герб

ГОСТы

флаг

Пособие к СНиП 2.02.01-83 Пособие по проектированию защиты горных выработок от подземных и поверхностных вод и водопонижения при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ
(ФУН
Д АМЕНТПРОЕКТ) ГОССТРОЯ СССР

ПОСОБИЕ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЗАЩИТЫ
ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
ОТ ПОДЗЕМНЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
И ВОДОПОНИЖЕНИЯ
ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
И ЭКСПЛУАТАЦИИ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

(к СНиП 2.06.14-85
и СНиП
2 .02 .01 -83 )

Утверждено
приказом
ГПИ Фу н дам ентп роект
Госстроя
СССР
от
11 августа 1988 г. 228

Москва

Ар е ндное производственное
предприятие ЦИТП

1991

Содержит положения по выбору систем защиты, карьерного и шахтного водоотлива , дополнительные данные для выполнения проектных работ. Приведены примеры расчетов во допони жен ий.

Для инженерно - технических работников проектных, изыскательских и строительных организаций.

При пользовании Пособием следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале «Б ю ллетень строительной техники», «Сборнике изменений к строительным нормам и правилам» и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарта СССР.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящ ее Пособие детализирует положения СНиП 2.06.14-85 «Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод» (в дальнейшем «защита») в части выбора систем защиты, карьерного и шахтного водоотлива, требований к изысканиям инженерных набл юдений при строительстве и эксплуатации горных предприятий и положения разд. 18 СНиП 2.02.01-83 «Проектирование водопони жени я» , а также общие для указанных СНиП положения по водопони зит ел ьны м и водоот вод ящи м устройствам, расчетам водопони жени я и водоотвода.

Примеры, приведенные в Пособии, - абстрактные, однако они в основном базируются на апробированных на практике решениях. При этом не соблюдается строгое следование ни природным условиям объекта прототипа, ни осуществленным на нем проектным решениям.

Издание материалов к СНиП 2.06.14-85 и СНиП 2.02.01-83 в данном Пособии позволяет избежать лишних повторений и облегчает следование ссылкам на данные, приведенные в разных частях.

Пособие разработано:

Фунд аментп роектом Госстроя СССР (М .Л. Моргулис - разд. 1 - 9, 11, 14, Н .В . Бара нова - разд. 1, Н .Н . Во ден ко - разд. 5, Г .Г. Голубков - разд. 8, 14, В .К . Демидов - разд. 1, 5 - 8, 14, Д .П. Ефимович - разд. 1 - 3, 5 - 11, В .Н . Иванов - разд. 14, А . В. Ильин - разд. 2, 4, 8, Н.В . Ка рякина - разд. 11, Е .А. Киселева - разд. 7, 8, 14, М .Н. Пинк - разд. 2, 5 - 8, 11, 14, И .С . Рабинович - разд. 2 - 4, 7 - 9, 12, 14, 15, канд. техн. наук Г .А. Разумов - Лучевые скважины и водозаборы в разд. 9, 14, Н .М . Уткина - разд. 1, 2, 4, 5, 14, Б .Н . Фомин - разд. 8, 11);

- с участием ВИОГЕМа Мин мета СССР (В .Е. Анп илов - Лучевые скважины и водозаборы в разд. 9, 14, Б .П . Воропаев - разд. 2, 3, кандидаты техн. наук Г .И . Ген зел ь - разд. 16, Е .С. Гладчен ко - разд. 2, 9, 16, Е .Б. Добровольский - разд. 9, Ю .И. Ляп ин - разд. 2, В .П . Пет риченко , Ю .В. Пономаренко, В.М. Чуйко - Лучевые скважины и водозаборы в разд. 9); Гипроц ветмета Минмета СССР (Л.А. Б ерезуц кая - разд. 2, В .Е. Лурье - разд. 4, С .Н . Максимов - разд. 4, С .В . Пармуз ин - разд. 2, 4); ВНИИОС Па им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР (А.Б. Мещанский - разд. 6, 7, 9, 10, Иглофильтры в разд. 14); ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР (канд. техн. наук К .С. Боголюбов - разд. 15); ВНИИ ВО Госкомприроды СССР (кандидаты техн. наук М .С. Коваленко, В.И. М ухоп ад - разд. 13); Южг ипро шахта Минуг леп рома СССР (В .К. Деньгуб, А.В. Курман аевский - Подземные насосные станции в разд. 4).

Пособие разработано под общей редакцией М .Л . Моргулиса.

ЧАСТЬ I. СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ОТ ПОДЗЕМНЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД (К СНиП 2.06.14-85 )

1. ТРЕБОВАНИЯ К ИЗЫСКАНИЯМ

Общие положения

1.1 . Общее инженерно- геологическое изучение месторождений полезных ископаемых, включая гидрогеологические исследования, ведется с начала геологоразведочных работ. Оно должно быть направлено на получение исходных данных для проектирования горных предприятий, в том числе защиты горных выработок, и должно отвечать требованиям нормативов Мингео СССР, а также СНиП 2.06.14-85.

1 .2 . В общем случае для проектирования защиты горных выработок должны быть изучены все стороны природной обстановки на месторождении - физико- географические, гидрометеорологические, геологические, гидрогеологические и инженерно- геологические условия.

При изучении природных условий должны быть использованы фондовые и литературные источники, а также материалы систематических н аблюдений станций и постов в районе месторождения.

1 .3 . В материалах изысканий дол жн ы быть освещены экологические особенности р айона месторождения и определены условия сохранения окружающей среды.

Материалы изысканий должны способствовать прогнозированию влияния на окружающую среду искусственного понижения уровня подземных вод и устройства противофил ьтраци онны х завес.

1 .4 . Природные условия должны быть освещены в пределах ожидаемой зоны депрессии подземных вод, областей их питания и бассейна питания поверхностных вод.

Физико-географические данные

1 .5 . Физико-географическое изучение должно отражать особенности рельефа территории месторождения, географические факторы, влияющие на климат района, распространение грунтов с особыми свойствами, подверженность территории опасным геологическим процессам.

1 .6 . В результате изучения рельефа должны быть отмечены его характерные формы (хребты, возвышенности, котловины), расчлененность, характеристика и глубина вреза речных долин, характеристика овражной сети и другие данные, определяющие условия поверхностного стока.

1 .7 . Географические факторы, влияющие на климат, - широта и высота местности, близость ее к морю, растительный покров, распространение горн ых пород с особыми свойствами (п росад очны е, набухающие, вечномерзлы е и т.п.), места сброса рудничных вод - должны изучаться в процессе изысканий и составлять предмет специальных очерков или разделов общих отчетов по изысканиям.

1 .8 . В случае подверженности территории месторождения опасным геологическим процессам - оползням, обвалам, селям, лавинам, карсту, землетрясениям, вулканизму - в материалах изысканий должны содержаться подробная характеристика таких проявлений и прогнозы их влияния на эксплуатацию месторождения.

Климат и гидрометеорологические данные

1 .9 . При изучении климата необходимо устанавливать: количество атмосферных осадков (твердых, жидких), их распределение по сезонам, интенсивность выпадения осадков, максимальное количество за сутки, толщину и длительность снегового покрова, интенсивность снеготаяния; среднемесячную температуру воздуха, амплитуды колебания температур за сутки; преобладающие направления ветра; максимальную скорость ветра; глубину сезонного промерзания и оттаивания грунтов; влажность воздуха по сезонам.

При изучении гидрологических условий следует выявит ь:

состав коренных и аллювиальных пород, слагающих дно и берега водотоков и водоемов, их мощность , фильтрационные свойства, наличие водоупорных пород, отделяющих водотоки от рудной зоны;

расход и сток рек и других водотоков, их режим, условия питания по временам года, характеристику водосборных бассейнов, испарение с водной поверхности; химический состав поверхностных вод; взаимосвязь поверхностных водных объектов с водоносными слоями горных пород, карстовыми полостями и тектоническими зонами.

Геологическое строение

1 .10 . К геологическим факторам, имеющим важное значение для проектирования защиты горных выработок, относятся:

геологическая структура района , особенности геологического разреза, условия и глубина залегания полезного ископаемого, простирание и падение слоев горных пород;

ли то лого- пет рографи ческий состав пород, их изменчивость в плане и разрезе, мощность слоев;

наличие ослабленных прослоев, рыхлых песчаных пород , текучих и мягкопл ас ти чны х глинистых пород, сильно трещиноватых и вывет релы х пород; пород с особыми свойствами (п росадочны х, набухающих и др.);

тектоническое строение месторождений, наличие зон крупных тектонических нарушений, зон дробления пород , простирание, падение и ширина разломов, характер и амплитуда смещений; т рещин оватость пород, число и генезис трещин, характер заполнителя, закарстованн ость и к авернозность горных пород.

Изучение гидрогеологических и инженерно-геологических условий

1 .11 . При изучении гидрогеологических условий следует отмечать:

общие гидрогеологические условия района, характер водоносности пород, глубину залегания, условия питания и разгрузки подземных вод, статические и динамические запасы их;

число водоносных слоев, их толщину и распространение, литологиче ск ий состав водосодержащи х и водоупорных пород, распространение по площади, близость к полезным ископаемым;

статические и пьезометрические уровни подземных вод в водоносных слоях, характеристику водоносных слоев , размеры гидростатического давления на кровлю и почву полезного ископаемого, гидравлическую взаимосвязь между отдельными водоносными слоями, связь подземных вод с поверхностными водотоками и водоемами;

гидрогеологические параметры водоносных слоев, влияющие на размер притока воды в горные выработки - коэффициенты фильтрации, водопроводи мость, водоотдачу;

химический состав и температуру подземных вод, их минерализацию и агрессивность , пригодность для водоснабжения;

физико-механические свойства, характеристики горных пород и инженерно-геологические характеристики всех аномальных зон (зон сдвижения горных пород, дробления, кавернозно сти , зак арстован ности , вы вет релости тектонических разломов и т.п.).

1 .12 . В составе гидрогеологических и инженерно- геологических изысканий следует предусматривать:

гидрогеологическую и инженерно - геологическую съемку месторождения;

бурение гидрогеологических, инженерно-геологических скважин и при необходимости проходки горных выработок (шурфов, шахт, штолен, расчисток) с отбором образцов для лабораторного определения физико - механических свойств горных пород из основных литологи чески х разностей;

гидрогеологическую документацию инженерно - геологических выработок (режим бурения, наблюдения за промывочной жидкостью, описание состава и состояния пород, замеры уровней воды);

лабораторное изучение физико-механических свойств горных пород;

полевые исследования прочностных свойств горных пород в условиях их природного залегания;

изучение химического состава подземных вод, режимные наблюдения за уровнями подземных вод по сети наблюдательных скважин в течение не менее 1 -1 ,5 лет;

опытные кустовые и одиночные откачки , нагнет ания, наливы для определения гидрогеологических параметров (коэффициента фильтрации, водоотдачи, пь езопроводн ост и и др.);

геофизические исследования для решения инженерно-геологических и гидрогеологических задач.

1 .13 . Гидрогеологическую и инженерно-геологическую съемку следует производить на основе данны х вышеперечисленных физико- геологических исследований.

В состав гидрогеологической и инже н ерно-геологической съемки входят маршрутные обследования, проходка одной, двух разведочных выработок на каждом геоморфологическом элементе обследуе мой территории, картирование выходов на поверхность коренных пород.

Съемка проводится в пределах изучаемой террито рии (см. п. 1.4.) в масштабе 1:5000 или 1:10000 для получ ения предв арительного представления о районе исследований.

При картировании физико-геологических явлений необходимо отмечать площадь их проявления, приуроченность к определенным формам рельефа и видам горных пород, условия и причины их возникновения, формы проявления и развития.

1 .14 . Буровые и горнопроходческие работы выполняются в целях:

уточнения геологического разреза на отдельных участках месторождения, состава, мощности, особенностей залегания горных пород;

отбора образцов горных пород и проб подземных вод для лабораторных исследований, установления глубины з алегания подземных вод и их режима;

проведения опытных откачек (наливов, нагнетаний), полевых исследований горных пород, геофизических и зонди ро вочны х работ;

уточнения данных о зонах дробления, тектонических разломов, карста, оползней и других неблагоприятных явлений;

создания сети скважин для режимных наблюдений.

1 .15 . В состав буровых и горнопроходческих работ входит бурение специальных гидрогеологических и ин женерно- геологических скважин, проходка шахт, шурфов, расчисток.

В случа ях необходимости изучения условий залегания пород и зон т рещи новатости следует предусматривать горные выработки - шахты, штольни, шурфы, прорези, ра счистки.

1 .16 . Осно вным требованием к методам бурения инженерно-геологических скважин является обеспечен ие макси мального выхода керна (не менее 80 % ) минимальн ым диаметром 85 - 90 мм и сохранение естественной влажности и сложения образцов гру нта, отбираемых для определения физико-механических и прочностных сво йств лабораторными способами.

Бурени е гидрогеологических скважин должно про води тьс я, как правило, способами, исключающими глиниз ацию стенок скважины.

Применение глинистой промывки допускается тол ько при обеспечении надежной разгл ини зации скважин.

При из учении отдельно го водоносного слоя в скважине должна бы ть обеспечена надежная и зо ляции изучаемого слоя от других путем перекрыти я их обс адны ми трубами с применением тампонажа зат рубного пространства.

В процессе бурени я ск важин и проходки горных выработо к ведутся тщательные запи си в документации: описывается лит ологи чес кий состав и физиче ское с остояние грунтов, отмечается уровень появления и устан овлени я подз емн ых вод, проводятся набл юдени я за вы ходом керна, потерей промывочной жидкости, устойчив остью пород в ст енк ах скважины.

1 .17 . Пла номерный отб ор об ра зцов горн ых пород производится из осн овн ых литологи че ских разностей, выделенных инженерно-геологических элементов, из ослабленных зон и контактов пластов.

Отбор образцов из горных выработок и естественных обнажений, их упаковку и доставку в лабораторию следует производить в соответствии с ГОСТ 12071-84.

Число отбираемых образцов с ненарушенной структурой должно позволить изучить с достаточной полнотой физико-механические свойства грунтов каждого выделенного инженерно-геологического элемента, ослабленных зон и контактов пластов для получения нормативных и расчетных характеристик.

1 .18 . Прочностные и деформационные свойства грунтов должны изучаться на образцах ненарушенной структуры.

Лабораторные исследования состава, свойств и состояния горных пород должны проводиться методами, предусмотренными государственными стандартами с учетом условий работы грунта в горных выработках в периоды их строительства и эксплуатации.

При выборе методики исследований необходимо учитывать статические и динамические нагрузки в природном состоянии и при эксплуатации горных выработок, степень увлажнения пород, ориентировку основных напряжений по отношению к напластованию и слоистости пород.

1 .19 . Число испытаний для каждой литологи ческой разности пород может меняться в зависимости от изменчивости свойств грунта в плане и по глубине.

В соответствии с ГОСТ 25100-82 для разных классов нескальных и скальных грунтов необходимо определять:

для песчаных пород - минералогический и гранулометрический составы, удельный вес, естественную влажность, пористость, максимальную молекулярную влагоемкость , водоотдачу, коэффициент фильтрации, угол внутреннего трения, удельное сцепление (если оно обнаружено);

для глинистых нескальных пород - минералогический состав, пластичность, удельный вес, естественную влажность, пористость, угол внутреннего трения, удельное сцепление, модуль деформации, набухание, размокани е, усадку;

для скальных пород - минералогический состав, удельный вес, сжимаемость, временное сопротивление сжатию, размяг чаемость , морозостойкость, водопоглощени е, водонасыщ ение.

Для скальных трещиноватых пород определяется ориентировка трещин, их густота, ширина, соста в и характер заполнителя.

Для горных пород с особыми свойствами дополнительно определяются:

для прос адочны х грунтов - величина относительной п рос ад очн ости , общее содержание и состав воднорастворимых солей, содержание гумуса;

дл я засоленны х грунтов - состав и количественное соде ржание легко- и средн ераст вори мы х солей;

для на бухающих грунтов - величина относительно го набухания или усадки, величина свободного набухания, да вление и влажность набухания;

для вечн омерзлы х грунтов - температура, льди стость , тепл офи зи ческие свойства, величина относительной осадки при оттаивании, определяемые по СНиП 2.02.04-88.

1 .20 . Обработку опытных данных лабораторных исследований следует проводить с помощ ью математической статистики ( ГОСТ 20522-75 ).

Нормативные и расчетные значения характеристик грунта вычисляются для каждого выделенного инженерно-геологического э лемента с учетом данных полевого изучения горных пород.

1.21. В задачи полевы х испытаний входят:

получение дополнительных данных, которые позволяют принимать поправочные коэффициенты к расчетным характеристикам горных пород, получаемым по материалам лабораторных определений (например, коэффициент ослабления в натуре для удельного сцепления);

определение характеристик горных пород в случаях, когда отобрать образцы для лабораторных исследований затруднительно, и в случаях, когда целесообразнее исходить из данных полевых, а не лабораторных испытаний;

получение дополнительных данных дл я выделения инженерно-геологических элементов;

выявление и оконту риван ие линз и прослоев слабых горных пород (например, рыхлых песков);

определение глубины залегания кровли скал ьных и обломочных пород.

Полевые испытания включают испытания горных пород п рес сиомет рами и штампами в скважинах и в горных выработках, статическое и динамическое зондирование, срезы целиков в горных выработках.

Полевые испытания грунтов следует предусматривать с учетом предполагаемых статических и динамических нагрузок в условиях проходки и эксплуатации горных выработок.

1 .22 . Полный объем лабораторных и полевых исследований физико-механических свойств горных пород должен быть установлен с учетом требований СНиП 2.06.14-85 и нормативных материалов по проектированию соответствующих видов сооружений и мероприятий по обеспечению устойчивости горных выработок.

1.23 . Отбор проб воды осуществляется из специальных гидрогеологических скважин, оборудованных фильтрами на определенные водоносные слои. Скважины рекомендуется располагать по створам, достигающим гидрогеологических границ водоносного слоя. Отбор проб воды производится поин терв ал ьно после установления уровня и осветления воды в скважине.

Подземные воды, содержащиеся в слоях горных пород большой толщины и однородного состава, опробуют в верхней и нижней частях слоя. Пробы воды рекомендуется отбирать из разных слоев и прослоев водосодержащи х пород. Для определения агрессивного воздействия и корроз ионной активности подземных вод пробы воды отбираются в соответствии с ГОСТ 9.015.-74.

1 .24 . Из учение химического состава подземных вод в комплексе изысканий для проектирования защиты горных выработок имеет следующие цели:

определение необходимых мероприятий для использования откачиваемых вод и обеспечения охраны окружающей среды при необходимости их сброса;

выявление вредных воздействий подземных вод на защитные сооружения и устройства (зарастание фильтров, агрессивность по отношению к бетону и металлам и др.);

установление (в совокупности с другими данными) условий питания и разгрузки водоносных слоев, наличия взаимосвязи между водоносными слоями и поверхностными водами;

изменения химического состава подземных вод по площади месторождения, глубине и во времени.

1 .25 . Опытные откачки, наливы, нагнетания предназначаются для определения:

фильтрационных характеристик водоносных слоев - коэффициента фильтрации, водопровода- моста, водоотдачи, у ро внепро водн ости , пь езоп ро водности , параметров перетекания;

взаимосвязи между водоносными слоями и связь их с пове рхностными водами.

По сравнению с наливами и нагнетаниями опытные откачки более эффективны, так как они точнее характеризуют водоносные слои и процесс водопониж ени я.

1 .26 . Опытные откачки следует назначать кустовые и одиночные. При кустовых откачках используется опытный куст, состоящий из одной или нескольких центральных и ряда наблюдательных скважин. Из центральных скважин производит ся откачка, отбор проб на химические анализы и замеры уровня воды, из наблюдательных - ведутся наблюдения за изменениями в процессе откачек уровней, а иногда также за химическим составом и температурой воды.

Центральные скважины, если их несколько, располагаются, как правило, по многоугольнику (или кругу), имитируя кольцевую систему, рассматриваемую как «большой колодец», наблюдательные - по лучам от центра системы в разные стороны, чаще всего по направлению потока и перпендикулярно к нему.

Одиночные откачки из отдельных скважин (без наблюдательных) позволяют получить лишь приближенные значения фильтрационных характеристик горных пород. Однако их применение (из-за мобильности и небольших затрат) в большом количестве позволяет осветить изменчивость фильтрационных свойств горных пород на большой территории.

Опытные наливы и нагнетания рекомендуется применять (с той же целью, что и откачки) при отсутствии необходимого оборудования для опытных откачек: наливы - в основном при изучении фильтрационных свойств трещиноватых скальных пород, нагнетания (под повышенным давлением) - при низких фильтрационных свойствах пород.

С помощью откачек (наливов, нагнетаний) можно изучать водоносный слой или его отдельные зоны (участки, интервалы) по высоте. Однако данные зонного изучения недостаточно точны, и их использование целесообразно, в основном, для сравнительных оценок изменения фильтрационных свойств горных пород по высоте (толщине) водоносного слоя.

1.27 . В результате геофизических исследований в комплексе с буровыми, горнопроходческими, лабораторными и полевыми следует выявлять:

дифференциацию геологического разреза в за висимос ти от состава, состояния и условий залегания грунтов;

глубину залегания подземных вод, мощность водоносной толщи, скорость и направления движения, области питания и разгрузки;

зоны тектонических нарушений, повышенной тре щин оватости , карстовых пустот, древних долин;

характеристики оползневых процессов, зон мерз л ых пород, развития таликов, подземного льда.

1 .28 . В состав геофизических исследований следует включать электроразведку, сейсморазведку, резисти вимет рию, каротаж и др. (табл. 1 ).

Выбор методов определяется конкретными условиями исследований и поставленными задачами. Наиболее эффективно применение нескольких геофизических методов. Интерпретация геофизических материалов проводится с учетом данных » бурения скважин, проходки горных выработок, лабораторных и полевых иссл едований свойств и состава горных пород.

Таблица 1

Задачи исследований

Геофизические методы

Определение строения массива

Определение рельефа поверхности скальных и мерзлых пород. Установление толщины слоя нескальных (немерзлых) пород

Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ ), метод преломленных волн (М ПВ) , электропрофилирование (ЭП), электропрофилирование методом кажущегося сопротивления (ЭПКС), электропрофилирование методом двух составляющих (ЭП МДС)

Расчленение разреза. Установление л и тологи ческих границ и глубины залегания скальных, песчаных, глинистых и мерзлых грунтов, толщ ины коры выветривания

МПВ, ВЭЗ, акустический каротаж (АК ) , каротаж сопротивления (КС) , гамма-каротаж (ГК) , гамма-гамма-каротаж (ГГК )

Местоположение, глубина залегани я :

уровня грунтовых вод, зон трещиноватости, тектонических нарушений, карстовых полостей и подземных выработок

МПВ, ВЭЗ ЭПКС, ЭП, МДС, МПВ

погребенных останцев льдов и сильнольдистых пород , линз соленых и пресных вод, межмерзлотных вод и таликов

Нейтр о нно-гамма-каро таж (НГК), Г ГК, КС, ЭПКС, ЭП МДС, ВЭЗ, резисти виметри я, термометрия

Изучение физико-механических свойств горных пород

Скальных поро д:

пористости, трещиноватости, модуля деформации, сопротивления сжатию, напряженного состояния

ГГК, НГК, МПВ, сейсмическое и акустическое просвечивание методами вертикального сейсмического профилирования (ВСП) , АК, акустической эмиссии (АЭ)

Песчаных и глинистых немерзлых пород:

влажности, удельного веса , пористости

ГГК, НГК, ВЭЗ, боковое каротажное зондирование (БКЗ)

удельного сцепления, угла внутреннего трения, модуля деформации коррозионной активности

ВЭЗ , Э П

Пес ч аных и глинистых мерзлых пород:

литологического состава, влажности, ль дист ост и, пористости, удельного веса, временного сопротивления одноосному сжатию

ВЭЗ, ГГК, НГК, термометрия

Изучение современных геологических и инженерно - геологических процессов :

динамики уровня подземных вод, направления, скорости течения и места разгрузки подземных вод.

Режимные наблюдения, ВЭЗ, МПВ, резистивиметрия, расходометрия, метод заряженного тела (МЗТ ) , электрокаротаж методом потенциала сопротивлений (ПС)

изменения влажности глинистых и лёссовых пород

ВЭЗ, НГК, вызванная поляризация (ВП) в режимной модификации, т.е. несколько циклов наблюдений

загрязнения подземных вод

ВЭЗ, резистивиметрия, ВП

изменения напряженного состояния и уплотнения горных пород

МПВ, ВСП, ГГК, АК, АЭ , НГК, ЭП, ВЭЗ, БКЗ, режимные наблюдения методами эман аци онной и газовой съемки

изменения толщины слоя пр о таивани я, температуры и свойств мерзлых пород

МПВ, ВСП , АК, АЭ, ВЭЗ, ЭП МДС, термометрия, ГГК, НГК в режимной модификации

1 .29 . В задачи режимных наблюдений при гидрогеологических и инженерно-геологических изысканиях входят: установление закономерностей изменения режима и условий питания подземных вод во времени от природных и техногенных факторов; изучение состояния горных пород в горных выработках и в обнажениях, в зависимости от условий залегания (экспозиции, их состава, анизотропности, водоносности).

1 .30 . Состав режимных наблюдений:

метеорологические - за атмосферными осадками, температурой на метеопостах, оборудованных непосредственно на месторождении;

гидрологические - за режимом поверхностных вод, их расходами на различных участках водотоков, на гидрологических постах, установленных на реках и водоемах;

гидрогеологические - за режимом подземных вод по сети специально оборудованных скважин на разные водоносные слои;

инженерно-геологические - за грунтами в обнажени ях в горных выработках, развитием процессов выветривания, оползней, обвалов, карста.

Режимные наблюдения зависят от продолжительности изыскательских работ (не менее одного - двух лет).

1.31. П ри необходимости получения исходных характеристик природных условий на основе сложных исследований, доказательств выбора параметров способа водопони жени я и устройства проти вофильт раци онны х завес целесообразно проектировать опытно-производственное водопонижение или опытно-производственные проти вофил ьтраци онны е завесы (иногда и опытный карьер или опытную шахту), предусматриваемые проектной организацией как этап строи тельно- монтажных работ (см. п. 2.4 ).

Особенности изучения специфически усложненных гидрогеологических условий

1.32. Подземный поток отличается особой спецификой на месторождениях, приуроченн ых к антиклинальным поднятиям с наклонным залеганием скальных водоносных пород, к мульдам, зонам развития карста и районам распространения мерзлых горных пород.

1 .33 . Месторождени я полезных ископаемых с наклонно залегающими водоносными скальными породами (черт. 1) с углами накл он а, достигающими 60 - 80°, разбитые неоднородно развитыми различно заполненными трещинами, тектоническими разломами и зонами дробления, отличаются неоднородной водопрони цаемостью горных пород и неодинаковой водообил ьностью пород в лежачем и висячем боках пласта полезного ископаемого.

Питание водоносных слоев происходит в местах их выходов на поверхность или через покровные отложения.

Черт. 1. Геологический разрез месторождения

1 - суг л инки, пески, галечники; 2 - породы коры выветривания; 3 - руда; 4 - кв арц ево-карбо натн ые породы; 5 - и звестняки; 6 - з она интенсивного рассл анц еван ия пород; 7 - зона дробления

В таких условиях первостепенное значение имеет изучение тектоники, т рещи новатости контактных зон, условий взаимосвязи наиболее в одопр овод им ых зон с поверхностными водотоками, характера и материала заполнения трещин, а также выполнение опытных водопони жени я и про ти вофил ьтраци онны х завес с прогнозированием размыв а и в ыноса материала, кольмати рующ его трещины.

Необходимо самое широкое использование геофизических способов разведки.

1 .34 . Месторождения, приуроченные к мульдам (см. разд. 2, черт. 21), представляют собой артезианские бассейны с заполнением мульды переслаивающимися нескальными породами. Синклинальная структура и переслаивание водоносных и водоупорных слоев способствуют образованию напорных вод.

В таких условиях необходимо установить литоло ги ческий состав слоев, заполняющих мульду и подстилающих полезное ископаемое, взаимосвязь водоносных слоев между собой и условия их питания поверхностными водами, изучить контакт кровли полезного ископаемого с налегающими породами, опытным путем определить эффективность водопонижени я при отборе воды из пониженного участка мульды.

1 .35 . Месторождения в карстовых районах характерны специфическими формами рельефа поверхности земли, на которой наблюдаются разнообразные замкнутые впадины, а в глубине массива - различные полости, пещеры, каналы, придающие своеобразие режиму подземных вод (черт. 2).

Черт. 2 . Карстовые полости

Карст развит в районах распространения растворимых пород: каменной соли, гипса , ангидрита, известняков, доломита, мела, мергеля. Наибольшее распространение на территории СССР имеют карбонатные породы - известняки и доломиты.

В этих условиях особенно необходимо изучение распространения на территории месторождения и в глубине массива карс тующи хся пород и области развития карста, их залегания по отношению к полезному ископаемому и взаимосвязи с поверхностными водными объектами, химического состава поверхностных и подземных вод, трещиноватости скальных пород, их минералогического и петрографического состава, характера и состава заполнения трещин и карстовых полостей; при изысканиях должны быть широко использованы геофизические методы; следует выполнять опытные водопонижения и проти вофильт раци онны е завесы.

1 .36 . В зонах развития вечной мерзлоты должны быть изучены:

условия распространения ве чномерзлы х и сезонномерзлы х грунтов, их состав, свойства, криогенное строение;

участки распространения и размеры залежей подземного льда;

особенности распространения и формирования таликов;

глубина сезонного промерзания и протаиваю т пород, изменение температуры пород по площади и в разрезе, режим смежных отложений;

физико - механические свойства (для каждой лито логи чес кой разности) талых и мерзлых грунтов, изменение текстуры, плотности и влажности по сезонам;

глубина залегания уровней межмерзлотных и по д мерзлотны х вод, сезонные колебания их уровней, фильтрационные характеристики талых грунтов; температурный режим, связь с поверхностными водами; прогноз изменения режима подземных вод в связи с освоением месторождения и изменением геокреол огических условий;

характер, особенности и прогноз развития криогенных и посткриогенных процессов, в зависимости от природных условий и способа отработки месторождения (пучение, термокарст, солифлюк ци я, заболоченность, наледи).

Должна быть составлена схематическая карта криогенных явлений.

Техническое задание на изыскания

1 .37 . Во многих случаях после окончания геологоразведочных работ для проектирования защиты горных выработок требуются дополнительные изыскания, которые выполняются по заданиям проектных организаций иногда теми же геологоразведочными экспедициями, которые вели разведку месторождения, а иногда специализированными изыскательскими организациями.

1 .38 . Задание на изыскания должно содержать: цели изысканий, примерный их состав, требования к методикам полевых исследований и к лабораторным работам (см. примеры 1 и 2).

Пример 1 . Месторождение полиметаллических руд расположено в долине большой реки на ее левом пологом берегу в 30 км от ее устья. Часть месторождения находится непосредственно под руслом реки (черт. 3 ).

Река протекает в широтном направлении и под прямым углом к геологической структуре района месторождения.

Ширина реки в районе месторождения в межень 2,5 км, глубина 2 - 4 м. Максимальный паводковый расход реки 16000 м3/ с при уровне воды в реке +10 м (над «местным нулем»). По месторождению протекают также небольшие ручьи и речки. Рельеф поверхности земли представляет собой слабо всхолмл енную равнину, расчлененную долинами рек и ручьев с отметками поверхности - в береговой полосе +8 м, на водоразделах - до +44 м.

Черт. 3 . Месторожден ие полиметаллических руд у реки

1 - руд н ое тело; 2 - водоносные карбон атно- терригенны е породы

Климат района резко континентальный с продолжительной морозной зимой и коротким умеренно теплым летом. Среднегодовая температура воздуха (наиболее высокая летняя температура 35 °С , наиболее низкая зимняя - минус 57 °С), среднегодовое количество осадков 432 мм. Снеговой покров достигает 1 - 1 ,2 м, глубина сезонного промерзания 1,5 - 2 м.

В геологическом строении месторождения (см. черт. 1) основу составляют скальные осадочные породы с крутопадающими (близкими к вертикали) пластами. В верхней части породы выветрены и прикрыты повсеместно распространенными и залегающими практически горизонтально гравийно-гал ечны ми , песчан о-гал ечны ми и супесчаными отложениями, а у самой поверхности земли - суглинками.

Скальные породы, прослеженные на месторождении до глубины 1200 м, подразделяются на три пачки - верхнюю, среднюю и нижнюю, сложенные глинистыми и слюдистыми известняками с прослоями карбонатных и слюдистых сланцев (встречаются и почти чистые известняки); к известнякам верхней пачки приурочены рудные тела.

Комплекс скальных пород имеет меридиональное простирание и разбит тектоническими нарушениями, среди которых выделяются зоны повышенной т рещин оватости, интенсивного рассланц евани я известняков и зоны дробления.

Тектонические зоны повышенной т рещин оватости неравномерно заполнены материалом разрушения коренных пород и тоже относятся к зоне дробления; в зонах интенсивного рассланцевани я известняков коренные породы сильно деградиров аны и превращены в супеси и суглинки.

Толщина покровных отложений колеблется от 5 м в русле реки до 28 м на склонах долины реки.

Гидрогеологические условия месторождения характеризуются наличием двух основных водоносных комплексов: в покровных отложениях и в скальных коренных породах. Породы вышеуказанных комплексов обладают различными фильтрационными свойствами, но подземные воды взаимосвязаны, имеют общий (единый) уровень с выраженным уклоном 0 ,02 - 0 ,03 в сторону реки и отметками 55 - 65 м на водоразделах.

Породы покровной толщи характеризуются следующими значениями коэффициентов фильтрации, м/сут: покровные суглинки - 0 ,1, супеси - 0,5, мелко- и среднезернисты е пески - 10 - 15, гравелисты е пески - 25 , гравийно-гал ечни ковы е грунты - 50 .

Воды покровной толщи имеют минерализацию менее 0 ,5 г/л и относятся к пресным гид ро карбо натно-кал ьци евы м и магниевым. Покровные суглинки создают затруднения для инфильтрации поверхностных вод, однако подземные воды питаются в основном за счет атмосферных осадков через покровную толщу и из мелких речек и ручьев.

Большая река служит областью разгрузки подземных вод. На это указывает общий уклон подземного потока в ее сторону. В связи с разработкой месторождения и понижения уровня подземных вод река превратится в основной их источник питания.

Подземн ые, воды коренных пород приурочены к неравномерно трещиноватым карбонатным породам и зонам тектонических нарушений. Воды пресные, аналогичные водам покровной толщи, через которую они питаются.

Водоносный комплекс коренных скальных поро д характеризуется неоднородными фильтрационными свойствами по площади и глубине и основным тектоническим элементам массива.

На основании данных геологоразведочных работ отмечается:

слабая водопроницаемость пород, окружающих месторождение;

в пределах водообил ьной области (черт. 4), вмещающей рудоносную толщу, наибольшая водопроницаемость верхней части зон тектонических нарушен ий, где значения коэффициентов фильтрации местами измеряются десятками метров в сутки;

низкая водопроницаемость пород в блоках - менее 1 м/ сут;

с глубиной водообил ьность пород снижается.

Требуется определить задачи и состав необходимых изысканий по гидрогеологическому доизучению скального комплекса.

Дополнительное изучение гидрогеологии скального комплекса наиболее актуально для проектирования защиты горных выработок, так как общее геологическое строение месторождения, физико-географические и гидрометеорологические условия изучены подробно.

Необходимость дополнительного изучения гидрогеологических условий скального комплекса вытекает из того, что водопроницаемость пород освещена в основном по данным одиночных откачек. Недостаточно определены состав пород, заполняющих зоны тектонических нарушений и их физико- механические свойства, инженерно-геологическая характеристика скальных пород в массиве (в блоках) между тектоническими зонами.

Задачи первоочередных дополнительных исследований:

уточнение фильтрационных характеристик отдельных литологи чески х разновидностей пород скального комплекса в массиве (в блоках) между тектоническими зонами и в зонах тектонических нарушений;

изменение фильтрационных свойств горных пород по глубине скального комплекса;

составление инженерно-геологической характеристики скальных пород в блоках между зонами тектонических нарушений и заполняющ их их пород.

Кроме дополнительных изысканий в подобных условиях необходимы опытно-производственные работы. Однако их выполнение возможно лишь после принятия принципиального решения о способе разработки месторождения и о защите горных выработок.

Для изучения фильтрационных свойств горных пород опытными откачками намечаем 37 точек (участков) опробования (см. черт. 4), из них 9 - для кустовых откачек и 28 - для одиночных. Одиночные откачки с определением удельного дебита должны быть выполнены и из скважин кустов. Сравнительные данные одиночных и кустовых откачек на участках гидрогеологических кустов должны быть использованы для интерпретации одиночных откачек (в том числе и ранее произведенных) на остальной территории месторождения.

Участки кустовых откачек намечаем: в пределах зоны дробления - два, в зоне интенсивного рассланцевания известняков - три, в центральной части рудоносной толщи - один; 28 скважин для одиночных откачек размещаем так, чтобы охватить основные ц итологические разновидности и тектонические зоны.

При разработке рабочей программы изысканий должны быть определены конкретное местоположение и количество центральных и наблюдательных скважин для кустовых откачек (с учетом частичного использования в качестве наблюдательных скважин, намеченных для одиночных откачек), интервалы опробования и глубины скважин.

Поставленные выше инженерно- геологические задачи решаем с помощью скважин, предназначенных для опытных откачек, и работ, выполненных в соответствии с пп. 1.16 - 1.20, т.е. надлежащего инженерно-геологического надзора при бурении скважин, отбора образцов горных пород и исследований их состава и свойств в лаборатории, а также с использованием полевых испытаний горных пород прессиометром и статическим зондированием (в ча с тн ости, в зоне интенсивн ого рассл анц евания горных пород).

Черт. 4 . Гидрогеологическая карта месторождения

1 - породы висячего бока рудной зоны; 2 - рудная зона ; 3 - зона интенсивного рассланц ева ния пород; 4 - известняки лежачего бока зоны расс ланц евания ; 5 - зона дробления пород; 6 - зона повышенной трещиноватости; 7 - ранее выполненные геолого- разведочные скважины; 8 - намечаемые скважины для одиночных откачек; 9 - опытные кусты с одной центральной скважиной; 10 - куст с тремя централ ьными скважинами (групповая откачка)

Кроме того, для решения поставленных гидрогеологических и инженерно-геологических задач необходимо полное использование геофизических методов в соответствии с п п. 1.27, 1.28 и табл. 1.

Составленная изыскательской организацией рабочая программа должна бы т ь согласована с проектировщиками.

Пример 2 . Составить задание на изыскания при следующих условиях и обстоятельствах. Разрабатываемое железорудное месторождение, разработка которого уже ведется, расположено в предгорье, в сложном тектоническом районе, характеризующемся образованием чешуи и надвигов, осложненных крупными сбросами и рядом более мелких тектонических нарушений (черт. 5 , 6 ).

Климат района умеренно континентальный. Среднегодовая температура 9 ,8 °С . Среднее выпадение осадков 576 мм.

Отметки поверхности от 600 до 505 м с общим падением к югу. Район месторождений пересекает много мелких речек, впадающих в одну главную реку, протекающую с востока на запад в 5 км от месторождения.

Покровные отложения - пески и суглинки, переслаивающиеся слоями разной толщины с прослоями ли гн итовы х углей - залегают с наклоном к югу согласно падению поверхности, и общая их толща изменяет свои размеры от нуля в верхней части месторождения до 260 м в его южной части.

Рудоносная толща, залегающая под покрывающими их песками и суглинками, представляет собой надвинутое эллипсовидное тело, состоящее из известняков и руды, длина его (в широтном направлении) достигает 1700 м, ширина - 760 - 1100 м, толщина от нескольких метров до 260 м. Они подстилаются также надвинутыми, перетертыми до состояния глин, филлитами и аргиллитами с блоками, обломками и перетертым материалом других коренных пород, надвинутые породы залегают на коренных песчаниках, филлитах, аргиллитах и извест няках, в различной мере нарушенных сложными тектоническими процессами и неоднородно трещиноватыми. Все эти скальные породы имеют выходы на поверхность выше месторождения, а в других местах прикрыты так же, как и породы надвига, покровной толщей.

Подземные воды получают питание в местах выхода скальных пород на поверхность, а также в 7 км восточнее месторождения, где выходят на поверхность пески покровной толщи, а в районе речки, протекающей в 18 км западнее месторождения, происходит некоторая разг рузка подземного потока.

Воды песков покровной и рудоносной толщ связаны между собой, их связь с наиболее водообил ьны ми коренными известняками и песчаниками затруднена и активно осуществляется лишь в отдельных местах восточнее и северо-западнее месторождения контактом песчаных грунтов покровных отложений с трещиноватыми и водоо биль ны ми коренными скальными породами, а также на отдельных участках через тектонические зоны и рудоносную толщу. В остальной части коренные известняки прикрыты слабопроницаемыми аргиллитами, филлитами, мергелями.

Месторождение изучено, кроме геологоразведочных работ, специальными изысканиями, выполненными по заданию проектной организации для проекта защиты горных выработок. Однако результаты опытных откачек оказались неполноценными, отбор образцов горных пород и их лабораторное изучение также не отвечали поставленным задачам.

Это требует бурения на юге и востоке месторождения некоторых контрольных инженерно- геологических скважин. Однако в повторении кустовых откачек нет необходимости, та к к ак уточнение данных о фильтрационных свойствах пород и условиях развития понижения уровня подземных вод в различных водоносных слоях будет получено в процессе первоочередного водопо ни жени я. Целесообразно выполнить откачки из одиночных скважин, предназначенных в основном для инженерно-геологических исследований, что позволит уточнить общую оценку водопроницаемости пород, отделяющих водоносные слои скальных пород от рудоносной и покровной толщ.

