CC BY
42
А.А. Григорьев, 2010
УДК 622.271.333
В.П. Лушпей, Ю.А. Васянович, А.А. Григорьев
СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ БУРО УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗОВ НА СОСТОЯНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
~П структурном отношении большинство буроугольных месторождений Дальнего Востока в пределах осваиваемых территорий имеют мульдообразную форму (Павловское, Бикинское, Райчихинское), за исключением Ерковецкого месторождения. Углы падения пластов
угля изменяются от О0 в центральной части мульд до 20-300 на выходах пластов под наносы, на отдельных участках до 40-500 (разрез Лучегорский-2). Породы вскрыши на буроугольных месторождениях представлены переслаивающимися глинистыми и песчаноглинистыми слабыми формациями.
В гидрогеологическом отношении разрабатываемые буроугольные месторождения относятся к сложным.
На Павловском и Ерковецком месторождениях выделяются три основные водоносные комплекса: надугольный, угольный и подугольный. Если питание верхнего надугольного горизонта происходит за счет речных вод и атмосферных осадков, то воды нижних горизонтов являются напорными.
Г идрогеологические условия Бикинского буроугольного месторождения отличаются большим количеством синклинально залегающих водоносных пластов, их неравномерной водообильностью в плане и разрезе и слабой естественной разгрузкой при значительном пополнении запасов подземных вод в результате инфильтрации большого количества атмосферных осадков. По данным проведенных нами исследований почти 80 % общекарьерного водопритока составляет поверхностный сток. Основной причиной неосвоения проектной мощности Ерковецкого разреза является весьма высокая обводненность и водопроницаемость вмещающих пород (см. таблицу).
Сравнительная оценка обводненности буроугольных месторождений Дальнего Востока
Разрез Длина фронта горных работ, м Годовой объем добычи, тыс. т Водоприток в разрез, тыс. м3/год Коэффициент водообильности, м3/т
Лучегорски й-1 6900 3509,8 14107 4,02
Лучегорски й-2 2300 2014,9 4850 2,41
Павловский 5200 3500 7895 2,26
Ерковецкий 8400 1750 42650 24,37
Фактические водопритоки оказались в 2-2,5 раза выше прогнозных (до 4-6 тыс. м3/час). Основное водопоступление в горные выработки создается за счет надугольных и угольных водоносных горизонтов. Принимаемые при строительстве и в процессе эксплуатации разрезов меры по предварительному осушению пород за счет водопонижающих скважин не обеспечивают существенного снижения притоков воды в горные выработки.
В таблице приведены среднестатистические данные за последние три года работы осушительных систем на разрезах Дальнего Востока. Таким образом, разработка обводненных месторождений сопряжена с необходимостью откачки загрязненных подземных вод и вод поверхностного стока от 2,5 до 24 м3 на каждую тонну добытого угля. Общий объем загрязненных карьерных вод, сбрасываемых ежегодно в естественные русла и искусственные сооружения, по этим разрезам составляет около 70 млн. м3. Для снижения негативного воздействия буроугольных разрезов на состояние водных ресурсов традиционно и в большей степени принимаются меры, направленные на уменьшение водопритоков в горные выработки.
Исследования надежности систем водопонижения грунтовых вод на Павловском и Лучегорском разрезах показали, что наиболее эффективным способом снижения водопритоков
является перехват поверхностного стока системой нагорных и дренажных канав. Причем для снижения объемов «проскоков» атмосферных и ливневых вод водоотводные канавы следует оборудовать лотками.
Анализ работы осушительной системы Ерковецкого разреза за 15 лет с момента пуска в эксплуатацию 1-го эксплуатационного участка показывает, что между количеством действующих скважин глубинного дренажа, количеством откаченной из разреза воды и производительностью добычного оборудования существует тесная прямо пропорциональная зависимость (рис.). Причем общий объем карьерного водоотлива в меньшей степени определяет производительность добычного оборудования, в большей степени на производительность добычного комплекса влияет объем откачки воды водопонижающими скважинами. Следовательно, повышение производительности водопонижающих скважин, их надежности - это первостепенная задача по сохранению водных ресурсов при отработке действующих эксплуатационных участков и проектировании перспективных участков на этом месторождении.
По прогнозу суммарный водоприток в разрез оценивался следующим образом: водопонижающие скважины - 3060 м3/час, карьерный водоотлив - 540 м3/час. Однако из-за того, что из 100 пробуренных скважин в период 1999-2000 гг. в разные годы в рабочем состоянии находилось от 42 до 68 скважин, на долю карьерного водоотлива приходился водоприток в объеме 3000^3100 м3/час. Результатом такого перераспределения объемов откачки воды явилось чрезмерное увлажнение массива рабочего борта, приводящее его в текучее состояние с последующим оплыванием пород в разрезную траншею, что приводило к частым и длительным остановкам вскрышных, добычных и транспортных работ. Снижение водопритоков в выработанное пространство, особенно для условий Ерковецкого месторождения, является важной задачей экологического характера, решение которой снизит нагрузку на экосистему.
Наиболее приемлемым способом снижения водопритоков в горные выработки в этих условиях является повышение эффективности предварительного осушения с помощью линейной системы водопонижающих скважин и передовых дренажных траншей, проводимых на флангах разреза. Комбинация этих методов защиты от попадания подземных вод в карьерное пространство позволит снизить напоры подземных вод на 70-80 % от первоначальной величины. Для снижения затрат на проведение передовых дренажных траншей их следует располагать вдоль проектного контура в торцевых частях разреза, что не приведет к увеличению среднего коэффициента вскрыши, хотя в первые годы эксплуатации текущий коэффициент вскрыши несколько возрастет.
Фактические показатели работы системы осушения на разрезе Ер
Другой причиной высокой водообильности на Ерковецком разрезе является значительная (до 50-55 %) величина обратной инфильтрации откачиваемой воды в разрез из близрасположенных прудов-отстойников, водоотводных канав, в которые сбрасывалась откачиваемая вода. Это еще раз подтверждает правильность выводов о необходимости оборудования водоотводных канав
лотками для исключения обратной инфильтрации откаченной воды, а, следовательно, и меньшего загрязнения ее механическими примесями, втш
— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------
Лушпей В.П. - доктор технических наук, профессор, nudpo-tiiot@maü.ru, Васянович Ю.А. - доктор технических наук, профессор, проректор по АХР и С, зав. кафедрой,
Григорьев АА - кандидат технических наук, доцент, interrex@mail.ru, Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева), г. Владивосток.
