Проблемы ведения горных работ в условиях обводнённости угольных месторождений Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

---------------------------------------------- © С.А. Данилов, 2010

УДК 622.271 С.А. Данилов

ПРОБЛЕМЫ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ В УСЛОВИЯХ ОБВОДНЁННОСТИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Показаны основные проблемы водопритока на угольном месторождении. Ключевые слова: водоприток, осушение, климатические, геологические, выработка.

✓"Обводнённость угольного ме-

^-^сторождения в процессе ведения горных работ усложняет вскрытие и эксплуатацию полезного ископаемого и создают неблагоприятную обстановку для работы механизмов и условий труда шахтеров.

В некоторых угольных бассейнах и на отдельных разрезах затраты на водоотлив и осушение составляют 30-40% стоимости по добыче полезного ископаемого, а иногда не окупаются стоимостью добываемого угля.

Поступление воды в забой обусловлено пересечением водоносных горизонтов, залегающих в кровле и почве разрабатываемого пласта их трещиноватостью и высокой гигроскопичностью.

По характеру, величине и продолжительности притоки подземных вод весьма разнообразны. Количественно это может быть выражено коэффициентом водообильности (К2), который представляет собой отношение количества воды

3

в м , откачиваемой за определенный период (обычно за год), к количеству добытого за этот период полезного ископаемого.

Изменение во времени обводнённости шахтных полей и горных выработок зависит от ряда природных и искусственных факторов.

Природные факторы включают:

а) климатические (количество выпадающих атмосферных осадков, температура, испарение, степень влажности и др.). Установлено, что в период паводков притоки воды в горные выработки увеличиваются на 30-40% по сравнению со среднегодовыми при горизонтальном залегании и иногда на 200-300% при развитии карста или наличии дизъюнктивных нарушений.

б) геоморфологические (рельеф местности, степень обнаженности коренных пород, наличие многолетней мерзлоты, поверхностных текущих вод и др.). Как правило, наиболее обводненными горными выработками являются те, которые расположены под долинами рек и оврагов.

в) геологические (литологический состав вмещающих уголь пород, структурные особенности, тектонические нарушения). Замечено, что наиболее сложные гидрогеологические условия наблюдаются на месторождениях, где пласт полезного ископаемого залегает между рыхлыми водопроницаемыми породами. Крепь горных выработок испытывает при этом горное давление во много раз большее, чем, если бы в кровле выработки залегали скальные породы.

Пески - плывуны также создают весьма неблагоприятные условия при ведении горных работ, даже при малой

общей обводнённости месторождения. Притоки здесь зависят от степени вскрытия пород горными выработками, мощности и состава покрывных отложений.

В скальных породах, при равномерной их трещинноватости, даже значительная обводнённость не осложняет ведение горных работ. При этом зоны тектонических нарушений (отдельные крупные тектонические трещины) или закарстованность пород могут неожиданно весьма осложнить ведение горных работ при мало дебитных ресурсах подземных вод. В таких случаях характерны большие водопротоки в горные выработки, внезапные прорывы, обрушение кро-ли и пр.

г) гидрогеологические (количество водоносных горизонтов, их мощность, напоры, гидравлическая связь с поверхностными водами, изменение водопроницаемости пород с глубиной и др., т.е. необходима количественная оценка гидрогеологических условий).

Искусственные факторы факторы обводнённости горных объектов:

К числу искусственных относятся:

а) вскрытие горными выработками незатампонированных скважин или старых заброшенных выработок. Обычно при ликвидации скважин глубинного водоотлива извлекаются обсадные трубы и производится их тампонаж вязким глинистым раствором или цементом. При плохом тампонаже скважин вода может прорваться в горные выработки, сопро-

вождаясь выносом обломочного материала, разрушением кровли и оборудования. В целях безопасности ведения горных работ бурение технических скважин прекращают за 2-3 метра до встречи с горной выработкой.

В старых заброшенных выработках может скапливаться большое количество воды. Как правило, такие воды кислые и агрессивны по отношению к оборудованию. Прорывы воды в действующие горные выработки весьма опасны и носят катастрофический характер.

б) способ и системы разработки. При проведении горных работ с обрушением кровли на поверхности образуются локальные понижения в рельефе (воронки, трещины), которые способствуют скоплению застойных вод и проникновению их в более глубокие горизонты и непосредственно в горные выработки.

При таких условиях посадку лавы можно производить только при мощной толще пластичных пород (глин, аргиллитов, пластичных глинистых сланцев), в которых в зоне обрушения не возникают открытые трещины. Особую роль этот фактор приобретает, если горные выработки расположены в долинах рек и балок.

Все это в совокупности обязывает при оценке условий обводнённости месторождения учитывать характер взаимодействия каждого из природных и искусственных факторов в формировании режима притока вод. ШИН

— Коротко об авторе -----------------------------------------------------------

Данилов С.А. - аспирант, Иркутский государственный технический университет, rector@istu.edu