Черт. 5 . Гео логи ческ ий разрез железорудн ого месторождени я в предгорье

1 - переслаиваю щ иеся глинистые породы и пески; 2 - мергели; 3 - известняки; 4 - песчаники; 5 - рудо вмещ ающи е известняки; 6 - песчаники с мусковитом; 7 - сланцы; 8 - тектоническая зона; 9 - разрушенные песчаники, мергели, сланцы, из вестняки; 10 - железная руда; 11 - линии разломов

В проекте защиты карьера (месторождение принято разрабатывать открытым способом) предусмотрена первоочередная дренажная система из южного полукольца водопонизител ьны х скважин для откачки подземных вод из покровной толщи, дренажного штрека в рудоносной зоне на отметке 400 м с насосной станцией и шахтным стволом на севере месторождения. В связи с этим возникла необходимость уточнения инженерно-геологических условий на участках этих сооружений. Аналогичное уточнение необходимо на участках предполагаемой взаимосвязи подземных вод покровной толщ и с водообильными породами подстилающего скального комплекса.

Задачи изысканий: 1. В районе установленного в процессе рабочего проектирования местоположения подземной насосной станции и по линии дренажного штрека следует уточнить лит ол огический состав, физико- механические свойства и получить общую (сравнительную) оценку водопроницаемости пород на горизонте сооружений и подстилающих пород, в том числе разделяющего слоя.

2 . На востоке и северо-западе от месторождения, в районе предполагаемой взаимосвязи покровных отложений и водоносных скальных пород должны быть изучены: геологическое строение участка, литологический состав и физико- механические свойства нескальных и скальных водоносных пород; должны быть получены общая оценка фильтрационных свойств и водоо бил ьности скальных пород, через которые происходит питание подземных вод, и оценка проницаемости вскрываемых разделяющих пород.

Черт. 6 . Жел ез орудное месторожден ие в предгорье

1 - конуса выноса; 2 - песчаники; 3 - и з вестняки; 4 - рудовм ещающ ие известняки; 5 - контур рудного тела; 6 - контур карьера на конец отработки; 7 - дренажный штрек; намечаемые инженерно- геологические скважины; 8 - в разделяющи х породах - до отм. 320 ; 9 - в разделяющ их породах - до от м. 380 ; 10 - прорезающ ие покровную толщу, в одообильн ые скальные породы и заглубляемые на 10 м в плотные водоупорные породы; 11 - прорезающ ие п окровную толщу и заглубляемые на 10 м в скальные породы; 12 - прорезающие покровную толщу, разделяющ ие породы и заглубляемые в скальные водообильны е породы до отм. 320 ; 13 - ранее выполненные инженерно- геологические скважины

3 . На южном и восточном бортах карьера необходимо пробурить контрольные инженерно-геологические скважины для уточнения геологического строения, физико-механических свойств нескальных пород покровной толщи и выяснения достоверности характеристик физико-механических свойств пород, определенных для образцов, отобранных без грунтоноса при обычном колонковом бурении.

Примерный состав изысканий. Для решения поставленных задач должны быт ь выполнены инженерно-геологические скважины, которые намечае тся расположить следующим образом:

1 . В районе насосной станции и по линии дренажного штрека намечается пять инженерно- геологических скважин: две из них на трассе дренажного штрека должны быть пройдены в разделяющих породах примерно до отметки +320 м, а три скважины намечаются до отметки +380 м (примерно на 20 м ниже пола насосной камеры); следует уделить внимание изучению пород в наименее исследованном интервале от +380 до +320 м; с целью получения общей оценки вод оп роводи мости разделяющих пород во всех пяти скважинах намечают одиночные откачки.

2 . На северо-западе от контура месторождения предусматриваем бурение четырех инженерно-геологических скважин: три из них проектируются на правом берегу речки, одна - на левом; скважины должны пройти покровную толщу, водообил ьны е скальные породы и войти на 10 м в плотные, водоупорные скальные породы;

во всех указанных скважинах должны быть произведены одиночные откачки из водоносных скальных пород, а в случае вскрытия слабопроницаемых разделяющих пород - о ткачки или наливы.

3 . На восточном борту карьера намечаем бурение четырех инженерно- геологических скважин: три скважины должны пройти покровную толщу и войти на 10 м в подстилающие скальные породы, одна скважина должна вскрыть покровную толщу, разделяющую породу , и войти в скальные водоносные породы. Эта скважина бурится до отметки +320 м, в ней намечается проведение одиночных откачек (или наливов) из разделяющих пород с целью определения водопроницаемости этих пород. Примерное расположение изыскательских скважин - см. черт. 6.

Методика изысканий . Все инженерно-геологические скважины предусматривается бурить по нескальным породам грунтоносом с отбором полной колонны керна. Бурение скальных пород предусматривается с отбором сплошной колонны керна колонковым способом.

При бурении всех инженерно- геологических скважин в пределах скальных пород должны быть подробно освещены т рещин оватость , закарстован ност ь и водообил ьность пород. Необходимые данные, должны быть получены на основе изучения керна, наблюдений за поглощением промывочной жидкости и проведения геофизических работ.

При описании керна отмечаются: число трещин на 1 м скважины, их ширина, углы падения, минеральный соста в заполнителей, размеры каверн, число каверн на 1 м скважины, минеральные образования в полостях каверн. Описание керна сопровождается зарисовками и фотографиями.

Наблюдения за водоп оглощ ением в слаботрещиноватых породах следует вести по уменьшению воды в зумпфе. Для замера расхода воды в зумпфе следует установить мерную рейку, по которой проводятся наблюдения за изменением уровня в процессе бурения.

Расход воды во времени для различных интервалов глубин позволит дать сравнительную характеристику водопоглощени я. При вскрытии сильно трещиноватых или карстовых зон, когда наблюдается значительное или почти полное поглощение промывочной воды, ориентировочно через десятиметровые интервалы производятся кратковременные (4 - 6 ч) опытные наливы на одно повышение. Опытный налив выполняется до стабилизации уровня и дебита. Замеры уровня осуществляются электроуровнемером, производительность насоса определяется по водомеру. На основании полученных данных определяются удельный дебит и коэффициент фильтрации.

Геофизические исследования предполагается производить с помощью электрокаротажа и резисти ви мет рии во всех скважинах, где планируются откачки.

Отбор образцов горных пород прои зводится:

из нескальных пород до глубины 100 - 150 м из каждой лит ологи ческ ой разности, но не реже чем через 3 м по высоте в каждой скважине, ниже глубины более 100 - 150 м по одному образцу из каждой литологической разности на скважину;

из рудоносной толщи - ч ерез 10 - 15 м по высоте в каждой скважине;

из разделяющих пород - ч ерез каждые 10 - 20 м и на горизонте расположения горных выработок;

из водоносных скальных пород - п о 2 - 3 образца на каждую литологи ческую разность.

Примерные перечни лабораторных определений (даются обычно в приложении к заданию):

перечень 1 - для образцов несвязных пород (нормальный комплекс для 20 - 25 % образцов) - пористость (с определением удельного веса породы в ес тес твенны х сложении и влажности), гранулометрический состав, водоотдача, максимальная молекулярная вл аг оемк ость , сопротивление сдвигу грунтов естественного сложения, угол естественного откоса в подводном и сухом состояниях (для образцов как высушенных, так и сохранивших естественную влажность), глубина зад авли вани я конуса в образцы ненарушенной структуры;

перечень 1 с - для образцов несвязных пород (сокращенный комплекс для 75 - 80 % образцов) - пористость (с определением удельного веса породы в естественных состоянии и влажности), гранулометрический состав, глубина задавливания конуса в образцы ненарушенной структуры;

перечень 1 д - для образцов несвязных пород (дополнительные определения выполняются для отдельных образцов) - минералогический состав коллоидной части термическим, спектро фотометрическим и другими методами, минералогический состав методом окрашивания при визуальном наблюдении, пет рог рафо-ми нерал оги ческое описание под микроскопом;

перечень 2 - для образцов связных пород (нормальный комплекс для 20 - 25 % образцов) - пористость (с определением удельного веса породы в естественных состоянии и влажности), гранулометрический состав, пластичность по стандартной методике, сопротивление сдвигу грунтов естественного сложения, максимальная молекулярная влагоемкость, размокаемость по стандартной методике при естественной влажности, проба на вскипание, глубина задавливания конуса в образцы ненарушенной структуры;

перечень 2 с - для образцов связных грунтов (сокращенный комплекс для 75 - 80 % образцов) - пористость (с определением удельного веса породы в естественных состоянии и влажности), пластичность по стандартной методике, глубина задавливания конуса в образцы ненарушенной структуры;

перечень 2 д - для образцов связных пород (дополнительные определения выполняются для отдельных образцов) - исследование механических свойств пород в приборах трехосного сжатия (ст абил ометрах), компрессионные испытания с наблюдением за консолидацией, набухание, объемная и линейная усадка, минералогический состав коллоидной части грунта, химический анализ водной вытяжки, петрографическое описание шлифа;

перечень 3 - для образцов полускальных пород (нормальный комплекс для 20 - 25 % образцов) - удельный вес в естественном состоянии, удельный вес сухой породы, естественная влажность, сопротивление раздавливанию сухих и водонасы щенны х образцов;

перечень - для образцов полускальных пород (дополнительные определения выполняются для отдельных образцов) - сопротивление раздавливанию после трехкратного замачивания и высушивания, размокаемость после высушивания до воздушно-сухого состояния с повторением высушивания и размокани я до полного распадения образца, химический анализ водной, щелочной и солянокислой вытяжки, карбонатн ость , ми нерал ого-пет рографическое описание под микроскопом;

перечень 4 - для образцов скальных пород (число определений намечается геологом) - удельный вес, удельный вес сухой породы, сопротивление раздавливанию сухих и водонасыщенных образцов;

перечень 4 д - дополнительные определения для скальных пород - ми нерал ого-пет рографи ческ ое описание (по усмотрению изыскательских организаций).

2. ВЫБОР СИСТЕМ ЗАЩИТЫ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Общие положения

2 .1 . Основные задачи систем защиты горных выработок :

не допускать притоков воды в размерах, при которых возникают затруднения с ее каптажем и отводом, в результате чего нарушается нормальное ведение горных работ;

не допускать разрушения водой горных пород, окружающих выработки, за исключением случаев, способствующих разработке работ в забое (например, при применении гидромеханизации);

предупреждать прорывы воды, вызывающие приостановку горных рабо т и являющиеся причиной несчастных случаев.

Следует учитывать необходимость сохранения окружающей среды, обеспечивая снижение до минимума причиняемого ей ущерба и предусматривая соответствующее восполнение.

Для решения указанных задач в системах осушения следует предусматривать сооружения, устройства и мероприятия по регулированию поверхностного стока, снижению напоров и притоков в выработки подземных вод, отводу всех видов рудничных вод к намеченным местам сброса с помощью:

водопони жени я с применением открытых и вакуумных водопонизительны х скважин, иг лофил ьтровы х установок, дренажа и водоотлива из открытых и подземных горных выработок; проти вофильтраци онны х завес (траншейных, свайных, инъекционных, льдопородны х и сооружаемых с помощью струйной технологии) гидротехнических сооружений, водоотвод ящих устройств и необходимых мероприятий по охране окружающей среды.

2 .2 . При выборе решения по системе защиты горных выработок необходимо прежде всего произвести всестороннюю оценку природных условий. Эта оценка, предварительно выполняемая по литературным, рекогносцировочным и другим данным еще до начала разведки месторождения и непрерывно уточняемая в процессе его разведки, анализа материалов разведки, п редп ро ектн ой и проектной проработки вопросов освоения месторождения, должна быть направлена на выявление природных факторов, определяющих рассматриваемые в комплексе целесообразные способы и системы горных работ и защиты горных выработок от подземных и поверхностных вод.

В случае расположения месторождения в зоне возможных опасных геологических процессов (вулканических, сейсмических, оползневых, обвальных, селевых, лавинных, криогенных и др.) они должны быть учтены в проекте защиты проектируемого горного предприятия.

2 .3 . Необходимо учитывать, что в процессе разработки месторождения и осуществления систем защиты природные условия претерпевают значительные изменения. Изменяются условия стока поверхностных вод и питание ими подземных вод.

Резко изменяется режим подземных вод. Области разгрузки превращаются в области питания; в районе месторождения изменяются не только уровни, но и скорости направления движения, температура, химический состав, газосодержание и другие характеристики подземного потока.

В се эти изменения находятся в прямой зависимости от методов защиты и применяемых сооружений и устройств.

2 .4 . В сложных условиях, когда в соответ ствии с п. 1.31 необходимо предусматривать опытно-производственные работы, их следует выполнять по специальному проекту с включением опытных защи тных мероприят ий (в одопони жени я, п роти вофильт рац ион ной завесы), а также осуществляемую под их защитой какую-то часть проектируемого строительства и комплекс исследований и наблюдений, намечаемых в соответствии с разд. 5 .

Оп ытн о-п рои зводст венны е работы предназн ачаются для получения полноценных данных для проектирован ия защиты горных выработок на длительный период их строительства и эксплуатаци и, ускорения и снижения сто имости строительства путем сокращения времени, материальных и трудовых ресурсов, необходимых на сложные изыскания и строительно- монт ажные работы.

2.5 . Опытно-производств енные работы относятся к строительно-монтажным и выполн яются, как правило, строительной организацией, но для выполнения гидрогеологических и инженерно- геологических наблюден ий и исследований возможно привлечение изыскательских организаций. Авторский надзор при пров едении опытно-производственных работ со стороны проектной организации обязателен.

2 .6 . В проектах следует предусматривать поэтапное выполнение защитных мероприятий с тем, чтобы на каждом последующем этапе можно был о вносить коррективы в проектные реш ения, если данные предыдущего этапа выявят необходимость в этом.

Выбор защиты горных выработок при определении способа разработки месторождения

2 .7 . Методы и системы защиты должны быть взаимоувязаны с методами и системами разработки место рожден ия.

Выбира емые методы защиты должны быть эффективны ми в конкретных природных условиях, позволяющими применять целесообразные методы и системы вед ения горных работ, а также ввести в действи е предприятия с минимальными капитальными затратами. При выборе методов и системы разработки месторождения приоритет должны иметь такие решения, которые требуют минималь ны х суммарных затрат на защиту и производство горных работ.

2 .8 . В одних и тех же природных условиях возможности обеспечения эффективной защиты открытых и подземных выработок неодинаковы, так же, как различны в этих случаях и требования к защите. Естественно, это обстоятельство и существо различий необходимо учитывать в самом начале проектных пр оработок вопросов освоения месторождения - п ри выборе решения о том: открытым или подземны м способом осваив ать месторождение. В некоторых случаях может потребоваться достаточно подробная разработка двух вариантов горного предприятия и его защиты.

При мер 3 . Месторождение магн етитовы х руд расположено в рав нинной местности с колебанием отметок от 64 до 72 м от местного нуля. В нескольких десятках километров с разных сторон месторождения протекают реки. Климат района резко-континентальный. Среднегодовое количество осадков 260 мм.

Геологиче ское строение на глубину 120 - 200 м характ еризуется горизонтальным залеганием переслаивающихся водоупорных и водоносных пород: суглинков, супесей, песков, глин, опок, песчаников, конгломератов. Водоносными являются пески, преимущественно мелкие, глинистые, песчаники, конгломераты, опоки. Общая толщина водоносных слоев доходит до 140 м. Самый нижний, подстилающий покровную толщу слой водоносных песков и конгломератов толщиной от 1 - 2 м до 50 м распространен в основном на северо- западе и в меньшей мере на востоке месторождения. Выше малоустойчивые водоносные породы встречаются еще на трех горизонтах: в среднем на 30 и 50 м над нижним слоем и в с амом верху на глубине 3 - 10 м от поверхности земли.

Породы подстилающего скального массива с поверхности подверглись выветриванию, продукты которого, составляющие кору выветривания, - в основном глины и глинистые мартиты . Общая толщина коры выветривания достигает 73 м (в среднем 20 м). Однако кора выветривания развита не повсеместно и местами нижний слой песков и конгломератов залегает непосредственно на скальных породах, поэтому подз емные воды в таких породах взаимосвязаны. Складчатый скальный массив сложен песчаниками, аргиллитами, магнетит овы ми рудами, порфирит ами , известняками, туфами, конгломератами и туфо брекчи ями этих пород.

В скальном массиве выделяются три главные антиклинальные складки: южная, центральная и северная. На южном нарушении заметное развитие получил процесс каолинизации, в результате чего трещины здесь заг лини зированы . Центральное нарушени е имеет общее, почти широтное направление, сопровождается мощными зонами дробления, и т рещин оватость здесь в основном открытая. В зоне северного нарушения трещины преимущественно заполнены кальцитом и цеолитом. Наиболее водообильны ми породами являются известняки, наименее - п орфириты , фильтрационные свойства пород в общем не высоки. Значения коэффициентов фильтрации в н ад рудно й толще - от 0 ,2 до 3 , в рудоносной скальной толще - от 0 ,15 в верхней части до 0 ,02 на глуби не ниже отметки 275 м. Однако необходимо учитывать, что в зонах тектонических нарушений и в карстовых может быть встречена высокая водообил ьность пород.

Ввиду того, что водоносные пласты разобщены, подземные воды повсеместно имеют напорный характер, связь подземных вод с поверхностными водами очень отдаленная, и подземные воды отличаются высокой минерализацией от 3 до 19 ,6 г/л. Уровень воды на отметках в надрудной толще от +48 до +60 м, в рудоносной - от +27 до +50 м.

Освоение этого месторождения связано с необходимостью преодоления значительных трудностей как при открытом, так и при подземном способе работ. Выбрать один из них мо жно лишь на основе всестороннего рассмотрения д остоинств и недостатков обоих способов разработки в конкретных условиях.

Рассмотрим решения защиты при двух вариантах разработки мест оро жд ени я исходя из того, что на базе этого месторождения должно быть создано горное предприятие большой мощности - свыше 20 млн. т руды в год.

Вариант открыт ых работ. Принимаем, что разработка ведется уступами высотой 16 - 25 м с применением высокопроизводительных экскаваторов, в том числе и роторных комплексов с конвейерным транспортом.

В этих условиях необходимо считаться с тем, что раз работку пород придется вести при некоторой фильтрации воды через откосы, так как затруднительно полностью осушить породы, залегающие между двумя водоупорными слоями. Особенные трудности представляет осушение глинистых песков. В покровной толще исключение составляют самые верхние водоносные слои, дл я которых возможно применение передовых дренажных траншей, и нижний, по-видимому, наиболее водообил ьный слой песков и конгломератов, понижение уровня подземных вод в котором может быт ь достигнуто с помощью водопони зит ельны х скважин, пройденных с поверхности или в виде восстающих скважин из подземных выработок в сочетании с самими подземными дренажными выработками в скальных породах.

Следует отметить, что применение подземных выработок с восстающими скважинами и скважинами, забуриваемыми в зоны разломов, весьма целесообразно для во допони жени я в рудоносной толще, так как ее осушение приведет к созданию благоприятных условий для высокоэффективной разработки руды и облегчит организацию водоотлива для удаления вод пове рхностного стока в самом карьере.

Взаимосвязь подземных вод в скальных породах и нижних песках и конгломератах будет способствовать осушению над рудны х пород при водопонижении в рудоносной зоне.

Учитывая все вышеизложенное, принимаем систему защиты карьера в следующем виде (черт. 7, 8):

дренажный штрек с восстающими скважинами до нижних песков, вдоль участка их распространения на севере и северо-западе (образующие северную внешнюю неполнокольц евую водопони зительную систему);

дренажный штрек, примерно, вдоль широтного разлома (проходящий через северное и южное рудные тела) с самоизливающимися скважинами в трещиноватых зонах, используемый для водопониж ения в рудоносной толще и для сброса в него карьерных вод;

передовые траншеи для осушения самых верхних водоносных слоев;

вспомогательные игл офил ьтровы е установки, применяемые на рабочих бортах по мере выявления необходимости в них (если фильтрация через откосы в глинистых песках вызовет нежелательные последствия), а на постоянных бортах - дренажи и дренажные пригрузки на участках выс ачи вани я подземных вод;

системы внут рик арьерной дождевой сети и водосборников.

Ч е рт . 7 . Система з ащи ты карьера

1 - пески; 2 - конг л омерат; 3 - глины; 4 - под земные дренажные выработки горизонта - 175 м с восстающ ими само излив ающи ми ся скважинами; 5 - подземные дренажные выработки горизонта - 175 м для карьерного водоотлива; 6 - подземные дренажные выработки горизонта - 305 м; 7 - подземные насосные станции; 8 - контур карьера на конец отработки; 9 - промежуточный контур карьера

Первый дренажный горизонт принимаем на отметке - 175 м. На этом горизонте устраиваются подземные насосные станции. Так как карьер будут заглублять и ниже этой отметки, то соответственно потребуется устройство последующих дренажных горизонтов (примерно через 120 - 150 м п о глубине).

Для проходки дренажных выработок и устройства подземных насосных станций предусматриваем три шахтных ствола.

Черт. 8 . Система защиты карьера. Разрез 1 -1 (см. черт. 10)

1 - суглинки; 2 - г л ины; 3 - опоки; 4 - песчаники; 5 - пески; 6 - конгломерат; 7 - глины коры выветривания; 8 - известняки; 9 - порфириты; 10 - скарны; 11 - руды; 12 - линии тектонического нарушения; 13 - иглофильтр; 14 - под земн ые дренажные выработки горизонта - 175 м для карьерного водоотлива; 15 - дренажные приг рузки ; 16 - ливнест оки и лив неп риемные колодцы; 17 - пониженный уровень подземных вод в над рудн ых водоносных слоях; 18 - пониженный (соответственно заглублению карьера) уровень подз емных вод в рудоносной толще; 19 - подземные дренажные выработки гориз онта - 305 м; 20 - контур карьера на конец отработк и; 21 - подземные дренажные выработки горизонта - 175 м

Вариант подземного рудника. Принимаем, что вскрытие месторождения осуществляется пятнадцатью стволами: восемью главными стволами, тремя вспомогательными и четырьмя вентил яци онно-водоотлив ными. Основная система разработки - этажного принудительного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами. Высота этажа 80 м. Одновременно ведется разработка на двух этажах, начиная с горизонтов - 175 и - 255 м. Горизонт - 175 м вводится на два года раньше горизонта - 255 м.

Систему защиты принимаем исходя из необходимости осушения разрабатываемого пространства в рудоносной толще и залегающих непосредственно на ней песков и конгломератов. С этой целью предусматриваем (черт. 9, 10):

северную неполн окольцевую дренажную систему, аналогичную внешней системе карьера для общего водопонижени я в рудоносной толще и в надрудных песках и конгломератах;

системы дренажных штреков на выемочных участках, заглубленных на 10 м ниже откаточных горизонтов, с самоизливающимися скважинами, забуриваемыми в трещиноватые породы и в зоны разломов;

подземные насосные станции у водоотливно- вентил яци онны х стволов:

соответствующие сбоечные и вспомогательные подземные выработки.

В проекте следует сравнить общие технико-экономические показатели вариантов открытого и подземного рудников.

Из приведенного примера видно, что оба приведенные технические решения в настоящих условиях возможны, и, чтобы выбрать один из них, необходим довольно глубокий технико-экономический анализ при комплексном рассмотрении проектных решений горных работ и систем защиты горных выработок.

2 .9 . Взаимоувязка систем защиты горных выработок с методами горных работ зависит от специфики методов добычных работ. Рассмотрим следующий пример.

Пример 4 . Месторождение серы расположено в районе горных гряд на сильно расчлененной равнинной местности с отметками поверхности 300 - 550 м в 40 км от реки.

Залежи серных руд приурочены к контактам и звестн як ов и ангидритов с наибольшим развитием в зонах тектонических нарушений, которые здесь прослеживаются в большом разнообразии: от крупных региональных разломов до мелких сбросов с амп литудой в несколько метров.

На неровной поверхности ангидритов залегают глины, конгломераты, песчаники, алевролиты и в самом верху лессовидные суглинки, общей толщиной от 200 м на западе до 0 на востоке (черт. 11, а) .

Черт. 9 . Система защи ты подземн ого рудника

1 - конгломераты, песчаники, алевриты; 2 - известня к и; 3 - порфи риты ; 4 - гранит-порфиры; 5 - скаполи товы е породы; 6 - руды; 7 - тектони ческие разломы; 8 - дренажные выработки горизонта - 185 м с сам оизли вающи мися скважинами; 9 - дрен ажные выработки гориз онта - 265 м; 10 - подземные насосные станции горизонта - 185 м; 11 - подземные насосн ые станции горизонта - 265 м; 12 - вентиляци онно-водоотли вные стволы; 13 - главные стволы

Подземные воды содержатся в известняках и залежах руд. Наиболее водообил ьны серо носны е известняки, коэффициент фильтрации которы е 10 - 100 м/сут . Подстилающи е известняки менее водообил ьны . Толщина слоев водоносных пород примерн о 200 м.

Добыча руды производится частично от крытым способом под защ итой водопониж ени я и подземной выплавкой серы - ПВС путем нагнетания в нее горячей воды. При этом водопониж ение значительно затрудняет подземную выплавку серы, так как способствует усиленной фильтрации теплоносителя в сторону водопонизительны х скважин.

Черт. 10 . Разрез 1 -1 (см. черт. 13)

1 - водонепроницаемы е или слабо водопроницаемые пор оды; 2 - опоки; 3 - песчаники; 4 - пески; 5 - из вестняки; 6 - пор фириты; 7 - скарны; 8 - руды; 9 - линии текто ни ческого нарушения; 10 - откаточные и вен тиляционные штре ки; 11 - дренажные штреки; 12 - восстающ ие самоизливающи еся скваж ины; 13 - непониженный уровень подземных вод ( НУПВ) в н ад рудны х водоносных слоях; 14 - НУ ПВ в рудо носно й толщ е; 15 - пониженный уровень подземных вод (ПУПВ ) в н ад рудных

Черт. 11 . Структура месторожден ия серы и схемы его ра зработки и защиты

а - региональ н ый разрез; б - план; в - разрез 1 -1 ; 1 - сугл инки; 2 - ан гидри ты; 3 - серн ые руды; 4 - известняки; 5 - тектонические н арушения; 6 - граница обв од ненных и нео бв одн енны х залежей; 7 - расширени е карьеров; 8 - ряды с еро добы чных скв ажин (метод подземной выпл авки); 9 - водоотливные скважины; 10 - в одо понизит ельны е скважи ны; 11 - граница залежей серн ых руд

Восточнее залежи расположены высоко, в зоне неводоносных пород, и их разработка открыт ым способом здесь не рассматривается.

Требуется наметить рациональную систему разработки и защиты открытых выработок западной части месторождения, г де имеются дв а карьера «Южн ый» и «Северный». Оба эти карьера вскрыли и уже отраб отали высокозалегающие сероносны е тела. Развитие этих карьеров возможно лишь при их углубке, для чего необходимо водопонижение.

Для разрабо тки месторождения двумя способами (открытым и ПВС) одно временно намечаем (см. черт. 11б , в):

в центрально й ча сти месторо ждения (наиболе е глубокой) и на самом южном участк е (южнее карьера «Южный») пр именение ПВС для добычи серы ниже от меток 250 м (на севере и юге при это м допуска ется открыта я добыча серы выше отметок 250 м);

на западе центральной части - в одоотливные ск важины д ля откачки из лишков воды при ПВС;

на се верном и южном участках при развитии и уг лубке карьеров « Южный» и «Сев ерный» - водопони зител ьны е скважины, оборудова нные погружными насосами для осушения карьеров до их конечной глубины ( определяемой положением залежей, не отрабатываемых ПВ С).

В случае разработки только карьера «Южный» может быть допущена разработка методом ПВС глубоких залежей и в северо- западной части месторождения.

2 .10 . При проектирован ии защиты реконструируемых горных предприятий возникают задачи, связанные с необходимостью внедре ния новых высокоэффективных способов разработки при максимальном использовании достигнутого искусственного понижения уровня подземных вод и действующих защитных сооружений.

В н екоторых случаях целесообразна ликвидация некоторых устаревших сооружении и ус тройств, н апример, скважин, не позволяющих применить необходимые современные мощные и высокопроизводительные насосы, старые шахты, высоко расположенные (или с прогнившим креплением) подземные горные в ыработки и т.п. Однако, если возможн а защита рекон струи руемых объектов с и спол ьз ованием существующ их устройств, то это должно рассматриваться ка к достоинство варианта, способств ующее сн ижению капитальных затрат и ускорению вво да производственных мощностей. Рассмотрим возможные реш ения защиты горных выработок при реконструкции горного предприятия на следующем прим ере.

Пример 5 . Месторождение каменной соли расположено на правом берегу ре ки в 0,5 - 1 ,5 км от нее с аб солютными отметкам и поверхности от 204 до 250 м. Поверхность холми стая, прорезанная несколькими ручьями, покрыта карстовыми воронками и углублениями, в западной части месторождени я - соленые озера .

Месторождение представляет собой брах и антиклин ал ьную складку, ядро которой сло же но со лью; вмещающие породы представлены аргиллитами, алевролитами, туфами и песчаниками. Эта толща перекрыта глинистыми и пес чан о- гал ечни ковы ми породами. Местами п ес чано-г ал ечни ковые породы зал ега ют непосредст венно на кровле соли и головах переслаивающихся вмещающих пород (черт. 12). Толщина покровных отложений местами достигает 60 м. Карсты приурочены к поверхности соляного тела.

Подземные воды заключены в покровных отложениях и в трещиноватых разностях вмещающих пород. Толщина водоносной части покровных отложе н ий в западинах достигает 50 м. Коэффициент фильтрации водоносных пород покровной толщи от 6 до 220 м/сут. Наиболее высокие значения коэффициентов фильтрации присущи пес чано-гал ечник овы м отложениям, развитым в пойме реки. Коэффициент фильтрации трещиноватых скальных пород, вмещающих полезное ископаемое, - 9 - 25 м/сут.

Уровень подземных вод в западной части месторождения на глубине от 2 до 6 м, а в восточной части, где долгое время велась разработка соли и соответственно водоотлива, он снижен до глубины 14 - 17 м. Местами, где галечники, закарст ованны е и трещиноватые породы прикрыты глинами, подземные воды приобретают напорный характер.

Черт. 12 . Раз рез по месторождени ю каменн ой соли

1 - га л ечник; 2 - гли на с валун ами и гал ькой; 3 - глина; 4 - пересл аивающ иеся аргиллиты, ал евролиты и песчаники; 5 - гипс; 6 - соль каменн ая; 7 - тектонические нарушен ия; 8 - контур опытно- эксплуатационного карьера; 9 - предель ный контур карьера; 10 - пониженный уровень подз емных вод; 11 - водопони зительн ые скважины; 12 - дренажная выработка

Месторождение разрабатывается уже более 200 лет. В настоящее время восточная его часть разрабатывается подземным способом, где имеется несколько действующих шахт и много заброшенных.

С целью защиты месторождения от подземных вод в подошве покровной толщи пройдено много шт ольн евы х подземных дренажных выработок, в основном по контуру месторождения, и восемь водоотливных шахт. Однако усиленный водоотлив из всех этих устройств вызвал интенсификацию от карстового процесса и принес значительный ущерб из-за откачки растворенной соли.

Это горное предприятие предполагается реконструировать с сохранением подземной добычи в восточ н ой части и устройством карьера для открытой до бы чи соли в западной части месторождения.

Соответственно требуется реконструировать систему защиты горных выработок и создать благоприятные условия для эксплуатации карьера.

При проектировании защиты в условиях реконструкции данного предприятия следует учесть, что из - за легкой растворимости соли необходимо свести к минимуму питание подземных вод поверхностными водами и приток последних в карьер, а также предусматривать откачку подземных вод, способствующих развитию карстового процесса.

Решение систем ы з ащиты горных выработок:

поверхность территории месторождения должна быть спланирована с засыпкой озер, карстовых вор о нок и других западин; на поверхности устраивается необходимая дождевая сеть - открытые канавы с асфальтобетонным покрытием, сбрасывающие воды в ручьи;

русла ручьев расчищаются и облицовываются бетоном; ручей, протекающий с севера месторождения и попадающий в зону вновь проектируемого карьера, отводится в новое русло в обход карьера, со стороны поймы реки для защиты карьера от паводков возводится земляная дамба;

все старые дренажные выработки и водоотлив ны е шахты, расположенные в пределах соляного тела, водоотлив из которых способствовал развитию карста, ликвидируются и закладываются, учитывая, что статические запасы воды в восточной части значительно сработаны и главной задачей защиты вообще, и особенно в восточной части месторождения, где продолжится подз емная раз работка соли, является перехват внешнего притока. Эту задачу можно решить с помощ ью кон турных дренажны х выработок с применением забуриваемых и з них самоизливающихся скважин различного направления. Использование в защите месторождения подземных дренажных выработок целесообразно по следующим причинам: в южной и юго- восточной частях сохранились контурные подземные дренажные выработки значительной протяженности, которые можно продолжить што льневы ми выработками с выпусками каптируемых вод самотеком в ручьи; выработки непосредственно не контактируют с соляным телом и будут отбирать воду в основном из покровных отложений и вмещающих пород;

со стороны реки и ее поймы, где ра з виты наиболее вод оо бильны е галечники, предусматривается устройство траншейной п роти вофильт раци онн ой з авесы, заглубленной до глин, подстилающих галечники; устройство з авесы возможно , в частности, пут ем разработки траншеи с глинистым раствором с помощью устан овки с гидравлическим напорным грейфером и последующей з акладкой траншеи глиной;

д л я удаления статических запасов подземных вод в пределах территории распространения полезного ископаемого предусматриваются водопони зит ельны е скважины в местах понижений подошвы п ес чано-гал ечник овы х отложений;

для уточнения эффективности принятой системы защиты и открытого способа разработки каменной соли предусматривается опытно - производственный участок открытой добычи; разработка карьера на опытном участке начинается с устройства дренажной траншеи по контуру опытного карьера для перехвата статических запасов подземных вод на огражденной территории. В дальнейшем внутренний борт траншеи срабатывается, и на кровле глинистых пород, залегающих над полезным ископаемым, остается лоток, ложе которого должно быть покрыто асфальтобетоном.

Схема принятой системы защиты горных выработок показана на черт. 13.

В соответствии с пп . 1 .2 и 13 СНиП 2.06.14-85 при проектировании подобного объекта должен быть рассмотрен также вариант с полной ликвидацией внешней дренажной системы и замены ее противофильтрационной завесой.

Системы защиты открытых выработок

2 .11. При проектировании систем защиты открытых выработок (карьеров, разрезов) особое значение приобретает взаимоувязка проектных решений по организации поверхностного стока на прик арь ерной территории, защиты от подземных вод и от опасных геологических процессов из поверхностных водных объектов.

Рассмотрим комплексное решение защиты угольного разреза от подземных и поверхностных вод , селей и оползней.

Пример 6 . Бу роуг ольный разрез расположен в долине реки, протекающей с северо- востока на юго- зап ад между хребтами горн ой системы со средними высотными отметками от 2300 до 3300 м и в долине реки от 625 до 880 м. Склоны горн ых хребтов расчл енены долинами мелких потоков, явля ющихся селеопасными .

Разрез заглублен до коренных скальных пород, представленных трещиноватыми кварцевыми порфирами, по рфи рит ами и туфами, на которых залегает угленосн ая толща (от 50 до 100 м) - угли, песчаники, алевролиты, глины; выше - каолин овые глины, п есчаники, гравелиты, алевролиты, конгломераты, известняки, мелкие ква рцевые пески, вал унно- гал ечник овые и песчан о-г ал ечни ковы е породы, покровные гли ны и суглинки (100 - 450 м). Общая глубина разреза 250 м. Вся толща, з а исключением водоупорных глинистых пород, является в одоносной. Наибольшей водоо бил ьностью отличаются гал ечн ик овы е и распространенн ые со стороны нерабочего борта «горелые» породы. Питание подземных вод происходит из реки и ее правобережных притоков, а также за счет выпадающих здесь атмосферных осадков.

Ч е рт . 13 . Пла н месторождени я ка мен ной соли. Си стема з ащи ты при реконструкции горного предпри яти я

1 - су щ ествующие дренажные выработки; 2 - русло ручья; 3 - намечаемые дрен ажные выработки; 4 - п роти вофил ьт раци онн ая завеса; 5 - опытн ый карьер; 6 - предельный контур карьера; 7 - гориз онтал и; 8 - карстовые ворон ки и озера; 9 - контур соляного тела на отметке - 30 м; 10 - то же, на отметке - 50 м ; 11 - предусматри ваемые водопони зительны е скважины; 12 - существующие водоотливные шахты; 13 - девствующие шахты; 14 - насосные станции

Месторождение разрабатывается около 40 лет. Подвиг ани е фронта работ параллельно-з ападное. В связи с необходимостью увеличения производительности разреза до 10 млн. т в год проектируется его реконструкц ия. При этом предусматривается увеличение скорости под виг ани я фронта работ до 50 - 75 м в год за счет внедрения нового вскрышного и добычного оборудования, и закладка выработанного пространства.

Защита карьера находится в примитивном состоянии - имеют место фильтрация через откосы и оползневые явления.

Дл я обеспечения эффективной работы нового оборудования необходимог о существу, заново организовать систему защиты разреза и создать благоприятные условия для эксплуатации карьера. В связи с этим предусматриваем (черт. 14):

для защиты карьера от затопления - прокладку вдоль восточного нерабочего борта разреза обводного тоннеля для отвода реки;

дл я защиты нерабочих бортов разреза от подземных вод и предотвращения развития оползней - сооружение д вух штолен в северном и южном концах нерабочих бортов и в примыкающих к ним участках восточного борта; из штолен задаются восстающие (наклонные) скважины, а с поверхности бурятся сквозные фильтры; вода из штольни сбрасывается в зумпф; кроме того, на участке центральной части нерабочего (восточного) борта разреза, в районе распространения «горелых пород» - водопони зительны е скважины, оборудуемые погружными насосами со сбросом откачиваемой воды по специальному трубопроводу в реку;

для защиты рабочего борта карьера от поверхностных вод и селевых потоков - устройство нагорной канавы и селел овуш ки; для перехвата под русловы х потоков - дренажные траншеи.

Черт. 14 . Общий пл ан си стемы з ащиты угол ьного раз реза

1 - дренажны е ш тольни; 2 - вентиляционн ые шурфы; 3 - вентиляци онны е скважин ы; 4 - п ерек ачн ая насосная ст анция; 5 - угольный разрез ; 6 - селел овушки ; 7 - водопони зительны е скважи ны; 8 - вод осбросной трубопровод; 9 - сквозн ые фильтры; 10 - на горн ая канава; 11 - плотин ы сел ехранилищ; 12 - дренажные траншеи ; 13 - н ижня я граница «горелых пород»

Согласно принятой системе разработки карьера выработанное пространство, прилегающее к нерабочему борту разрез а, заполняется внутренни ми отвалами.

Для отвода поверхностных вод с внутренних отвалов предусматриваем планировку и укатку поверхности отвалов. Дл я дренажа воды, проникающей в отвалы, в их основании предусматриваем отсыпку фильтрующего слоя из г равийн о-г але чник ового материала, спец иальные канавки с дренажными водо от вод ящи ми трубами и канавы-коллекторы, отводящие воду в водосборники разреза.

Для удаления воды из понижений в подошве разреза перед фронтом нижнего добычного уступа предусматрив аем передвижные (на салазках) насосы, перекачивающие воду к водосборникам. Число насосов в карьере определяется протяженностью фронта добычных работ (не менее двух-трех агрегатов).

Ч е рт . 15 . Схемат ический план желез орудн ого месторожден ия

1 - контур железистых кварцитов; 2 - контур к варцитн ого карьера первой очереди; 3 - последующее развитие карьера; 4 - нагорная канава; 5 - плотина; 6 - накопитель

Кроме того, предусматриваем возможность применения горизонтальных самоизливающихся скважин и дренажных приг ру зо к при обнаружении фильтрации через откосы.

2 .12 . В условиях месторождений полезных ископаемых, прикрытых значительными толщами малоустойчивых водоносных пород, повышаются требования по защите выработок от подземных вод.

Общей задачей защиты карьера в таких условиях является создание в нем водного режима, позволяющего с минимальными затратами добиться обеспечения устойчивости бортов карьера и благоприятн ого для применения наиболее эффективных методов разработки, горного оборудования и транспортн ых средств. К системе з ащиты предъявляются следующие требования:

открытая фильтрация подземных вод через откосы постоянных бортов карьера в пределах малоустойчивых пород должна быть полностью предотвращена:

фильтрация подземных вод через откосы рабочих бортов должна быть снижена до размеров, не препятствующих эффективному ведению вскрышных и добычных работ;

избыточные напоры в напорных водоносных слоях должны быть своевременно сняты;

в части защи ты от поверхностных вод требования те же, что перечислены в п. 2.11, но в малоустойчивых породах возрастает актуальность дождевой сети: более капитальной - на долго существующих (постоянных) бортах карьера, и несколько упрощенной - на рабочих бортах (см. разд. 3).

Весьма существен ным являются различия в защитных мероприятиях на разных этапах разработки карьера, характеризующихся различиями в обстановке и методах горных работ.

При мер 7. Месторождение железных руд (черт. 15 ) расположено в равнинной местности, изрезанной овражн о- бал очн ой сетью, отметки поверхности изменяются от нулевой до 70 м.

В северной части месторождения протекает река с меженным расходом 1 м3 /с и паводковым - 90 м3 /с. Кл имат - умеренно континентальный; среднегодовая температура воздуха 5,5 ° С; среднегодовые осадки - 500 м м.

Полезное ископаемое представлено круто падающими и простирающимися на многие сотни метров в глубину железистыми кварцитами, переслаивающимися со сланцами и песчаниками, и залегающими на головах кварц итов богат ыми жел езными рудами (до 60 м).

