» » Влияние обводненности на горные работы

Влияние обводненности на горные работы

02.08.2016

Обводненность месторождений, определяемая количественно суммарным и удельным водопритоками, коэффициентами водообильности и фильтрации основного горизонта, является фактором, значительно осложняющим ведение открытой и подземной разработки месторождений на всех стадиях освоения — от вскрытия до подготовки и последующей отработки. Обводненность уменьшает устойчивость подземных горных выработок и бортов карьеров, способствует развитию в них таких опасных горно-геологических явлений, как плывуны, пучение и текучесть горных пород. Прорывы в выработки значительных масс воды разрушают крепление, оборудование, приводят к затоплению шахт, участков карьеров. Повышенная обводненность вызывает значительные затраты материалов и средств на осушение, водоотлив, сооружение барража.
Повышенная обводненность глинистых пород увеличивает их прилипание, вызывая уменьшение вместимости транспортного средства и снижение производительности горных машин. Влажность пород приводит к их смерзанию и слипанию, ухудшает качество добытого сырья, увеличивает затраты на перевозку горной массы.
Обводненность месторождения может значительно повлиять на выбор систем разработки. При наличии подземных вод требуется исключить возможные нарушения вышележащих пород путем применения систем разработки с закладкой. Высокая водоносность пород перекрывающей полезные ископаемые толщи (например, на КМА) вынуждает оставлять значительное количество руды в целиках для предохранения вышележащих пород от сдвижения.
При выборе систем подземной разработки особое значение придается наличию неосушенных песков и суглинков, карстовых полостей, заполненных водой, плывунов. В плывуне давление распространяется по закону, близкому к гидростатическому, поэтому он раздвигает канал в обрушенных породах и прорывается в горные выработки. По данным В.Р. Именитова, в практике рудников прорывы происходят через толщу отбитой руды и обрушенных пород высотой до 250 м (Зыряновский комбинат). Плывун распространяется по выработкам на расстояние 100—150 м со скоростью около 1 км/ч и более, разрушая крепь, оборудование и т.п. Вероятность прорыва плывуна особенно велика при обрушении руды и вмещающих пород, вызывающем резкое и неравномерное по площади опускание кровли выработок.
Значительную опасность при разработке представляют перекрывающие залежь глины и пески, которые находятся под обводненной толщей наносов. При избыточной влажности не только глины, но и чистые пески приобретают свойства плывунов. Ни одно из таких месторождений в мировой практике не разрабатывается системами с обрушением руды и вмещающих пород. Разработка ведется с применением камерно-столбовой или камерной системы с твердеющей закладкой, а также системы горизонтальных слоев с закладкой. При слабых рудах эффективна нисходящая слоевая выемка с закладкой.
Указанные сложные гидрогеологические условия отмечаются на крупных железорудных (Белозерское, КМА, Соколовское), полиметаллических (Зыряновское), медных месторождениях, что обусловливает применение рассмотренных систем разработки.
Сложные гидрогеологические условия определяют специфику технологических схем и процессов разработки угольных месторождений. Характерно, что при одинаковом развитии горных работ среднесуточный приток при проходке глубоких шахт и вскрытии ряда водоносных горизонтов будет значительно больше, чем при проходке неглубоких шахт.
При форсированной добыче угля на шахтах даже при увеличении водопритока коэффициент водообильности понижается. Как правило, наибольшие водопритоки наблюдаются при проходке ствола шахты, штреков и квершлагов. Последующие очистные работы значительно слабее влияют на водопритоки вследствие дренирования водоносных горизонтов капитальными и подготовительными выработками.
Величина, характер и динамика притоков воды в горные выработки различны. Они зависят от конкретных пространственных и временных соотношений схемы развития горных работ, гидрогеологической структуры месторождения и режима подземных вод. Постоянство притоков и продолжительность их существования зависят от природных запасов воды и условий их пополнения.
Трещиноватость пород, обусловленная ведением горных работ, усложняет прогноз режима шахтных вод. По мере продвижения очистных работ над выработанным пространством происходят обрушение и оседание пород, сопровождаемые появлением многочисленных трещин. Эти трещины пересекают водоносные горизонты, расположенные над очистным пространством, и достигают дневной поверхности, что вызывает дополнительный приток воды. С постепенным развитием очистных работ смещения пород нарастают, что сильно отражается на характере притоков воды в горные выработки.