В развитие положений промышленной гидрогеологии, изложенных в учебниках и монографиях, следует отметить особенности гидрогеологических условий освоения месторождений и систем водозащиты при их комбинированной разработке.
Первая и наиболее характерная особенность связана с законами гравитации в гидродинамических процессах и геометрией горных работ (пространственной компоновкой открытых и подземных горных разработок).
1. Геометрия компоновки горных технологий. Из анализа этого фактора следует, что при последовательной открыто-подземной разработке месторождения задача обеспечения водозащиты горных работ во многом решается на первом этапе освоения месторождения.
И это остается справедливым независимо от того, какая из комбинируемых (открытая или подземная) технологий оказывается опережающей.
Однако на втором этапе потребуются дополнительные инвестиции, время и проведение строительно-монтажных работ для приспособления эксплуатационных возможностей системы водозащиты, обслуживавшей предшествующую технологию горных работ, для условий последующей технологии.
Другое дело, одновременная открыто-подземная разработка месторождения. В этом случае (при условии ведения горных работ по единому проекту) появляется возможность сооружения оптимальной системы водозащиты всего комплекса открытых и подземных горных выработок.
При разработке месторождения как открытыми, так и подземными технологиями формируются техногенные режимы подземных вод, которые характеризуются тем, что основными контурами разгрузки становятся горные выработки и дренажные сооружения.
Причем интенсивность разгрузки, размеры этих зон находятся в тесной связи с динамикой развития открытых и подземных добычных работ.
2. Водопритоки в карьер и рудник снижаются вследствие истощения запасов подземных вод. В то же время они могут и возрастать в связи с увеличением общей площади горных разработок. Величины водопритоков зависят также от способа управления кровлей при подземных очистных работах, от скорости подвигания фронта горных работ в карьере и руднике, других технологических факторов.
При комбинированной разработке одновременно открытым и подземным способами характер и объемы водопритоков зависят от сформировавшихся гидрогеологических и технологических условий.
Если водоносные пласты приурочены к верхней части геологического разреза и расположены выше отметки дна карьера, водопритоки перехватываются карьером или его дренажной системой, которая в этом случае становится единой с подземным рудником. Водоотлив последнего принимает остаточные притоки в подземные горные выработки, а также поступающие технологические воды.
В том случае, когда водоносные пласты расположены ниже отметки дна карьера, его водозащита ограничивается карьерным водоотливом, а дренажная система сооружается для защиты подземных горных выработок.
И, наконец, если водоносные пласты распределены по всему вертикальному разрезу месторождения, водопритоки формируются по обеим предыдущим схемам, а дренажные системы могут быть ориентированы как на раздельную для карьера и рудника, так и на совместную водозащиту их горных выработок.
При последовательной комбинированной разработке месторождения водопритоки формируются по одной из предыдущих схем и в соответствии с технологиями горных работ, определяемыми во многом вариантами вскрытия месторождения (см. табл. 10.1).
Оценка водопритоков в горные выработки.
1. Наиболее простой и в то же время надежной формой прогнозирования водопритоков является использование коэффициента водообилъности, представляющего отношение объемов откаченной из выработок воды Q к объему добытой за расчетный период горной массы (или полезного ископаемого) А:
т.е. корреляционной зависимости, установленной по данным статистических производственных материалов или на основе результатов исследований.
Обычно этот прием дает надежные результаты прогнозирования водопритоков Q при сохранении технологии горных работ.
2. Формула (12.16) получена на основе метода аналогий и представляет его упрощенный вариант.
В более строгой форме метод гидрогеологических аналогий используется при отсутствии сведений о фильтрационных параметрах дренируемого массива пород.
Для прогнозирования водопритоков в горную выработку Qп в простейшем случае составляется равенство (по известным Qa и Ha)
где Qn и Qа — водоприток прогнозируемый и к объекту-аналогу соответственно; Hn и Ha — понижение уровней напоров в дренируемых водоносных пластах на прогнозируемом объекте и объекте-аналоге соответственно.
3. Широкое распространение получили аналитические методы прогнозирования водопритоков в горные выработки.
Так, расчет водопритоков к карьерам раздельно по каждому водоносному пласту выполняют по формуле «большого колодца»:
• для стационарного режима фильтрации
где T — проводимость пласта; So — понижение напора относительно естественного уровня на контуре карьера; ro — приведенный радиус карьера; R — приведенный радиус области фильтрации;
• для нестационарного режима фильтрации
где а — коэффициент пьезопроводности пласта; t — время от момента вскрытия пласта.
При определении водопритоков в подземные горные выработки во многих случаях можно воспользоваться аналитическими зависимостями типа (12.18) и (12.19) с определенными поправками.
Общий водоприток в этом случае получают как сумму двух слагаемых: водопритока по контуру в плане («бокового водопритока») и притока по площади горных работ.
Если «боковой водоприток» можно подсчитать по зависимостям (12.18) или (12.19), то приток по площади очистных работ определяют по формуле
где kz — коэффициент фильтрации массива вкрест напластования пород в пределах интервала Z (рис. 12.7); Hz — фиксированный напор в водном объекте (отсчитывается от верхней границы зоны водопроводящих трещин); F — площадь очистных работ в контурах водоносного объекта.
При комбинированной разработке месторождения особенно важной является проблема взаимодействия различных горных выработок, например выработок карьера и подземных в целом или каких-то выделенных участков в них.
Определение интегральных водопритоков в каждой из взаимодействующих выработок в этом случае осуществляют посредством решения системы уравнений
где Rn — расчетный радиус области фильтрации для каждой из взаимодействующих выработок; rn-k — расстояние между выработками n и к.
Формула (12.21) используется для условий стационарного режима фильтрации.
- Основные характеристики водоносных толщ
- Общие положения о водозащите горных выработок при комбинированной разработке
- Проветривание рудника и карьера при подземной разработке с поддержанием выработанного пространства
- Проветривание рудника и карьера при наличии зон с активной аэродинамической связью с поверхностью
- Проветривание совокупности открытых и подземных горных выработок
- Оптимизация схем вскрытия месторождений при комбинированной разработке
- Раздельная схема вскрытия месторождений при комбинированной разработке
- Единая схема вскрытия месторождений при комбинированной разработке
- Классификация схем вскрытия месторождений при комбинированной разработке
- Основные понятия о вскрытии и подготовке месторождений при комбинированной разработке