Богатые руды, в бó льшей своей ча сти (до 2 /3 ) нескальные, мучнистые, в остальной части скальные трещиноватые, прикрыты толщей до 150 м (в среднем 70 м), сложенной внизу глинами с прослойками песка, песчанистыми глинами, песками, мел омергел ями , а в самом верху - песками и суглинками.

Нижняя часть покровной т олщи (в среднем 60 м), руды и верхняя часть скальных пород (на глубину до 90 м от их кровли) - водоносные.

В покровной толще подземные воды - со свободным зеркалом (безнапорные), в рудн о-крист алли ческой толще, прикрытой глинистыми породами, воды - напорные. Однако глинистые породы, залегающие на кровле руды, имеют разрывы спл ошности и воды обеих толщ, связаны между собой и имеют близкие пьез ометрические уровни.

В н ад рудно й толще водопроницаемость водоносных пород к низу (до глин, непосредственно залегающих на кровле руды) возрастает, поэтому среднее значение коэффициента фильтрации с возрастанием глубины понижения уровня подземных вод принимается разным: от 12 м/ сут - при понижении до 20 м, до 20 м/сут - при понижении более 40 м; в рудн о-крист алли ческ ой толще среднее значение коэффициента фильтрации 1 м/ сут.

Требуется определить рациональный комплекс защитных ме ро приятий для периода эксплуатации месторождения открытым способом и условия производства вскрышных работ, позволяющие решить защиту вскрывающих выработок в период строительства с минимальными затратами в сроки, необходимые для создания постоянной системы защиты карьера, разработка которого предусматривается дл ительный период.

При выборе защитных мероп риятий и устройств исходим из того, что месторождение будет эксплуатироваться с применением буровзрывных работ (в пределах скальных пород), экскаваторов, автомобиль ного и железнодорожн ого транспорта, с внешними отвал ами пустых пород.

В подобных случаях со стороны рабочих бортов целесообразно применять внешние защитные устройства, в качестве которых на этом месторождении вполне уместно применение водопони зит ельны х скважин. При этом необходимость во внут рикарьерны х защитных устройствах и мероприятиях будет сведена к минимуму и представится возможность организовать эффективную разработку горных пород.

На постоянных бортах целесообразно выполнять внут рикарьерны е дренажи, но при этом необходимо решить, нужны ли внешние устройства и со стороны постоянных бортов?

На месторождении в основании 100 - 150 -метрового откоса в нескальных породах залегают сравнительно слабые глинистые грунты. Полностью убрать воду с кровли этих пород затруднительно. Однако снижение напора в покрывающих водоносных песках, выполня емое с помощью внешних водопонизительных скважин, будет иметь существенное значение в обеспечении устойчивости откосов постоянных бортов карьера. У читывая это обстоятельство, в намечаемой системе защиты предусматриваем в качестве условно оптим ал ьного решения внешние водопони зительны е устройства как со стороны рабочих бортов, так и со стороны постоянных бортов карьера. В проектах вопрос о необходимости внешних защитных от подземных вод устройств, в частности, со стороны постоянных бортов карьера, необходимо рассматривать каждый раз и принимать решение в каждом отдельном случае, учитывая все особенности инженерно-геологических условий постоянных бортов, основываясь на расчетах их устойчивости и технико-экономическом сопоставлении вариантов.

Аналогично, т.е. на основе технико-экономического анализа, должен рассматриваться вопрос о целесообразности применения подземных дренажных выработок. Наряду с тем, что их использование требует значительных капитальных затрат, они весьма эффективны для осушения трещиноватых скальных пород. В сочетании с самоизливающимися или вакуумными скважинами и сквозными фильтрами дренажные вы работки могут быть также эффективно применены для водопониж ени я в покровных нескальных породах, дл я дренажа тектонических зон и карьерного водоотлива. Применение подземных дренажных выработок в сочетании со сквозными фильтрами и восстающими скважинами зачастую целесообразнее при их технико-экономическом сравнении с долго эксплуатируемыми водопони зит ел ьны ми скважинами, оборудуемыми скв ажинны ми насосами. Принимаемая для периода эксплуатации система защиты представится в следующем виде:

внешние устройства и мероприятия по регулированию поверхностного стока на территории, прилегающей к карьеру: перенос реки к северу от месторождения с устройством защитной дамбы вдоль ее нового русла, нагорн ые канавы и отвод паводковых вод овраго в путем перегораживания их плотинами с устройством перекачны х насосных станций;

внешние защитные устройства от подземных вод, в качестве которых принимаем кольцевую систему из подземных дренажных выработок в сочетании со сквозными фильтрами и восстающими скважинами с центральными подземными насосными станциями;

внут рик арьерны е защитные устройства, в составе которых необходимо предусмотреть: внутрикарьерные дренажи, дренажные приг рузки откосов, дождевую сеть, водосборники, скважины для сброса каптируемых в карьере вод в подземные выработки и специальные подземные выработки дл я приема вод, сбрасываемых из карьера, и для отвода их к центральным подземным насосным станциям.

Необходимое время для сооружения принятой системы, требующей проходки шахтных стволов с применением замораживания грунтов и других сложных горнопроходческих и строительных работ, не менее 4 - 5 лет, т.е. равно продолжительности строительства карьера. В связи с этим существенное значение имеет защита открытых выработок в строительный период. В этот период, когда возникает необходимость быстрого понижения уровня подземных вод на большой площади разрабатываемого карьера, важно решить, в какой мере может быть допущена фильтрация воды через откосы и водоотлив непосредственно из горных выработок. Это следует решать одновременно с решением вопроса о методах разработки вскрывающей выработки .

При экскаваторной разработке открытая фильтрация в забой снижает эффективность работ и должна быть сведена к минимуму.

Надлежащая организация горных работ с устройств ом передовых траншей, выполняющих роль горизонтальных дрен, позволит несколько повысить размеры допускаемой фильтрации подземных вод в карьер и при э кскаваторной разработке.

Более широкие возможности дл я применения водоотлива из основных открытых горных выработок (что позволяет получить весьма экономичное решение по их защите) создаются при разработке водоносных пород методами гидромеханизац ии, эффективность которой при фильтрации подземных вод в выработку не только не снижается, но даже возрастает. В этом случае требования к допускаемой фильтрац ии определяются исключительно соображениями, касающимися общей устойчивости бортов карьера.

Черт. 16 . Техн ологическая схема разраб отки карьера в период строительства

1 - суглинки; 2 - мел; 3 - пески; 4 - г л ина; 5 - богатые руды; 6 - ква рциты; 7 - гид ромонитор; 8 - землесосн ая станция; 9 - буровой станок; 10 - экскаватор гусеничный «прямая лоп ат а» ; 11 - экскаватор шагающий «Драгл айн»; 12 - з емснаряд при разработке I подводного уступа; 13 - земс на ряд при разработке II подводного уступа

Наиболее благоприятные условия дл я применения водоотлива из открытых выработок создаются при подводной разработке пород с помощью плавучих земснарядов, которая вполне возможна при вскрытии месторождений типа рассматриваемого в этом примере. Когда глубина открытой выработки превос ходит возможности черпания земснаряда, разработка ведется с постепенным понижением зерка л а воды в карьере (черт. 16). Если при этом скорости понижения зеркал а воды в котловане не превосходят допускаемых в табл. 1 СНиП 2.06.14-85 ( п. 3.14 ), то внешние водопони зител ьны е устройства для защиты выработки в период ее подводной разработки могут и не потребоваться. Однако из- за возможных откл онений при производстве работ и учитывая значительн ую глубину требуемого понижения уровня воды в открытой выработке (в среднем 60 м), следует при проектировании подводной разработки предусмотреть резервную внешнюю систему из водопони зит ел ьны х скважин, оборудованных глубинными насосами, которые можно будет включать в работу по мере необходимости.

Ч е рт. 17 . Си стема защиты карьера от подз емн ых вод

1 - же л езорудные кварциты; 2 - сл анцы филитопо добные; 3 - песчани ки кв арцито вые; 4 - контур распространения богатых желез ных руд; 5 - контур первоочередной выработки, вскрывающ ей руду земснарядом; 6 - контур к варцитного карьера I очереди; 7 - контур карьера последую щ его развития; 8 - при бо рто вой дренаж; 9 - ствол дренажной шахты; 10 - дренажные выработки I очереди; 11 - дренажная система последующего развития; 12 - водо пони зи тельн ые ск важины; 13 - резервные водопонизительные скважины при работе земснаряда; 14 - водопонизительные скважины, переоборудуемые в сквозные фильтры; 15 - сквозные фильтры; 16 - сбросные скважины; 17 - ве нтиляционные скважины

В дальнейшем водопонизительные скважины могут бы т ь переоборудованы в сквоз ные фильтры.

Принимая вышеуказанные решения по з ащите карьера для периодов эксплуатации и строительства с учетом п рименения при разработке вскрывающей выработки плавучего земснаряда, определим в соответствии с п. 1 .14 СНиП 2.06.14-85 порядок сооружения и ввода устройств системы защиты (черт. 17, 18):

до начала строительства карьера должны быть введены в действие все запроектированные внешние устройства по регулированию поверхностного стока;

до начала подводной разработки вскрывающей выработки должны быть подготовлены и оборудованы погружными насосами резервные водопонизительные скважины по контуру вскрывающей выработки, размеры которой определяются в горной части проекта рудника; эти резервные водопонизительные скважины используются при появлении признаков оползневых явлений, угрожающих устойчивости постоянных бортов карьера или рабочих бортов в размерах, препятствующих нормальному ведению горных работ;

к моменту окончания подводной ра з работки - ввод в действие контурной системы водопонизительных скважин, которые по мере готовности подземных выработок переустраиваются в сквозные фильтры с одновременным вводом дополн ительных восстающих скважин;

к моменту сдачи карьера в эксплуатацию - готовность в нут рик арь ерной дождевой сети и дренажей на постоянных бортах карьера, дренажных приг ру зок на рабочих бортах карьера;

к моменту достижения проектной производительности карьера - готовность подземной дренажной системы и всего комплекса защитных сооружений, устройств и мероприятий согласно проекту.

Кроме соблюдения у к азанной очередности ввода в действие устройств системы защиты, целесообраз но, в соответствии с п. 1 .6 СНиП 2.06.14-85 применять еще большее поэтапное деление. Так, из водопонизительных скважин первой очереди следует вначале ввести в действие не более половины их расчетного числа с тем, чтобы по данным наблюдений за их работой уточнить общее требуемое их число и не производить лишних затрат.

Ч е рт. 18 . Си стема осуш ения карь ера. Разрез 1 -1

1 - суглинки; 2 - мел; 3 - пески; 4 - г л ины песчаные; 5 - песчаники; 6 - глины с брекчией; 7 - сланцы; 8 - богатые железные руды; 9 - железистые кв арциты; 10 - уровень подз емн ых вод в над рудно й толще; 11 - уровень подземных вод в рудн о- крист алли ческой толщ е; 12 - контур карьера выработки, вскрывающ ей руду земснарядом; 13 - контур карьера последующего разви тия; 14 - ствол дренажной шахты; 15 - сквозн ые фи льтры последующего развития дренажной системы; 16 - сквозные фильтры первой очереди; 17 - восстающие скважины; 18 - резервные водопонизит ельны е скважины при ра боте з емснаряда; 19 - сбросные скважины; 20 - дренажные выработки

Пример 8 . Мест о рождение железной руды, прикрытой значительной толщей малоустойчивых пород, осваивается с помощью экскаваторов и автотранспорта (применение гидромеханизации исключено из- за дефицита электроэнергии при не достаточной изученности гидрогеологических условий).

Район месторождения представляет собой слабо всхолмленную равнину с отметками поверхности 170 - 180 м с общим уклоном к реке, протекающей в широтном направлении в 8 км южнее месторождения, где отметки снижаются до 120 - 127 м у уреза реки. Климат - резко континен тальный; среднегодовая температура воздуха 2 ° С с амплитудой колебания до 90°; среднегодовые осадки - 250 мм.

Скальная железная руда приурочена к комп л ексу круто падающих пластов горных пород (черт. 19). В лежачем боку мощных рудных тел, п рости рающи хся на большую глуб ину, измеряемую сотнями метров, преобладают диориты, а в висячем боку - известняки и порфи риты . В верхней своей части скальные породы подверглись эрозии, в результате которой образовалась кора выветривания, представленная глинистой и дресвян о- щебенистой породами; над рудой (более крепкой скал ьной породой, чем окружающие) кора выветривания, как п равило, отсутствует, и рудная зона к тому же возвышается н ад окружающим рельефом скальных пород.

Черт. 19 . Си стема осушения карьера. Ра зрез 2 -1 (см. черт. 20)

1 - суг л инки; 2 - глины песчан истые; 3 - глин ы сланцеватые; 4 - гл ин ы опоковые; 5 - песчаники ; 6 - пески; 7 - оолитовые руды; 8 - глин ы лигнитовые ; 9 - глины коры выветривания; 10 - туфы и лав об рек чии базальтовых по рфи ритов; 11 - туфо брек чии ан дезито вы х по рфи рито в; 12 - ту ффиты; 13 - известняки; 14 - роговики; 15 - диориты и диорит- порфи риты ; 16 - рудн ая залежь; 17 - зоны тектони ческих на рушен ия; 18 - дренажн ый штрек со сквозн ыми фил ьтрами; 19 - в одопонизительны е скв ажины II очереди; 20 - опытные скважины; 21 - во д опони зительные скважин ы I очереди; 22 - подуступ с дре н ажной п риг ру зкой откоса и кан ав кой на рабочем борту (выполняется при необходимости); 23 - дрен ажная п риг ру зка на постоянном борту; 24 - уровень под земных в од в верхн их песках; 25 - непониженный уровен ь подз емных вод в над рудны х песках и руде; 26 - пон иженный уровен ь подземных вод; 27 - кон тур карьера на кон ец отработки

Рудоносный комплекс покрыт толщей (в среднем 110 - 120 м) нескальных пород, представленных внизу глинами бокситовыми и лигнито вы ми , выше - 40 - 60- метровый слой песков с выраженным двухметровым прослойком глинистых оолитовых руд. Над песками залегают последовательно снизу вверх песчаники, опоки и опо ковидны е глины, сланцеватые глины, пески, глины с тонкими прослойками песков и в самом верху - лёссовидные суглинки.

Уровень подземных вод отмечен не глубоко от поверхности земл я.

С п ециальные изыскания по требуемому дополнительному изучению гидрогеологических условий месторождения вызвали бы значительн ые затраты, связанные с бурением глубоких скважин, производством глубоких опытных водопони жени й и других сложных работ для получения необходимых характеристик, с выяснением зн ачимости всех водоносных и водоупорн ых слоев и прослойков, их гидрогеологических параметров и других данных, позволяющих выбрать обоснованные решения защиты горных выработок.

В таких случаях целесообразно проведение опытно - производственных работ (см. п. 1.31 и 2.4).

Принимая решения о проведении опытно-производственных работ н аметим предварительное решени е по защите горных выработок, выделим в нем первоочередную часть, которая и будет опытной, но в то же время позволит развернуть строительство и выявит необходимые данные для уточнения предварительного решения и составления окончательного проекта.

При этом исходим из того, что целесообразно начать разработку с возвышающейся части рудных тел, примыкающей к их лежачему боку, что позволит ограничиться минимальными объемами первоначальной вскрыши и сразу в какой-то части обра з овать постоянный борт карьера;

перво н ачальное кольцо водопонизит ельны х скважи н должно быть по возможности минимальных раз меро в, чтобы достичь быстрого эффекта понижения уровня подземных вод вскрывающей выработки;

следует проверить необходимость водопони з ительны х скважин дл я защиты от фил ьтрац ии подземных вод через откосы постоянного борта после его образ ования и устройства на нем внут рикарьерны х дренажей; а также необходимость систематических дополнительных мероприятий (дренажных п риг рузо к, канавок применения иг лофил ьт ро вы х установок и др.) над прослойком оолитовых руд в толще песков и целесообразность из-за этого ведения горных пород с поду ступо м на рабочем борту.

Предварительно принимаем (черт. 19, 20):

первоочередное кольцо водопони зит ельны х скважин по контуру вскрывающей выработки и конечное кольцо водопонизительных скважин по контуру карьера на конец отработки; по первоочередному кольцу водопонизительных скважин подземных выработок в предварительном решении не предусматриваем, так как ег о восточная ветвь (со стороны постоянного борта) может быть отключена, если защита постоянного борта от подземных вод с помощью внутрикарьерных дренажей окажется достаточной, а западная ветвь вскоре будет сработана при под виг ании рабочего борта. Поэтому водопони зит ельны е скважины по первоочередному кольцу должны быть оборудованы погружными насосами;

подземные дренажные выработки - только по конечному контуру карьера со стороны висячего бока рудных тел (западная ветвь внешнего дренажа), имея в виду, что водопони зит ельными скважинами вдоль нее будут служить сквозные фильтры и восстающие самоизливающиеся скважины.

Кроме того, должны быть предусмотрены специальные подземные выработки дл я приема воды от карьерных дренажей, зумпфов и других устройств.

Ввиду большого расстояния между восточной ветвью первоочередного кольца и конечным контуром внешней дренажной системы следует предусмотреть дополнительно промежуточную ветвь водопонизительных скважин, оборудованных погружными насосами, главным образом из-за необходимости длительного срока подготовки системы по конечному контуру и достижения с ее помощью необходимого понижения уровня подземных вод в пределах карьера.

Черт. 20 . Си стема осушения ка рьера. План (к при меру 8)

1 - ту ффиты ; 2 - и звестняки; 3 - ту фы и лавобрек чии баз ал ьто вых по рфи рито в; 4 - ту фо брек чии андезитовы х по рфи ритов ; 5 - андезитовы е п орфирит; 6 - ди ориты и дио рит-по рфи риты ; 7 - скарны; 8 - роговики; 9 - рудные з ал ежи; 10 - з оны тектонических нарушений ; 11 - водопони зит ельны е скважины I очереди; 12 - опыт н ые скважины; 13 - в одопони зи тел ьны е сква жины II очереди; 14 - водопон и зительные скважины II оч е реди , переоборудуемые в сквоз ные фильт ры; 15 - дренажный штрек со сквоз ными фильтрами; 16 - шахтный ствол; 17 - наблюдательные скважи ны в скальных породах; 18 - наблюдательные скважины в песках

Предполагается, что осушение над рудны х песков не вызовет особых осл ожнений из- за взаимосвязи их с рудоносной толщей в местах разрывов в глинистых породах, подстилающих пески, а также из- за понижения почвы песков в сторону к периферии, где намечаются водопонизительные скважины. В проекте опытно-производственного водопониж ения необходимо указать, что в процессе разработки может выявиться целесообразность устройства подуступ а над прослойком оолитовых руд, как показано на черт. 19. Начать разработку допускается без подуступа.

В состав опытно- производственных работ следует включить изучение состояния зак арст ованн ости известняков и влияние откачки из карстов на развитие депрессии в рудоносной и надрудных толщах. При этом исходим из того, что участки, где наблюдаются понижения кровли скальных известняков, отвечают наиболее слабым (неустойчивым к размыву и выветриванию) их разновидностям, и на этих участках можно ожидать развития карста и в глубине массива. На четырех таких участках располагаем глубокие опыт ные скважины и намечаем откачки из них.

Общее число водопонизительных скважин по контуру первоочередного кольца должно быть определено по имеющимся данным и с учетом аналогов из условия понижения уровня подземных вод, позволяющего вскрыт ь руду и даже начать ее разработку. Однако устройство и ввод в действие водопонизительных скважин должны быть постепенными, причем первоначально должно быть выполнено не более половины расчетного числа первоочередных скважин.

Для наблюдений при опытно- производственном водопонижении намечаем 16 первоочередных наблюдательных скважин: 11 - в надрудных песках и 5 - в рудоносной зоне. Их располагаем по лучам в направлениях: на юг (к реке) и на запад: по три - в надрудных песках - на контуре, в 200 и 600 м от контура, по две - в рудоносной толще - на контуре и в 600 м от контура; на север и на восток: по две - в надрудных песках - на контуре и в 600 м от контура; в пределах карьера по одной - в рудоносной зоне и в надрудных песках.

В задачи опытно- производственных работ должно входить, кроме проверки и изучения всех вышеуказанных вопросов, определение гидрогеологических и инженерно- геологических характеристик горных пород. Поэтому в проекте необходимо предусмотреть также отбор образцов горных пород, лабораторные исследования и достаточно широкий комплекс наблюдений (см. разд. 5).

2 .13 . При му льдоо бразном строении месторождения целесообразно применять водопонизительные системы из скважин, расположенных в понижениях водоносных пластов. При этом экономично решается задача полного осушения карьера (разреза).

Пример 9 . Бу ро угольное месторождение, приуроченное к синклинальной складке, предусмотрено осваивать открытым способом. Верхний угольный пласт, который предполагается разрабатывать, образует мульду, заполненную песчаниками, протяженностью около 2 км, шириной 800 м и общей толщиной (песчаников и угольного пласта) в вершине складки 85 м. Эта толща подстилается переслаивающимися трещиноватыми аргиллитами, песчаниками и тонкими слоями углей, а вверху прикрыта глинистыми породами.

Все трещиноватые породы - водоносные, но повсеместно развитый чехол покровных глинистых пород ограничивает питание подземных вод атмосферными осадками.

Требуется наметить систему защиты разреза.

В этих условиях, естественно, необходимо использовать благоприятные условия залегания горных пород, позволяющие организовать отбор подземных вод с самых низких отметок разрабатываемой толщи, т.е. расположить водозаборные устройства по оси синклинали. В качестве водозаборных устройств могут быть использованы водопонизительные скважины, оборудованные насосами, или подземные дренажные выработки. Последние, требующие значительных капитальных затрат, могут оказаться целесообразнее при длительном сроке службы, необходимости организовать карьерный водоотлив при больших притоках поверхностных вод, при разработке части месторождения подземным способом и нали чии шахтных стволов и подземных насосных станций.

Учитывая сравнительно небольшие ра з меры разреза и ограниченное питание подземных вод, когда в основном предстоит осушение статических запасов воды в горных породах, принимаем систему защиты разреза из линейного ряда водопони зит ел ьны х скважин, оборудованных насосами (черт. 21).

Черт. 21 . Схема осушени я буро уго льно го месторожден ия

1 - глинистые породы; 2 - песчаники; 3 - уголь; 4 - аргиллиты; 5 - контуры карьера; 6 - водопонизитель ные скважины; 7 - контур пласта угля; 8 - н еп они женный уровень подз емных вод; 9 - сниженный уровень подземн ых вод

2 .14 . При расположении месторождений вблизи поверхностных водных объектов (или под ними), кроме опасности непосредственного затопления выработок поверхностными водами, возможны также значительные притоки подземных вод и осложнения при их откачке.

В таких условиях от правильной оценки природных факторов и предвидения возможных осложнений практически зависит успех освоения месторождения и безопасность ведения горных работ.

Пример 10 . Требуется определить систему защиты карьера по разработке полиметаллических руд в условиях примера 1 .

Выполнение намеченных в нем изысканий и дополнительная обработка материалов ранее произ веденных геологоразведочных работ с использованием данных одиночных откачек сопоставлением их с данными кустовых откачек позволили установить следующие средние значения коэффициентов фильтрации k пород по участкам (черт. 22 ).

Породы между двумя основными тектоническими зонами (в среднем на всю глубину до 400 м):

со стороны висячего бока рудоносной зоны - = 0 ,4 м/ сут ;

со стороны лежачего бока рудоносной зоны - = 0 ,8 м/ сут;

в з оне интенсивного рассл анц евани я пород - = 0 ,29 м/ сут.

Породы основных тектонических зон (в разломах и зонах дробления) до глубины:

70 м - 30     м/ сут

140 « - 12       «

220   « - 5        «

400   « - 0,5     «

На глубине 400 м может быть принят относительный водоуп ор.

Наибольшая водо о биль ность пород в верхней части объясняется большей подверженностью этой зоны выветриванию, особенно в русловой части месторождения.

Скальные осадочные породы за пределами месторождения и окружающей его водо о бильн ой зоны (см. черт. 3) слабо водопроницаемы:

юго-западнее месторождения развиты в основном сл ан цевидны е породы с коэффициентом фильтрации 0 ,1 м/сут;

толща карбона тн о-глини сты х и пес чан о-глини сты х осадочных пород, залегающих с юга, юго-востока и северо-востока месторождения, имеет коэффициент филь трации порядка 0 ,5 м/сут.

Открытые работы предусматривается вести до глубины 400 м, ниже предполагается вести разработку подземным способом.

Для защиты карьера первостепенное значение приобретает организация поверхностного стока и в первую очередь отвод или оттеснение реки от территории разработок. Река, протекающая по территории месторождения, примерно в 30 км от него впадает в другую большую реку, поэтому можно рассматривать перехват речного стока выше месторождения и переброс его по системе каналов и с использованием местной гидрографической сети в отдаленное от месторождения русло. Такое решение потребовало бы весьма значительных капитальных затрат - реальнее оттеснение реки с помощью ограждающей дамбы и устройство с береговой стороны соответствующих нагорных канав.

Исходя из вышеуказанного решения по организации поверхностного стока , рассмотрим целесообразные решения по защите карьера от подземных вод.

В этой связи необходимо учитывать, что рудоносная толща окружена , в общем, слабопроницаемыми породами, создающими естественную преграду для потока подземных вод. Следовательно, подземные воды могут проникать в горные выработки в основном по зонам тектонического дробления горных пород и по тектоническим разломам, особенно при их раскольматации . При таких обстоятельствах н еобходим о максимальн о сни зить градиент н апора фильтрационн ого по тока и свести до минимума ин тенсивность откачки подз емн ых вод для того, чтобы максималь но снизить опасн ость расколь мат ации трещин и пор горных пород в з онах, где они представлены раздробленными разн овидностями. Этому будет способствовать оттесн ение реки. Разведанные зон ы повышенной прон ицаемости горн ых пород целесообразно перекрыть п роти вофильт раци онными завесами. К таким зонам относятся тектонически е разломы, н аправлен ные с северо- запада на юго- восток, и восточная зона дробления горных пород.

Черт. 22 . Система защи ты карьера

1 - зона ра ссл анц евани я; 2 - з она дроблен ия; 3 - зона разлома; 4 - рудные тела; 5 - кон тур заболоченности; 6 - з асы пка понижени й рельефа ; 7 - п роти во фильт рационн ая завеса I очереди (выполняетс я с поверхности до отм . -220 ,0 м); 8 - конечны й контур карь ера; 9 - кон тур карьера I о ч ереди; 10 - контур дна карьера I очереди н а отм. -115 ,0 м; 11 - д ренажные выработки на горизонтах -125 ,0 , -260,0, -390,0 м; 12 - с амоизли вающиеся скважи ны; 13 - шахтн ые стволы; 14 - п роти вофильт раци онн ая з авеса II очереди (выпол н яется с отм ето к -115 ,0 до -335,0 м при уст ан овл ении нео бходимости в ней в п роц есс е разработки к арь ера I очеред и ); 15 - осуши тельные (дренажные) канавы; 16 - нагорн ая кан ава

Пр оти вофильт раци онны е завесы должны быть выполнены на глубину не менее 220 м. На большей глубине, как это следует из вышеприведенных данных, фильтрационные свой ства пород в этих зонах примерно такие же, как и других пород, окружающих рудную зону.

Борта карьера сложены в основном скальными усто й чивыми породами, поэтому может быть допущена открытая фильтрация через н их в карьер. Однако органи зация водоотлива непосредственно из карьера при значи тельном притоке подземных вод (даже при н аличии противо фил ьт рационны х завес будет сложной. Поэтому ц елесообразно предусмотреть подземные выработки д ля приема карьерн ых вод и подземн ые насосн ые станции для их откачки. Подземные выработки будут в известной мере, служить и в качестве дренажных, и приток воды н епосредственно в карьер уменьшится.

Разработка карьера с водоотливом в скальной толще приведет к осушению и покровных отложений. Не исключено, что в начале работ окажется целесообразным приме н ить систему водопони зи тельн ых скважин дл я пон ижения уровня подземных вод в пределах покровн ой толщи.

Система защиты карьера представ и тся в следующем виде (см. черт. 22):

река оттесняется дамбой с отметкой верха пример н о 12 м; между карьером и дамбой предусматриваем две завесы, перекрывающие фильтрацион ный поток со стороны реки по зонам повышенной проницаемости; завесы предусматриваем глубиной 220 м, ниже которой коэффици ент фильтрации горных пород в среднем равен 0 ,5 м/ сут ; положение дамбы и этих двух завес следует проектировать на основе фильтрацион ных расчетов (технико- экономического сопоставления вариан тов).

Намечаем вест и разработку таким образом, чтобы северо-западный борт карьера части чно совпадал с его конечным положением, и предусматриваем резервную з авесу, выполняемую у этого борта на глубине 100 - 125 м; в случае выявления значительной фильт рации по тектоническим разломам в обход основной завесы (см. черт. 28); в проекте сл едует предусмот реть также соответствующие средства для тампонажа горных пород в случае выявления необходимости в этом на других участках;

воду, поступающую в кар ь ер, предусматриваем сбрасывать в подземные выработки с отводом по ним воды к водосборни кам соответствующих подземных насосных станци й;

под з емные горные выработки предусматриваем н е мен ее чем на двух горизонтах - примерно через 120 - 200 м по гл убин е. Эти выработки, предн аз наченные в осн овном дл я приема воды из карьера, будут также служить и дренажом. Для этого из выработок при подходе к тектоническим зонам, не доходя до ни х на расстояние, определ яемое по данным опережающег о бурения, следует проходить рассечки , параллельные разломам, из которых забуривать самоизливающиеся скважин ы в тектонические зоны. Снижение напоров подземн ых вод с помощью этих скважин облегчит проходку подземных выработок. О днако должна быть предусмотрена возможность проходки подземн ых выработок через тектон ически е зоны с применением цементации или замораживан ия горных пород;

для проходк и подз емн ых выработок намечаем два шахтн ых ствола, которые можн о расположить с разных сторон карьера, чтобы проходить выработки из каждого ствола нав стречу один к другому, ускоряя этим соз дание системы; выработки должн ы пересекать тектонические зоны по возможности под прямым углом, и их расположение должно обеспечивать удобства сброса в них карьерных вод;

в зав и си мости от сроков создания подземной др ена жной си стемы и начала разработки карьера должно быть прин ято решение о необходимости (или отсутствии н еобходимости) системы водопони зит ельны х скважин для осушен ия покровных отложений.

В подоб н ых условиях очень важно при проектировании определить рациональный порядок работ по освоению месторождени я. В дан ном случае необходимо, чтобы дамба, противофильтрационные завесы и подземная дренажная система были сооружены до начала разработки карьера.

При рассмотрении каких-либо других вариантов следует вы п олнить тщательный анализ всех промежуточных ситуаций для устранения излиш них н епроизводительн ых затрат и авари йной обстановки на месторожден ии.

2 .15 . Специфи ческие осложнения для защиты горных выработок возникают в условиях вечной мерзлоты, засоленности и газоносн ости подземных вод.

В так и х услови ях все осн овные технологические решения по устрой ству системы защиты должны быть проработаны и определены в основном проекте, иначе не может быть доказана реальность и эффективность проектируемых защитных устройств и мероприятий.

Пример 11. Месторождение минерального сырья расположено в з оне распространения вечно мерзлы х пород. Для района характерен слегка расчлен енный равн инн ый рельеф, гидрографическая сеть развита слабо.

Климат района резко континентальный с продолжительной суровой зимой и коротким жарким летом. Среднегодовая температура - 73 °С.

Веч н омерзлы е породы развиты на всей площади. Нулев ая изотерма располагается на глубине порядка 700 м. Наибольшая глубина сезонного п ро таи вани я п риходится на август и с оставляет 2 - 3 м в целом по району и 6 - 8 м по бортам открытых горных выработок.

Толща вечн омерзлы х вмещающих пород сложена (сверху вниз) мергелями с прослоями глинистых доломитов, доломитами и глинистыми известняками (107 - 146 м) , а ниже сильно трещиноватыми ал евролитистыми мергелями, известк овистыми алевролитами и глинистыми доломитами с трещинами, загипсо ванными на 15 - 20 % (133 - 172 м).

Ниже залегает слой относительно водоупорных глинисто-карбонатных пород (17 м), прикрывающих водоносные известняки и доломиты, пересл аивающиеся (книзу чаще) с линзами и слоями (не имеющими сплошного развития) водоупорных гип соангид рит овы х пород.

Ч е рт . 23 . Геологический ра зрез по месторождени ю

1 - мергель; 2 - известняк; 3 - доломит; 4 - алевролит; 5 - ангидрит; 6 - долер и т; 7 - полезное ископаемое; 8 - гл инистость; 9 - известк овист остъ ; 10 - ги псо ванн ость ; 11 - битуми нозность ; 12 - во допони зит ельны е скважины; 13 - непониженн ый уровень п одземных вод; 14 - пониженный уровень подземных вод; 15 - промежуточный контур карьера; 16 - зона развития карьера

Все водоносные с лои связаны между, собой и образуют един ую под ме рзл отную водоносную толщу, имеющую кровлю на глубине 280 - 320 м, подстилающуюся на глубине около 500 м до лерит ами и характеризующуюся средней водопро водим остью kh = 70 м2 /сут и напором н а кровлю, примерно равным 190 м. В пределах толщи наблюдаются г азо-н ефт е-битум опро явл ения .

Под мерзл отны е воды имеют хл оридн о-н атриевый состав, минерализацию, возрастающую с глубиной от 85 до 130 г/л и содержат растворенные газы - 0 ,4 м3 н а 1 м3 воды: азот (70 - 90 %) , метан ( около 5 % ), сероводород (2 - 3 % ) и др.

Месторождение до глубины 450 м предус мат ривает ся разрабаты вать открытым способом (черт. 23).

Требуется определить защиту карьера и технические решения специальных мероприятий при ее создании и эксплуатации, отвечающих особым природным условиям месторождения.

Требования к системе защиты могут быть сформулированы в следующем виде:

должно быть обеспечено снятие на первом этапе высоких гидростатических напоров до размеров, исключающих возможность внезапных прорывов напорных подземных вод при подходе открытых горных работ к кровле под мерзл отн ой водоносной толщи;

опережающее снижение уровня подземных вод ниже горизонта горных работ, исключающее фильтрацию воды через борта карьера.

Удовлетворение этим требованиям может быть достигнуто с помощью кольцевой системы водопони зит ельны х скважин глубиной 480 - 500 м, оборудуемых соответствующими погружными насосами (черт. 24).

Дл я создания и эксплуатации такой системы в условиях мощной толщи вечной мерзлоты, высокой минерализации и газоносности подземных вод необходимо прежде всего проработать соответствующую технологию устройства водопони зител ьны х скважин и определить необходимые средства и мероприятия, обеспечивающие возможность их осуществления и безопасность при строительстве и э ксплуатации системы защиты.

Намечаем следующие решения.

Бурение скважин следует выполнять с помощью агрегатов турбинного бурения типа РТ Б, котор ые должны подбираться (так же, как и долота) со от ветст венн о т ребуемым диаметрам скважин и крепости пород (см. разд. 9), и буровой установки БУ-75 БРЭ. В качестве поро доразруш ающ его инструмента при бурении в зоне распространения многолетнемерзлых пород до кровли водоносного горизонта может быть применен агрегат РТ Б-760 с долотами 41 Д-394С . Привод турбобуров типа РТБ осуществляется от трех насосов БРН-1 . При бурении водопонизит ельны х скважин в зоне водоносног о горизонта следует применять агрегат РТ Б-590 с долотами В -269С с приводом от двух насосов БРН-1 .

В качестве промывочной жидкости может быть использован раствор, образуемый в проц ессе бурения карбонатных пород. Вследствие того, что температура разбуриваемых пород составляет в сре днем -2 °С , во избежа ние замерзания промывочной жи дкости к ней добавляют 4 % по массе поваренной соли. Для стабилизации раств ора и предотвращения обрушения стенок скважин в связи с низкой водоустойчи востью мерзлых пород в промывочную жидкость следует добавлять 3 % высоковязкой карбо кси метилце ллюло зы (КМЦ -600).

Цемент и ровани е остающихся на период эксплуатации обсадных колонн следует производить до устья с целью полной замены в зат ру бном и межтрубном пространстве промывочной жидкости цементным камнем. Эта замена необходима для предупреждения смятия обсадной колонн ы замерзающей жидкостью в период восстановления мерзлоты после растепления стенок скважины.

Черт. 24 . Система во допонижения . План

1 - водопо ни зительн ая скважина, оборудуемая погружным насосом; 2 - трубопровод, подающ ий раствор; 3 - трубопровод, отводящ ий шлам; 4 - тру бопровод отвода воды от водопо низительных скважин; 5 - трубопровод промышл енн ого водоснабжения; 6 - напорный трубопровод от станции перекачки до накопителя; 7 - групповая насосная ста нция; 8 - на копитель; 9 - станция перекачки; 10 - конеч ный контур карьера по поверхности

Для цементационных работ следует предусматривать раствор с добавками хлоридов натри я и кальция, которые обеспечивают образование цементного камня нормального качества при температурах от -2 до -5 ° С. Состав раствора должен уточняться в процессе работ путем поста н овки соответствующих контрольных опытов. Цемент для анализа должен быть взят из той же партии, которой будет прои зводиться цементирование. Температура при опыте должна соответст вовать наиболее низкой температуре, при которой будет происходить схватывание цемен та за колонной. Для улучшения температурного режима в скважине следует н агревать промывочную жидкость до температуры от 20 до 30 ° С и осуществлять подогрев ею за т ру бного пространства в период схватывания и твердения цемен тного раствора.

На черт. 33 показана водопо ни зит ельная система в период устройства с использованием двух групповых насосных стан ций и растворных узлов, причем каждая из н асосных станций обеспечивает одновременн ую работу двух буровых установок. Таким образом, система защиты предусматривает применение следующих узлов: буровой установки без блока буровых насосов; групповой насосной станции; растворного узла.

В период эксплу а тации откачиваемые из скважин воды предусматриваем подавать по трубопроводам к насосной станции перекачки, с помощью которой они подаются по напорн ым трубопроводам в н акопитель. Перед сбросом откачиваемых вод в накопитель должна быть предусмотрена их очистка от вредных примесей.

В проекте следует предусмотреть под все временные сооружения (площадки буровых установок, групповые насосные и др.) двухметровую подсыпку , которая может быть выполнена из скальных пород вскрыши с щебеночным покрытием. Постоянные здания и сооружения (помещения трансформаторных подстанций, насосн ая станция перекачки) целесообразно проектировать на свайных основаниях с продуваемым подпольем.

Также необходимо предусмотреть осуществление ряда мероприятий, направленных на обеспечение безопасных условий при газопроявлениях. К наиболее опасным местам, где возможны скопления токсичных и взрывоопасных га з ов в период бурения скважин, относятся укрытия буровых установок и п ри выш ечны х сооружений, укрытия циркуляционной системы, здани я групповых насосных станций . Во всех э тих помещениях должна быть установлена контрольно-измери тельная аппаратура с систематическим замером содержани я сероводорода и метана. На устье скважин следует предусматривать систему пр инудит ельной вен тиляции.

В проекте необходимо исходить из следующего:

концентрация га з ов в атмосфере помещений и мест, прил егающих к устью скважин, не должна превышать по сероводороду 10 мг /м3, по метану от 0,5 до 2 % в зависимости от вида работ. При больших концентрациях газов работы должны быть остановлены, а л юди выведены из этих зон;

отвод промывочной жидкости и откачиваемой из скважин воды должен осуществляться в закрытых лотках (желобах) или трубах;

при подъеме бурового инструмента долже н осуществляться долив раствора в скважину без снижения его уровня;

веде н ие работ с применением открытого огн я, электросварки газосварки и пайки, ремонтных и монтажных работ, связанных с нагреванием деталей оборудования и коммуникаций открытым огнем и т.д., разрешается выполнять при содержании метана менее 0,5 % . В составе проекта должны быть определены также мероприятия по защите от пожаров и оказанию первой доврачебной помощи в случае отравления сероводородом.

Основ н ое механ о-т ехн ол оги ческ ое оборудован ие и запорная арматура насосной станции перекачки должны быть прин яты в химически стойком исполн ении, а электрооборудование - во взры возащи щенн ом исполнении. В помещении машинного зала контрольно-измерительная аппаратура (КИ А) должна быть со световой и звуковой сигнализацией при превышении содержания сероводорода в атмосфере помещения 10 мг/м3. Кроме рабочей, следует предусмотреть аварийную сигнализацию вентиляции машинного зала, обеспечивающую 8- кратный обмен воздуха в час.

Другие технические решения по системе защиты месторождения от подзем н ых вод принимаются обычными для строительства промышленных объектов в районах Крайнего Севера.

Системы защиты подземных рудников

2 .16 . При проектировании систем защиты подземных рудников необходимо обеспечить охрану рудников от поверхностных водных объектов и водных объектов от вредного влияния подземных разработок.

Решение этих задач пр и обретает особую актуальность, когда происходит активная связь поверхностных водных объектов с подземными водами.

Пример 12 . Месторождение бокситов расположено на склоне горного хребта; отметки поверхности колеблются от 150 до 195 м.

По поверхности протекает ряд речек.

Климат района резко континентальный с суровой затяжной зимой (до - 52 °С ) и коротким дождливым летом; годовые осадки - 480 мм.

Рудная пл асто образн ая залежь простирается в меридиональном направлении по длине 25 км, при средней толщине рудных тел 6-7 м. Она залегает в толще известняков, с запада и востока контактирую щих с ту ффит ами , диоритами, песчаниками. Ширина полосы известняков от 2-3 км на юге, до 10-15 км на севере.

Известняки в различ н ой мере зак арсто ваны и трещиноваты, поглощают почти все выпадаю щие н а террито рию ат мосферные осадки (за исключением некоторой части - испаряющейся) и з начительную часть речного стока, временами достигающую 25 - 30 тыс. м3 /ч. Некоторое питание известняки получают (при откачке из них) и из нек арстующи хс я пород.

