средством управления водопритоками в горные выработки являются дренажные скважины: в карьерах, включаю­щие контурные системы насосных скважин, а в подземных выра­ботках, включающие системы сквозных скважин, забуриваемых в штрек с поверхности земли, и восстающих скважин, забуриваемых или забиваемых из штрека.

Для уменьшения водопритоков, необходимость чего особенно актуальна при наличии загрязненных подземных вод, используют­ся различные виды противофильтрационных завес (ПФЗ).

При изоляции участка потока небольшой глубины, в частности во­круг хвостохранилищ, применяются ПФЗ типа "стена в грунте", которая выполняется в виде траншеи, прокладываемой с помощью экскаваторов или специальных агрегатов и заполняемый глинистым материалом. Ко­эффициент фильтрации таких стенок составляет 10~² - 10"⁴ м/сут. Такие завесы делаются на всю мощность водоносного пласта до водоупора глу­биной до 20 м, а при использование специального оборудования глубиной до 50 м. Для создания ПФЗ на больших глубинах (порядка сотен метров) применяются инъекционные завесы, сооружаемые путем закачки в гор­ные породы (в основном, трещиноватые) тампонажных смесей под дав­лением. Использование инъекционных ПФЗ ограничивается их высокой стоимостью и неопределенностью надежности, связанной также с неясно­стью представлений о методах контроля сплошности завесы, основы ко­торых обычно составляют поинтервальные опытные нагнетания.

Гидрогеологическое прогнозирование эффекта от действия системы дренажа обычно осуществляется различным путем для потоков пластового строения и для массивов трещинных пород: для пластовых потоков используется методы геофильтрационных расчетов а для потоков в массивах трещинных пород из-за повышенной неоднородности в значительной мере приходится опираться на эмпирические и по­луэмпирические зависимости водопритоков в выработки от глуби­ны и площади их распространения. Во всех случаях гидрогеодинамические расчеты основываются на геофильт­рационный схематизации потока подземных вод с определением параметров по данным опытно-фильтрационных опробовании и наблюдении (ОФО и ОФН). Комплекс ОФО и ОФН должен уста­навливаться применительно к определенным геолого-гидрогеологическим условиям и технологии разработки МТПИ, обеспечивая достаточно ясное представления о всех элементах геофильтрационной схемы. В качестве основных видов ОФО обычно рекомендуется применять кустовые откачки. Однако спра­ведливость такой рекомендации нередко и не без оснований под­вергается сомнениям. Это особенно относится к опробованиям неоднородных массивов горных пород с водотоками вблизи разра­батываемого месторождения. В таких случаях опытные откачки нередко приводят к неопределенным результатам, а достаточно достоверные данные могут быть получены только на основание материалов опытно-эксплуатационного водопонижения (Норватов, 1988).

Большое значение для совершенствования гидрогеодинамиче­ского прогнозирования имеет постановка наблюдений за элемен­тами потока подземных вод в рамках мониторинга с его модель­ной и проектной ориентированностью. Особенно это относится к гидрогеологическому обоснованию крупномасштабных воздейст­вий объектов горных работ на поток подземных вод, которое осу­ществляется на основе регионального геофильтрационного моделирования с созданием ПДМ. При этом основными вопросами, подлежащими изучению, являются: условия питания и взаимодей­ствия водоносных горизонтов, связь подземных вод с водотоками и водоемами, включая гидроотвалы и хвостохранилища, гео­фильтрационные параметры водоносных и разделяющих пластов. Особенно важно использование данных натурных наблюдении для прогнозов водопритоков в массивах карбонатных пород, где мате­риалы гидрогеологической разведки обычно не дают возможности получить достоверное обоснование геофильтрационной схемати­зации.

Существенной проблемой на объектах горных работ является использование воды, поступающей в дренирующие устройства и горные выработки, для водоснабжения. Целесообразность такого решения несомненна, однако его реализация нередко осложняется трудностями оценки возможного водоотбора и организационной разобщенностью решения вопросов горных разработок и водо­снабжения. Наиболее сложным является обоснование качества воды, отбираемой в горных выработках, в соответствии с конди­ционными требованиями водоснабжения. С этой точки зрения значительно различаются дренажные воды, забираемые глубин­ными дренажными скважинами, и карьерные или шахтные воды, собираемые внутренними дренажными устройствами. При этом дренажные воды обычно достаточно хорошо защищены от внеш­них воздействий и их использование могут рассматриваться для хозяйственно-питьевого водоснабжения, а карьерные и шахтные воды имеют в значительной мере ухудшенное качество из-за по­вышенных техногенных загрязняющих воздействий и обычно мо­гут использоваться только для технических целей.

При наличии в глубоких горизонтах минерализированных вод, попадающих в область влияния дренажа, целесообразно орга­низовывать отбор дренажных вод для водоснабжения дифферен­цированно по глубине, отделяя дренажные скважины, откачиваю­щие пресные воды, от глубоких скважин, забирающих минерали­зованные воды. Следует иметь в виду особенность обоснования водоотбора из дренажных сооружений связанную с тем, что расче­ты водоотбора для водоснабжения должны производиться по ми­нимуму возможных водопритоков,тогда как при расчетах дренажа водопритоки оцениваются по их максимальному значению.

На условия эксплуатации некоторых месторождений сущест­венное влияние оказывает повышенная газоносность. Газонос­ность угольных месторождений нередко определяется процессами дегазации угольных пластов, залегающих ниже по разрезу рудных залежей (преимущественно метан, в меньшей степени углекислый газ), присутствие газов может быть также объяснено их глубин­ным происхождением (преимущественно углекислый газ, метан, сероводород). Основными путями миграции газа на рудных объек­тах является крутопадающие тектонические нарушения, сопровож­даемые зонами дробления, в том числе и по рудным жилам. Под­земные воды на объектах играют положительную роль в естест­венной дегазации угольных пластов и рудных тел, приобретая в зоне азотно-метановых газов сульфатно-кальциево-натриевый со­став и повышенную минерализацию. На рудных месторождениях, расположенных в области распространения многолетнемерзлых пород, насыщенные газом подмерзлотные воды имеют очень высо­кую минерализацию — от 40 - 60 до 270 - 370 г/л; по составу они относятся к хлоридно-кальциевым рассолам.

Присутствие природного газа усложняет техногенную обста­новку промышленного вскрытия рудных месторождений, — в под­земных горных выработках рудничный воздух интенсивно насы­щается углекислым газом и метаном, что требует принятия допол­нительных мер защиты для безопасности работ, а также при сбро­се рудничных вод на поверхность выделение газа загрязняет окру­жающую среду (Плотников, Рогинец, 1987).