Месторождение эксп л уатируется. Верхние горизонты месторождения разрабатывались открытым способом и мелкими шахтами, затем были применены накл онные стволы до глубин ы 250 - 300 м. Более глубокие горизонты вскрывались вертикальными стволами. Разработка велась в основном с обрушением кровли. На глубин ах свыше 300 м частично применялась разработка с закладкой выработанного пространства. В качестве защиты применялось водоп ониж ени е с помощью основных горных выработок, с амои зли вающи хся скважин, забуриваемых из них в различных направлениях в зависим ости от гидрогеологической обстановки, и в последнее время с помощью водо пони зит ельны х скважин, забуриваемых с поверхности и оборудуемых ск важинным и насосами. Значительный эффект; в части уменьшения притока воды в вырабо тки по лу чен на одном участке после изоляц ии (бетоном) русла речки, протекающей на этом участке.

Тем не менее при развитии горных работ притоки возросли до значительных размеров (свыше 10000 м3/ ч).

В связи с необходимостью разработки глубже залегающих рудных тел, основываясь на опыте предыдущих лет, требуе т ся определить эффективные способы защиты горных выработок (включая и шахтные стволы) для глубин свыше 500 м.

Глубокие горизонты вскрываются с помощью вертикальных стволов; разработка руды на глубине свыше 400 м производится с закладкой выработанного пространства.

Перед защитой ставятся следующие задачи:

обеспечить безопасные условия проходки горно-капитальных и подготовительных выработок;

полностью предотвратить или свести до минимума поступление воды в добычные забои .

Для решения поставленных задач предусматриваем:

приним ая во внимание, что в лежачем боку известняков (на западе) залегают слабопроницаемые породы, все стволы следует располагать с этой западной стороны месторождения; в случае встречи при проходке стволов трещи новатых по род с повышенной проницаемостью, целесообразно применение цементации:

учитывая, что поглощение известняками речного стока в значительной мере определяет высокие притоки воды в выработки , первостепенной задачей является отвод рек с территории месторождений или гидроизоляции речных русел. Поскольку отвод рек практически невозможен из-за характера рельефа земной поверхности, предусматриваем гидроизоляцию русел путем устройства железобетонных каналов в сочетании с водохранилищами, сооружаемыми перед входом рек в карстовую область и предназначенными для регулирования расхода речного стока (черт. 25).

Черт. 25 . Си ст ема з ащиты подз емн ых выработок рудни ка

1 - за к арстов анные известняк и; 2 - водоупорные диориты, туффиты, песчан ик и; 3 - тектонические нарушения; 4 - шахта; 5 - кан ализация рек I очереди; 6 - канал из ация рек II очереди; 7 - груп п овые установки водопонизительных скважин I очеред и ; 8 - груп повые установки водопони зи тельны х скважин II очереди

С целью сокраще н ия инфильтрации ат мосферных осадков осуществляется ликвидация на поверхно сти карстовых воронок, а на участках формирования временных водотоков (суходолов) - строительство железобетон ных каналов.

В связ и со значительной площадью распространения из вестняков и развитием депресси онно й воронки на десятки километров притоки воды в шахты даже после выполнения гидротехнических работ по изоляции речных русел и временных водотоков останутся весьма значительными. Поэтому для перехвата потока подземных вод, формирующегося за пределами месторождений, предусматривается сооружение групповых систем водопонизительных скважин, закладываемых на флангах эксплуатируемой части бассейна. Эти системы сост оят из водопонизит ельны х скважин глубиной до 650 м, оборудуемых погружными насос ами тип а ЭЦ В 16-375 -17 Х, ЭЦВ 14-210-300 Х и ЭЦВ 14-120-540 . Для увеличения захватной способности из основных стволов некоторых водопонизительных скважин целесообразно бурить по 2 - 5 наклон ных скважин длиной от 50 до 200 м. Заложению водопонизительных скважин должно предшествовать контрольно-разведочное бурение и геофизические исследования с ц елью выявления расположения зон повышенной водоо бильн ости в пл ане и разрезе.

Для осушения глубоких горизонтов возможна замена осуществляемых с поверхности групповых водопонизительных систем на южном, северном и северо-восточном флангах бассейна на подземные дренажные системы, включающие в себя специальн ые шахтные стволы, горизонтальные выработки, сквозные фильтры и наклонно восстающие самоизливающиеся скважины.

Кроме перечисленных внешних общебассейновых защитных сооружений и мероприятий, для каждого шахтного поля предусматриваем внут риш ахтны е устройства и мероприятия:

специальные дренажные подземные горные выработки, направленные в зоны повышенной водообиль ности ;

самоизливающиеся скважины, забуриваемые из основных и дренажных выработок (черт. 26);

опережающие скважины, применяемые при проходке горизонтальных выработок.

Для своевременного принятия дополнительных мер и корректировки при необходимости проектных решений, как в пределах шахтных полей, так и в районе всего бассейна, должны быт ь предусмотрены наблюдательные скважины, гидропосты и другие устройства, намечаемые в соответствии с разд. 5.

Наряду с применением водопонижения, не и сключая обязательной изоляции поверхностного стока, в проекте защиты должны быть рассмотрены варианты с применением противофильт раци онны х завес, ограждающих шахтное поле или выемочные участки от водообил ьны х зон, а также варианты заполнения карстовых полостей и тампонажа трещиноватых пород глин о-цементн о-песчаны ми , глин о-цементны ми и другими смесями и растворами.

2 .17 . При глубоком залегании полезного ископаемого и наличии над ним нескольких водоносных слоев, разобщенных выдержанными слоями водоупорных пород, необходимо прежде всего оценить степень разобщенности водоносных слоев и возможные изменения их гидравлической взаимосвязи в периоды строительства и эксплуатации месторождения.

Большое значение при этом рассмотрении будут иметь способ и система разработки полезного ископаемого. В частности, принимая подземный способ разработки и системы с закладкой выработанного пространства, можно свести к минимуму нарушения в покровной толще горных пород, а это позволит ограничить требования к системе защиты в период эксплуатации месторождения областью распространения лишь тех водоносных слоев, которые имеют достаточно активную гидравлическую связь с толщей, содержащей полезное ископаемое.

Пример 13 . Богатые железные руды залегают среди кварцитов на глубине 480 - 590 м. Они образуют мощную (до 300 м) полосо образную в плане залежь с выступами кварцитов средней шириной 440 м клинообразного поперечного сечения. Висячий и лежачий бока рудной залежи представлены филли товидными сланцами. На периферии развиты пл аг иограниты , серые граниты, гран оди ориты , мета- песчаники.

Чер т . 26 . Разрез 1 -1 (см. че рт. 25)

1 - за к арсто ванны е изв естн яки; 2 - некарстующи ес я водоупорные известняки; 3 - водоупорные диориты, туффиты , песча ники; 4 - рудная залежь; 5 - тектонические н арушения; 6 - самоизливающи ес я скважин ы; 7 - шахтные стволы; 8 - горные выработки

Богатые железные руды подразделяются на скальные, имеющие прочность на сжатие 10 - 60 МПа, и нескальные глин оподобны е разновидности. Скальные околорудные породы в различной мере трещиноватые с временным сопротивлением сжатию 30 - 200 МПа. Кора выветривания скальных пород, представленная глин оп одобными и глы бо вощебеночны ми разновидностями развита на глубину 30 - 100 м от кровли массива.

На размытой поверхности дислоцированных и сильно выв ет релы х пород скального рудоносного массива залегает толща (до 550 м) осадочных образований, сложенная чередующимися водоносными (в различной мере водообил ьны ми) и водоупорными слоями. Водоносным является и неоднородный рудоносный скальный массив.

Сланцы и кварциты характеризуются слабой водообил ьностью , коэффициент фильтрации их в среднем составляет соответственно 0 ,014 и 0 ,003 м/сут .

Фильтрационные свойства богатых железных руд характеризуются коэффициентом фил ьтрации 0 ,04 - 0 ,18 м/сут; водоотдачей - μ g = 0,03 - 0 ,15 ; напор над кровлей рудоносного массива составляет в среднем 460 м; подошва водоносных пород на глубине, превышающей 1000 м (от поверхности земли), при разведке не достигнута.

Непосредственно на кровле скального рудоносного масси ва залегают известняки. Средняя толщина слоя известняков 50 м: в над рудн ой части - 35 м, а в сторону к лежачему и висячему бокам увеличивается до 80 м (главным образом за счет понижения отметок подошвы слоя). Во доо бил ьность и проницаемость слоя известняков неоднородна и зависит от степени т рещин оватости , зак арсто ванн ости и наличия глинистых прослойков; значения коэффициента фильтрации слоя изменяются от 0 ,002 до 7 ,05 м/ сут. В вертикальном разрезе более проницаемые разновидности приурочены к верхней и средней частям слоя; внизу они монолитнее и содержат большее количество сланцеватых глин и поэтому менее проницаемы. В плане наиболее проницаемые разновидности известняков приурочены к надрудной части слоя и к участку вдоль русла протекающей на поверхности реки. Установлена активная взаимосвязь вод известняков и рудоносного массива. Практически слой известняков и рудоносный скальный массив могут рассматриваться как единый комплекс, хотя и неоднородный по проницаемости; на черт. 27 показано, как может быть охарактеризована на территории распространения руды водоо бильн ость этого комплекса размером водоп роводи мости kh , м2 /сут .

Ч е рт. 27 . Ги дрогеологическая карта месторожден ия с наблюдател ьными скважинами опытно-п роизво дственного водопонижения

1 - горные выработк и; 2 - контур руд ного тела; 3 - границ ы различной водопроводимости; 4 - граница зоны расположения водопони зительны х скважин; 5 - тектонический разлом; 6 - шахтные стволы; 7 - наблюдательные скважины в верхней толщ е; 8 - наблюдательные скважин ы в водоносных слоях над известняками; 9 - наблюдательные скважины в известняках; 10 - наблюдательные скважины в рудон осной толщ е

Над известняками залегают слои глин с прослойками и линзами песков и слои мелких песков с прослойками глин, составляющие в общем 60 - 80 -метровую толщу, воды которой связаны с водами известняков и рудоносного массива. Коэффици ент фил ьт рации песков 0,3 - 2 ,2 м/сут . Связь вод этих сл оев с водами известняков и рудоносного массива в общем замедл енная и неоднородная: там, где пески залегают непосредственно на известняках, гидравлическая связь несколько более активная, а с водами песков, залегающ ими среди глин и в верхних слоях, - весьма замедленная.

Выше зал егает имеющий региональное распространение 30- метровый слой плотных, практич ески водоупорных глин. Этот пласт по существу отделяет все вышележащие водоносные породы от нижележащих, гидравлически связанных с рудоносной зоной, и является разделяющим слоем. 350 - 400- метровая толща над разделяющим слоем представлена: песчаниками с прослоями песков ( k = 0 ,024 - 0 ,4 м/сут); разн озерни стыми песками ( k = 0 ,14 - 2 ,6 м/сут); ме ломергелям и ( k до 15 ,6 м/сут) с прослоями неводоносных водоупорных разновидностей; песками с линзами глин и песчаников; пес чан о-глинисты ми породами и покровными суглинками.

При групповых откачках из известняков и рудоносной зоны и понижении уровня воды в них более чем на 100 м, уровни воды в слоях горных пород над разделяющим слоем не реагировали.

Таким образом, в районе месторождения можно выделить две отдельные, не взаимосвязанные водоносные толщи: верхнюю - над разделяющим слоем глин и нижнюю - под ними.

Богатые железные руды решено добывать подземным способом, что, собственно, в данных условиях является безальтернативным решением.

Следует отметить, что наличие разделяющего водоупорного слоя, разобщающего водоносные слои горных пород, является несколько облегчающим обстоятельством для подземной разработки богатых железных руд, но и при этом освоение такого месторождения сопряжено с огромными трудност ями, причинами которых являются:

высокие напоры подземных вод: до 50 ат м над кровлей руды и 60 атм над самым верхним добычным горизонтом;

залегание на кровле руды водообил ьного слоя известняков, воды которого имеют активную связь с водами рудоносной толщи и менее активную связь с водами пес чан о-глинистых пород, залегающих непосредственно на известняках;

содержание в толще известняков глинистых прослойков, затрудняющих осушение этого слоя;

неустойчивый характер мучнистых разновидностей руды, могущих при недостаточном осушении проявлять свойства плывунов и составляющих более 50 % всех запасов богатых руд;

необходимость проходки почти половины горно-капит альны х выработок в пород ах с малой прочностью Rc 10 МП а;

водоносность верхней, хотя и отделенной толщи малоустойчивых пород, представляющей весьма серьезное осложнение для устройства глубоких шахтных стволов и водопони зи тельны х скважин.

Поэтому принята система разработки, позволяющая ожидать минимальных нарушений в над руд ной толще покровных отложений, но тем не менее не снимающая требов ания практи чески полного осушения в зоне разработок.

Решено разработку богатых железных руд вести слоями толщиной по 3 м с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Вскрытие первоочередного участка намечено осуществить с помощью трех шахтных стволов со стороны лежачего бока рудоносной зоны, направленных к ней квершлагов и штреков, пройденных вдоль рудной залежи на глубине 600 м от поверхности земли; на 20 м выше проходятся вентил яци онн о-закл ад очны е выработки, а ниже - через 60 - 80 м намечаются следующие добычные горизонты.

Требуется определить необходимую систему защиты горных выработок от подземных вод, позволяющую обеспечить:

безопасные условия ведения горных работ;

сохранность горно- капитальных выработок и предотвращение прорывов в них и в очистные выработки подземных вод и породы;

благоприятные условия работы горного и транспортного оборудования;

полное извлечение полезного ископаемого.

Учитывая все это, основные положения по защи те горных выработок от подземных вод принимаем в следующем виде:

осуществить водопони жени е в нижней водоносной толще;

проходку шахтных стволов в пределах всей покровной толщи и вы вет релы х пород скального массива, окружающего рудоносную з ону (примерно на глубину 600 - 620 м) вести с применением замораживания горных пород, а на бо льшей глубине - обычным способом и при необхо димости - с при менени ем цементации; при проектировании подготовительных выработок, часть из которых потребуется проводить по слабым породам, следует предусматривать применение цементации, а при необходимости и замораживание горных пород или щитовой способ проходки.

Во допони зит ел ьная система рудника должна обеспечить:

снятие напора подземных вод в толще известняков и в руде до кровли известняков к началу проходки верхних вентил яци онн о-закл ад очны х горных выработок;

осушение известняков и снятие напора подземных вод в рудном теле до кровли руды к началу проходки выработок первого эксплуатационного горизонта;

осушение руды в пределах верхнего - первого, эксплуатационного горизонта - до начала очистных работ и в дальнейшем осушение руды с опережением добычных работ.

Для достижения вышеуказанных целей наиболее эффективна система, защиты рудника от подземных вод, предусматривающая:

снижение напора в известняках и рудоносной толще с помощью водопонизительных ск важин , устраиваемых с поверхности и оборудуемых погружными насосами;

осушение известняков с помощью вертикальных самоизливающихся скважин, забуриваемых из откаточных и вентиляционных выработок;

осушение рудного тела с помощь ю вертикал ьны х, наклонных и горизонтальных самоизливающихся скважин, забуриваемых из выработок основных откаточных горизонтов.

Для первоочередного водопонижения в известняках и в рудоносной зоне предусматриваем систему водопони зител ьны х скважин, оборудованных погружными насосами. Вследствие значительной неоднородности известн яков и больших различий на отдельных участках их фильтрационных свойств было бы нецелесообразно применять в подобных условиях строго геометрические (контурные или линейные) схемы размещения водопонизительных устройств. На этом месторождении большего эффекта можно ожидать при групповом расположении скважин в зонах максимальной водообиль ности горных пород (черт. 28). Целесообразность применения групповых систем водопонизительных скважин, сосредоточенных в таких зонах, т.е. на участках шахтного поля с минимальным содержанием среди известняков глинистых пород, определяется еще и тем, что это позволит исключить осложнения, возникающие при бурении неустойчивых разновидностей глин.

Во допони зит ельны е скважины в зависимости от требуемой производительности можно оборудовать погружными электронасосами типа ЭЦ В 14-120-540 ХТрГ или ЭЦВ 12 -63 -520 ХТ рГ с номинальной производительностью, соответственно 120 и 63 м3/ ч, но в дальнейшем для этого рудника должны быть выработаны оптимальные параметры требуемых насосов, и они должны быть специально заказаны.

Черт. 28 . Расположение водопони зител ьны х скважин для снижения н апора в из вестняках и рудоносной толще

1 - руда; 2 - железистые кварциты; 3 - сланцы; 4 - тектонические разломы; 5 - горные выработки; 6 - водо п они зительн ые скважины в над рудны х известняках опытно- производственного во допониж ени я; 7 - водо пони зит ельны е скважины в рудоносной толщ е опытно- производственн ого водопон ижения; 8 - доп олнительные водопони зительные скважины первоочередного участка в надрудных известняках; 9 - дополнительные водо пони зи тельн ые скважины первоочередного участка в рудоносн ой толще

Последующее осушение известняков и рудного тела будет осуществляться восстающими скважинами, забуриваемыми из подземных выработок.

В проекте рудника до л жно быть предусмотрено первоочередное строительство главных водоотл ивных комплексов у шахтных стволов, предшествующее проходке первых вскрывающих квершлагов и откаточных штреков в лежачем боку рудной залежи н а глубине более 600 м. Строител ьство таких комплексов должно опережать раз витие горных работ на вентиляци онн о-заклад очн ом горизонте, расположенном на 90 м выше.

Для обеспечения безопасных условий проходки выработок ве нтил яци онн о- закл ад очн ого горизонта предусматриваем бурение с заглублением в известняки из квершлагов и откаточных выработок вертикальных самоизливающихся скважин глубиной 165 м. Скважины с ооружаются из специальных камер, размеры которых выбираются из условия размещения буровой установки и технологической оснастки, обеспечивающих бурение скважин при гидростатическом напоре на устье 250 - 300 кП а. Из каждой камеры сооружается узел из 3 - 4 скважин (черт. 29, 30), ввод которых в эксплуатац ию предусматривается после сооружения главных водоотливных установок.

Для полного перехвата воды, перетекающей из известняков в рудоносную толщу, предусматриваем бурение также и из выработок вентиляционно-закладочного гори з онта узлов наклонных и вертикальных самоизливающихся скважин. Узлы скважин предусматриваем на расстоянии примерно 50 м один от другого.

Черт. 29 . Подземные устройства во допонизит ельно й си стемы

1 - рудная залежь; 2 - тектонические ра з ломы ; 3 - шахтные стволы; 4 - горн ые выработки с с ам оизли вающи мися скважинами первоочередного участка; 5 - дальнейшее развитие рудника; 6 - водоотливной комплекс

Для дальнейшего осушения руды предусматриваем сооруже н ие выработок каждого последующего горизонта и выполнение из них по аналогичной схеме самоизливающихся скважин до начала очистных работ на вышележащем горизонте. Такое опережение позволит осушать рудную зону ниже горизонта добычи полезного ископаемого и создавать условия безопасного ведения горных работ.

В период эксплуатации рудника система защиты развивается по простиранию рудной залежи.

Приведенное решение системы защиты подземного рудника требует серьезного обоснования гидрогеологическими и технико-экономическими расчетами и сравнениями с другими возможными решениями. Необходимо также выполнить опытно-производственное глубокое водопо ни жени е. В подобных условиях решение поставленных задач по защите рудника от подземных вод с помощью намеченных методов не может быть убедительно доказано н а основе геологоразведочных данных. Необходимо проверить в производственных условиях и уточнить конструкции водопони зит ельны х скважин глубиной до 600 м и конечным диаметром 500 - 600 мм, а также технологию и необходимое оборудование для их осуществления; следует также испытать в конкретных эксплуатационных условиях имеющиеся отечественные и зарубежные насосы с подачей 60 - 200 м3/ ч и напором до 550 м.

Черт. 30 . Система водопонижения первоочередного уч астка. Ра зрез 1 -1 (см. черт. 29)

1 - п ески; 2 - п еск и гли нистые; 3 - глина; 4 - глин а песчаная; 5 - мел; 6 - мергель; 7 - песчаник; 8 - известн як; 9 - боксит; 10 - руд а осадочная; 11 - каоли нит; 12 - гид рослюди зи ро ванны е пл атог раниты ; 13 - неи зменные пл атог раниты; 14 - гид рослюди зированны е сланц ы; 15 - сланцы; 16 - конгломераты и гравел иты; 17 - кварц иты; 18 - руда; 19 - тектон ические разломы; 20 - узел самоизливающи хс я скважин; 21 - шахтные стволы; 22 - водопони зительные скв ажи ны, оборудуемые насосами ; 23 - н епони женный уровень подземных вод; 24 - сниженный уровень подз емных вод в нижней водоносной толщ е к началу проходки в ентиляци онн о- закл адо чны х выработок; 25 - сниженный уровень подз емных вод к началу очистных работ; 26 - вентил яци онн о-з акл адо чный горизонт; 27 - I добычной горизонт; 28 - II добычной горизонт

Кроме этого , необходимо получить ряд дополнительных данных, уточняющих гидрогеологическую характеристику водоносных слоев н ижней толщи, и при глубоком понижении в ней уровня подземных вод (более 200 м) убедиться в действительной ее изоляции от верхних водоносных слоев, т.е. требуют уточнения:

расчетные гидрогеологические параметры ос н овного водоносного комплекса (и звестн яки - руд ная зона);

гидравлическая взаимосвязь известняков с вышележащими водоносными слоями;

характер развития депрессии в слоях нижней водоносной толщи.

Для решения всех этих задач предусматриваем выполнить из числа намеченных водопонизительных скважин в первую очередь 10 - в известняках и 2 - в рудной зоне (см. черт. 28), а также примерно 90 наблюдательных скважин: 46 - в известняках, 16 - в рудоносной зоне, 22 - в водоносных слоях над известняками и 6 - в верхней толще (над раз деляющим слоем глин), располагая все эти скважины на обширной территории (см. черт. 27).

Опытно - производственное водопонижение должно быть выполнено в период проходки шахтных стволов.

Пример 14 . Шахтное поле месторождения бурого угля расположено н а водораз деле двух н ебольших рек, отметки поверхности 200 м.

На глубине 50 м от поверхности зал егает продуктивная пачка толщиной 5 - 6 м, состоящая из двух слоев угля, разделенных одно-, двухметровым слоем глин; в кровле и подошве углей также залегают глины, ниже глин, подстилающих угли, - водоносные известняки, выше, над глинами, образующими кровлю углей, - надуго льны е, также водоносные пески в виде нескольких слоев толщиной от 0 ,4 до 15 м, разделенных линзами и не имеющих сплошного распростра нения прослойками глин.

Надугольные песк и при крыты выдержанн ым слоем гли н (толщиной н е мен ее 5 м), над которыми чередуются слои известн яков (толщиной 1 - 4 м) , содержащи е подземн ые воды, выше - до поверхн ости земли - залегают п ес чано-глинисты е породы.

Воды в подстилающих известняк а х и в н адуго льны х песках - напорные. Напор на подошву углей составляет 12 м, над их кровлей в н адуг ольны х песках - 12 - 20 м. В известняках, залегающих выше н адугольны х песков, подземн ые воды, как п равил о, безнапорные, столб воды над подошвой известняков - 2 - 4 м.

Тр е буется выбрать с и стему защи ты горн ых выработок от подземных вод исходя и з того, что шахтное поле нужно вскрыть двумя цен тральными вертикальными стволами глубин ой 60 м, проходимыми с применени ем замо ражи вани я г рунто в. Раз работка уг ля намечена лавами, нарез аемыми от центра к границам шахтного поля .

Непосредственную угрозу пр и разработке углей представляют напорные воды в подстилающих известняках и воды надугольных песков. В эти х водоносных слоях необходимо понизи ть уровень подземных вод: в подстилающи х из вестняках сл едует понизить напор н а 2 - 3 м ниже подошвы угля с таким расчетом, чтобы даже при аварийном отключени и водоп они зит ельно й системы были и сключены прорывы напорных вод в горные выработки сни зу; в надугольн ых песках понижение уровня подземн ых вод должно быть практически полным.

В то же время в понижении уров н я в известн яках, залегающих выше надугольн ых песков, н а этом шахтном поле нет необходимости. Это понижение было бы неэффективной мерой, так как полного осушения дости гнуть не удалось бы; к тому же столб воды н ад раз деляющим слоем незначительный по сравнению с расположенной ниже осушаемой толщей (всего около 10 % высоты, измеря емой от уровня воды над разд еляющим слоем до кровли разрабатываемого пласта угля). В этом случае нарушения разделяющего слоя при посадке лав не повлекут значительного увел ичени я притока воды к водозаборным устройствам и не создадут опасности для горных выработок. Исключение составляют участки у стволов, пройденных с применением замораживания горн ых пород, так как при их проходке возможны з начительные нарушения раз деляющих слоев и после оттаивания горных пород - прорывы подземных вод в рудд во ры.

По э тому на участках околоствольных выработок необходи мо предусматривать дополнительные мероприяти я, например, сброс воды из верхних известняков в подз емные выработки или в поглощающие пласт ы.

В системе защиты шахтного поля предусматриваем (черт. 31 ):

в одопонизит ельны е скважины, оборудованные погружными насосами для снятия напора в подугольных известняках;


Черт. 31 . Водопонизит ельн ая си стема шахтного поля

а - лава; б - подготовитель н ые выраб отки; в - околоств ольный двор; 1 - сугли нки; 2 - пески; 3 - гл ина; 4 - сланцы; 5 - уголь; 6 - из вестняк; 7 - уровень подз емных вод в известняках надуго льн ой то лщи ; 8 - непониженный уровень подз емных вод в надуго льны х песках; 9 - понижен ный уровень подземных вод в надуго льн ых песках; 10 - непониженный уровень подз емн ых вод в подуго льны х известняках; 11 - пони женный уровень подземных вод в подуго льн ых из вестняках; 12 - шахтный ствол; 13 - водопони зит ельны е скважины в подугольных из вестняках; 14 - водо погл ощ ающи е скважины; 15 - восстающ ие самоизлива ющи ес я скважины, забуриваемые из ниш в горных выработках; 16 - горные выраб отки


часто распо л оженн ые самоизливающиеся скважины, забуриваемые или выполняемые путем за би вки фи льтровых колонн в н адугольны е пески, из ниш в подзем ных горных выра ботках;

доп олнительные водо погл ощ ающи е скважины в рай оне шахтных стволов, забуриваемые с поверхности и оборудованные фильтровыми звеньями в верхних и н ижних известн яках, что позволит з начительно осушить верхние и звестняки и предотвратить опасность прорывов воды из них в околоствольные выработки.

2.18 . К значительным затруднениям при подземной добыче полезного ископаемого приводит отсутствие в его кровле надежного водоупо ра и перекрытие нескальными водоносными породами. Необходимость осушения покровной толщи становится весьма актуальной, и требования к системе осушения в определенных условиях могут быть максимальными. Характерным является следующий пример.

Пример 15 . Мест орождение железной руды расположено в пределах слаборасчлененной равнины с отметками от 40 до 50 м от условного нуля реки, протекающей в 6 км южнее в широтном направлении. Климат района резко континентальный, сухой, с суровой продолжительной зимой и коротким жарким летом. Среднегодовое количество осадков 260 мм.

С поверхности залегает 100- метровая толща нескальных (частично полускальных) отложений, представленных супесями, суглинками и песками, глинами с прослойками песков, опоками и песчаниками, песками и глинистыми породами коры выветривания коренных скальных пород.

Рудоносная толща приурочена к комплексу скальных пород, залегающих на глубине 100 м от поверхности земли с общим падением на восток под углом от 55 до 85°.

В лежачем боку рудоносной толщи залегают туфы и туф обрек чии анд езито вы х по рфи рит ов с прослоями андезитовых порфиритов и непосредственно контактирующие с рудными телами известняки, кавернозные и зак арст ованны е.

Рудоносная толща сложена ск арни ро ванны ми и скаполитовыми породами и магн етито вы ми рудами в виде расчлененных рудных тел, редких и мелких вверху и более крупных на глубинах 300 - 800 м, где сосредоточены основные запасы руды.

В висячем боку залегают ту ффиты , диабазовые по рфириты , туфы и туфобрекчии андезитовых и базальтовых порфиритов.

В верхней части скальные породы разрушены и трещиноваты; в толще наблюдаются многочисленные субширотные и субмеридиональные тектонические нарушения скального массива.

Подземные воды верхней части покровной толщи (над опоками) пресные; они практически не связаны с минерализованными водами, заключенными в опоках, песчаниках и нижних песках, имеющими общее свободное зеркало ни же кровли опок. Водоносные породы верхней части покровной то лщи мал оводоо бильны и подстилаются не менее чем десятиметровым слоем (в среднем 20 м) глин.

Воды опок, песчаников и нижних песков имеют весьма отдаленную область питания, что обусловливает их высокую минерализацию, но при глубоком водопони жении они будут питаться из реки, и это обеспечит их стабильный приток к руднику. Уровень подземных вод в опоковой толще на отметке +10 м со свободным зеркалом, средний коэ ффициент фильтрации этих водоносных пород (опок, песчаников, песков), залегающих над глинистой корой выветривания k = 10 м/сут .

Воды рудоносной толщи в общем имеют напорный характер: верхним во доуп оро м являются глины коры выветривания, но в них имеются «окна», в частности, над рудой (где пески непосредственно лежат на скальных породах), через которые осуществляется гидравлическая связь подземных вод обеих толщ. Породы палеозоя характеризуются большой т рещин оватостью и в некоторой части существенной водоо бильн остью ; по фильтрационным свойствам выделяются три зоны: полоса извест няков - k = 1 м/сут ; рудная зона - k = 0,3 м/сут; вулканогенные породы - k = 0 ,1 м/ сут.

В пределах толщи установлена вертикальная градация, связанная с уменьшением с глубиной т рещин оватости и зак арсто ванн ости:

от -55 до -65 м - зона скальных пород, затронутых выветриванием, с низкими фильтрационными свойствами, обусловленными к ольм ат аци ей трещин (за исключением зон известняков); среднее значение k = 0 ,2 м/ сут;

от -65 до -110 м - зона максимальной во дообиль ности (наибольшее количество карстовых полостей, открытых трещин); среднее значение k = 0 ,7 м/ сут;

от -110 до -175 м - зона пони женной водообиль ности ; средн ее значение k = 0 ,1 м/сут;

глубже -175 м - зона низкой водоо бил ьности .

Основные запасы руды, залегающей на глубине более 300 м, необходимо разработать подземным способом, в то же время недопустимо терять верхние, хотя и не очень крупные запасы руд, а их разработка открытым способом нерентабельна. Поэтому на первый план выдвигается проектное решение об освоении и эксплуатации всего месторождения н а всю высоту подземным способом.

Рассмотрим защиту подземного рудника при разработке руды с обрушением налегающих и вмещающих пород. Рудник разбивается на этажи через 60 - 70 м. Горизонты подготовительных выработок определены: -140 м (вентиляционный), -200 , -260 , -330 , -400 м и далее через 70 м.

Границы шахтного поля по простиранию - 2 км, по падению - 1 км.

По площади порядок отработки определен с юга на север, по вертикали - сверху вниз.

Вскрытие месторождения осуществляется со ст ороны лежачего бока двумя центральными стволами: главным и вспомогательным и двумя фланговыми стволами: южным и северным вентиляционными.

Очистные работы предусматриваются с применением, в основном, системы этажного принудительного обрушения (на рудных телах толщиной более 20 м) и системы подэт ажны х штреков (на рудных телах толщиной менее 20 м).

Примене н ие указ анных сист ем разработки полезного ископаемого представл яется наиболее экономичным в данных условиях и облегчается тем, что крепость вмещаю щих пород выше, чем руды.

В подобных условиях принуди т ельное обрушение пород может быть допущено лишь при условии полного осушения вовлекаемых в разработку и обрушение водоносных пород рудоносного комплекса и нижней части покровной толщи, включая н ад рудны е пески, песчаники и опоки. Необходимости осушения самых верхни х водоносных слоев в данных условиях не имеется - водоносность верхней части покровной толщи не представляет опасности при разработке, руды подземным способом даже с обрушением налегающи х и вмещающих пород.

Практически полного осу ш ения водоносных пород, непосредственно з алегающих на рудоносной толще в условиях, подобных рассматриваемым в настоящем примере, как показывает опыт, можно достигн уть с помощью внешних и внут рирудни чны х вод опони зит ельны х устройств. С помощью внешней кольц евой водопони зит ельн ой системы можно снизить напор подз емных вод на удаленном расстоянии от рудника - на контуре системы и снизить градиенты напора и расход фильтрационного потока в сторону к внут ри рудни чн ым водопонизительн ым устройствам, предназначенным дл я ускорения с работк и статических запасов подземных вод и в пространстве, ограниченном контуром внешней водопонизительной системы. Отбор воды следует осуществлять из над рудны х песков и водоносных пород рудоносного комплекса.

Учитывая, что месторождение вскрывается четырьмя стволами и большим количеством подготовительных выработок, целесообразную систему защиты намечаем в следующем виде.

Вдоль контура зоны сдвижения горных пород на конец отработки месторождения предусматриваем кольцевую систему из подземных дренажных выработок и сквозных фильтров (черт. 32). Дренажные выработк и предусматриваем из двух стволов (южного и северного вентиляционных) в подошве наиболее водообил ьной зоны палеозойских пород на горизонте -110 м. Внутри рудного контура предусматриваем систему забуриваемых с поверхности водопонизительных скважин , располагаемых вдоль подготовительных выработок на горизонтах -200 и -260 м и вен тиляционн ой выработки на гориз онте -140 м. Эти скважины вначале будут работать с насосами, а по мере готовности подготовительных выработок будут с ними сбиты и переоборудованы в сквозные фильтры. Кроме всех этих основных водо пони зительны х устройств, в проекте должны быть предусмотрены самоизливающиеся скважины, забуриваемые:

из дренажных штреков - восстающие на н ад рудны е пески (черт. 33), располагаемые в промежутках между сквозными фильтрами;

из подготовительных выработок - опережающие забой - в направлении проходки, а также направленные на установленные ра зведкой зоны водообильны х скальных пород (см. черт. 33);

из нарезных выработок - направленные в различные стороны в соответствии с местн о й гидрогеологической обстановкой дл я осушения разра батываемых рудных тел и обруш аемы х за тем окружающих выработки пород (черт. 34).

Черт. 32 . Общая схема си стемы осушения

1 - из в естняки; 2 - жел езные руды; 3 - ди абазов ые порфирита; 4 - анд езито вы е по рф ириты ; 5 - в улканические брекчии ; 6 - туфы и ту фо брекчии ; 7 - ту фо брек чии анд езито вы х и базальтовых порфи рито в; 8 - ту ффиты; 9 - уча стки, где надрудные пески з алега ют на скатных п ородах; 10 - линии тектонического нарушения; 11 - контур зоны сдвижения по п оверхности подземного рудни ка; 12 - ве нтиляционные дренажные ств олы; 13 - главный и вспомогательный шахтные стволы; 14 - дренажные выработки гориз онта -110 м со сквоз ными филь трами и восстающи ми скважинами; 15 - вентиляционные в ыработки гори зонт а -140 м с дренажным и устройствами; 16 - подготовительн ые выработки горизонта -200 м с дренажными устройствами ; 17 - подготовител ьные выработки гори зон та -260 м с дренажн ыми устройствами; 18 - центральная насосная станция гориз онта -400 м; 19 - насосные станции гори зонта -110 м

Черт. 33 . Разрез 1-1 (см. черт. 41)

1 - супес и ; 2 - опоки и опоковые гл ины; 3 - пески; 4 - глины; 5 - песчани ки ; 6 - кора вы ветри ва ни я пал еоз ой ски х п ород; 7 - порфири ты; 8 - туфы и ту фо брекчии ; 9 - вулкани ческие брекчии ; 10 - ту ффиты; 11 - из вестняки; 12 - диа базо вые порфири та; 13 - руды; 14 - тектонические нарушен ия; 15 - горн ые выра ботки с восстающ ими скважинами ; 16 - уровень подземных вод в верхних песках; 17 - уровень подземных вод в н ад рудны х песк ах и в руде; 18 - пони женн ый уровен ь подземных вод; 19 - шахтные стволы; 20 - сквозные фи льтры

Черт. 34. Система самоизливающихся скважин вокруг камеры перед началом взрывов

1 - пон и женный уровень подземн ых вод перед об руше нием потол очи ны камеры; 2 - самоизливающи ес я скважины; 3 - лини я, отдел яюща я потолочину, обруш аемую в о II очередь ; 4 - перемычки; 5 - в ентил яционные выра ботки ; 6 - откаточные выработки; 7 - каме ра (очистн ое пространств о); 8 - скважины дл я размещ ен ия вз рывных веществ, и спользуемые дл я стока воды из рудн ого тел а

Должно быть предусмотрено также устройство вспомогательных перемычек, предотвращ аю щих в случае прорывов воды и пес чан о-глинисты х пород, поступление их на другие горизонты. Подземные насосные станции целесообразно предусматривать: у каждого ствола, из которого вед ется проходка дренажных штреков н а горизонте -110 м, а у вспомогательного ствола - на гори зонте -400 м - главную и при необходимости на д ругих откаточных горизонтах - участковые.

Внут ри рудни чны е устройства и мероприятия в период строительства рудника и в начальный период его эксплуатации играют важную роль и должны выполняться с повышенной интенсивностью. По мере осушения и с работки уровней в над рудны х водоносных сл оях - в песках, песчаниках, опоках и соответст венно в рудной зоне, п отребност ь во внут ри рудни чны х средствах будет снижаться. Особенно эт о станет заметным п осле отработки верхних этажей, когда возрастет связ ь между водами надрудной и рудоносной толщ и усилится дренирующая роль самих подземных выработок.

Защита рудника от поверхностного стока на этом месторождении должна заключаться в устройстве нагорных канав , местных водот оков и в соответствующих план ировочных работах на участках шахтных стволов, где поверхностные воды должны быть отведены от сооружений.

Порядок ввода в действие сооружений и устройств выбранной системы защиты, отвечающий требованиям п. 1 .19 СНиП 2.06.14-85, следующий:

1 ) должны быть организованы и соответст венно защищены от поверхностного стока площадки шахтных стволов, а затем должны быть выполнены и другие защитные от поверхностных вод мероприят ия; поскольку стволы на этом месторождении целесообразно проходить с применением замораживания грунтов, то до начала проходки шахтных стволов должны быть выполнены необходимые льд опородны е завесы; в первую очередь (причем заблаговременно) должны быть пройдены три шахтных ствола, из которых будут проходит ься подземные дренажные выработки, южн ый и северный вентиляционные и вспомогательный;

2 ) водо пони зит ел ьны е скважины следует вводить группами, равномерно распределенными по контуру площади территории рудника, из расчета:

д л я скважин внешней системы - на достижение понижения на контуре в надрудной и рудной толщах до глубины, на 5 - 7 м превыш ающей подошву песков - к началу очистных работ;

для скважин над подземными выработками рудника - на с работк у к этому же сроку статических запасов подземных вод в надрудной толще, в контуре внешней сист емы;

учитывая срок строительства рудника до начала очис т ных работ (5 лет), а также необходимость некоторого времени на организацию строительной площадки и устройство водопони зител ьны х скважин, контрольный срок продолжительности откачки для достижения требуемого понижения составит примерно 3 г ода; первые водопонизительные скважины на контуре потребуется вводить в действие с погружными насосами, в дальнейшем они могут выполняться сраз у как сквозные фильтры; поэтапность ввода водопонизительных скважин и последующих ме роприятий позволит корректировать определенные расчетом объ емы водопонизительных работ и, в частности, число водопонизительных скважин и расходы откачек;

3 ) в период проходки подготовительных выработок, которые следует вести одновременно на трех горизонтах: -140 , -200 и -260 м (с опережением верхних горизонтов в з ависимости от производственных возможностей) следует выполнять и вводить в действие самоизливающиеся скважины, забуриваемые из дренажных и подготовительных выработок; в проекте должна быть предусмотрена возможность переоборудования, при необходимости (с учетом требований п. 4), восстающих скважин, забуриваемых на пески и на руду в вакуумные, путем подключения к ним вакуумных уста новок типа УВВ или других дл я ускорения осушения песков и руды;

4 ) к моменту начала очистных работ может быть допущен разрыв уровней подземных вод в надрудных песках и рудоносной зоне, при этом уровень подземных вод в надрудных песках (над первоочередными камерами) не должен превышать их подошву свыше 5 - 7 м, а в рудной зоне перед взрывами должны быть осушены от гравитационной воды взрываемые руда и окружающие ее породы.

Остаточный уровень в надрудных песках ( 5 - 7 м) в данных условиях не предъяв ляет опасности: при в зрывах порода разрыхляет ся, и то коли честв о воды, которое попадет в выработанное пространство выше горизонта -140 м, лишь несколько повысит влажность заполнившей его породы, а со временем уровень подземных вод над рудой срабо тается полностью.

При проектировании следует рассматриват ь и другие возможные проектные решения, в частности, использование для контурной системы водопонизительных скважин, оборудованных насосами, взамен дренажных штреков со сквозными фильтрами, восстающими скважинами и подземными насосными станциями на горизонте -110 м.

3. ОРГАНИЗАЦИЯ ВНУТРИКАРЬЕРНОГО СТОКА И КАРЬЕРНЫЙ ВОДООТЛИВ

Общие положения

3 .1 . Организация внут рик арьерного ст ока преследует следующие цели:

а) предотвратить обыч н о сопутствующие неорганизованн ому стоку размыв и разрушение откосов карьера (разреза);

б) сократить инфильтрацию воды в горные породы и фильтрацию ее к в о допони зит ел ьны м устройствам или в сторону к откосам на более низких горизонтах;

в) создать условия, при которых попадающие в карьер воды не препятствуют эффективному ведению горных работ;

г) организовать централизованный водоотлив и сосредоточенный водоотвод , облегчающие дальнейшее удаление, использование или сброс рудничных вод в отведенное место.

3.2 . Карьер (разрез) должен быть огражден нагорными канавами и, при необходимости, защитными дамбами для сведения к минимуму возможности по падания в него поверхностного стока с прилегающей территории и вод из поверхностных водоемов и водотоков 5 %-н ой обеспеченности.

3.3 . Система организации внутрикарьерного стока и карьерного водоотлива в общем случае включает дождевую сеть, насосные станции с водосборниками, отдельные насосные установки с зу мпфами, трубопроводы.

В некоторых случаях можно отводить воды из карьера или с части его уступов к местам с б роса самотеком.

3 .4 . При проектировании организации внутрикарьерного стока и карьерного водоотлива должны быть учтены:

а) подземные воды, высачивающиеся в карьер (разрез ), приток которых определяется на основании гидрогеологических ра счетов (см. разд. 14);

б) утечки технологических, хозяйственных и бытовых вод в карьере (разрезе ); размеры утечек принимаются по данным горной части проекта предприятия;

в) воды, образующиеся из атмосферных осадков, выпадающих на п л ощадь, ограниченную защищающими карьер (разрез) нагорными канавами и дамбами; в случае отсут ствия с одной из сторон выработки опасности проникновения в нее поверхностных вод и, нет защитных ограждающих устройств, граница рассматриваемой площади на неогражденном участке карьера (разреза) принимается вдоль его бровки; величина расчетного карьерного стока, образующегося из атмосферных осадков, определяется расходами дождевых вод обеспечен ностью, устанавливаемой для различных расчетных случаев в соответствии с рекомендациями пп . 3.5 - 3.7.

3.5 . При проектировании дождевой сети расчетный приток дождевых вод следует определять методом предельных инт енси вност ей, исходя из периода однокра тного превышения расчетной интенсивности дожд я, равного 5 годам, а для особо ответственных объектов ил и опасных в отношении устойчивости бортов выработок (в случаях, специально оговоренных в задании на проектирование) - 10 годам (см. п. 5.5 . СНиП 2.06.14-85 ), что соответствует в первом случае - 20 %- ной, а во втором - 10 %- ной обеспеченности интенсивности дожд я.

3 .6 . При проектировании главной (и участковой) насосной стан ции, согласно требованиям Единых правил безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом (п. 482), необходимо предусматривать подачу рабочих насосов, обеспечивающую откачку в течение не более 20 ч максимально ожидаемого суточного притока воды, который рекомендуется принимать с учетом вод по п. 3.4 ,а, б и притока дождевых вод, определяемого исходя из суточного слоя осадков при периоде его одн о кратного превышения 0,33 года, а для особо ответственных объектов (см. п. 3.5 ) - 1 год.

3 .7 . При проектировании водосборников согласно п. 3 .12 СНиП 2.06.14-85 должна быть обеспечена их вместимость (с использованием по возможности выработанного пространства) у главной и каждой участковой насосной станции, как правило, равная объему расчетного стока, который рекомендуется принимать за время 1 сут с учетом вод по п. 3.4 ,а, б и притока дождевых вод, определяемого исходя из суточ н ого слоя осадков при периоде его однократного превышения 5 лет, а для особо ответственных объектов (см. п. 3.5 ) - 10 лет за вычетом воды, откачиваемой з а это же время (1 сут) насосной станцией; при невозможности выполнения этого требования в проекте должны быть предусмотрены необходимые меропри ятия, позволяющие временное зат опл ени е нижн их рабочих горизонтов, и водосборники вместимостью, равной не менее 3- часового н ормального притока вод (по п . 3.4 ,а, б).

Предусматриваемые мероприятия (в основном, в части размещения оборудования систем и методов разработки) должны исключать возникновение существенных затрудн е ний при производстве горных работ и допускать нормальную эксплуатацию карьера (разреза) и при дождях, превышающих расчетную интенсивность, а также при таянии снега. В необходимых случаях следует допускать откачку повышенных при токов карьерных вод не только рабочими, но и резервными насосами.

Расчет поверхностного стока в карьере

3 .8 . Расчетный приток дождевых вод qr , л/с, к лоткам и канавкам на уступах карьера (разреза) по методу предельных ин тенси вност ей следует определять по формуле

                                                      (1)

где zmid - с реднее значение коэффициента, хара ктериз ую щего поверхн ость бассейн а стока, которое рекомендуе тся определять как средневзв ешенную величину и сходя из значений z , приведен н ых в табл. 2.

Таб ли ца 2

По в ерхн ост ь

z

ψ mt

Все грунтовые поверхности , кроме задернованных и открытых песчаных пород

0 ,064

0 ,15

Задернованные поверхности

0 ,038

0 ,09

Обнаженные в карьере поверхност и песчаных пород

0 ,032

0 ,075

Пр и мечание . Прив еденн ые знач ен ия коэффици ентов z и ψ mt можно у т очнять по местным усл ови ям на осн ован ии соответствующ их исследований.

А - параметр, определяемый по формуле

                                                        (2)

з десь q 20 - и нтенсивность дождя, л/с на 1 га, дл я данной местности продолжительностью 20 мин при Р = 1 год, определяемая по черт. 35;

п - п оказатель степени, определяемый по табл. 3;

P - период однократного превышения ин т енсивности дождя, принимаемый в соответствии с п. 3.5 и заданием на проектирование;

mr - среднее число дождей за год, принимаемое по табл. 3;

γ - п оказатель степени, принимаемый по табл. 3;

F - расчетная площадь стока, га, принимаемая в соответствии с п. 3.4,в;

tr - р асчетная продолжительность дождя, равная продолжительности протекания дождевых вод по поверхности и водостокам до расчетного участка, мин, определяемая по формуле

tr = tcon + tcan +tp ,                                                           (3)

tcon - продолжительность протекания дождевых вод до канавы на первом (верхнем) уступе, принимаемая равной 5 - 10 мин, а дл я канав на остальных уступах - 2 - 3 ми н;

tcan - то же, по канавам до сбросной линии, мин, определяемая по формуле

                                                           (4)

lcan - д лина расчетного участка канавы от водораздела до сбросной линии, м;

vcan - расчетная скорость течения в канаве на участк е, м/с;

tp - продолжительность протекания дождевых вод по трубам сбросной линии до рассчитываемого сечения, мин, определяемая по формуле

                                                             ( 5 )

lp - длина расчетного участка сбросной лини и, м;

ν p - расчетная скорость течения на участке, м/с;

при tr = 5 мин в формулу ( 1) вводится поправочный коэффициент, равный 0 ,8 ;

K - коэффициент, учитывающий неравномерность выпадения дождя по площади и принимаемый по табл. 4.

Таблица 3

Ра й он

Значение п при

mr

γ

Значени е μ при

Р1

Р < 1

P = 0 ,33

Р = 1

Побережья Белого и Баренцева морей

0 ,40

0,35

130

1,33

0 ,48

0 ,68

Север европейской части СССР и Западной Сибири

0 ,62

0,48

120

1,33

0 ,47

0,68

Равни н ные области з апада и центра европейской части СССР

0,71

0,59

150

1,54

0 ,44

0 ,65

Рав н инные области Украины

0 ,71

0,64

110

1 ,54

0 ,42

0 ,64

Возвышенности европейской части СССР, западный склон Урала

0,71

0 ,59

150

1 ,54

0 ,44

0 ,65

Восток Украины, низовье Волги и Дона, Южный Крым

0 ,67

0,57

60

1 ,82

0 ,31

0,55

Нижнее Поволжье

0 ,66

0 ,66

50

2 ,0

0 ,26

0 ,50

Наветренные склоны возвышенностей европейской части СССР и Северное Предкавказ ь е

0,70

0 ,66

70

1 ,54

0 ,39

0 ,60

Ставропол ь ская возвышенность, северные предгорья Большого Кавказа, северный склон Большого Кавказа

0 ,63

0 ,56

100

1 ,82

0,35

0 ,58

Южная часть Западной Сибир и , среднее течение р. Или, район оз. Ал е-Кул ь

0 ,72

0 ,58

80

1,54

0 ,40

0 ,62

Центральный и Северо-Восточный Казахстан, предгорья Алтая

0 ,74

0 ,66

80

1 ,82

0 ,34

0 ,56

Северные склоны За п адны х Саян, Заилий ского Алатау

0 ,57

0 ,57

80

1 ,33

0 ,45

0 ,66

Джунг арский Алатау, Кузнецкий Алатау, Алтай

0 ,61

0 ,48

140

1 ,33

0 ,48

0 ,68

Северный склон Западных Саян

0 ,49

0,33

100

1,54

0 ,41

0 ,63

Средняя Сибирь

0 ,69

0 ,47

130

1,54

0 ,43

0 ,64

Хребет Ха м ар-Д абан

0 ,48

0 ,35

130

1 ,82

0 ,37

0 ,59

Восточная Сибирь

0 ,60

0,52

90

1 ,54

0 ,40

0 ,62

Бассейны Ш илки и Аргуни, долина Среднего Амура

0 ,65

0,54

100

1,54

0 ,41

0 ,63

Ба ссейны Колымы и рек Охотского моря, северная часть Нижнеамурской низменности

0 ,36

0 ,48

100

1 ,54

0 ,41

0 ,63

Побережье Охотского моря, бассейны рек Берингова моря , центр и запад Камчатки

0,35

0 ,31

80

1 ,54

0 ,40

0 ,62

Восточное побережье Камчатки южнее 56 ° с. ш.

0 ,28

0 ,26

110

1,54

0 ,42

0 ,64

Побережье Татарского пролива

0,35

0 ,28

110

1 ,54

0 ,42

0 ,64

Район оз. Ха н ка

0 ,65

0 ,57

90

1 ,54

0,40

0 ,62

Бассейны рек Японского моря, о. Сахалин, Курильские о - ва

0 ,45

0 ,44

110

1 ,54

0 ,42

0 ,64

Ю г Казахстана, равнина Средней Азии и склоны гор до 1500 м, бассейн оз. Иссык-Куль до 2500 м

0 ,44

0 ,40

40

1 ,82

0 ,27

0 ,51

Склоны гор Средней Азии на высоте 1500 - 3000 м

0 ,41

0,37

40

1 ,54

0 ,33

0 ,56

Юго - Западная Туркмения

0 ,49

0,32

20

1,54

0 ,25

0 ,51

Черноморское побережье и западный склон Большого Кавказа до Сухуми

0,62

0 ,58

90

1,54

0 ,40

0 ,62

Побережье Каспийского моря и равнина от Ма хачкалы до Ба ку

0 ,51

0 ,43

60

1 ,82

0 ,31

0 ,55

Восточный склон Большого Кавказа, Кура - Араксинск ая низменность до 500 м

0 ,58

0 ,47

70

1 ,82

0,33

0 ,55

Южный склон Большого Кавказа выше 1500 м, южный склон выше 500 м, ДагА ССР

0,57

0 ,52

100

1 ,54

0 ,41

0 ,63

Побережье Черно го моря ниже Сухуми, Колхидская низменность, склоны Кавказа до 2000 м

0 ,54

0 ,50

90

1,33

0 ,45

0 ,66

Бассейн р. К уры, восто чная часть Мал ого Кавказа, Талы шски й хребет

0 ,63

0,52

90

1 ,33

0 ,45

0 ,66

Северо-Западная и центральная части Армении

0 ,67

0 ,53

100

1 ,33

0 ,46

0 ,67

Ленкорань

0 ,44

0 ,38

171

2 ,2

0 ,32

0 ,55

Ч е рт. 35 . Зна чения в еличин инт енсивности дожд я q 20

Табл и ца 4

Площадь стока , га

500

500

1000

2000

4000

Значе н ие коэффициента K

1

0,95

0,90

0,85

0 ,8

Пр и мер 16 . Опреде л ить расчетные расходы водоотводной канавы на участке B 1 А , расположенной н а первом (верхнем) уступе карьера, при средней скорости течения в канаве 0 ,70 м/ с и сбросной лин ии АБ , отводящей воду из примыкающих к ней водоотводных канав (черт. 36 ) исходя из средней скорости воды в трубах 5 м/с. Карьер расположен в районе Курской обл.

Расчетная площадь стока для рассчитываемого участка водоотводной канавы от водораздельной точки B 1 до сопряжения со сбросной линией в точке А слагается из территории между нагорной канавой и бровкой карьера с задернованной грунтовой поверх н остью (3,5 га) и обнаженной в верхнем откосе поверхностью песчаных пород (0,5 га); длина расчетного участка кан авы (от наиболее удаленной точки B 1 до рассматриваемого сечения в точке А ) составляет 350 м.

Расчетная площадь стока для рассчитываемого участка сбросно й линии включает площадь одернованной территории между нагорной канавой и бровкой карьера на участке B 1 B 2 (между двумя водоразделами) и участка борта карьера между этими же водоразделами B 1 и В 2 , бровкой карьера и лотком на кровле скальных пород , представленного поверхностью песчаных пород (0,5 + 0,9 + 2 ,3 + 1 ,0 + 1,5 = 6,2 га) и поверхностью прочих пород (1 ,1 + 3,2 + 0 ,7 + 2,5 = 7,5 га); дл ина расчетного участка сбросной линии (от примыкающей водоотводной канавы на первом уступе до лотка на кровле скальных пород составляет 220 м).

Определяем среднее значение коэффицие н тов стока zmid в зависимости от пр и нимаемых по табл. 2 коэффициентов z , характеризующих поверхность стока:

для водосборной площади участка ка н авы

для водосборной площади участка сбросной линии

Черт. 36 . Участок борта карьера (к при меру 16)

1 - з адернованная поверхность; 2 - обнажения в карьере поверхности песчаных пород; 3 - прочие породы; 4 - нагорная канава; 5 - водоотводные канавы; 6 - сбросная линия; 7 - водосбросной лоток на уровне скальных пород

Принимаем продолжительность протекания дождевых вод до канавы на первом (верхнем) уступе, tcon , равной 10 мин.

Определяем по формуле ( 4) продолжител ьность протекания дождевых вод по канаве на первом (верхнем) уступе карьера от наиболее удаленной точки (точка B1) до сбросной линии при vcan = 0,7 м/с

Определяем по формуле ( 5) продолжительность протекания дождевых вод по трубам сбросной линии до лотка на кровле скальных пород (до точки Б ) при vp = 5 м/с

Продолжительность протекания дождевых вод до рассчитываемых сечений tr определяем по формуле ( 3):

в точке А водоотводной канавы

tr = 10 + 10 ,5 = 20 ,5 мин;

в точке Б сбросной линии

tr = 10 + 10 ,5 + 0 ,75 = 21 ,25 мин.

Определяем значения величин, входящих в формулу ( 2):

интенсивность дождя, л/с на 1 га, продолжительностью 20 мин при P = 1 год (< q20 ) для района Курской обл. находим по карте черт. 44: q20 = 90 л/с;

период однократного превышения расчетной интенсивности дождей, P , принимаем в соответствии с п. 3.5 - P = 5 лет;

показатели степени n и γ среднее число дождей за год mr , находим по табл. 3 как дл я района равнинных областей запада и центра европейской части СССР: n = 0 ,71 ; γ = 1,54 ; mr = 150 .

По формуле ( 2) определяем параметр А

Определяем по формуле ( 1) расчетные расходы дожд евых вод qr в рассчит ываемых сечениях, принимая согласно таб л. 4 коэффициент K равным 1:

в точке А водоотводной канавы

в точке Б сбросной линии

3 .9 . Суточный приток дождевых вод в карьер (разрез) Qp , м3/сут , определяют по формуле

Qp = 10 K ψ mt HpF ,                                                  ( 6 )

где ψ mt - среднее з начение общ его коэффициента суточного стока, вычисляемое как среднее взвешенное дл я расчетной площади по частным значениям ψ , приведенным в табл. 2 или определяемое по формуле

                                                    ( 7 )

Hp - слой суточных осадков при периоде его однократного превышения Р , лет; значения Hp принимаются по данным ближайших метеостанций; при отсутствии данных метеостанций допускается принимать значения Hp при Р = 5 годам и 10 годам по табл. 5; а для P = 0 ,33 года и P = 1 году вычислять по формуле

Hp = μpH 5 ;                                                                       (8 )

                                                         ( 9 )

Значения μ0,33 и μ1 для различных районов СССР приведены в табл. 3.

Пример 17 . Для карьера, расположенного в районе Самарканда, определить суммарные притоки поверхностных вод, необходимую подачу рабочих насосов карьерной насосной станции и требуемую вместимость водосборников. Приток в карьер подземных вод, фильтрующих в обход дренажных устройств - 400 м3/ ч; потери бытовых и технологических вод в карьере - 100 м3/ ч. Площадь водосбора F = 1000 г а, 30 % водосборной площади - вскрытые в карьере пески с общим коэффициентом стока ψ = 0 ,075, дл я остальной части водосборной площади ψ = 1,15 .

В соответствии с п. 3.6 приток поверхностных вод для подбора оборудования насосной станции определяем из периода однократного превышения P = 0,33 года.

Значение коэффициента μ0,33 находим по табл. 3, как для юга Казахстана, равнин Средней Азии и склонов гор высотой до 1500 м - μ0,33 = 0,27 .

Слой осадков при P = 5 лет для района Самарканда согласно табл. 5 H 5 = 33 мм.

Расчетный слой осадков при P = 0 ,33 года определяем по формуле ( 8)

H 0 ,33 = 0 ,27·33 = 8 ,91 .

Коэффициент K , учитывающий неравномерность выпадения осадков по площади F = 1000 га, согласно табл. 4 К = 0 ,9 .

Средний коэффициент стока

ψ mt = 0,075 ·0,3 + 0 ,15 ·0,7 = 0 ,1275 .

Расчетный суточный сток дождевых вод в карьере для по д бо ра оборудования насосной станции по фо рмул е ( 6)

Q 0 ,33 = 10 ·0,9·0 ,1275·8,91·1000 = 10224 ,2 м3 /сут .

Суммарный расчетный суточный сток поверхностных вод в карьере:

ΣQ = 10224 ,2 + 400 ·24 + 100·24 ≈ 22224 м3.

Необходимая подача рабочих насосов Qp насосной станции:

Расчетный суточный приток к карьеру для определения вмест и мости водосборн иков согласно п. 3.7 определяем по формуле ( 6) при Р = 5 лет и суточном слое осадков (по табл. 5) H 5 = 33 мм:

Q 5 = 10 ·0 ,9·0 ,1275·33·1000 = 37868 м3 /сут .

Суммарный расчетный сток в карьере для расчета водосборнико в:

ΣQ = 37868 + 400·24 + 100·24 = 49868 м3.

Необходимая вместимость Qc , м3, водосборника, принимая подачу рабочих и резервных насосов 1500 м3/ ч получим

Qc = 49868 - 1500 ·24 ≈ 14000 м3.

Таблица 5

Республика , край, обл асть, пункт

Суточный максимум осад к ов, мм, при P , лет

Республика , край, обл асть, пункт

Суточный максимум осадков, мм , при P , лет

5

10

5

10

РСФСР

Чита

39

46

Алтайский край

Чувашская АССР

А л ейск

32

39

Поре цк ое

43

56

Барнаул

37

46

Чебоксары

40

50

Б ий ск

36

41

Якутская АССР

Зме ин огорс к

40

52

Алдан

38

45

Родино

26

33

Верхоянск

20

25

То гу л

30

34

В илю йск

35

46

Амурская обл .

В и тим

33

43

Гош

60

71

Зыря н ка

32

36

Тынд а

53

60

Казачье

26

37

Усть-Нюкж а

51

65

Кюсю р

27

33

Архангельская о б л .

Ленск

45

56

Архангельск

37

43

Н ю рба

38

61

В аранд ей

25

30

Олекминс к

31

37

Индиг а

28

34

Са скыл ах

23

25

Онега

32

38

Сре дн еколы мск

20

24

Яре нск

39

47

С ю рен-Кю ель

38

44

Астраханская обл .

Т омпо

23

25

Астрахань

31

40

Ч ульм ан

44

54

Ве рхн ий Баскунчак

29

35

Ш ел аг онцы

33

44

Хараба ли

25

31

Якутск

30

35

Башкирская АССР

Ярославская обл .

Бе л орецк

36

42

Ростов

44

53

Бир с к

34

37

Некрасо в ское

38

46

М ел еуз

36

42

У к раинская ССР

Уфа

35

40

Ви нн ицкая о б л .

Ян аул

38

49

Кр ы жопо ль

56

70

Белгородская обл .

Жмер и нка

49

57

Белгород

45

54

Волынская обл.

Брянская обл .

Луцк

46

58

Бр янское лесничеств о

43

51

Днепропетровская обл .

Бурятская АССР

Д н епропетровск

44

52

Бабушкин

64

81

Донецкая обл .

Баргу з ин

36

44

Мариупо л ь, порт

48

59

Кяхта

42

53

Волн оваха

43

52

М онды

39

45

Житомирская обл .

Улан-Удэ

42

52

Житом и р

44

54

Владимирская обл .

Закарпатская обл .

Владимир

45

53

Ужгород

53

59

Муром

41

48

Бере го во

42

48

Волгоградская обл .

Запорожская обл .

Волгоград

37

46

Бердянск

46

55

Камышин

34

41

Запорожье

52

63

Ко тельник ово

38

42

И в ано -Ф ранко вск ая обл.

Ур юпинск

40

50

Ивано - Франковск

50

60

Эльтон

36

45

Киевская обл .

Вологодская обл .

К и ев

51

61

В ыт ег ра

40

49

Кировоградская обл .

То ть ма

41

45

Кировоград

48

58

Воронежская обл .

Крымская обл .

Воронеж

44

54

Евпатор и я

44

58

Дагестанская АССР

С и мферополь

57

72

Ах ты

36

43

Феодосия

45

57

Дербент

50

66

Ялта

71

89

Махачкала

47

57

Львовская обл .

Ивановская обл .

Рава - Русск ая

50

57

Иваново

41

49

С т рый

52

62

К инешм а

38

44

Турка

59

69

Ирку т ская обл .

Николаевская обл .

Бодайбо

40

46

Николаев

56

71

Братск

40

52

Одесская обл .

Илим ск

33

39

Лю баш евк а

50

60

Иркутск

49

58

Одесса

46

56

Ки ренск

40

50

Полтавская обл .

Нево н

36

43

Полтава

50

64

Ор линг а

38

46

Ро вен ская обл .

Перевоз

41

46

Сар ны

56

66

Слюдянк а

57

73

Сумская обл .

Тайшет

40

49

Сумы

43

52

Кабардино - Балкарская АССР

Т е рнопо льс ка я обл .

Нальчик

60

71

Тер нопо ль

48

58

Калининградская обл.

Харьковская обл .

Калини н град

51

64

Харьков

45

54

Калининская обл .

Херсонская обл .

Калинин

40

48

Херсон

44

52

Калмыцкая АССР

Хмельницкая обл .

Э л иста

43

48

Ш епето вка

49

56

Калужская обл .

Каменец - Подольский

52

59

Калуга

50

63

Черкасская обл.

Камчатская обл .

Ума нь

52

65

Ключи

41

48

Черниговская обл .

Козырев ск

34

38

Чернигов

43

52

Мил ьк ово

36

42

Черновицкая обл .

Нач ики

62

76

Черновцы

54

62

Петропавловск-Камчатский

133

160

Белорусская ССР

Соболев о

65

79

Брестская обл.

У сть- Кам чатск

39

46

Брест

50

60

Карельская АССР

Витебская обл .

Кем ь

40

48

Витебск

48

59

Ко нд оп ог а

33

38

Гомельская обл .

Олоне ц

34

42

Гомель

48

58

Па д аны

30

37

Гродненская об л .

Петрозаводск

40

50

Гродно

50

66

Кемеровская обл .

Минская обл .

Кемерово

32

37

Минск

42

49

Кондома

49

54

М огил евская обл .

Мар иин ск

38

46

Могилев

43

49

Тайга

39

48

Узбекская ССР

Кировская обл .

Андижанская обл .

Киров

41

48

Андижан

29

34

С а вали

36

43

Бухарская обл .

Коми АССР

Навои

26

30

Пе т рунь

27

31

Д жи закс кая обл .

Сыктывкар

36

42

Джи зак

41

48

У сть-Шуг ор

34

40

Каракалпакская АССР

Костромск а я о бл .

М уйн ак

24

28

Кос т рома

39

43

Нукус

23

31

Краснодарский кр а й

Ч и мбай

18

21

Кропотк и н

43

49

Каш када рьинская обл .

Новоросс и йск

73

90

Мубарек

26

31

Сочи

105

126

К арши

29

34

Ст аро минск ая

56

68

Наман ганская обл.

Т ем рюк

51

62

Наманган

26

32

Ту а псе

109

132

Самаркандская о б л .

Красноярски й край

Самарканд

33

38

Ачинск

37

49

К атт аку рган

32

39

Б оготол

42

53

Су рхан да рьи нска я обл .

Б огу чаны

38

45

Д ен ау

41

49

Верх н еи мбатск

33

37

Термез

22

25

К анск

36

45

Сы рда рьин ская обл.

К еж ма

26

30

М и рзачу ль

28

34

Красно я рск

44

58

Ташкентская обл .

М ин уси нск

32

38

Ташке н т

35

40

Курганская обл .

Чар в ак

53

62

Курган

37

45

Ферганская обл .

Курская об л.

Ферга н а

24

30

К у рск

49

64

Хорезмская обл.

Ленинградская обл .

Ургенч

18

21

Ле нин град

38

47

Казахская ССР

Св и рица

40

50

Актюбинская обл .

Липецкая обл .

Актюбинск

32

38

Л и пец к

40

50

Челкар

26

33

Магаданская обл .

Эмба

28

34

Анадырь

27

33

Алма -Атинская о бл .

А тк а

29

35

Алма-Ата

47

53

Нагаева бухта

51

59

Восточно - Казахста нская обл.

Ом сук чан

21

26

За йс ан

32

38

У сть-О лой

23

32

К ато н-К араг ай

33

38

Ямск

38

46

Усть - Камен огорск

35

41

Марийская АССР

Зыр ян овск ое

36

42

Йошкар - Ола

36

44

Г у рьевская обл .

Мордовская АССР

Гурьев

28

36

Сар а нск

43

55

Джам буль ская обл .

Московская обл .

Джамбул

36

42

Павловский Посад

47

58

Дж е зказганская обл.

Москва

39

46

Джезказган

20

24

Мурманская обл .

К арс акп ай

20

24

Мончегорск

32

39

Карагандинская обл.

Мурманск

28

32

Каркара лин ск

32

39

Х и бин ы

31

36

К зыл -О рдин ска я обл.

Н ижегородская об л .

Аральское море

23

28

Нижний Новгород

38

47

К азалинск

24

30

Но в городская обл .

Кз ыл-О рд а

20

26

Новгород

40

48

К ок чет авск ая обл.

Новосибирская обл .

К ок четав

34

40

Кочк и

39

47

К уст ан айск ая обл .

Ку п ино

44

53

Ку ст ан ай

35

43

Новос и би рск

38

48

М ан гышл акск ая обл .

Чулым

36

43

Форт - Шевченко

33

42

Омская обл .

Павлодарская обл .

Омск

31

44

М и хайл овк а

42

51

Тара

42

53

Сев е ро -Ка захстан ская обл.

Оренбургская обл .

Я вленк а

42

51

Оренбург

32

39

Семипалатинская обл .

Орловская обл .

К ок пекты

29

37

Орел

45

52

Талды - Курганская обл.

П е нзенская обл .

Па н филов

21

26

Заме т чино

38

46

Ту ргайск ая об л .

Пен з а

43

51

Т у рг ай

28

36

Пермская обл .

Уральская обл .

Б и сер

43

51

Уральск

30

35

Киз ел

44

56

Целиноградская обл .

Ку ды мк ар

35

41

А т бас ар

32

41

Пермь

40

50

Цели н оград

34

42

Приморский край

Ч ем кен тская обл .

Владивосток

120

142

Туркестан

23

28

Тер н ей

110

134

Грузи н ская ССР

Фур ман ово

66

80

Аха лк ал ак и

36

43

Псковская обл .

Поти

132

162

Ид рица

46

52

Тбилиси

56

70

Г до в

40

45

Абхазская АССР

Ростовская обл .

Сухуми

94

110

К ам ен ск-Ш ахтинский

42

52

Аджарская АССР

М илле ро во

43

49

Батуми

162

185

Ростов - на- Дону

50

62

А з ербайджанская ССР

Тага н рог

51

68

А ст ара

140

175

Р язанская обл .

Баку

33

41

Р я зань

43

53

Кировабад

32

40

Самарская обл .

Н у ха

74

102

Самара

40

49

Н ахи чеван ска я АССР

Саратовская обл .

Нахичевань

24

28

Пр и вольс к

39

48

Литовская ССР

Саратов

40

48

В и льню с

48

58

Р тищ ево

37

44

Клайпеда

42

51

Сахалинская обл.

Шяуляй

38

44

Д олинск

84

104

Молдова

К у рильс к

70

82

Кишинев

53

71

Оха

45

54

Комрат

46

52

Север о -Ос етинск ая АССР

Сороки

48

60

А л аги р

72

86

Латвийская ССР

Владикавказ

68

90

В ентспил с

38

43

Свердловская обл.

Ри г а

39

44

Ал ап ае вск

37

42

Киргизская ССР

Верхотурье

37

43

Кетмень-Тюбе

25

27

Свердловск

50

63

С ус амы р

28

32

Смоленская обл .

Ф р унзе

37

43

Смоле н ск

43

52

И ссы к -К ульс кая обл.

Ставропольский край

Пр ж ев альск

37

42

Ар зги р

39

46

Чол пон- Ат а

31

34

К и словодск

49

58

Н арынск ая обл .

Пр ику мск

45

53

Коч ко рк а

22

25

Тамбовская обл .

Н арын

27

31

Тамбов

40

46

Ошск ая о бл.

Татарская АССР

Г уль ча

51

59

Казань

39

51

Ош

34

40

Мензелинск

39

46

С ары -Таш

22

25

Томская обл .

Ха йд арк ен

43

48

Ко лпаш ево

33

40

Таджикская ССР

Средний В асюг ан

38

44

Душанбе

48

56

Томск

38

46

М у рг аб

16

19

У сть-Оз ерно е

35

43

Хорог

26

31

Тувинская АССР

К ул ябск ая обл .

Кызыл

28

34

Куляб

46

52

Тульская обл .

Пархар

36

43

Тула

41

47

К у рган -Т ю бин ская обл .

Тюменская обл .

Курган - Тюбе

28

32

Берез о во

39

46

Ле нин абадск ая обл .

Дем ь янско е

38

43

И сф ара

18

21

Салехард

36

42

Л енин абад

25

31

Тобольск

41

47

Пе нд жик ент

32

38

Тюмень

44

54

Армянская ССР

Удмуртская АССР

Гор ис

57

69

Гла з ов

32

38

Ерева н

28

32

Ижевск

35

42

Раздан

42

49

Сарапул

36

44

Туркме н ская ССР

Ульяновская обл .

Ашхабадская обл .

С ингил ей

40

52

А ш хабад

30

58

С у рско е

37

44

Зеа г ли

20

26

Хабаровский край

К расн оводск ая обл .

Биробиджан

72

84

К азанд жик

28

33

О хотск

50

59

К и зы л-Арват

32

39

Им. Полины Осипенко

52

63

Ма ры йска я обл .

Советская Гавань

84

100

Ба й рам-Али

28

34

Челябинская обл .

Те нд жен

26

30

Челяб и нск

40

48

Та ш ау зская обл .

Чече н о - Ингушская АССР

Та ш ау з

20

24

Грозный

61

77

Чарджоу ск ая обл .

Читинская обл .

Д арг ан- Ат а

21

24

Аг и нское

49

58

Кушка

40

47

Борзя

49

57

Тахта - Базар

37

42

Красный Ч ик ой

42

50

Чарджоу

25

32

М ого ча

54

66

Э с тонская ССР

Нерчи н ск

39

45

Таллинн

37

47

С рет ен ск

44

53

Тарту

40

49

Дождевая сеть

3 .10. В составе дождевой сети следует предусматривать открытые канавы и лотки на бермах и по дну карьера, дождеприемники и с бросны е линии - трубчатые или в виде быстротоков (черт. 37).

В проекте следует предусматривать самотечный отвод воды по дождевой сети к внешним водо от водящи м устройствам и далее к установленным местам сброса карьерных вод. При отсутствии такой возможност и должен быть предусмотрен отвод воды по дождевой сети к водосборникам, откуда вода откачивается с помощью насосных стан ций.

На бермах прочных и неразмываемых пород допускается н е предусматривать канав и лотков, если в них нет необходимости для отвода вод с вышележащих уступов и если неорганизованный сток поверхностных вод с этой части борта не может вызвать осложнений для разработки и транспортировки пород в карьере (разрезе).

Вид сечения, размеры и уклоны канав следует определять в соответствии с разд. 12.

3 .11 . Прием воды в сбросную линию из открытых канав дождевой сети следует осуществлять через до жд еп ри емны е колодцы (черт. 38), оборудованные решеткой для защи ты сбросн ой лин ии от мусора.

Открытые канавы, примыкающие к до жд еп рие мному колодцу, следует устраивать с обли цовкой по дл ине 2 - 5 м.

3 .12 . Сбросные линии для сброса воды из ка нав на уступах в сторону к карьерным водосборни кам рекомендуется выполнять из труб (черт. 39 ) и располагать, как правило, по откосу нерабочего борта карьера, под л ежащего длительной эксплуатац ии.

Диаметр труб сбросных линий должен быть не менее 200 мм.

3.13 . Скорость движения воды в трубах сбросных линий должна быть не менее 0 ,7 м/ с и не более 10 м/ с в металлических, 7 м/ с - в неметаллически х.

Гидравлический расчет труб сбросных линий с л едует выполнять при их полном расчетном наполнении.

Черт. 37 . Дождев ая сеть в карь ере

1 - канава д л я отвода поверхностных вод н а постоя нном б орту; 2 - водосбросн ая труба; 3 - сбросн ые скважи ны; 4 - к юв ет на жел езнодорожн ом съ езде; 5 - канава дл я отвода поверхностных вод на временном борту карьера; 6 - труба п од желез нодорожным съездом

Черт. 38 . Сопряжени е водоотводн ой ка на вы с о сбросн ой линией

1 - дожде при емный колодец; 2 - водосбросн ая труба; 3 - канава с облиц овкой

Черт. 39 . Раз рез по с бросно й линии

1 - сугл ин ки ; 2 - мел; 3 - песк и; 4 - глины; 5 - скальные породы; 6 - кана ва и дожд епри емные колодцы; 7 - водосбросная труба; 8 - водосборник

Скорость движения воды в трубопроводе сброс н ой линии следует оп ределять по формуле

                                                ( 10 )

где g - ускорение силы тяжести , м/ с2;

h - напор, р а вный разности уровней воды перед входом и выходом из трубопровода, м;

ξ - коэффициент местно г о сопротивления трубопровода сбросной линии, определяемый по табл. 6;

λ - коэффициент сопротивления трубопровода по длине, определяемый по формуле

                                                     (11)

l - длина трубопровода, м;

d - диаметр трубопровода, м;

п - к оэффициент шероховатости материала трубопровода, принимаемый дл я трубопровода из труб:

мета л лических - 0,013 ;

неметаллических - 0 ,014 .

Пропускная способность трубопровода Q , м 3 /с, в рассчитываемом сечении определяется по формуле

Q = vw ,                                                                 ( 12 )

где w - площадь сечения потока (трубопровода), м 2 .

Пример 18 . Определить диаметр трубопровода сбросной линии исходя из необходимости пропуска по нему заданного расхода дождевых вод Q = 0,25 м3/с , напора h = 7 м и длины трубопровода l = 65 м. Трубопровод сооружается из немет алли че ски х труб. На трубопроводе и меются сл едующи е ви ды местных соп роти влений, коэффициенты которых принимаем по табл. 6:

вход в трубу без расши рения              - ξ 1 = 0,5 ;

выход и з трубы под уровень воды     - ξ 2 = 1 ,0 ;

два кол ена, каждое с углом α = 15°   - ξ 3 = 0 ,1 .

Сумма коэфф и циентов местных сопротивлений трубопровода составляет

Σ ξ = 0,5 + 1 + 2·0,1 = 1,7 .

Принимаем диаметр трубопровода рав н ым 0,3 м .

Дл я выбранного диаметра определ яем по формуле ( 11) коэффици ент сопротивления трубопровода по длине при n = 0,014 :

Опреде л яем по формуле ( 10) скорость движен ия воды в трубопроводе сбросн ой линии:

Пропускн ая способность трубопровода сбросной линии, определяемая по формуле ( 12), составляет:

Выбранный диаметр обесп ечивает пропуск задан ного расхода дождевых вод.

Таблица 6

Мест н ое сопротив ление

Схема

Значе н ия коэффициента ξ

Вход в трубу без расширения

0,5

П л авно очерченный вход в трубу

0 ,1 - 0,2

Приемная сетка без клапана

2 ,0 - 3 ,0

Приемный клапан с сеткой

5,0 - 8 ,0

Обратный клапан

1 ,7

Колено с углом 90 ° (по нормал ьному сортаменту)

ξ k = 0,5 - 0 ,6

Колено с углом α

Выход из трубы в резервуар или в канал под уровнем

1 ,0

Переход сужаю щ ийся (по н ормальному сортаменту)

0 ,1

Переход расширяю щ ийся (по нормальному сортаменту)

0 ,2

Тройник в направлении ответвления

1,5

Ответвление при косом тройнике

1 ,0

Ответвление при входе в магистра л ь

0,5

Магистра л ь при отсутствии расхода в ответвлении

0,1

Ответвление при соединении и разделении потоков

1,5

Водосборники и карьерные насосные станции

3 .14 . В проекте должна быть рассмотрена целесообразность организации водоотлива как с помощью насосных станций, располагаемых в карьере (разрезе), так и с помощью подземных насосных станций.

Применение вынесенных из карьера (разреза) подземных насосных станций удобно в эксплуатации, однако их применение требует значительных капитальных затрат.

Достоинства приме н ения подземных насосных станций существенно проявляются, когда допускается значительная фильтрация в карьер (разрез) подземных вод, а также при разработке карьера (разреза) с использованием выработанного пространства дл я размещения внутренних стволов, что приводит к необходимости частого перемещения насосных станций в случае их расположения в открытой выработке.

Устройство подземных насосных станций для удаления карьерных вод также целесообразно в случаях, когда подземная дренажная система используется и д л я защиты горных выработок от подземных вод.

Однако организация водоотлива непосредственно из карьера требует меньших капитальных затрат и расхода энергетических ресурсов при эксплуатации.

3 .15 . Независимо от выбора метода удаления карьерных вод, не отведенных за пределы выработки самотеком, водосборники дл я их приема, как правило, следует предусматривать в карьере. При этом необходимо по возможности использовать выработанное пространство.

В случаях , когда по условиям залегания полезного ископаемого и принятой технологии горных работ затруднительно содержать в карьере водосборники значительной вместимости для приема поверхн остного стока, допускается при надл ежащем обосновании предусматривать в карьере лишь с равни тельно небольшие емкости. Основные водосборники должны быть подземными, которые в таких случаях должны удовлетворять всем требованиям, предъявляемым как к подземным (см. разд. 4), так и к карьерным (см. п. 3.7) водосборникам.

3 .16 . При проектировании размещения водосборников в карьере следует исходить из условия зал егания полезного ископаемого, по горизо нтны х притоков подземных и поверхностных вод, технологии горных работ, принятого способа удаления карьерных вод.

3 .17 . Сброс воды из карьерных водосборников и осветляющих емкостей в подземные выработки должен осуществляться сбросными скважинами, оборудованными задвижками и мерными устройствами, позволяющими регулировать объем воды, сбрасываемой в подземные выработки (черт. 40 и 41).

Черт. 40 . Карьерный водосборник

1 - сбросные скважины; 2 - водосборник; 3 - дренажная выработка скво з ная проветриваемая; 4 - плавучий земснаряд для чистки водосборника

С бро сны е скважины в зависимости от пород, в которых они устраиваются, следует предусматривать с применением крепления обсадными трубами (в неустойчивых породах) или без применения крепления (в устойчивых породах). При применении крепления сбросных скважин обсадными трубами зат рубное пространство, как правило, должно быть зацементирова но на всю высоту скважин.

Гидравлический расчет сбросных скважин ана л огичен расчету сбросных линий в карьере (см. п. 3.12).

3 .18 . При удалении воды из карьера (разреза) с помощью карьерных насосных станций размещение их и водосборников в неглубоких карьерах (разрезах), как правило, приурочивается к пониженным участкам дна карьера.

В сложных условиях выбирать схему карьерного водослива необходимо на основе соответствующего технико-экономического анализа.

В частности , при разработке глубоких карьеров без внутренних отвалов основных притоков подземных и поверхностных вод на верхних горизонтах целесо образно устройство главной насосной станции с водосборниками на относительно высоких отметках - в подошве водообил ьной зоны, а небольшие притоки с нижних горизонтов - перекачивать в водосборники главной насосной станции.

Черт. 41 . Сбросная скважи на

1 - оголовок сбросной скваж и ны с предохранител ьной сеткой; 2 - сбросная скважина; 3 - сальник; 4 - задвижка; 5 - выпуск из сбросной скважины; 6 - стальная пл астина - гаситель; 7 - мерный водослив; 8 - дренажный штрек; 9 - водоотводная канава

3 .19 . В случае быстрого образования в карьере постоянного борта в проекте можно предусматривать устройство стационарной главной насосной станции.

3 .20 . Максимальный уровень воды в водосборнике следует принимать на 0 ,5 м ниже поверхности уступа, на котором располагается насосная станция, а минимальный - в соответствии с допустимой высотой всасывания насосных агрегатов, установленных на станции; минимал ьный уровень воды должен быть выше дна водосборника не менее чем на 1 м .

Стенки водосборнико в, располагаемых в неустойчивых грунтах, следует укреплять фильтрующей обсыпкой или (при длительной эксплуатации) облицовкой монолитным или сборным бетоном или железобетоном.

Очистку водосборников следует предусматривать грязевыми насосами или зем л есосами.

3.21 . Дл я карьерного водоотли ва следует проектировать, как правило, незаглубленные насосные станции с установкой насосных агрегатов в один ряд с параллельным расположением их продольных осей.

3.22 . При проектировании размещения насосных агрегатов в насосной необходимо учитывать следующие основные требования:

насосные агрегаты и вспомогательное оборудование должны размещаться таким образом, чтобы были обеспечены свободный доступ к ним, удобство и безопасность их обсл уживания;

профилактический ремонт насосного агрегата должен производиться на месте при работающих соседних агрегатах;

компановка оборудования должна осуществляться исходя из минимальной протяженности внутристанционных коммуникаций;

визуальное наблюдение за работающими агрегатами должно обеспечиваться с одного пункта (от щита управления).

3.23 . При выборе типа насосов и определении числа рабочих агрегатов необходимо учитывать совместную работу насосов и трубопроводов, а также руководствоваться следующими соображениями:

число агрегатов в насосных станциях должно быть не менее двух;

необходимо устанавливать как можно меньше рабочих насосов, так как экономически выгодна установка крупных насосов, имеющих более высокие КПД, чем несколько средних и малых, и, кроме того, суммарная подача нескольких насосов при параллельной работе на общие трубопроводы всегда меньше, чем сумма их подач при раздельной работе на данную систему;

при длительной подаче насосы должны работать в области наивысших КПД, кратковременные расходы могут подаваться с более низким КПД;

целесообразно на насосных станциях устанавливать насосы одного типа, что обеспечивает их взаимозаменяемость и значительно упрощает их эксплуатацию;

число резервных насосов следует принимать при числе рабочих насосов до четырех - не менее одного, при числе рабочих насосов более четырех - не менее 25 % числ а рабочих насосов. При установке на станции разнотипных насосов резервные насосы следует принимать с характеристикой, соответствующей наибольшему насосу.

3.24 . Для обеспечения свободного доступа к насосным агрегатам и безопасного их обслуживания следует предусматривать проходы шириной, м, не менее:

между агрега т ами                                                                                    - 1,0

«       агрегатами и стенами п омещения                                             - 1 ,0

между неподвижными выступ ающи ми частями оборудования         - 0 ,7

между агрегатами и эл ектрораспределител ьн ым щитом                   - 2 ,0

Насосы с неразъемным корпусом по горизонтальной плоскости, у которых вал с рабочим колесом при демонтаже выдвигается н аружу по направлению оси насоса, следует устанавливать на расстоянии от стен или других агрегатов не менее чем на длину вал а насоса плюс 0 ,25 м (но не менее 0 ,8 м). Такое же расстояние должно быть установлено и для удобства демонтажа электродвигателей с горизонтальным валом.

В насосных станциях, оборудованных насосными агрегатами с диаметром нагнетательного патрубка до 100 мм вкл юч., допускается установка агрегатов у стен или на кронштейнах на стенах машинного зала, а также на одном фундаменте без прохода между ними, но с проходом вокруг них шириной не менее 0 ,7 м .

Щиты и пульты управления насосными агрегатами и задвижками следует, как правило, располагать на балконах или на площадках вдоль стен.

3.25 . Для монтажа, ремонта и демонтажа технологического оборудования, арматуры и трубопроводов в помещении машинного зала стационарных насосных станций следует п редус мат ри вать сл едующ ее подъемно-транспортное оборудование с ручным приводом при массе узлов, т:

до 1 (включ.)                     - кошку и таль по монорельсу

св. 1 до 5                            - подвесную кран- балку

Дл я перемещения оборудования и арматуры массой до 0,3 т допускается применение такелажных средств.

3 .26 . В помещении машинного зала с крановым оборудованием следует предусматривать монтажную площадку, располагаемую обычно в торце здания насосной станции на уровне поверхности земли.

Доставку оборудования и арматуры на монтажную площадку следует производить такелажными средствами или талью на монорельсе, выходящем из здания, а в обоснованных случаях - транспортными средствами.

Размеры монтажной площадки в плане определяются габаритами оборудования и транспортных средств, а также расстоянием максимального приближения крюка грузоподъемного механизма к боковым и торцевым стенам.

Вокруг оборудования и транспортных средств, устанавливаемых на монтажной пл ощадке в зоне обслуживания кранового оборудования, должен быть обеспечен проход шириной не менее 0 ,7 м.

3 .27 . Высоту помещения, оборудованного стационарными грузоподъемными механизмами, следует определять в соответствии с правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.

При отсутствии грузоподъемных механизмов высоту помещений следует принимать согласно СНиП 2.09.02-85.

Размеры ворот или дверей следует определять исходя из габаритных размеров оборудования или транспортного средства с грузом.

3.28 . Насосные агрегаты, как правило, должны устанавливаться на фундаменты, размеры которых определяются по заводским установочным чертежам. Высоту фундамента над уровнем чистого пола машинного зала следует назначать в зависимости от удобства монтажа всасывающих и напорных трубопроводов, но не менее 150 - 200 мм. Ш ирину и длину фундамента следует принимать на 100 - 150 мм больше ширины и длины плиты или рамы, на которой монтируется насос с приводным электродвигателем.

Для удаления воды от мытья полов и аварийных разливов полу машинного зала следует придавать уклон к водоотводному лотку, отводящему воду в сборный приямок.

3 .29 . На насосных станциях карьерного водоотлива всасывающие трубопроводы, как правило, следует подводить отдельно к каждому насосу. Устройство самостоятельной всасывающей линии для каждого насоса улучшает гидравлические условия работы насоса на всасывание, исключает влияние соседних насосов и значительно упрощает систему коммуникации.

Для уменьшения потерь всасывающий трубопровод должен быть меньшей длины и иметь минимальное число фасонных частей.

Во избежание образования воздушных мешков всасывающий трубопровод следует прокладывать с подъемом в сторону насоса (уклон не менее 0 ,005).

По этой же причине при переходе с одного диаметра на другой на гориз онтальных участках трубопровода следует применять переходы с горизонтальной верхней образующей (косые переходы).

Диаметр всасывающих трубопроводов следует назначать исходя из скорости движения воды в них 0 ,7 - 1 ,5 м/ с.

3 .30 . Диаметр напорных трубоп роводов в пределах насосной станции следует назначать в зависимости от скорости движения воды в них, принимаемой 1,2 - 2 м/ с, а на коротких участках - до 3 м/ с.

Напорная линия каждого насоса должна быть оборудована запорной арматурой и, как правило, обратным клапаном, устанавливаемым между напорным патрубком насоса и запорной арматурой.

3 .31 . Размещение запорной арматуры на внутристанционных коммуникациях должно обеспечивать возможность замены или ремонта любого из насосов, обратных клапанов и основной запорной арматуры с обеспечением непрерывной требуемой подачи работающими насосами.

При установке монтажных вставок их следует размещать между запорной арматурой и обратным клапаном.

3.32 . Трубопроводы внутри насосной станции должны выполняться, как правило, из стальных труб, соединяемых на сварке с применением фланцев дл я присоединения к арматуре и насосам, и прокладываться таким образом, чтобы они были доступны для осмотра и ремонта, а в местах соединений с арматурой должна быть обеспечена возможность свободной сборки и разборки.

Укладку трубопроводов следует предусматривать, как правило, над поверхностью пола (на опорах или кронштейнах) с устройством над ними мостиков, которые могут быть также использ ованы дл я установки вспомогательного электротехнического оборудования и подвески кабелей. Допускается укладка трубопроводов ниже уровня пола в каналах, перекрываемых съемными плитами. Размеры каналов должны обеспечивать возможность монтажа и демонтажа отдельных участков трубопроводов, а в местах установки фланцевой арматуры следует предусматривать уши рени я каналов.

3 .33 . Всасывающие и напорные коллекторы с запорной арматурой следует располагать в здании насосной станции, если это не вызывает увеличения размеров здания.

3.34 . Задвижки (затворы) на трубопроводах любого диаметра при дистанционном или автоматическом управлении должны быть с электроприводом. Допускается применение пневматического, гидравлического или электромагнитного привода.

При отсутствии дистанционного или автоматического управления запорную арматуру диаметром 400 мм и менее следует предусматривать с ручным приводом, диаметром свыше 400 мм - с электрическим или гидравлическим приводом; в отдельных случаях при обосновании допускается установка арматуры диаметром свыше 400 мм с ручным приводам.

3 .35 . При откачке воды, обладающей повышенной кислотностью ( рН ≤ 5), в насосных станциях необходимо предусматривать установку насосов, арматуры и трубопроводов, изготовленных из кислотоупорных материал ов.

3 .36 . В насосных станциях следует предусматривать заливку насосов одним из следующих способов:

из напорного трубопровода с установкой на всасывающем трубопроводе приемного клапана с сеткой;

отсасыванием воздуха эжектором, присоединенным к самой верхней части корпуса насоса (с использованием воды из напорного трубопровода);

отсасыванием воздуха вакуум- насосом;

установкой заливного насоса.

3 .37 . Для обеспечения нормальной эксплуатации основного оборудования насосных станций следует предусматривать установку контрольно- измерительной аппаратуры. Состав приборов, их типы, места установок должны определяться в зависимости от основного оборудования станции, характера ее работы и принятой системы управления (автоматическое, диспетчерское, местное). Число приборов должно быть минимальным, но достаточным для управления и контроля.

Устанавливаемая в насосных станциях аппаратура должна контролировать давление в напорных трубопроводах и у каждого насосного агрегата, расходы воды в напорных трубопроводах, температуру подшипников агрегатов (при необходимости), уровень воды в водосборнике.

3 .38 . Насосные станции следует проектировать, как правило, с управлением без постоянного присутствия обслуживающего персонала: автоматическим - в зависимости от технологических параметров (уровня воды в водосборнике, давления или расхода воды в напорных трубопроводах); дистанционным (телемеханическим) - из пункта управления; местным - периодически присутствующим персоналом с передачей необходимых сигналов на пункт управления или пункт с постоянным присутствием обслуживающего персонала.

При автоматическом или дистанционном (телемеханическом) управлении необходимо предусматривать также местное управление.

На автоматизированных насосных станциях следует предусматривать:

дистанционное или автоматическое включение и отключение рабочих насосов в зависимости от уровня воды в водосборнике;

автоматическое включение резервных насосов при аварии рабочих насосов;

автоматическую заливку насосов;

аварийную, звуковую и световую сигнализацию на щите управления;

автоматический контроль температуры подшипников в соответствии с требованиями завода-и зготовителя насосов;

автоматический контроль подачи насосов.

Черт. 42 . Передвижн ая насосн ая установка с одним насосом ЦН С 300-120

1 - насос; 2 - электро д вигатель; 3 - плита фундаментная; 4 - бак з аливочный с подставкой; 5 - здание насосной на полозьях; 6 - клапан обратный поворотный; 7 - вентиль; 8 - рукав; 9 - деревянная подкладка; 10 - клапан обратный приемный

Дл я передвижных насосных станций и насосных установок, не имеющих линий связи, следует, как правило, предусматривать автоматическое управление насосами и аварийную сигнализацию с помощью звукового или светового сигналов, устанавливаемых снаружи помещения.

3 .39 . В помещении машинного зала насосной станции следует предусматривать устройство приточн о-выт яжн ой вентиляции. При избыточном выделении тепла от двигателей количество подаваемого воздуха определяется расчетом. При отсутствии избытков тепла принимается однократный обмен воздуха.

3 .40 . Объемно-планировочные и конструктивные решения зданий насосных станций надлежит принимать согласно СНиП 2.09.02-85 и СНиП 2.01.02-85.

3 .41 . Число напорных трубопроводов от насосной станции следует, как правило, принимать не менее двух. Допускается предусматривать один трубопровод от участковых и вспомогательных насосных станций, а также от главной насосной станции, перекачивающей воду из карьера, в котором допускается подтопление нижних горизонтов.

Проектирование напорных трубопроводов от насосной станции следует осуществлять в соответствии с указан иями разд. 12.

Черт. 43 . Передвижная водоотли вная установка на два насоса

1 - насос за л ивочный; 2 - всасывающ ий трубопровод; 3 - электродвигатель; 4 - насос ЦНС 180-128 ; 5 - напорный трубопровод; 6 - задвижка; 7 - сбросной трубопровод; 8 - напорный трубопровод заливочного насоса; 9 - в сасывающий трубопровод з аливочного насоса; 10 - таль с ручным при водом

3 .42 . Передвижные насосные станции целесоо бразно комплектовать из инвентарных насосных станций с одним (черт. 42) или двумя (черт. 43) насосными агрегатами, смонтированными в вагоне на салазках.

На черт. 44 приведена схема передвижной водоотливной установки, составленной из двух вагонов с двумя насосными агрегатами в каждом.

3 .43 . При необходимости устройства глубоких водосборников рекомендуется устраивать плавучие насосные станции на понтонах или поплавках (черт. 45).

3 .44 . В проекте следует предусматривать также вспомогательные передвижные (черт. 46) или переносные насосные агрегаты дл я откачки воды из локальных пониженных участков карьера.

Черт. 44 . Карьерна я нас осная станция из двух передви жных н асосных установок

а - план; б - гидравлическая схема; 1 - насосная установка; 2 - трубопроводы

Черт. 45 . Плавучая н асосная стан ци я

1 - понтон; 2 - насосный агрегат; 3 - вакуум - насос; 4 - рама опорная; 5 - задвижка; 6 - клапан обратный; 7 - навес; 8 - опора; 9 - шарнирное соединение; 10 - опора береговая; 11 - мостик переходной; 12 - клапан обратный приемный

Черт. 46 . Пере движной насосный агрегат

1 - бак вместимостью 0 ,1 м3 ; 2 - агрега т электронасосный 3 К-64 ; 3 - салазки; 4 - кроншт ейн; 5 - напорный трубопровод

4. ПОДЗЕМНЫЕ ДРЕНАЖНЫЕ ВЫРАБОТКИ, ШАХТНЫЙ ВОДООТЛИВ

Общие положения

4 .1. Подземные дренажные выработки можно предусматривать в системах защиты горных предприятий, как при подземной, так и при открытой разработке полезного ископаемого.

4.2 . При проектировании защиты подземного горного предприятия (шахты, рудника) следует предусматривать использование основных горных выработок в качестве дренажных. В них необходимо предусматривать водоотводные канавки, все необходимые подземные устройства (насосные станции, водосборники и др.) для надл ежащей организации шахтного водоотлива или самотечный сброс рудничных вод через штольни.

Во многих случаях дренирующего действия основных выработок и соответствующего шахт ного водоотлива достаточно для бесперебойного ведения горных работ. В противных случаях следует предусматривать забу ри вани е из специальных камер различного вида водопонизительны х скважин, устройство сквозных фильтров и, при необходимости, специальных дренажных выработок (как показано в примерах 3, 5, 15).

4 .3 . При проектировании защиты карьера (разреза) с внешней дренажной системой следует учитывать, что подземные дренажные выработки весьма эффективны в отборе воды из трещиноватых скальных пород. Их эффективность может быть повышена, а возможности использования расширены и на водопони жени е в нескальных породах в сочетании с водопони зит ельны ми скважинами (см. п. 4.2.).

Кроме этого, применение подземных дренажных выработок позволяет создать систему централизованного водоотлива как дренажных, так и всех собирающихся в карьере поверхностных вод с помощью средств и устройств, расположенных вне карьера, что создает благоприятные условия для ведения горных работ наиболее э ффективными методами.

4 .4 . При открытых разработках полезного ископаемого допускается рассматривать подземную дренажную систему вместе с шахтными стволами (или штольнями) как самостоятельную административно- производственную един ицу, получившую название дренажная шахта.

В проекте следует предусматривать возможность приема в выработки дренажной шахты как подземных вод, так и всего карьерного поверхностного стока.

Дренажная шахта может быть выделена и на подземном горном предприятии, если проектом предусматривается обособленная дренажная система (см. пример 15, в котором для подземного рудника предусмотрена внешняя кольцевая дренажная сист ема).

4.5 . В общем случае для строительства и нормальной эксплуатации подземной дренажной системы необходимы:

линейные и контурные, как правило, горизонтальные (практически с небольшим уклоном) дренажные выработки с ходками и камерами для водопонизительных скважин (см. п. 4.2);

водосборники и зумпфы;

насосные станции с комплексом вспомогательных выработок (коллекторов, приемных колодцев, трубных ходков и др.);

электровозные депо, аккумуляторные, электроподстанции;

герметические перемычки с дверями и трубами;

скважины (и восстающие) для трубопроводов и шахтные стволы или штольни.

4 .6 . Дренажные системы должны иметь не менее двух выходов на дневную поверхность и вентиляцию, обеспечивающую полную безопасность работающих от воздействий вредных газов.

При открытой разработке месторождения необходимо предусматривать нагнетательное проветривание. При этом проветривание главных насосных станций следует предусматривать свежей (входящей) струей воздуха, и поэтому главные насо сные станции должны быть расположены у тех стволов, через которые подается воздух.

Вентиляция выработок, в которые поступает вода из карьера через сбросные скважины, должна быть проточной, т.е. выработки, в которых устраиваются для сбросных скважин ниши, не могут быть тупиковыми, и их следует проектировать со сквозным сообщением с вентиляционным стволом. Длина тупиковой ниши дл я сбросной скважины должна быть не более 10 м.

4 .7 . Дл я дренажн ой системы могут быть использованы шахтные стволы (или шт ольни) горного предприятия, если они предусмотрены в горной части проекта, и проходка из них, а затем и эксплуатация дренажных выработок не внесут осложнений в технологию основных работ. Те же требования предъ являются к проектированию камер (электровозное депо, аккумуляторная и др.).

Если же д л я подземной дренажной системы предусматривается самостоятельное сообщение с поверхностью, то в проекте необходимо рассмотреть различные варианты выходов: один ствол и второй выход в карьер; два (или несколько) ствола с различных сторон дренажной системы - фланговое расположение; два ствола в центре (с одной стороны) дренажной системы (центральное расположение) с применением спаренных дренажных шт реков.

Выбор должен быть сделан на основе всестороннего технико - экономического сравнения вариантов. При этом следует учитывать:

стоимость сооружения, условия проходки и эксплуатации системы, сроки ввода ее в действие.

4.8 . Шахтные стволы и штольни дренажных систем должны иметь сечен ие, позволяющее передвижение людей, транспортировку породы и необходимого проходческого и эксплуатационного оборудования, размещение, монтаж, демонтаж и ремонт водоотливных и вентиляционных трубопроводов и кабелей. Оборудование, отвечающее требованиям единых правил безопасности, должно быть надежно закрепл ено соответственно сроку службы и армировано.

4 .9. Все горные выработки, подземные сооружения и установки дренажных систем и шахтного водоотлива должны отвечать требованиям СНиП II-94-80 и их следует предусматривать с учетом типовых решений и государственных стандартов.

4 .10 . Водоотливные установки шахтного водоотлива должны быть оборудованы аппаратурой автоматиз ации, контроля и дистанционного управления, обеспечивающей нормальную работу без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

На водоотливных установках с автоматическим управлением разрешается работать с постоянно открытыми неуправляемыми задвижками.

При ожидаемом химическом составе откачиваемых вод с показателем рН ≤ 5 в проекте следует предусматривать насосы, арматуру и трубопроводы в кислотоупорном исполнении.

4 .11 . При проектировании подземных дренажных выработок и шахтного водоотлива необходимо иметь данные, позволяющие определить размеры нормального и максимального притоков вод; в проекте должны быть приведены прогнозы: изменения притоков подземных вод в паводковые периоды; возможных изменений проницаемости пород в результате действия дренажа; потери технологических и бытовых вод в горных выработках; химический состав шахтных вод.

В определенных случаях , в частности, при проведении подземных выработок в трещиноватых и закарсто ванны х породах, связанных с поверхностными водами, а также в дренажных шахтах карьеров максимальные притоки могут существенно превышать нормальные притоки. В таких условиях прогнозы максимал ьных притоков приобретают особую актуальн ость , и они могут стать определяющими при проектировании подз емных водоотливных установок.

4 .12 . Прогнозы изменения притоков вод в паводковые периоды следует выполнять на основании данных изысканий и режимных наблюдений, выполнявшихся в период, предшествующий проекту, анализа материалов наблюдений ближайших метеостанци й и постов, а также по данным аналогов - разработок полезных ископаемых в сходных условиях.

Данные о потерях технологических и бытовых вод принимаются по материалам горной части проекта предприятия.

Приток под з емных вод определяется по результатам гидрогеологических расчетов (см. ч. IV ).

Дренажные выработки

4 .13 . Подземные дренажные выработки имею т целью максимально воз можный перехват воды из соприкасающихся с ними водоносн ых пород, зон тектонических нарушений, карстовых зон и из выработанного пространства, заполненного обрушенными породами. Такие выработки также служат для приема и отвода к подземным насосным станциям или через штольни в самотечную во доот вод ящую сеть воды из скважин, забуриваемых с поверхности, из карьеров и из самих дренажных выработок.

По своему назначению и характеру работы подземные дренажные выработки представляют собой г ал ерейный дренаж. Однако вследствие специфических особенностей горных предприятий, соответствующей их оснащенности горнопроходческим оборудованием и расположения дренажных выработок (обычно на з начительной глубине), они имеют существенные конструктивные отличия от г ал ерейны х дренажей, применяемых в промышленном и гражданском строительстве (см. ч. III , разд. 11 ). В то же время в соответствующих условиях различн ые виды галерейных дренажей возможно предусматривать в разных областях строительства (т.е. и на предприятиях или в гражданском строительстве возможно применение подземных дренажных выработок, применяемых на горных предприятиях, а на горных предприятиях возможно использование дренажных галерей, аналогичных приведенным в разд. 11).

4 .14 . В крепких породах следует предусматривать дренажные выработки без крепления (черт. 47,а , б). При необходимости в креплении дренажных выработок, его следует предусматривать водопроницаемым: из деревянных окладов (черт. 47,в), из стал ьных опорных элементов с дос чатой забиркой (черт. 47,г), из сборных железобетонных элементов (черт. 47, д ) и др. Как правило, не следует использовать те виды крепл ения, которые могут препятствовать поступ лению воды в дренажную систему (например, сплошное бетонное или железобетонное крепление). При необходимости в таком крепл ении следует предусматривать з а крепью дренажную засыпку и выпуск из нее воды в выработку через отверстия в обделке (черт. 47,е) или через специальные окна с сетками.

На участке водонепроницаемых пород допускается применять сплошное бетонное или железобетонное крепление , а также то ркрет бето нную обделку с анкерами (черт. 47,ж, з) .

Черт. 47 . Сечения дрен ажных выработок

а - однопутной без крепле н ия; б - двухпутной без крепления; в - с деревянным креплением; г - с металлическим креплением; д - со сборным железобетонным креплением; е - с бетонным крепл ением с отверстиями; ж - с торкрет бетонным креплением с анкерами; з - сбоечная выработка с то рк рет бето нным креплением с анкерами; 1 - водоотводная канавка; 2 - дерево; 3 - заби рка; 4 - металлическая крепь; 5 - пустотелые стойки; 6 - металлический верхн як; 7 - распорки; 8 - железобетонные плиты; 9 - дренажная засыпка; 10 - отверстия; 11 - торкретбетон; 12 - анкера

4 .15 . Выбор размеров и формы сечения дренажных выработок следует производить соответственно характеру горных пород, в которых выработки проходятся с учетом необходимости размещения требуемых канавок, кабелей, вентиляционных трубопроводов, наличного горнопроходческого оборудования, объемов работ, требуемых сроков ввода в действие подземного дренажа, проектируемой продолжительности его эксплуатации и др. Размеры и формы дренажных выработок, приведенные на черт. 47, следует рассматривать как примерные.

4 .16 . Водоотводные канавки в дренажных выработках, а также в подготовительных и других протяженных подземных горны х выработках, каптирующих подземные, технологические, бытовые, хозяйственные и другие воды, допускается предусматривать в соответствии с гидравлическим расчетом (см. разд. 12).

4 .17 . В трещиноватых зак арст ованны х высо ко-водо обил ьны х породах, когда ожидаются весьма значительные притоки воды, следует рассматривать целесообразность устройства спаренных дренажных выработок на разных уровнях с тем, чтобы нижняя выработка служила одновременно водосборником. Обе выработки должны быть соединены сбойками и иметь (учитывая их уклон) такую разность отметок, при которой вода по сбойкам поступала бы в верхнюю выработку лишь после полного заполнения нижней выработки.

В проекте должна быть предусмотрена возможность подтопления и верхних выработок (а также и системы неспаренных одиночных дренажных выработок) в случаях внезапных прорывов или при д л ительных повышенных притоках. Дл я этого дренажные выработки должны быть отделены от рудд вора и н асосной железобетонной перемычкой с водонепроницаемыми дверями, которые в таких случаях закрываются герметически и вода пропускается к насосной через трубу, а размер притока регулируется задвижкой.

4 .18 . При проектировании дренажных выработок в водообильны х трещиноватых и закарстованных породах, а также в районе тектонических з он и старых затопленных выработок необходимо учитывать, что их следует проходить с опережающ им бурением.

Длина опережения должна быть не менее 5 м. Целесообразно вести опережающее бурение пучком (веером) скважин (черт. 48), обеспечивая достаточный разведанный целик не только впереди забоя, но и в боках выработки. Для этого в проекте должны быть предусмотрены соответствующие камеры, из которых будет выполняться бурение опережающих скважин.

В дренажных выработках, которые должны пересечь тектонический разлом или предназначены д л я его дренажа, необходимо предусматривать, не доходя разлома, рассечки, из рассечек - орты, из ортов - скважины: опережающие и водо пони зит ельн ые, самоизливающиеся (черт. 49).

Рассечка должна быть достаточно д л инной, а водопонизительные скважины - отстоять от основной выработки на таком расстоянии, чтобы тампонаж, который может потребоваться при пересечении дренажной выработкой разлома, не зац ементировал скважины.

4 .19 . В проекте можно предусматривать использование камер опережающих скважин для забу ри вани я водопони зит ельны х скважин в других направлениях.

При необходимости следует предусматривать специальные камеры для различных водопонизительных скважин из подземных выработок, а также для сбросных скважин, забуриваемых с одного подземного горизонта на другой нижерасположенный. Размеры т аких камер зависят от применяющегося оборудования, числа, направления и глубины запроектированных водопонизительных скважин.

На черт. 50 , а показана камера для установки дренажного бурен ия УДБ-8, предназначенной для бурения скважин начальным диаметром 190 мм на глубину до 150 м под углом к вертикали от 0 до 3 ,14 рад; на черт. 50,б - дл я бурения восстающих скважин диаметром до 155 мм, на глубину до 100 м; на черт. 50,в - дл я бурения опережающих скважин станком СК Б-4 диаметром до 100 мм на глубину до 300 м.

Черт. 48 . Схема ра сположения опережающих скважи н

1 - дренажный штрек; 2 - опережающие с к важи ны; 3 - камера для бурения скважин станком НК Р-100 М

Черт. 49 . Схема распол ожен ия дренажн ых выработок, направленных к тектоническим з онам

1 - рассечка вдоль ра з лома; 2 - з аконченный орт с самоизливающимися водопони зит ельны ми скважинами; 3 - орт в проходке с опережающими скважинами

Черт. 50 . Ка меры дл я бурени я сква жин в горных выработк ах

а - для с т анка УД Б-8; б - дл я бу рения опережающих скважин ; в - для бурения восстающи х скважин станком НК Р-100М

В проекте должны быть также предусмотрены ходки д л я сбойки выработок со сквозными фильтрами и сбросными (с одного подземного горизонта на другой) скважинами (черт. 51).

Черт. 51 . Ходок к сквозн ому фи льтру

1 - скважина; 2 - саль н иковое уплотнение; 3 - з адви жка; 4 - труба dy = 100 мм; 5 - выпуск; 6 - бетонная п одушка; 7 - шланг; 8 - водоотводной л оток

4 .20 . Подземные дренажные выработки могут быть использованы также для выполнения из них тампонажа горных пород, заполнения карстовых полостей, для проведения в них гидрогеологических и инженерно- геологических исследований и других целей, отвечающих проектным решениям защиты. Все это и требуемые для указанных целей вспомогательные выработки следует предусматривать в проекте.

Схемы шахтного водоотлива и насосное оборудование

4.21 . В проекте должна быть определена схема шахтного водоотлива на весь охватываемый проектом период строительства и действия горного предприятия (шахты, карьера).

При этом должны быть выбран ы:

а) местоположение шахтных стволов и штолен, через которые дренажные воды откачиваются или отводятся к местам сброса и л и сбора дл я водопользования;

б) горизонты устройства насосных (ступени водоотлива);

в) расположение всех основных насосных станций, к которым относятся:

центральные насосные станции - расположенные у водоотливных шахтных ство л ов (штолен, скважин), принимающие воду со всего или части шахтного поля и откачивающие воду непосредственно или с помощью перекачны х станций на поверхность;

участковые насосные станции, собирающие воду с участка шахтного поля (месторождения) и перекачивающие воду в водосборник главной насосной станции;

з у мпфо вые насосные станции, расположенные у зумпфа шахтного ствола и откачивающие воду, стекающую в зумпф ствола из самого ствола и руддвора;

насосные станции перекачки - насосные станции второго и последующего подъемов, применяемые в случаях , когда у насосов насосных станций нижележащих горизонтов не хватает напора;

временные насосные станци я , применяемые в период устройства (до ввода в действие) центральной или участковой насосной станции.

4 .22 . Выбор схемы водоот лива должен основываться на соответствующи х технико- экономических расчетах с сопоставлением капитальных затрат на устройство водоотливных комплексов с затратами на их экспл уатацию и учетом создаваемых условий для безопасного ведения основных горных работ. При этом необходимо иметь в виду следующие удобные в эксплуатации схемы:

а) устройство центральной насосной станции на самом нижнем рабочем гориз онте и сброс воды со всех промежуточных горизонтов на нижний горизонт (черт. 52,а ). Эта схема особенно целесообразна при невысокой водоо биль ности горных пород и относительно небольшой (в пределах высоты подъема имеющихся насосов) глубине залегания полезного ископаемого.

При понижении на отдельных участках гипсометрии почвы полезного ископаемого возможно устройство на этих участках (или на одном из них) участковых насосных станций, откачивающих воды на горизонт центральной насосной станции.

Во всех этих случаях центральная насосная станция является главной водоотливной установкой шахты (рудника);

б) устройство центральной насосной станции - главной водоотливной установки - на верхних горизонтах и откачка вод с нижележащих горизонтов в водосборники главной водоотливной установки участковыми насосными станциями (черт. 52,б).

Эта схема особенно выгодна, когда вверху залегают высо ководообил ьны е породы, а внизу - м аловодообильны е и ожидается устойчивый приток подземных вод на верхних горизонтах; тогда главной водоотливной установкой, устроенной в подошве водоо биль ной зоны, будет откачиваться основной объем притекающих вод с минимальными энергетическими затратами;

в) если водоо бильны е породы простираются на большую глубину, то целесообразно устройство центральных насосных станций на промежуточных горизонтах.

Это оказывается, в частности, необходимым при продолжительной эксплуатации верхних горизонтов, так как сброс значительных количеств воды на протяжении длительного периода на глубокие гориз онты влечет за собой повышенные энергетические затраты.

Если ожидается по мере развития работ и соответственно водоотлива на нижних этажах снижение притока на верхних этажах, то в проекте может быть предусмотрено постепенное отключение верхних насосных станций и осуществление шахтного водоотлива по одноступенчатой схеме (черт. 52,в) со сбросом сниженных притоков воды с верхних этажей на самый нижний этаж.

Наряду с этим в проекте может быть установлена необходимость в насосных станциях перекачки. Тогда для этой цели могут быть использованы некоторые насосные станции промежуточных горизонтов, которые могут быть оставлены и для одновременной откачки остаточного притока с вышележащих горизонтов (см. пример 19).

В этих случаях требованиям, предъявляемым к главным водоотливным установкам, на каждом этапе должны удовлетворять насосные станции, откачивающие воды на поверхность, остальные действующие насосные станции выполняют роль участковых и станций перекачки;

г) одноступенчатая схема в большинстве случаев наиболее экономична и удобна в эксплуатации. Но ее применение ограничено имеющимися трубами для напорных трубопроводов и высоконапорными насосами. Поэтому для глубоких шахт при откачке воды с одного горизонта может быть примен ена схема с последовательным включением насосов , установленных на разных горизонтах (черт. 52,г);

д) при наличии обособленных притоков на разных горизонтах из несвязанных между собой водоносных слоев и при этом на одном из горизонтов ожидается приток кислотных вод, требующи х специального оборудования, можно предусматривать схему раздельного водоотлива (черт. 52,д).

Ч е рт. 52 . Схемы шахтного водоотлива

а - одноступенч а тый водоотли в; б - расположение главной водоотливной устан овки в подошве верхней водообильной з оны; в - схема с постепенно отключаемыми промежуточными насосными станц иями; г - установка с последовательным соединением насосов; д - схема раз дельного водоотлива; 1 - главная водоотливная установка; 2 - участковая насосная станция; 3 - отключенные насосы; 4 - п ерекачн ые насосы

При сбросе воды с верхних этажей на нижний энергию сбрасываемого потока можно частично использовать, в частности, подключением сбросного трубопровода к всасывающему трубопроводу действующего насоса (черт. 53 ), что повысит его энергетические показатели.

4 .23 . В дренажной шахте при фланговом расположении стволов и проходке дренажных выработок из двух (или более) стволов с уклонами к ним водоотлив может быть организован (у каждого ствола) по одной из вышеуказанных схем (см. п. 4.22) в зависимости от особенностей месторождения, характера и условий развития дренажной системы.

4 .24 . Для шахтного водоотлива следует, как правило, применять многоступенчатые секционные, одноступенчатые с полуспиральным подводом жидкости к двустороннему рабочему колесу и спиральные многоступенчатые центробежные насосы с горизонтальным валом.

Черт. 53 . Схема шахтн ого водоотли ва при и спользовании напора воды верхни х гориз онтов

1 - наса д ка; 2 - смеситель; 3 - насос

Данные по основным из них приведены:

по секционным насосам типа ЦН С - в табл. 7;

по спиральным насосам двустороннего входа тип а Д - в табл. 8;

по спиральным многоступенчатым насосам типа ЦН - в табл. 9.

Таб ли ца 7

Марка насоса

Допустимая высота всас ы вания , м

Мощность, кВт

Марка насоса

Допустимая высота всас ы вания , м

Мощность, кВт

Частота вращения 3000 об/мин

ЦНС 38-44

6 ,4

7 ,0

ЦНСК 60-231

5,5

53 ,9

ЦН СГ 38-44

7 ,0

ЦНС 60-264

61 ,6

ЦНС 38-66

10 ,5

ЦНСГ 60-264

61 ,6

ЦНСГ 38-66

10 ,5

ЦНСК 60-264

61 ,6

ЦНС 38 -88

14 ,0

ЦНС 60-297

69 ,3

ЦНСГ 38-88

14 ,0

ЦНСГ 60-297

69,3

ЦНС 38 -110

17 ,5

ЦНСК 60-297

69 ,3

ЦНСГ 38 -110

17 ,5

ЦНС 60-330

77 ,0

ЦНС 38 -132

20 ,4

ЦНСГ 60-330

77 ,0

ЦНСГ 38 -132

20 ,4

ЦНСК 60-330

77,0

ЦНС 38 -154

23 ,8

ЦНС 105 -98

4 ,5

40,0

ЦНСГ 38 -154

23 ,8

ЦНС 105 -147

60 ,0

ЦНС 38-176

27,2

ЦНС 105 -196

80 ,0

ЦНСГ 38 -176

27 ,2

ЦНС 105 -245

100 ,0

ЦНС 38-198

30 ,6

ЦНС 105 -294

117,0

ЦНСГ 38-198

30 ,6

ЦНС 105 -343

136 ,5

ЦНС 38 -220

34 ,0

ЦНС 105-392

151 ,0

ЦНСГ 38 -220

34 ,0

ЦНС 105-441

175,5

ЦНС 60-66

5,5

16 ,0

ЦНС 105-490

195 ,0

ЦНСГ 60-66

16,0

ЦНС 180-500

3 ,0

350 ,0

ЦН СК 60-66

16 ,0

ЦНС 180-600

420 ,0

ЦНСГ 60-99

24 ,0

ЦНС 180-700

490 ,0

ЦНС 60-99

24 ,0

ЦНС 180-800

560,0

ЦНСК 60 -99

24 ,0

ЦНС 180-900

630 ,0

ЦНС 60-132

32,0

ЦНС 180-1050

710 ,0

ЦНСГ 60-132

32 ,0

ЦНС 180-1185

800 ,0

ЦНСК 60 -132

32 ,0

ЦНС 180-1422

900 ,0

ЦНС 60-165

40,0

ЦНС 180-1900

1280 ,0

ЦНСГ 60-165

40 ,0

ЦНС 300-650

- 2 ,0

700 ,0

ЦНСК 60-165

40 ,0

ЦНС 300-780

840 ,0

ЦНС 60-198

46 ,2

ЦНС 300-910

980 ,0

ЦНСГ 60-198

46 ,2

ЦНС 300-1040

1120 ,0

ЦНСК 60-198

46 ,2

ЦНС 500-1040

-6,0

1795,0

ЦНС 60-231

53 ,9

ЦНС 500-1090

3235 ,0

ЦНСГ 60-231

53 ,9

Частота враще ни я 1500 об/мин

ЦНС 60-50

7,0

13 ,0

ЦНСК 300-240

5,5

264

ЦНС 60-75

19 ,5

ЦНС 300-300

330

ЦНС 60-100

26 ,0

ЦНСК 300-300

330

ЦНС 60-125

324

ЦНС 300-360

396

ЦНС 60-150

39 ,0

ЦНСК 300-360

396

ЦНС 60-175

45,5

ЦНС 300-420

462

ЦНС 60-200

52 ,0

ЦНСК 300-420

462

ЦНС 60-225

584

ЦНС 300-480

528

ЦНС 60-250

65 ,0

ЦНСК 300-480

528

ЦНС 180-85

6,0

59 ,0

ЦНС 300-540

594

ЦНСК 180-85

59 ,0

ЦНСК 300-540

594

ЦНС 180-128

88 ,5

ЦНС 300-600

660

ЦНСК 180-128

88 ,5

ЦНСК 300-600

660

ЦНС 180-170

118 ,0

ЦНС 500-160

5 ,0

290

ЦНСК 180-170

118 ,0

ЦНСК 500-160

290

ЦНС 180-212

147 ,5

ЦНС 500-240

435

ЦНСК 180-212

147 ,5

ЦНСК 500-240

435

ЦНС 180-255

174 ,0

ЦНС 500-320

580

ЦНСК 180-255

174 ,0

ЦНСК 500-320

580

ЦНС 180-297

203 ,0

ЦНС 500-400

725

ЦНСК 180-297

203 ,0

ЦНСК 500-400

725

ЦН С 180-340

232

ЦНС 500-480

870

ЦН СК 180-340

232

ЦНСК 500-480

870

ЦНС 180-383

261

ЦНС 500-560

1015

ЦНСК 180-383

261

ЦНСК 500-560

1015

ЦНС 180-425

290

ЦНС 500-640

1160

ЦНСК 180-425

290

ЦНСК 500-640

1160

ЦНС 300-120

5,5

132

ЦНС 500-720

1305

ЦНСК 300-120

132

ЦНСК 500-720

1305

ЦНС 300-180

198

ЦНС 500-800

1450

ЦНСК 300-180

198

ЦНСК 500-800

1450

ЦНС 300-240

264

Пр и мечания : 1. Основные параметры насосов соответствуют ГОСТ 10407 -83 .

2 . Буквы в марке обозначают: Ц - центробежн ый, Н - насос; С - секционный; Г - для работы на горячей воде; К - исполнение кислотоупорное.

3 . Числа в марке после букв обозна чают: первое - подача, м3/ч , второе - напор, м.

Таблица 8

Марка насоса

По д ача, м3

Полный напор, м

Допустимая высота всасывания, м

Мощност ь, кВт

Частота вращения 2950 об/мин

Д 200-95

200

95

3,5

85

Д 200-95 -а

180

82

4,3

67

Д 200 -95-б

160

70

5 ,0

56

Д320 -70

320

70

4 ,0

90

Д320-70-а

300

55

4 ,6

66

Д320 -70-б

275

47

4,8

45

Частота враще н ия 1450 об/мин

Д 200 -95

100

23

6,5

10

Д 200-95-а

100

20

8

Д200 -36

200

36

4,5

35

Д200-36- а

190

29

27

Д 200-36-б

180

25

5 ,0

22

Д320-50

320

50

5,5

76

Д320 -50 -а

300

39

6 ,0

47

Д320-50-б

300

30

36

Д500-65

500

65

5,5

135

Д500-65 -а

450

55

90

Д500-65-б

420

45

68

Д 630-90

630

90

3,5

265

Д 630-90- а

585

79

170

Д 630 -90-б

520

65

127

Д 800-57

800

57

6 ,0

177

Д800-57 -а

750

48

125

Д800-57-б

660

38

85

Д 1250-65

1250

65

4 ,0

314

Д 1250-65 -а

1100

54

200

Д 1250-65- б

1000

42

150

Д 1250-125

1250

125

5,0

620

Д 1250-125 -а

1100

100

425

Д 1250-125-б

1000

86

340

Д1600-90

1600

90

3 ,0

500

Д 1600 -90- а

1325

84

400

Д1600 -90-б

1200

66

280

Частота вращения 960 об/мин

Д 630-90

500

36

5,0

94

Д 630-90- а

460

30

51

Д 630-90-б

420

24

38

Д 1250-65

800

28

5,5

95

Д 1250-65- а

750

23

55

Д 1250-65- б

600

19

40

Д 1600-90

1000

40

6 ,0

148

Д 1600-90-а

975

35

102

Д 1600-90-б

850

27

85

Д 2000-100

2000

100

3,5

760

Д2000-100-б

1500

92

4 ,4

675

Д2500-62

2500

62

2,5

500

Д3200-75

3200

75

2,5

800

Частота вращения 730 об/ми н

Д 2500-62

2000

34

4,5

250

Д3200-75

2500

45

4,5

400

Д3200-75-б

2450

42

4,6

360

Пр и мечания : 1 . Основные параметры насосов соответствуют ГОСТ 10272-87.

2 . Буквы в марке обоз начают:

а - первая обточка рабочего ко л еса; б - вторая обточка рабочего кол еса.

Таблица 9

Марка насоса

Диаметр рабочего колеса , мм

Подача , м3

Напор, м

Допустимая выс ота всасывания, м

Мощность электрод ви гателя, кВт

Частота вращения 1480 об/мин

445

400

105

4

-

ЦН 400-105

290 - 500

120 - 92

200

( 3 В-200 ×2 )

425

290 - 450

104 - 84

160

400

250 - 450

94 - 69

132

445

400

210

4 ,5

-

ЦН 400-210

290 - 500

240 - 185

400

( 3 В-200 ×4 )

425

290 - 450

208 - 168

320

400

250 - 450

188 - 138

250

550 /575

1000

180

2

-

ЦН 1000-180

800 - 1000

202 - 180

630

( 10МНК ×2 )

530

720 - 1000

170 - 140

500

ЦН 900-310- УЗ

900

310

- 5

1250

ЦН 900-310- а-УЗ

( 14 М-12 ×4 )

865

300

1000

Примечание . Буквы в марке обоз начают:

а - первая обточка рабочего колеса;

У, З - соответственно климатическое испол нение и категория размещения агрегата при эксплуатации по ГОСТ 15150-69 .

При н ео бходимости для шахтного водоотлива могут быть использованы и другие насосы, в частности в случаях, когда в рудничных водах ожидаются значительные примеси грунтовых частиц (до 40 г/л; dmax = 10 мм; Т ≤ 40 ° С) предусматриваются сек ц ионные грязевые насосы типа ЦНС Г (табл. 10).

Пример 19 . Месторождение полиметаллических руд расположено на юго-западном склоне центральной части горного хребта, имеющего невысокие отметк и: в пределах месторождения - 400 - 450 м. Восточная часть месторождения нарушена надвигом и опущена по нему на глубину до 700 м. Юго- западная часть месторождения разорвана тремя надвигами и несколькими сбросами. Эти крупные тектонические нарушения сопровождаются мощными зонами дробления и интенсивной т рещи новатость ю пород, в которых сильно проявляется развитие карста.

Юго- з ападный склон хребта пологий со средней крутизной около 8°. У подножия хребта выделяетс я предгорная равнина, переходящая к югу в обширную низменность.

Речная сеть на склоне представлена многочисленными реками и их притоками. Все эти р е ки берут начало на водораз деле хребта и почти параллельно одна другой стекают по его склону.

В верхнем течении реки протекают в узких каньоно о бразны х долинах с крутыми и отвесными склонами, имеют большие уклоны дна с частыми перепадами.

Перед выходом и з гор доли ны рек расширяются до 200 - 300 м, склоны выполажи ваю тся, уклоны дна уменьшаются.

Питание рек происходит за счет таяния снега в горах и в очен ь небольшой степени за счет дождей. Основная часть стока приходится на период весеннего снеготаяния. За три весенних месяца на реках проходит более 70 % годового стока, а за шесть месяцев с июля по декабрь включительно - всего 8 %. В маловодные г оды в течение двух - трех летних месяцев реки полностью пересыхают.

Та бли ца 10

Марка насоса

Допустимая высота всасывания, м

Мо щ ность электродвигател я, кВт

Марка насоса

Допустимая вы сот а всасывания, м

Мо щ ность электродвигателя, кВт

Частота враще ни я 1500 об/мин

ЦНСГ 850-600

- 1 ,5

2000

ЦН СГ 850 -240

- 1 ,5

800

ЦНСГ 850-720

3150

ЦН СГ 850-360

1250

ЦНСГ 850-840

3150

ЦНСГ 850 -480

2000

ЦНСГ 850 -960

3150

Примеча ния : 1. Основные параметры насосов соотве тству ют ТУ 8-873-79 .

2 . Буквы в марке обоз начают: Ц - центробежный, Н - насос, С - секционный, Г - грязевой.

3 . Числа, входящи е в марку нас осов посл е букв, обозначают: первое - подача, м3/ ч; второе - напор, м.

Характерной особенностью рек является уменьшение расходов воды вниз по течению, начиная с высоты 600 - 700 м.

Инфильтрация руслового стока происходит на тех участках речных русел , которые находятся в пределах распространения зак арст ованны х карбонатных пород и расположены выше уровня подземных вод.

Средняя величина поглощения из всех речных русел в пределах области питания, тяготеющей к месторождению, составляет около 15000 м3 /ч. Суммарная величина инфильтрации из рек и с площади водосбора в пределах области питания потока, проходящего через месторождение, оценивается для периода максимальной инфильтрации примерно в 30000 м3/ ч. Минимальный расход подземного потока составляет 9000 м3/ ч.

Район месторождения сложен в основном карбонатными породами , чередующимися слоями известняков, доломити зи ро ванны х известняков и доломитов, толща (700 - 750 м) которых составляет обширный бассейн т рещинн о-к арст овы х вод. Фильтрационные свойства толщи характеризуются значениями коэффициентов фильтрации от нескольких (2 ,2 - 14 ,4 ) до измеряемых десятками и сотнями (25 - 300 ) м/сут .

Рудное тело толщиной в среднем 15 м вследствие складчатой структуры пластов скальных пород имеет сложное залегание, простираясь до значительных глубин (свыше 800 м от поверхности земли). Месторождение разбито на два шахтных поля: «Восточное», на котором руды залегают в основном до глубины 150 м, и «Западное», где руды залегают глубже 300 м. Каждое шахтное поле вскрыто двумя стволами.

Вначале на предприятии применялась камерная система разработки с жесткими барьерами и поддерживающими целиками. Затем на участках, г де это возможно, перешли на разработку с обрушением кровли, а в районе центрального блока - полностью на метод гидравлической закладки хвостами обогатительной фабрики.

В первый период освоения и разработки шахтного поля «Восточное» были зафиксированы значительные притоки подземных вод , но уровни их при разработке залежей до глубины 150 м практически не снижались и располагались на отметках 375 - 395 м с амплитудой колебания 12 - 15 м в зависимости от климатических факторов. Со временем депрессия стала развиваться, и в этот период был пол учен прогноз развития понижения уровней подземных вод и их притоков в горные выработки при вскрытии нижних горизонтов (шахтное поле «Западное»). При этом учитывалось, что мероприятий по защите от поверхностных вод, подобных принятым в примере 13, решено было не предусматривать.

Сущность произведенного прогноза сведена к следующему:

по мере заглубления рудника центр тяжести притоков подземных вод будет до некоторых пор перемещаться в глубину, однако на вышележащих горизонтах он не будет исключен и, хотя на нижних этажах размер притока будет снижаться, он в общем по руднику останется значительным. Ожидается следующая динамика притока подземных вод в горные выработки:

при разработке шахтного поля «Восточное» до глубины 145 м (горизонт +255 м) - до 3300 м3/ ч;

при разработке более глубоких горизонтов притоки подземных вод будут быстро возрастать и на глубине 185 м достигнут 8000 м3/ ч, а при одновременной разработке и шахтного поля «Западное» до глубины 505 м достигнут максимума: до 16000 м3/ ч - нормальный и до 28000 м3/ ч - максимальный приток.

В дальнейшем возрастание этих расчетных значений притоков подземных вод не предполагается, однако будет происходить их перераспределение:

на шахтном поле «Восточное» нормальный приток на горизонте 145 м сократится в два раза, но общий приток к руднику не уменьшится, а несколько возрастет - в основном ниже горизонта 145 м до глубины 500 м; вода с шахтного поля «Восточное» более чистая и используется дл я водоснабжения, потребность которого составляет примерно 3000 м3 /ч и поэтому обособленный водоотлив с шахтного поля «Восточное» необходим;

разработка шахтного поля «Западное» будет происходить длительный период; при подготовке каждого последующего горизонта приток вначале будет возрастать, затем - снижаться; на глубине 185 м нормальный приток снизится до 2000 м3/ ч; на глубине 345 м установившийся нормальный приток составит 2400 м3/ ч, а ниже глубины 505 м он будет рав ен примерно 8000 м 3 / ч , в том числе ниже глубины 665 м - 3200 м 3 / ч .

Требуется выбрать насосное оборудован ие и наметить схему шахтного водоотлива.

Решая поставленную задачу, принимаем совместную для обоих шахтных полей ступенчатую схему водоотлива без отключения промежуточных насосных станций.

Насосные станции верхних этажей размещаем у водоотливного ствола шахтного поля «Восточное», а нижних - у водоотливного ствола шахтного поля «Западное». Насосы принимаем преимущественно однотипные с подачей 800 - 1200 м /ч (для некоторых насосных - 400 м 3 / ч ) с учетом расположения насосных станций через каждые два этажа по высоте, что позволит избежать излишних энергетических затрат, неизбежных при сбросе больших объемов воды на глубокие горизонты.

Число рабочих насосов подбираем по нормальному притоку, а при определении числа резервных насосов учитываем необходимость откачки с их помощью максимальных притоков воды.

Схема шахтного водоотлива приобретает следующий вид (черт. 54):

первую главную насосную станцию № 1 на расчетный нормальный приток 3300 м 3 / ч предусматриваем на глубине 145 м; насосы принимаем марки ЦН 1000-180 , Q = 1000 м 3 / ч ; из расчета откачки (также как и всех других насосных) суточного притока указанной выше интенсивностью (3300 м3/ ч) з а 20 ч необходимо принять 4 рабочих насоса, и согласно ЕПБ - 2 резервных и 1 - в ремонте, всего 7 насосов.

Эта насосная станция будет работать и далее как главная насосная шахтного поля «Восточное»; для нижних горизонтов предусматриваем участковые насосные станции на приток по 1600 м 3 / ч:

на глубине 345 м (№ 3 ) - с 8 -мью насосами ЦН 400-210 (5 + 2 + 1 ) с подачей к главной насосной станции на глубине 145 м;

на глубине 505 м (№ 4 ) - с 4- мя насосами ЦН 1000 -180 (2 + 1 + 1 ) с подачей к насосной станции на глубине 345 м, которая (после ввода насосной на глубине 505 м) будет работать уже как станция перекачки.

Весь избыточный приток с шахтного поля «Восточное», который не смогут откачивать насосные станции № 1 , 3 , 4 , перепускается к водоотливному стволу шахтного поля «Западное».

Максимальный приток вод, который может быт ь откачен на шахтном поле «Восточное» с учетом использования резервных насосов, принимаем по подаче рабочих насосов насосной станции № 1 и минимального резерва на насосных станциях № 1 , 3 и 4 (так как подача резервных насосов ни жерасполо же нны х насосных мен ьше, чем в главной насосной станции), т.е. 1000·4 + 2·400 = 4800 м3 /ч.

Ч е рт. 54 . Схема шахтного водоотли ва (к примеру 19)

1 - шахтный ствол; 2 - восстаю щ ий; 3 - главная насосн ая станция № 1; 4 - гла вная насосная станция № 2 ; 5 - участк овая насосная станция № 3 ; 6 - участковая насосна я станция № 4 ; 7 - зу мпфо вая насосная станция; 8 - участковая и перекачная насосная станция № 5 ; 9 - водосброс; 10 - участковая и перекачная насосная станция № 6 ; 11 - участковая и перекачная насосная станци я № 7 ; 12 - участковая насосная станция № 8

Г л авную насосную ст анц ию шахтного поля « Западное» (№ 2 ) предусматриваем на глубине 185 м. Она должна откачивать приток воды ко всему рудн ику за вычетом вод, откачиваемых насосн ой станци ей № 1 , т.е. 16000 - 3300 = 12700 м3/ ч при нормальном притоке и 28000 - 4800 = 23200 м3/ ч при максимальном.

Соответствен н о необходимо принять подачу рабочих насосов (12700·24 ):20 = 15240 м3/ ч - 20 насосов марки ЦН 1000-180 с подачей 800 м3 /ч и напором 202 м и (23200 - 20·800 ):800 = 9 резервных и 3 в ремонте, всего 32 насоса.

Ниже предусматриваем участковые станции, которые (за исключением самых нижних) с течением времени будут служить также и перекач ны ми:

№ 5 на глубине 345 м - с подачей рабочих насосов (12700 - 2000 )·24 :20 = 12840 м3/ ч - 22 насоса марки ЦН 1000-180 (13 + 7 + 2 ) (при детальном проектировании необходимо уточнять, как будут распределяться по горизонтам нормальный и максимальный притоки, последний на верхних горизонтах останется значительным, так как связан с поверхностным ст оком, и соответственно необходимо принимать число рез ервных насосов);

№ 6 на глубине 505 м - с подачей рабочих насосов (12700 - 2000 - 2400 )·24 :20 = 9960 м3/ ч - 17 насосов марки ЦН 1000-180 (10 + 5 + 2) ;

№ 7 на глубине 665 м - с подачей рабочих насо сов 8000 ·24 :20 = 9600 м3/ ч - 17 насосов марки ЦН 1000-180 (10 + 5 + 2);

№ 8 на глубине 825 м - с подачей рабочих насосов 3200 ·24 :20 = 3840 м3/ ч - 7 насосов марки ЦН 1000-180 (4 + 2 + 1 ).

Предусматриваем также на каждом шахтном поле по зу мп фовой насосной у водоотливного ствола (из другого ствола вода перепускается к водоотливному), в каждой из которых устанавливаются по 4 н асоса марки Д200-36- а, Q = 180 м3 /ч, откачивающ ие воду, попадающую в стволы из рудд воро в всех горизонтов.

Горные предприятия с такими притоками уникальны, одна ко они не единичны. Для них необходимы насосы с бо льшими подачей и напором, чем насосы, представленные в этом примере. Для таких рудников целесообразно насосное оборудование заказывать индивидуально.

Насосные станции с водосборниками

4 .25 . Главные подземные насосные станции с водосборниками следует предусматривать у шахтного ствола в комплексе с околоствольными выработками.

Участковые насосные станции необходимо проектировать в пониженных участках горного объекта и в других местах, откуда вода не может поступать самотеком к главной водоотливной установке.

В случае организации самостоятельной откачки на поверхность через скважину , шурф или восстающую скважину к такой насосной станции следует предъявлять требования, как к главной.

Насосные станции промежуточных горизонтов , используемые как станции перекачки и одновременно как участковые, должны быть предусмотрен ы у шахтных стволов или у восстающих скважин.

4 .26 . Насосные станции согласно ЕП Б должны иметь водосборники, состоящие из двух или более (примерно одинаковых) емкостей общей вместимостью не менее:

объема четырехчасового нормального притока - главной насосной станции подземного горного предприятия;

объема двухчасового нормального притока - участковой насосной станции и насосных станций дренажной шахты (самостоятельной дренажной системы ).

Вместимость водосборников насосной станции промежуточного горизонта рекомендуется принимать равной сумме объемов двухчасового нормального притока своего горизонта и одночасового нормального притока, посту п ающего с нижних горизонтов.

4 .27 . В проекте следует предусматривать механизацию очистки водосборников - гидравлическую, скреперную и др.

При значительном содержании в откачиваемой воде твердых примесей необходимо предусматривать перед водосборником осветляющие сооружения с механизацией извлечения и транспортировки шлама. Например, при небо л ьших притоках до 150 м3 /ч можно испол ьзовать наклонные осветлители с гидроэлеваторной чисткой; при больших - осветляющие резервуары со скреперной чисткой; при сильно загрязненной воде целесообразно предусматривать вертикал ьные отстойники с выходящим потоком.

4 .28 . Каждая насосная станция должна иметь не меньше двух выходов; насосная станция, проектируемая в блоке с подстанцией, должна иметь еще выход в подстанцию. Выходы из насосных камер в околоствольные выработки и в электроподстанцию должны быть с герметичными дверями, а наклонный ходок в шахтный ствол должен иметь разность отметок между входом и выходом не менее 7 м.

4 .29 . Камера насосной станции должна быть сухой, хорошо вентилируемой, удобной для ремонта оборудования и пожаробезопасной.

Как правило, насосную станцию следует комплектовать насосами одного типоразмера; исключение составляют дренажные насосы собственно насосной камеры, которые подбираются независимо от типоразмеров насосов для откачки основного притока рудничных вод.

При отсутствии притока на промежуточном горизонте допускается проектировать ступенчатый водоотлив с последовательно включенными насосами, расположенными на разных горизонтах.

4 .30 . В насосных станциях следует применять коммутационные схемы напорных трубопроводов с минимальным количеством запорной арматуры.

4 .31 . Трубопровод, соединяющий водосборник или коллектор с водозаборным колодцем, должен быть снабжен устройством (затвором, задвижкой) с ручным управлением, позволяющим регулировать поступление воды к водозабору и герметиз ировать н асосную камеру.

4.32. Для опорожнения напорных трубопроводов и выпуска воды в водозаборную емкость должен быть предусмотрен сливной трубопровод, оборудованный задвижкой с ручным управлением.

Соединения трубопроводов и арматуры следует проектировать , как правило, быст ро разъ емными .

4.33 . В проекте необходимо предусматривать следующие виды управления насосными агрегатами главных и участковых насосных станций без постоянного о бслуживающего персонал а:

автоматическое - в зависимост и от уровня воды в водозаборной емкости;

дистанционное - из диспетчерского пункта в зависимости от уровня воды в водозаборной емкости и от максимума нагрузки энергосистем ы;

местное - на случай ремонта , опробования и наладки.

При проектировании автоматизации главных и участковых насосных станций следует соблюдать требования В НТ П 34-84 Минугл епро ма СССР «Автоматизация и управление технологическими процессами».

4 .34 . Главны е и участковые насосные станции следует предусматривать незаглубленными - с расположением насосов выше водосборника (черт. 55, а ) или заглубленными - с располо жением насосов ниже уровня воды в водосборнике (черт. 55,б).

Черт. 55 . Схемы на сосных стан ций

а - незаглубленная; б - заглубленная

В недостаточно крепких породах и при относительно небольших притоках, что характерно для горных предприятий промышленности стройматериалов, угольной и других, предпочтительнее применение незаглубленных насосных станци й; при больших притоках воды, встречающихся в рудной промышленности, когда необходимо применение высокопроизводительных насосов и имеется возможность устройства насосных станций в достаточно прочных породах, целесообраз но применение заглубленных насосных станций.

4 .35 . Незаглубленные насосные станции допускается проектировать с устройством водозаборных колодцев (или камер) вне помещения насосной станции и в ее пределах, а также с устройством в помещени и насосной камеры общей водоз аборной траншеи.

4.36 . Водоз аборные колодцы можно п редусм атри вать индивид уальными для каждого н асоса или общими для груп пы насосов, но при числ е на сосов более трех должно быть не менее двух колодцев.

Черт. 56 . Незаглу бленная насосная стан ци я с тремя н асосами ти па ЦН С с отдельными водоз аборн ыми колодцами для насосов

1 - фундамент п од насосный агрегат; 2 - насосный аг регат; 3 - кран ручной мостовой; 4 - опора под привод задвижки; 5 - трубопровод напорный; 6 - всасывающ ий трубопровод; 7 - приемная сетка; 8 - приемный колодец; 9 - кабельный канал; 10 - распределител ьный колодец; 11 - задвижка; 12 - решетка; 13 - установка управления задвижкой; 14 - таль ручная по монорельсу; 15 - щиты управлени я

На черт. 56 приведена насос н ая станция с тремя насосами типа ЦН С незаглубленного типа с внешним распределительным колодцем, отдельными водозаборными колодцами дл я двух крайних насосов и водозабором среднего насоса непосредственно из распределительного кол одца. Распределение воды регулируется задвижками. Вода может быть направлена к любому водоз аборному колодцу.

Трубопроводы в количестве двух ставов dy = 273 мм оснащены обратными клапанами типа 19н ж17 бк на Py = 4 ,0 МП а, dy = 250 мм (обратный, поворотный, одн оди сковый , фланцевый).

Подключение насосов к водоотливным трубопроводам осуществляется задвижками типа З КЛПЭ-40 на Py = 4 ,0 МПа, dy = 250 мм с электроприводами.

Заливка насосов предусмотрена из специального бака в т ру бно-к абел ьном ходке. Такелажные работы в насосной осуществляются одн обал очны м мостовым краном с ручным управлением грузоподъемностью 5 т. Пункты управления задвижками и всеми насосными агрегатами смонтированы в насосной камере.

Компоновка комплекса околоствольных выработок с учетом использования насосной станции , организация рудд вора, расположение необходимых перемычек с водонепроницаемыми дверями приведены на черт. 57.

Водосборники предусматриваются из двух ветвей, чистка которых производится из специального ходка и наклонных съездов. Транспортировка ш л ама при чистке водосборников производится вагонетками. Подача и откатка предусматриваются специальными лебедками.

Водосборники соединены со специальным распределительным колодцем, из которого вода поступает в водозаборные колодцы.

Черт. 57 . Схема водоотл ивного комплекса с незаглубл енной насосной станцией с тремя на сосами ти па ЦНС

1 - камера н асосной станци и; 2 - камера электроподстанции; 3 - водосборник; 4 - наклонный ходок; 5 - камеры дл я лебедок; 6 - ходок к водосборникам; 7 - перемычка с водонепрони цаемыми дверьми, ра ссчитанными на давление 0 ,12 М Па; 8 - вентиляционный шл юз; 9 - перемычка с водопроницаемыми дверьми, рассчитанн ыми на давление 0 ,1 МПа; 10 - околоствольный д вор; 11 - дренажный ствол; 12 - наклонный т ру бно- кабельный ходок

Черт. 58 . Нез аглу бленная насосн ая станци я с пятью насосами марок ЦН С 300-650 , ЦН С 300-780 , ЦН С 300-910 , ЦНС 300-1040 с водозаборн ыми мол одцами

1 - на с осн ый агрегат; 2 - н асос вертик альный с электродвигателем; 3 - водозаборный колодец; 4 - блок распределен ия; 5 - блок у правления; 6 - задвижка управляемая; 7 - клапан обратн ый; 8 - коллектор; 9 - водотрубн ый ходок; 10 - масл ост анци я; 11 - дублер гидравлический для переключен ия з адвижек; 12 - регулировочный водосборн ик; 13 - герметичный люк; 14 - аварийный водосборн ик; 15 - ходок в насосную; 16 - кран ручной подвесной одно бал очный ; 17 - з атвор

4.37 . При проектировании незаглубленных центральных насосных станций шахтного водоотлива для глубин свыше 500 м при нормальном притоке от 150 м3 /ч и выше, числе насосов три и более рекомендуется руководствоваться схемами, приведенными на черт. 58 - 61, в котор ых принято:

два водозаборных колодца при пяти насосах (при трех насосах может быть один колодец) или водозаборной траншеи - в пределах насосной камеры;

два напорных трубопровода в насосной стан ц ии с учетом параллельной работы двух насосов на один трубопровод при пяти насосах в насосной камере;

применение насосов марок ЦНС 300-650 -1040 совместно с подкачивающим насосом марки ВП-340;

д л я подключения насосов к напорным трубопроводам - гид роуп равляемы е задвижки типа З У1020 Б dy = 200 мм и типа ЗУ1025 Б dy = 250 мм н а Py = 10 МПа;

управление задвижками - электрогидравлическим приводом типа ПЗГЭ, в комплект которого входит маслостанция, блоки распределения, блоки управления и дублер гидравлический для переключения задвиже к;

обратные клапаны - типа КОШ 100 /200 на Py = 10 М Па, = 200 мм;

дл я подключения ветвей водосборника к водозаборным колодцам или траншее и герметизации насосной камеры - затворы поворотные дисковые типа 16 ч42 р на Py = 0,25 МПа, dy = 600 мм;

спуск воды из напорных трубопроводов в стволе при их ремонте - через сливной трубопровод в водозаборный колодец или траншею - с помощью задвижек ручных типа ЗКЛ2-160 на Py = 16 ,0 МПа, dy = 100 м м;

для монтажа оборудования и проведения текущих и пл аново-предупредительных ремонтов насосных агрегатов - два ручных подвесных крана грузоподъемностью по 5 т.

Черт. 59 . Гидравлическа я схема не заг лу бленно й насосн ой станци и с пятью насосами марок ЦН С 300-650 , ЦН С 300-780 , ЦНС 300-910 , ЦНС 300-1040 с водозабор ными колодцами

1 - насосный агрегат ; 2 - задвижка ручная; 3 - измерительная диафрагма; 4 , 5 - ги дро уп рав ляемы е з адвижки; 6 - обратный клапан; 7 - нагнетательный трубопровод; 8 - гаситель гидравлических ударов; 9 - масл ост анци я электрогидропривода; 10 - сливной трубопровод; 11 - водозаборный колодец ; 12 - подкачивающ ий насос марки ВП-340 ; 13 - всасывающ ий трубопровод

Черт. 60 . Незаглубленная насосн ая станция с пятью насосами марок ЦНС 300-650 , ЦНС 300-780 , ЦНС 300-910 , ЦНС 300-1040 с водозаборной траншеей

1 - насосный агрегат; 2 - насос вертика л ьный с электродвигателем; 3 - затвор; 4 - водозаборная траншея; 5 - блок распределения; 6 - блок управления; 7 - з адвижка управляемая; 8 - клапан обратный; 9 - водотрубный ходок; 10 - мас лост анци я; 11 - дублер гидравлический для переключения насосов; 12 - регулировочный водосборник; 13 - аварийный водосборник; 14 - герметичный люк; 15 - ходок в насосную; 16 - кран ручной подвесной одн обал очный

Черт. 61 . Ги дравли ческая схема н езаглу бл енно й н асосной ста нци и с пятью насосами марок ЦН С 300450 , ЦНС 300-780, ЦНС 300-910, ЦНС 300-1040 с водозаборной траншеей

1 - насосный агрегат; 2 - задвиж к а ручная; 3 - измерительн ая диафрагма; 4 , 5 - гид роуп рав ляемая задвижка; 6 - обратный клапан; 7 - н агнетательный трубопровод; 8 - гаситель ги дравлических ударов; 9 - масл ост анци я электрогидропривода; 10 - сливной трубопровод; 11 - затвор; 12 - всасывающий трубопровод; 13 - водозаборная траншея; 14 - подкачивающий насос марки ВП-340 ; 15 - водосборник

Следует учитывать, что водозаборные траншеи трудно герметизировать. Поэтому их недопустимо предусматривать в дренажных шахтах карьеров (разрезов), когда вода может поступать в водосборники (после взрывов) с некоторыми примесями газов. В таких случаях целесообразно предусматривать водозаборные герметичные колодцы.

Компоновка комплекса околоствольных выработок при насосных станциях подобного вида см. черт. 62.

4.38 . Насосные станции заглубленного типа имеют значительные эксплуатационные преимущества по сравнению с незаглубленными насосными станциями, а именно:

упрощается схема автоматизации;

используются высокопроизводительные насосы с низкой высотой всасывания и высоким КПД, в том числе и вертикальных насосов, позволяющих значительно снизить объемы насосных камер.

Устраняются возможность срыва вакуума и необходимость заливки н асосов.

Все это существенно повышает технико-экономические показатели системы водоотлива.

На черт. 63 приведена общая схема водоотлив ного комплекса дренажной шахты с з аглубленной насосной станцией для откачки притока в размере до 2000 м3/ ч и требуемом напоре до 180 м.

В этом решении предусмотрено поступление воды из дренажных штреков через специальную вспомогательную выработку - ходок в водосборники, из них в распределительный узел. Система затворов позволяет регулировать поступление в него воды из любого водосборника и также подачу воды к любому насосу через галереи с герметичными перегородками и производить необходимые ремонты оборудования и чистки выработок.

Чистка водосборников предусмотрена механическая - скреперами, дл я которых в торцах водосборников намечены специальные камеры для установки лебедок. Сообщение с водосборниками по наклонным ходкам.

Черт. 62 . Схемы расположения главной насосной станции

а - с ходком справа; б - с ходком слева; 1 - ствол клетьев ой; 2 - камера ожидания; 3 - водотрубный ходок; 4 - камера главной насосной станции; 5 - камера эл ект ропо дстанции; 6 - депо противопожарного поезда

Черт. 63 . Схема водоотл ивн ого комплекса с заглубленн ой насосн ой станцией с четырьмя н асосами марки ЦН 1000-180

1 - кл еть евой ствол; 2 - тр убный ходок; 3 - насосн ая камера; 4 - распределительный узел (камера управления з атворами); 5 - затворы; 6 - рудд вор; 7 - наклонный ходок; 8 - камера эл ект ропо дст анция; 9 - квершлаг; 10 - ходок к водосборникам; 11 - камера лебедок; 12 - наклонный ходок к водосборнику; 13 - водосборн ик

Черт. 64 . Загл убленная насосная станция с четырьмя н асосами марки ЦН 1000-180

1 - н асосный агрегат; 2 - задвижка; 3 - обратный клапан; 4 - напорные трубопроводы; 5 - водосборный приямок; 6 - приемный клапан с сеткой; 7 - насосный агрегат дл я откачки воды из водосборного приямка; 8 - фундамент под насосный агрегат; 9 - галерея всасывающего трубо провода; 10 - водоподв одящ ая галерея; 11 - кран мостовой однобалочный; 12 - трубный ходок

Черт. 65 . Схема водоотлив ного комплекса дренажн ой шахты с заглубленной насосной станцией и централ ьным расположением шахтных стволов

1 - водоотливный ствол; 2 - вентиляционный ствол; 3 - правая ветвь рудничного двора; 4 - камера аккумуляторных э л ектровозов; 5 - камера электроподстанции; 6 - вентиляционная выработка; 7 - выработка шиберных затворов; 8 - распределительный колодец; 9 - т рубн ока бельн ые ходки; 10 - камера заглублен ной насосн ой станции с четырьмя насосами марки ЦНСГ 850-360 ; 11 - водосборник; 12 - наклонный подъ емник; 13 - герметическая перемычка; 14 - перемычка с трубами; 15 - наклонный ходок - подъемник; 16 - камера лебедки; 17 - левая ветвь рудничного двора

В насосной станции (черт. 64) предусмотрены четыре насоса марки ЦН 1000-180 , два напорных трубопровода и возможность подключения каждого насоса (через задвижку и обратный клапан) к любому трубопроводу.

Монтажные операции должны быть выполнены с помощью мостового крана.

На черт. 65 приведена компоновка водоотливного комплекса дренажной шахты с заглубленной центральной насосной станцией при центральном спаренном расположении шахтных стволов и системе спаренных дренажных выработок, позволяющих сократить вместимость водосборников у насосной станции.

При этой компоновке предусмотрено: вода из дренажных выработок по трубам диаметром 600 мм, пропущенным через глухую (без дверей) перемычку, поступает в распределительный колодец, из него - в одну из двух ветвей или в обе ветви коллектора-водосборника (регулирование производится задвижками); коллектор- водосборник имеет колодец-регулятор с задвижками, позволяющими выклю чать часть коллектора-водосборника при его чист ке с помощью скрепера и лебедки, установленных в торце выработки; в коллекторе-водосборнике предусмотрены трубы для сжатого воздуха, которые позволяют взмучивать грунтовый осадок и удалять его при откачке воды. Поэтому чистка водосборников с помощью скреперов предполагается лишь в редких случаях. Соответственно в насосной станции, рассчитанной на откачку до 5000 м3/ ч воды с примесями твердых частиц до 40 кг/м3 при требуемом напоре свыше 300 м принято (черт. 66) восемь насосов марки ЦНСГ 850 -360 .

К каждому насосному агрегату вода поступает из водосборника по трубам с шиберными задвижками. Управление шиберными задвижками осуществляется из специальной выработки, пройденной на горизонте околоствольного двора.

Черт. 66 . За гл убленная насосна я стан ци я с восемью насосами марки ЦН СГ 850-360

1 - насосный агрегат; 2 - приемная сетка; 3 - трубопровод для ч и стки водосборника; 4 - ши бер с подъемным механиз мо м; 5 - таль ручная; 6 - камера управления шибер - з атвором; 7 - кран мостовой одно бал очный; 8 - гаситель гидравлических ударов; 9 - нагнетательные трубопроводы; 10 - задвижки ручные; 11 - насосные агрегаты для охлаждения дв иг ателей ; 12 - з адвижка с эл ектроприводом; 13 - обратный клапан; 14 - камера дренажных насосов

Выработка сообщается с галереями всасывающих труб через специальные колодцы. Водоподв одящи е галереи отделены от насосной камеры железобетонными перегородками, через которые пропускаются всасывающие трубы. Напорных трубопроводов диаметром 500 мм предусмотрено четыре - по одному на два насоса. Трубопроводы подводят к стволу по двум т ру бно- кабельны м ходкам.

На случай аварийного поступления воды в насосную камеру в ней должны быть предусмотрены специальные дренажные насосы, а также специальные насосы для охлаждения электродвигателей.

На напорных трубопроводах перед началом подъема т рубн о-кабельны х ходков предусмотрены обратные клапаны.

Грузы (детали труб и насосов) транспортируются по наклонному ходку с помощью специальных лебедок (см. черт. 65).

В камере должен быть установлен мостовой кран груз оп одъемностью 8 т .

4 .39 . Зумпфо вые насосные станции, перекачивающие воду из зумпфа шахтного ствола в водосборники централ ьной насосной станции, рекомендуется предусматривать в камерах у стволов с использованием консольных насосов по одной из двух смен:

а) насосы зу мп фо вого водоотлива располагаются на горизонте рудничного двора (черт. 67), макси ма л ьная глубина зумпфа 5 - 5,5 м. Эта схема зумпфо вого водоотлива применяется при небольших притоках воды в зумпф и при отсутствии подъема с противовесом. Вода по нагнетательному ставу подается до выработки, уклон которой в руддворе направлен в сторону водосборника;

б) насосы з у мпф ового водоотлива располагаются в пределах самого зумпфа глубиной не менее 10 м. При наличии подъема с противовесом вода в зумпфе должна стоять на такой глубине, чтобы при переподъеме клети противовес и парашютная его система не оказались в воде.

В з у мпфо вой насосной станции должно быть два насоса: рабочий и резервный. При большом притоке число насосов может быть увеличено.

В случае расположения з умпфа ствола выше водосборников центральной насосной станции вместо зумпфовой насосной станции следует предусматривать непосредственную сбойку з умпфа ствола с водосборником.

4 .40 . В проекте должны быть предусмотрены у шахтных стволов временные насосные для откачки притоков воды к выработкам до готовности постоянных водоотливных установок.

Простейшее решение временных насосных установок - размещение их на перекрытии в руддворе с водозабором непосредственно из зумпфа шахтного ствола (черт. 68,а ). При недостаточной вместимости зумпфа (а требования к вр е менному водоотливу те же, что и к постоянному) можно (в прочных породах) временную насосную станцию и водосборники предусмотреть в одной камерной выработке, располагая насосные агрегаты над перекрытием емкости для водосборников (черт. 68,б ).

Черт. 67 . Зумпфовая н ас осна я ст анция

1 - н асосн ый агрегат; 2 - нагнетательный трубопровод; 3 - з адви жк а; 4 - обратн ый клапан; 5 - всасывающ ий трубопровод; 6 - приемный клапан с сеткой

Черт. 68 . Временн ые насосн ые станции

а - без спе ц иальной водосборной камеры; б - с небольшим водосборником; 1 - насосный агрегат; 2 - зу мпфо вы й водосборник; 3 - всасывающи й трубоп ровод; 4 - камера временной насосной ста нции; 5 - шахтный ствол; 6 - камера постоянной насосной станции; 7 - водосборник постоянной насосной станции; 8 - камера электроподстанций; 9 - труба с з адви жкой; 10 - электрощитовая; 11 - водосборни к временной насосной станци и

Черт. 69 . Времен ная насосн ая станци я при боль ших расчетн ых притоках

1 - н асосный агрегат; 2 - напорный трубопровод; 3 - водоз аборный колодец; 4 - з адвижка ручная; 5 - в одопропускная труба; 6 - водосборник; 7 - труб а дл я заливки насоса; 8 - заливной бак; 9 - труба для заливки бака; 10 - трубный ходок; 11 - приемный клапан; 12 - всасывавший трубопровод; 13 - обратный кл апан; 14 - задвижка с эл ектроприводом; 15 - управление з адвижкой

Черт. 70 . Схема водоотлива при п роходке глубокого шахтного ствола

1 - камера электрооборудования; 2 - камера станции перекачки; 3 - напорный трубопровод; 4 - подвесной насос; 5 - канат

П ри ожидающ ихся в нач ал ьный период з начительных притоках необходимо проектировать временную насосную станц ию исходя из тех же принципов, что и постоянную (черт. 69).

4 .41. Дл я периода проходки шахтного ствола необходимо предусматривать водоотлив с использованием подвесных насосов и станций перекачки (черт. 70, 71). Кроме того, в проекте должны быть предусмотрены переносные и передвижные агрегаты для применения воды в п ри забойны х водоотливных установках и откачки ее из отдельн ых пониженных мест.

Черт. 71 . Станция перекачки при проходке глубокого шахтного ствола

1 - насосный агрегат; 2 - всасываю щ ий трубопровод; 3 - водосборник; 4 - сливная труба; 5 - задвижка; 6 - обратный клапан; 7 - ручная кошка; 8 - н апорный трубопровод; 9 - камера электрооборудования

4 .42 . Напорные трубопроводы должны быть рассчитаны на максимальную подачу всех рабочих и резервных насосов. Необходим резервный трубопровод на случай ремонта одного из них (расчет напорных трубопроводов см. в разд. 12).

4 .43 . В водоотливном стволе должны быть предусмотрены необходимые опоры для ставов напорных трубопроводов и, как правило, отделения дл я трубопроводов (с обеспечением доступа для их ремонта и з амены отдельных участков труб), клеть евое, для противовеса, лестничное (с ходком к нему из наклонного ходка) и дл я пропуска кабелей (черт. 72).

Черт. 72 . Водоотливн ый ствол дренажн ой шахты

1 - напорный трубопровод; 2 - промежуточ н ая опора (расстояние между опорами ~ 120 м); 3 - компенсатор сальниковый; 4 - балка для креплени я напорного трубопровода (расстоян ие между балками ~ 12,5 м); 5 - опорн ое колено; 6 - опорн ые балки; 7 - ходок к лестнице; 8 - растрел; 9 - противовес; 10 - лестн ичное отделен ие; 11 - трубопровод сжатого воздуха и водопровод

5. ИНЖЕНЕРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ НИХ НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Общие положения

5 .1. Задачи предусматриваемых в проекте наблюдений заключаются в получении информации об эффективности системы защиты, изучении из менений природных условий при строительстве и эксплуатации горного предприятия.

Полученные в результате наблюдений данные могут привести к корректировке проекта защиты и должны быть использованы для проведения защитных мероприятий, производства горных работ, обеспечения нормальной эксплуата ц ии горных выработок, а также для своевременного принятия мер для восполнения ущерба природным условиям и народнохозяйственным объектам.

5 .2 . Согласно СНиП 2.06.14-85 необходимо вести наблюдения: за температурой воздуха, количеством выпадающих осадков, расходами и уровнями воды в реках и водоемах, за уровнями, температурой, химическим и газовым составами подземных и откачиваемых вод, з а деформациями пород и земной поверхности, осадками и деформациями сооружений, расположенных в з оне влияния системы защиты.

Д л я проведения комплекса гидрометеорологических, гидрогеологических и геодезических наблюдений в проекте должны быть предусмотрены необходимые посты, наблюдательные скважины, репера, марки и оборудование для их выполнения.

На отдельных этапах ра з вития горного предприятия следует изучать объем поверхностного стока в ограждающих канавах и открытых выработках, характер развития депресси онн ой поверхности в различных водоносных слоях, радиусы депресси онны х ворон ок в раз личных водоносных слоях, характеристики фильтрационных свойств пород, взаимосвяз и водоносных слоев и источников их питания, температурный режим и химически й состав подземных вод, содержащихся в различных горных породах, инженерно-геологическое строение разрабатываемо го месторождения и состояние горных пород в открытых и подземных выработках.

Следует предусматривать также наблюдения за нарушениями поверх н ости з емли, развитием карста, эрозионных, оползневых и прочих инженерно-геологических процессов.

Кроме того, необходимо наблюдать за работой устройств системы защиты (водопо ни зит ельны х скважин, дренажей, водоотливных средств, проти вофил ьт раци онны х завес и т.п.).

В проекте должен быть определен состав наблюдений (а при необходимости и методики отдельных их видов) в строительный и эксплуатационный периоды и должны быть выданы чертежи (мелкомасштабные карты, ситуационные планы) с нанесенным на них расположением всех наблюдательных точек (постов, скважин, реперов, марок и т.п.), ведомости оборудования и, при необходимости, специальны е методические указания и чертежи устройств и приспособлений, которые должны быть изготовлены или сооружены при строительстве (в частности, чертежи наблюдательных скважин).

Программы наблюдений (с установлением полного объема) разрабатываются в проекте только на начальный период работ на срок от одного до трех лет. В дальнейшем они разрабатываются службой, ведущей наблюдения, и утверждаются главным инженером горного предприятия.

5 .3 . В строительный период материалы наблюдений необходимо обрабатывать и оформлять в виде квартальных и годовых отчетов (но не реже, чем раз в полгода) аналогично обработке и оформлению материалов изысканий и направлять в проектн ую организацию, которая должна принимать решения и корректировать проект. В период экспл уатации решения по материалам наблюдений принимаются руководством горного п редп рияти я, а при необходимости - с привлечением проектной организации.

5 .4 . В период строительства за гео дези чес ко-маркшейд ерс кое обеспечение горных работ ответственна строительная организация, и она должна вести предусмотренные проектом геодез ические наблюдения. Она же осуществляет инженерно- геологический надз ор при бурении водопонизительных скважин. В даль нейшем по мере ввода в действие добычных мощностей гео дези ческо-маркшейд ерская служба создается и у заказчика, к которому переходят обязанности ведения геодезических наблюдений в эксплуатационный период.

Другие наблюдения (гидрометеорологические, гидрогеологические и инженер н о- геологические в горных выработках), предусмотренные проектом в периоды строительства и эксплуатации месторождения, должен выполнять заказчик. Для этого в проектах следует предусматривать соответствующие штаты гидрогеологической службы и необходимое оборудование.

Гидрометеорологические наблюдения

5.5 . Гидрометеорологические наблюдения в общем по СССР ведут гидрометеорологические станции и посты Госк омгид ро мет а СССР.

Однако для бо л ее полного и оперативного получения данных на крупных горных предприятиях следует предусматривать выполнение гидрометеорологических наблюдений.

5 .6 . Состав и объем гидрометеорологических наблюдений определяются в каждом отдельном случае в зависимости от природных условий месторождения, значимости гидрометеорологических данных для решения текущ их задач защиты и степени их освещения станциями и постами Госкомгидромета СССР.

Например, измерения количества выпадающих осадков непосредственно в карьере и размеров притоков к карьерным водосборникам позволят уточнить коэффициенты поверхностного стока д л я различных вскрытых в карьере горных пород, соответственно скорректировать карьерный водоотлив и тем самым избежать излишних затрат и аварийных ситуаций . В случае протекания поблизости от горных выработок реки, измерение ее расходов выше (по течению) и ниже горного предприятия позволяет определить количество воды, притекающей к горным выработкам (или к вод оп они зит ельны м устройствам) непосредственно из реки.

Ч е рт. 73 . С хема реечн ого гид ропост а на бе реговом откосе

1 - упор из камен ной наброски ; 2 - рейка (мета ллически или деревянная); 3 - бетонная подготов ка толщиной 10 см; 4 - щ ебеночная п одготовка толщиной 15 см; 5 - б олты, з акладываемые при устройстве бетонной подготовк и

При небольших объемах водозащитных мероприятий и малом влиянии на них поверхностного стока можно ограничиться минимальным объемом гидрометеорологических определений: фиксацией погоды и температуры воздуха в журнале обычных гидрометеорологических наблюдений (см. п. 5.20) и наблюдениями за состоянием водных объектов, находящихся в ведении горного предприятия.

5 .7 . Для наблюдений за уровнями воды при пологих берегах используют реечные (черт. 73) или свайные (черт. 74) гидропосты, а при крутых берегах и больших (до 10 м) амплитудах уровня - передаточные устройства (черт. 75).

Черт. 74 . Схема свайного гид ропост а

1 - на и высший уровень воды; 2 - мини мал ьный уровень воды; 3 - свая; 4 - репер

Измерения высоты уровня ведутся , как правило, в теплый период года и в определенно установленное время. При промерзании или пересыхании воды в створе поста измерения прекращаются.

Черт. 75 . Схема устройства передаточн ого гид ропоста

1 - с ваи; 2 - вьюшка; 3 - р ейка; 4 - марка на тросе; 5 - в ынос; 6 - блок; 7 - трос; 8 - груз

5 .8 . Расходы воды водотоков определяются по гидрометрическим створам - закрепленным на месте поперечникам, разбиваемым перпендикулярно направлению течения. Изм ерение расходов может быть предусмотрено вертушкой, с помощью водослива, объемным и другими способами в зависимости от характера водотока, требуемой точности измерений и наличных средств.

Измерения вертушками производятся на ра з ных глубинах на нескольких характерных для данного поперечника вертикалях, выбираемых на основании промеров и нивелировки сечения. По средним скоростям на каждой вертикали подсчитывается расход через все живое сечение водотока.

При измерении расходов в рудничных водо о тводящих канавках и лотках можно применять устройство в виде водослива с тонкой стенкой. Для этого на водотоке целесообразно устроить водомерный пост, на котором весь расход пропускается через треугольный или трапецеидальный вырез в тонкой перегородке (черт. 76).

При треугольном вырезе (черт. 76,а) и высоте живого сечения в нем 6 - 65 см, при условии, что ширина потока b н е менее чем в 5 раз больше высоты перелива h , а та в свою очередь до л жна быть в 3 (или более) раза меньше полной глубины потока перед водосливом H , т.е. при hН /3 , b > 5 h и наклоне боковых сторон треугольника к вертикали α = 45 ° расход Q , м3/ с, определяется по формуле Q = 1 ,4 h 5 /2 .

Черт. 76 . Схемы водосл ивов с тон кой стен кой

а - треугол ь ный ; б - трапецеи дал ьный

Треугольным водосливом допускается пользоваться при измерении расхода менее 0 ,5 м3/с . При больших расходах в пределах до 2 м3/с следует применять трапецеидальный водослив (черт. 16 ,б ). В этом случ ае при условии, что ширина основания трапец ии, b , не менее, чем в 4 раза больше высоты перелива, т.е. при b ≥ 4 h и наклоне боковых сторон трапеции к вертикали α = 14 ° расход определяется по формуле Q = 1 ,86 bh 3 /2 .

5 .9 . Наблюдения за температурой поверхностных вод в случае отсутствия других специальных требований ведутся лишь в период, предшествующий ледоставу.

Наблюдения за химическим составом необходимы для своевременного принятия мер против загрязнения вредными стоками водных объектов и подземных вод, а также для выявления взаимосвязи поверхностных и подземных вод.

При систематическом наблюдении за общим состоянием водного объекта необходимо вести журнал (см. форму 1 ).

5 .10 . При проектировании устройств и выборе методик наблюдений следует дополнительно руководствоваться Наст авлени ем ги дрологическим станциям и постам, выпускаемым Госк омгид ро метом СССР в 11 выпусках и частях.

Гидрогеологические и инженерно-геологические наблюдения

5.11 . Гидрогеологические наблюдения предназначаются дл я изучения режима подземных вод в условиях строительства и эксплу атаци и горного предприятия и осуществления водозащитных мероприятий. Это изучение является продолжением гидрогеологических исследований, начатых еще при разведке месторождения полезного ископаемого, и должно включать:

уточнение геологического строения и инженерно-геологической характеристики горных пород:

определение динамики уровней, температуры, химического состава, газоносности, взаимосвязи между собой и с поверхностными водами подземных вод различных водоносных слоев и соответствия всего этого проектным прогнозам;

уточнение фильтрационных свойств (коэффициентов фильтрации, водоотдачи, пь езо- и уровнепро водн ости ) горных пород;

уточнение и выявление изменений условий питания и разгрузки подземных вод при строительстве и эксплуатации горного предприятия.

5 .12 . Для решения указанных задач в проекте должны быть предусмотрены специальные наблюдательные скважины и пьезометры в водопонизительны х скважинах и других устройствах.

Кроме того, следует выполнять специальные гидрогеологические наблюдения при бурении всех скважин, используемых в системе защиты и наблюдения в самих горных выработках.

5 .13 . В проекте необходимо исходить из того, что при производстве работ должен быть обеспечен необходимый гидрогеологический надзор при б урении всех видов скважин в периоды строительства и эксплуатации: следует в ыполнять наблюдения за лит ологи чески м составом и т рещи новатостью пород, изменением уровня воды в скважинах, потерей промывочной жидкости в них, с амои зли вом воды из скважины и выносом из них твердых частиц, провалами бурового инструмента, выходом керна, устойчивостью пород в стенках скважин, их газоносностью, скоростью бурения по породам разного литологич еског о сост ав а, а при бурении в т ермических зонах и за темпера турой воды в скважин ах.

Форма 1

Об ъ ект набл юд ений

Примечания

Дата

Время, ч, мин

Уровень воды, см , н ад нул ем поста

Температура , ° С

Осадки

Ветер

Словесное описание состояния объекта (вол н ение, шуга, лед и др.)

воды

воздуха

1

2

3

4

5

6

7

8

9

5 .14 . Наблюдательные скважины должны быть з апроектированы, как правило, на все водоносные слои с учетом их значимости в общей проблеме обводнения горных выработок. В частности, обязательно сл едует выполнять наблюдения в первом от поверхности, наиболее водообил ьны х и ближайших кровле и почве полезного ископаемого водоносных слоях. Зачастую наблюдается переслаивание пород, которое настолько затрудняет их расчленение на водоносные и водоупорные слои, что их рассматривают как единый комплекс. В подобных случаях следует предусматривать часть наблюдательных скважин на разных отметках по высоте разреза, располагая остальные скважины в наиболее характерном прослойке.

Кроме этого, при проектировании размещения наблюдательных скважин необходимо учитывать следующее.

Наблюдательные скважины предназначаются для проверки достижения требуемого эффекта водопони жени я и получения данных, на основе которых проверяется соответствие результатов водопони зи тельны х работ с выполненным при проектировании расчетом и при необходимости вносятся коррективы в проект.

Наблюдательные скважины должны быть намечены в про екте в расчетных точках, где требуемое понижение уровня подземных вод принимается за исходную величину или определяется расчетом.

Общим принципом расположения наблюдательных скважин является сгущение сети вблизи водо-пони зит ельной системы и разряжение ее по мере удаления от нее и горных выработок.

Наблюдательные скважины целесообразно размещать по лучам, направленным от водопони зител ьной системы к выявленным или возможным источникам питания (и загрязнения) подземных вод (водоемам, водотокам хвосто - и шл ам охранилищ ам , гидроотвалам и т.п.), а также по простиранию и в крест простирания пород, в направлении соседних водозаборов.

На вод опони зит ель ном контуре наблюдательные скважины следует располагать в середине между водопони зит ел ьны ми . Кроме того, каждая десятая во допони зител ьная скважина оборудуется пьезометрами внутри фильтровой колонны и в зат ру бном пространстве, дополнительной задвижкой для замеров дебетов и отбора проб дл я проверки содержания в откачиваемой воде твердых примесей.

В районе водных объектов - возможных источников питания и загрязнения подземных вод - наблюдательные скважины следует размещать на таком расстоянии от уреза воды в объектах, при котором надежно улавливается их влияние на изменение уровня подземных вод.

В случае, если уровень подземных вод окажется ниже дна объекта, наблюдательные скважины следует располагать с обеих его сторон.

При наличии в системе защиты против офил ьтраци онн ой завесы необходимо предусматривать наблюдательные скважины с обеих ее сторон.

При проектировании размещения наблюдательных скважин необходимо учитывать характер геологического строения месторождения: го ризо нт ал ьное, наклонное или му льдообразное залегание водоносных слоев в не которой мере различно влияет на пространственное развитие водопониж ения . Поэтому при всяких усложненных структурах не обязательно распо лагать скважины по определенным прямолинейным лучам, или, кроме лучей, намечать дополнительные наблюдательные скважины на участках, требующих проверки проектных предположений. Например, при расположении водозаборных устройств на пониженных участках водоносных слоев, повышенные участки могут быть осушены раньше других и, если это требуется для решения производственных задач, фактический эффект следует проверять с помощью наблюдательных скважин.

Необходимо уточнять роль тектонических разломов. Некоторые из них - заполненные глинистым материалом - могут создавать преграду фильтраци онн ому потоку, другие будут обладать повыше нной водопро води мостью . В обоих случаях при проектировании размещения скважин следует учитывать простирание тектонических зон по отно шению к устройствам систем защиты. При пересечении направленного к ним фильтрационного потока разломом следует предусматривать наблюдательные скважины с обеих его сторон.

При разобщенных водоносных сл оях необходимо в характерных наблюдательных точ ках устанавливать пьезометры на разные водонос ные сл ои, можн о в одной скважине.

Наблюдательные скважины с лед ует предусматривать и в подземных выработках. В частности, для наблюдения за водопони жением в слое, залегающем над горными выработками, целесообразно предусматривать восстающие наблюдательные скважины.

При проектировании размещения наблюдательных скважин следует соблюдать требования пп. 2 .43 - 2 .45 СНиП 2.06.14-85.

5 .15 . Наблюдательные с кважины, предназначенные для наблюдения в одном водоносном слое (черт. 77,а ), допускается осуществлять с помощью вращательного бурения, применяя в неустойчивых породах глинистую промывку. Если с глинистой промывкой пройден водоносный слой пород, в котором необходимо выполнять наблюдения, то скважина должна быть разглини зиров ан а обратной промывкой. С этой целью фильтровая колонна скважины снабжается наконечником с шаровым клапаном, через который осуществляется обратная промывка (черт. 77, б).

Если в одной точке необходимы наблюдения за несколькими водоносными слоями или на нескольких горизонтах в слое горных пород сложной структуры, то скважины бурят на н еобходимые глубины в непосредственной близости одна от другой и их показания рассматриваются как данные наблюдений в одной точке или в одной скважине устанавливают несколько пьезометров на разной глубине (черт. 78).

Черт. 77 . Конструкции наблюдательных сква жин на один водон осн ый слой

а - без раз глини зации скважины; б - при разглини зации скважины; 1 - крышка с замком; 2 - кондуктор; 3 - н ад фил ьт ро вая труба; 4 - фильтр; 5 - седло; 6 - шаровой клапан; 7 - отстойник; 8 - тампон из г лины или цемента высотой н е менее 5 м; 9 - обсадная труба; 10 - пес чано -г равийн ая сме сь; 11 - местный песчаный грунт; 12 - напра вляющие фонари

Фильтры скважин и пьезометров, ус тановленные в одной точке на разных глубинах, должны быть надежно изолированы один от друг ого и от другой части неоднородного слоя, а также от других водоносны х слоев с помощью обсадных труб, цементных и глиняных тампонов.

Все скважины для наблюдений следует бурить с полным отбором керна, на основании изучения которого уточняется геологический разрез и высотное положение фильтровых звеньев.

5 .16 . При проектировании наблюдательных скважин должны соблюдаться требования обязательного приложения 2 СНиП 2.06.14-85.

Кроме специальных наблюдательных скважин, допускается предусматривать для наблюдений за режимом подземных вод использование гидрогеологических скважин, пробуренных при изысканиях, и неиспользуемые по прямому назначению другие скважины, например, водопони зител ьны е, выключаемые из-за снижения притоков.

Устье наблюдательных скважин оформляется в виде оголовка с крышкой и замком, выступающего не менее чем на 0,5 м над поверхностью земли.

5 .17 . Частоту замеров уровней воды в наблюдательных скважинах и пьезометрах, установленных в действующих водопони зител ьны х скважинах, сле дует предусматривать соответственно ожидаемой динамике развития депрессии и необходимости получения информации.

На начал ь ном этапе водопони жени я и в случаях неустановившегося движения (при паводках, аварийных отключениях водопонизительных устройств и т.п.) наблюдения в расчетных точках, ближайших к водопони зител ьной системе наблюдательных скважинах и пьезометрах водопонизительных скважин, а также замеры уровней воды следует произ водить не реже одного раза в сутки. В дальнейшем период между замерами увеличивается до одной недели, а в дальних скважинах - до одно го месяца.

Черт. 78 . Наблюдательная скважина на несколько водоносных слоев

1 - крышка с замком; 2 - кондуктор; 3 - пьезометры; 4 - тампон из глины или цемента высотой не менее 5 м; 5 - п есчано-г рав ийн ая обсыпка

Измерение расходов откачиваемой воды и определение твердых примесей и газосодержания в ней необходимо вести с такой же частотой, как наблюдения за уровнями воды в скважинах; измерения темп ератур и хи ман али зы - не реже чем один раз в три месяца.

5 .18 . Для измерения уровня подземных вод в скважинах используются уровнемеры механические и электрические.

Простейшими из механических уровнемеров являются хлопушки и поплавковые уровнемеры.

Хлопушки применяются для измерения уровней воды в скважинах на глубинах до 100 м.

Поплавковые уровнемеры, состоящие из поплавка, передаточного механизма и отсчетн ого устрой ств а, применяются при н ебольшом ди ап азон е колебания у ровней воды .

Д л я получения оперативной информ ации об уров не воды в скважинах различного назначения во в зры вобезоп асно й и неагрессивной среде при температуре воды от 1 до 40 ° С мож н о предусматривать гидростатический ск важинный датчик уровня типа ДУП .

Измерение уровня воды в слое , осушаемом с помощью восстающих скважин из подземных выработок, следует предусматривать с помощью манометра, которым следует оборудовать устье наблюдательной восстающей скважины (черт. 79).

Черт. 79 . Оборудов ан ие устья наблюдател ьной восстаю щей скважи ны

1 - манометр; 2 - флане ц ; 3 - патрубок; 4 - прокладка; 5 - вентиль; 6 - ниппель; 7 - хомут; 8 - рукав резиновый

5 .19 . Определение расходов во допони зит ельны х установок производится с помощью: мерных резерв уаров (при небольших расходах достаточная точность измерения обеспечивается при наполнении емкости не менее чем з а 12 - 15 с и двукратном измерении расхода); треугольных и трапециевидных водосливов, устанавливаемых на открытых водотоках (лотках, канавах - см. п. 5.8 ) и различных расходомеров, устанавливаемых на напорных трубопроводах.

Измерение температур подземных вод прои з водится в скважинах на различных глубинах преимущественно с помощью « ленивых» термометров.

5 .20 . С момента начала работы системы защиты и далее без перерыва до конца эксплуатации горного предприятия ведется журнал гидрогеологических наблюдений (см. форму 2 ) и журнал работы насосных станций и установок, откачивающих воды и з горных выработок и водопонизительных устройств (см. форму 3 ).

5 .21 . Гидрогеологические и инженерно-геологические наблюдения в горных выработках позволят оценить эффективность з ащитных мероприятий и состояние горных пород, окружающих выработки.

Поэтому в проектах необходимо предусматривать наблюдения:

отклонения от геологического строения, установленного и принятого в проекте на основании разведочных данных;

возникновение и развитие очагов фильтрации, оползневых и обвальных нарушений на бортах открытых выработок, нарушение устойчивости горных пород в подземных выработках;

размеры притоков подземных вод в выработки, измеряемыми вышеописанными методами (см. п . 5.19);

вынос породы в горные выработки;

внезапные прорывы воды и породы в выработки;

образование в зимнее время наледей на бортах открытых выработок;

химический и газовый составы вод, проникающих в выработки;

работа местных вспомогательных водоотливных средств, расположенных непосредственно в основных горных выработках по форме 3 с указанием места сброса воды.

Ф ор ма 2

Дата , смена, ч

Погода (осадки, температура во з духа)

Номера скважин, пьезометров

Статический уровень , м

Динамический уровень , м

Отметка уровня, м, отбора проб воды на х и мический анализ

Температура , ° С

Фамилия , инициалы исполнителя (подпись)

Глубина от риски

Абсолютная отметка

Глубина от риски

Абсолютная отметка

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Форма 3

1. Название и номер ста нции ________________________________________________

2 . Оборудование (число насосов, их типы, двигатели, отметки оси , присвоенный номер агрегата) _____________________________________________________________

3 . Водоприемные устройства (зумпф, водосборник, скважина, группа иглофильтров, и х число и т.п.) _____________________________________________________________

4 . Водоотв одящи е устройства (напорный трубопровод, открытый или закрытый самотечный водоотвод и т.п.) _________________________________________________

Д а та, смен а

Заводские номера н асоса двигателя

Время пуска , остановки или промежуточного контроля, ч- мин

Работа агрегатов

Сдача-приемка , фамилия и инициалы (подпись)

Пока з ания приборов

Продолжитель н ость без перерыва, ч

Подача , м3/ ч

Причина остановки

Оперативные указания по эксплуатации

манометра , кП а

вакуумметра , мм рт . ст

амперметра, А

вольтметра , V

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Кроме того, необходимо предусматривать отбор из выработок проб и определение физико-механических свойств горных пород , недостаточно изученных при геологоразведочных работах и изысканиях, а при необходимости и проведение испытаний дл я определения прочностных свойств горных пород в природном залегании. Для этих целей должно быть предусмотрено периодическое проведение инженерно- геологической съемки разрабатываемых выработок.

При съемках необходимо выбрать участки систематических наблюдений, места отбора проб и испытаний горных пород, вести дневник и наблюдаемые аномалии наносить на маркшейдерские планы, на которые должны быть нанесены участки, выбранные для систематических наблюдений отбора проб и испытания горных пород . При замеченных опасных явлениях фильтрации подземных вод и выноса породы в выработки оползневых и обвальных процессах, проникновения в выработки газов и т.п. следует немедленно принимать меры по устранению опасных последствий, для чего в проектах следует предусматривать необходимые средства (резервные насосы, вентиляторы, материалы и оборудование для выполнения дренажных п риг рузок в местах очагов сосредоточенной фильтрации и для тампонажа крупных трещин и карстовых полостей и т.п.).

5 .22 . К инженерно- гидрогеологической съемке и систематическим наблюдениям в горных выработках предъявляются следующие требования:

съемке под л ежат условия залегания полезного ископаемого, лит ологи ческий состав пород, вскрытых в выработке, их физико- механические свойства, распространение малоустойчивых пород, наличие зоны открытой фильтрации воды в выработки, карсты и тектонические нарушения;

в число объектов наблюдений должны быть включены все горные выработки, шахты, включая стволы шахт;

в дневнике съемки должны быть отмечены (с приведением эскизов и привязки участков наблюдений) характер и условия выхода воды в горные выработки (сосредоточенные струи , капеж, грифоны, увлажнение), а также продолжительность их действия, размеры притоков воды и источники; в частности, должны быть выявлены и отмечены притоки в выработки из поверхностных водотоков и водоемов, внезапные прорывы воды, увеличения притоков сезонных, связанных с весенним половодьем, ливнями и т.п.;

при подработке подземными выработками поверхностных водотоков или водоемов не обходимо отмечать глубину выработок от дна рек или водоемов и освещать геологический разрез;

при поступлении воды из очистного пространства необходимо установить размер притока воды, площадь и объем выработанного пространства и охарактеризовать степень обрушения кровли.

5 .23 . Результаты гидрогеологических и инженерно- геологических наблюдений в виде таблиц, графиков изменения уровней воды, температур и химического состава подземных и всех откачиваемых вод; карт гид рои зогип с в отдельных водоносных слоях, гидрогеологических профилей, планов инженерно- гидрогеологической съемки и других материалов, прикладываемых к отчетам наблюдений (см. п. 5.3).

Геодезические наблюдения

5 .24 . Геодезические наблюдения, выполняемые маркшейдерским отделом горного предприятия и н азначаемые в соответст вии с требованиями СНиП 2.06.14-85, должны быт ь направлены на своевременное выявление нежелательных деформаций горных пород в горных выработках, поверхности земли и конструкций сооружений, расположенных поблизости от горных выработок и устройств систем защиты.

Черт. 80 . Марки для измерени я осадок сооружени й и деформаций грунта

а - п л итная марка; б - оползн ев ая грунтовая марка; в - оп орная грунтовая марка; 1 - металлическая труба;. 2 - металлическая крышка; 3 - болт; 4 - сооружение; 5 - полукруглая головка с нак ерн енны м ц ентром и выбитым номером; 6 - насыпной грунт; 7 - металлическая труба d = 60 мм с рассеченным и развернутым нижним концом; 8 - бетон мо нолитный ; 9 - скважина d = 168 мм; 10 - кольцевая канава; 11 - фланец d = 200 мм; 12 - вырез в трубе размером 100×100 мм; 13 - труба металлическая d = 150 - 200 мм; 14 - болт d = 15 - 25 мм

5 .25 . В проекте должен быть выполнен прогноз развития осадок горных пород, вызванных понижением подземных вод. Сдвижения горных пород могут происходить также из-за их разрыхления при бурении скважин, выноса породы в скважины и в горные выработки, воздействия поверхностных вод и климатических факторов, а также по причине недоучета при проектировании отдельн ых особенностей инженерно- геологических и гидрогеологических условий, к оторые могут выявиться лишь при разработке месторождения.

В проекте определяется первоначальна я программа необходимых геодезических наблюдений. В процессе строительства и эксплуатации горного предп риятия программа корректируется по данным инженерно- гидрогеологических съемок горных выработок и при необходимости надзора за новыми участками и сооружениями.

5 .26 . В соответствии с прогнозом осадок в проекте намечаются объекты наблюдения, в состав которых должны входить:

существующие и вновь проектируемые соо ру жени я, для которых предполагаемые осадки горны х пород могут оказаться значительными; пос тоянны е борта карьеров; выявленные в процессе обследований и съемок участки и сооружения в открытых и подземных горных выработках; п рил ег ающ ая к выработкам территория.

5 .27 . Наблюдения необходимо вести за вертикальными и горизонтальными смещениями марок (штырей), укрепляемых на конструктивных эле ментах сооружений и г рунт овых марок, (черт. 80,а, б , в ), разбиваемых по наме ченным в проекте створам наблюдательных точек на пост оянных бортах карьеров, подземных выработках и на прилегающей территории.

Вне зоны деформаций устанавливаются опорные репера (черт. 81), число которых определяет ся удобствами наблюдений.

5 .28 . Перерывы между отсчетами определяютс я скоростью перемещения марок.

При наблюдении необходимо вести соответствующи е геодезические журналы с приложением опи сани я деформаций, зарисовок, фотографий, схем ати ч ески х пл анов и разрезов с показанием всех точек н аблю дений. Материалы должны п рикл адыватьс я к общи м отч ет ам по наблюдени ям (см. п. 5.3)

Черт. 81 . Гл уби нный реп ер

1 - реперная головка (из нержавеющего металла ); 2 - реп ерная труба; 3 - з ащитная труба; 4 - два слоя толя вокруг защ итной трубы; 5 - соед инительная муфта; 6 - стальная шпилька; 7 - сальник; 8 - фланец; 9 - башмак (металлический); 10 - нижнее стальн ое кольцо сальника; 11 - верхнее стальное кольцо сал ьника; 12 - бетонное дно колодца; 13 - кирпичн ая стенка колодца; 14 - з асыпка колодца (до реперной головки сухим шлаком или другими тепл оизоляционными материалами); 15 - засыпка вокруг колодца плотно утрамбованным грунтом; 16 - бетонный отлив вокруг колодца; 17 - чугунный люк с крышкой; 18 - деревянная крышка, обитая войлоком; 19 - крышка защитной трубы

Методику н а блюдени й следует принимать п о де йст вующим инструк тивным ма териалам ВНИМИ и ВНИИОС П им. Герс еван ова.

Наблюдения, связ анны е с выполнением п роекта защиты горных выр або ток, должны быть взаимоувязаны с общ ими маркшейдерскими наблюдениями за сдвижением гор ных пород в связи с подработкой территорий, а п ри чины деформаций - строго определены и освещен ы в отчетах.

Проектные решения по наблюдениям в системах защиты

5 .29 . В проекте защиты должен содержаться раздел, освещающ ий требов ания к наблюдениям в проц ессе строительства и эк сплуатации горного предприятия.

Пример 20 . В условиях месторождения примера 2 опреде л ить состав необходимы х наблюдений и наметить число и размещение н аблюдательных скважин.

Для этого прежде всего установим конкретные задачи наблюдений при от кр ыт ой разработке месторождения и принятой первоочередной системе водопони жени я (см. черт. 6);

уточнение геологических и гидрогеологических условий района при бурении наблюдательных скважин;

изучение на отдельных этапах водопо ниж ени я ха рактера развития деп ресс ионн ой поверхности в раз личных водоносных слоях и пластах;

о п редел ение радиуса депрессионной воронки, создавае мой водопони зит ель ной установкой;

ут о чн ени е фильтрационных ха рактеристик пород;

получение необходимых данных , характеризующих вли яни е различных водоемов и климатических факторов на местные особенности депрессионной по верхности подземных вод;

и зу чение взаимосвязи подземных вод в различных во доносны х слоях и пластах и источников их питания;

изучение изме н ений температурного режима и химического сост ава п одземных вод.

Кроме то го необходимо организовать систематическое изу чени е инженерно- геол оги чес кой и гидрогеологической обстановки в карьере и инструментальные наблюдения за деформациями земляных масс в бортах карьера на прилегающей территории.

Для выполнения указа нны х задач необходимо систематически вести н аблюдени я как за работой самих водопони зит ельны х скв ажин, т ак и с п омощью специальных наблюдательных скважин за уровнями, температурой и химическим составом воды отдельных водоносных горизонтов на разны х расстояниях от водопонизительной системы.

Предусматриваем устройство 48-ми наблюдательных скважин, каждая из которых оборудуется пьезометром на соответствующий водон осный слой. Наблюдательные скважины располагаются, в основ ном, по лучевым линиям. Общим принципом является сгущение сети скважин вблизи водоп они зит ель ной системы и разряжение ее по мере удаления от карьера.

Максимальное удаление наблюдательных скважин от контура водопонизительной установки достигает 8 ,8 км. Часть скважин находится вне основных лучей и предназначается для наблю дений за развитием водопонижения внутри контура водопонизи тельной системы в отдельных водоносных слоях (пластах), имеющих ограниченное распространение.

В каждо м из лучей имеется от трех до девяти н аблюдательных точек, состоящих из одной - трех ск важин , оборудованных пьезометрами на разные вод оносные слои (пласты). В каждой наблюдательн ой точке одна из скважин обязательно бурится с от бо ром керна.

Принято следующее размещение скважин (черт. 82 ):

Луч 1 проходит на запад - северо- запад от водопонизительной си стемы к области разгрузки песков покровной толщи. На этом луче находится ш есть наблюдательных точек, в пяти из них располагаются с кважины только на водоносные пески покровной толщи, шестая точка находится внутри контура руд ного тела, здесь намечены три скважины, оборудованные пьезометрами на водоносные пески п окровной толщи, на рудоносную толщу и на нижние водоносные известняки и песчаники.

Таким образом, луч состоит из девяти скважин: семь - на водоносные пески покр овной толщи, одна - на рудоносную толщу, одна - на нижние водоносные известняки и песчаники.

Луч 2 имеет направление на юг - ю го -запад от дренажн ой системы к руслу реки. На луче рас полагается восемь наблюдательных точек. В семи из них обо рудуются пьезометры на водоносные пески покровной толщи, в восьмой точке устанавливаются пьезометры на все три водоносных слоя.

Всего на луче рас п олагается десять наблюдательных скважин, из них: восемь - на водоносные пески покровной толщи, одна - на рудоносную толщу, одна - на нижние водоносные из вестняки и песчаники.

Луч 3 проходит на восток - юго - восток от водопонизительной систем ы и является как бы продолже нием луча 1 . На луч е расположено шесть наблю дательных точек. Из них в пяти оборудуются пьезоме тры на водоносные пески покровной толщи, в шестой точке - на три водоносных слоя.

Таким образом, в луче восемь скважин: шесть - на водоносные пески пок ровн ой толщи, одна - на руд оносную толщу, одна - на нижние водоносные известняки и песчаники.

Луч 4 проходит вдо ль обла сти разгрузки нижних из вестняков и песчаников и состоит из четырех наблюдательных точек; в тр ех и з них бурятся скважины на водоносные пес ки покровной толщи и нижни е водоносные известняки и песчаники и в одной то лько на нижние водоносные известняки и песчаники.

Всего в луче семь наблю да тел ьны х ск важин: т ри - н а водоносные пески покровной толщи, четыре - на нижн ие водоносные и звестн яки и песчаники.


Черт. 82 . Геологи ческа я карта района месторождени я железн ых руд с сетью наб люда тельных скважи н

1 - пе с чан о-г ал ечни ковые речные отложения; 2 - конуса выноса; 3 - г лины, суглинки с гравием и разнозе рнисты е пески; 4 - пес чан о-глинист ая толща с включением сл оев угля ; 5 - изв естк овист ая брекчия; 6 - андезиты; 7 - кв арци товидные песчаники; 8 - из вестняки; 9 - известк овисты е песчаники; 10 - рудо вмещ ающи е известняки; 11 - алевритовые песчаники; 12 - глинистые сланцы с прослоями арги ллитов; 13 - сиениты; 14 - наблюдательные скважины в водоносных песках покровной толщи ; 15 - наблюдател ьн ые скважи ны рудон осной толщи; 16 - наблюдательные скважины в нижних водоносных известняках и песчан иках ; 17 - контур руд ног о тел а


Луч 5 расположен в в о звышенной части п рил егающей к карьеру терр итории в районе выхода на поверхность нижних известняков. В луче находится семь наблюдательных точек. Во всех наблюдательных точках оборудуются пьезометры на нижние водоносные известняки и песчаники. В местах дренирования рек оборудуются пьезометры на пески покровной толщи.

Таким образом , л уч состоит из девяти скважин: две - на водоносные пески покровной толщи, семь - на ни жние водоносные известняки и песчаники.

Луч 6 проходит также в районе выхода на поверхность водоносных пород, подстилающ их месторождение.

Луч состоит из трех наблюдательных скважин , одна из которых общая с лучом 4 .

В каждой точке имеется по одной наблюдательной скважине на нижние водоносные известняки и песчаники .

Кроме указанных шести наблюдательных лучей, предусматриваются две наблюдательные скважины.

Черт. 83 . Гео логическая карта район а месторождени я железн ых руд с сетью наб людательных скв ажин

1 - желез н ые руды; 2 - скарны скаполитовые, пи ро ксен ов ые; 3 - диабаз овые порфириты; 4 - андезитовы е п орф ириты ; 5 - вулканические брекчии ; 6 - туфы и ту фо брек чии андезитовы х и базальтовых пор фирито в; 7 - аль бито фиры; 8 - диориты и диори т- порфиры; 9 - аль бито вые сп енит- порфиры, диорит- порфи ры, гранит- порфиры; 10 - известняки; 11 - туффиты; 12 - песчаники; 13 - линии тектонических нарушений; 14 - шахтные стволы; 15 - горизонтали поверхности; 16 - контур зоны сдвижения по поверхности подз емного рудни ка; 17 - контур внешней водо пони зит ельн ой системы; 18 - контур подземного рудника; 19 - наблюдательные скважины в верхних песках; 20 - то же, в опоках; 21 - то же, в над рудны х песках; 22 - то же, в коренных скальных породах

Одна скважина - на рудоносную толщу, расположена внутри контура дренажной системы, другая - севернее, за пределами контура , на нижние водоносные известняки и песчаники.

В составе работ по наблюдениям за развитием во допо нижения намечаем:

бурение наблюдательных скважин и оборудование их пьезометрами с ведением соответствующей технической документации;

систематические замеры уровней воды в пьезо метрах, установленных на различные уровни в на блюдательных скважинах и в пьезометрах водопонизител ьны х скважин;

наблюдения за расходами насосных установок;

определение количества твердых примесей в откачиваемой воде;

измерение температур воды на различных глубинах и в различных точках; наблюдения территории;

отбор проб воды для химических анализов;

химические анализы воды в лабораторных условиях;

наблюдения за фильтрацией через откосы карьера;

комплекс климатических и гидрогеологических наблюдений (наблюдения за выпадающими осадками, просачиванием их в почву, за расходами рек и др.).

Кроме того, следует организовать систематическое изучение инженерно- геологической обстановки всего периода разработки месторождения.

Такое изучение должно включать комплекс работ:

отбор в карьере образцов пород для определения их физико- механических свойств;

бурение инженерно- геологических скважин на участках перспективного развития карьера;

лабораторные исследования свойств пород по отобранным образцам;

инструментальные наблюдения за деформациями земляных масс (просадки территории, смещение грунтов в бортах карьера и т.п.).

В проекте должны быть указаны средства и методика организации наблюдений.

Пример 21 . Для месторождения примера 15, разрабатываемого подземным способом, наметить число и размещение основных внешних наблюдательных скважин.

В этих условиях следует учитывать, что меридиональное простирание пластов коренных пород нормально к основному водотоку - реке и совпадает с природным направлением потока подземных вод. В данном случае целесообразно разместить внешние наблюдательные скважины в основном по меридиональным и широтным лучам. Соответственно предусматриваем (черт. 83) два луча наблюдательных скважин в меридиональном направлении. 1 - в сторону к реке, 2 - в противоположную сторону, два луча (3 и 4 ) в широтном направлении - в обе стороны от карьера и луч 5 в сторону возможного расположения накопителя, который будет необходим из-за высокой минерализации подземных вод (см. пример 15).

Наблюдательные скважины намечаем:

в четырех водоносных слоях - в верхних песках, опоках, над рудны х песках и коренных скальных породах - на водопони зител ьном контуре и в 500 м от него на лучах 1 и 3 с обеих сторон реки (на луче 1 ) ;

в двух водоносных слоях - в верхних надрудных песках и в коренных скальных породах - на водопонизительном контуре и в конце луча 3 , на расстоянии 1700 - 2000 м от водопонизител ьного контура на лучах 1 и 3 в конце лучей 2 и 3 ;

в одном водоносном слое - в надрудных песках - остальные восемь скважин.

Кроме этих скважин, в соответствии с очередностью освоения участков месторождения, в проекте должны быть предусмотрены наблюдательные скважины в пределах рудника и в его подземных выработках.

ЧАСТЬ II. ВОДОПОНИЖЕНИЕ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (К СНиП 2.02.01-83 )

6. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВОДОПОНИЖЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОМ И ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

6.1 . Искусственное понижение уровня подземных вод (водопони жен ие) в промышленном и гражданском строительстве следует предусматривать в строительный и эксплуатационный периоды для защиты котлованов, оснований, подземных и заглубленных сооружений.

6 .2 . Для строительного периода (строительного водопони жени я) следует предусматривать использование водоотлива из котлованов и траншей, дренажей, иглофильтров для гравитационного, вакуумного и электроосмотического способов, открытых и герметических (вакуумных) в одопони зит ел ьны х скважин; для эксплуатационного периода - постоянные водопони зит ел ьны е (дренажные) системы с использован ием различных видов дренажей, в том числе с насосными станциями, и водопонизит ел ьны х скважин всех видов.

6 .3 . Основой для проектирования водопонижения являются:

результаты инженерно-геодезических, инженерно-геологических и инженерно- гидрометеорологических изысканий;

данные, характеризующие назначение, конструктивные и технологические особенности сооружений, условия их эксплуатации, технология и сроки строительных работ;

прогноз изменений режима и состава подземных вод и условий поверхностного стока;

данные, представляемые заказчиком проекта, о предусматриваемом использовании откачиваемых вод или местах их предполагаемого с броса.

При проектировании необходимо учитывать местные условия строительства и имеющийся опыт водопонижения в анал огичных инженерно- геологических и гидрогеологических условиях.

6 .4 . В общем случае материалы изысканий для проектирования водопонижения должны содержать:

общие данные о природных условиях и климате района с описанием местоположения и рельефа стройплощадки, сведения об имеющихся вблизи нее открытых водоемах и водотоках;

характеристику инженерно- геологического строения пл ощадки и физико-механических свойств грунтов, водоносных слоев, источников и областей их питания, взаимосвязи между ними, естественного дренажа подземных вод, их химического состава и температур;

коэффициенты фильтрации, пье зоп роводн ости, у ро внеп роводн ости и водоотдачи грунтов, определенные с помощью опытных откачек, а для электроосмотического водоп ониж ения - дополнитель но коэффициент электроосмоса и омическое сопротивление грунтов;

карты распространения водоносных слоев с нанесением рельефа их кровли и подошвы, а также карты гид ро изоги пс и гид ро изопь ез;

геологические разрезы и профили на участке работ и в пределах распространения водоносных слоев до областей питания и разгрузки на глубину до основного водоупорного пласта.

При этом должно быть соблюдено основное требование СНиП 2.06.14-85 в части изысканий на глубину» охватывающую все водоносные слои, из которых возможна фильтрация воды к проектируемой во допони зител ьной системе или в выработку (подземное помещение).

6 .5 . Исходные данные о природных условиях района водопони зит ел ьны х работ должны быть получены в процессе общих изысканий по изучению строительной площадки. В программах инженерно- геологических изысканий на территориях, отведенных для строительства, следует предусматривать соответствующие гидрогеологические исследования, позволяющие получить данные для проектирования строительного водопонижения и постоянных дренажных систем. Характер, состав и объем таких исследований можно назначать в соответствии с указаниями разд. 1 ; при этом следует учитывать масштабы предстоящих водопонизительных работ, которые в промышленном и гражданском строительстве, в общем, меньше (особенно по глубине), чем на горных предприятиях, и, соответственно, требования к изысканиям должны быть более умеренными.

Природн ые условия следует освещать в полном объеме независимо от числа стадий проектирования. Весь объем изысканий следует выполнять до начала проектных работ.

В программах изысканий следует предусматривать и в отчетах отражать лишь те работы, которые позволяют получить данные, недостаточно освещенные в СНиП 2.01.01-82, и необходимые для проектирования водопонижения с учетом конкретных условий строительной площадки.

Существенное значение имеют данные, характеризующие атмосферные осадки и поверхностный сток, а также гидрологические характеристики открытых водоемов и водотоков в районе будущих водопонизительных работ.

Водоемы и водотоки, служащие до начала водопонижения естественным дренажем подземных вод, при снижении их уровня становятся областью питания и ограничивают распространение депрессии. В то же время при водопонизительных работах они могут служить местом сброса откачиваемых вод (если это не противоречит санитарным требованиям) или наоборот должны быть предохранены от использования их для сброса подземных вод. Все эти возможности должны быт ь изучены при изысканиях и освещены в отчете.

Рельеф территории должен быть освещен более подробно в пределах водопонизительной системы, включая места сброса воды, и в несколько меньшей степени на остальной части площадки - в пределах ожидаемого развития депресси онной воронки.

При проектировании водопонижения кроме фильтрационных задач может возникнуть необходимость в решении таких вопросов, как, например, определение деформации грунтов в связи с понижением уровня воды в их толще, предотвращение суффозии грунтов, выбор способов устройства водопонизительных скважин. В связи с этим инженерно-геологическая характеристика грунтовой толщи должна быть достаточно подробной, физико-механические свойства пород должны быть освещены так же, как и для решения вопросов, касающихся оснований и фундаментов сооружений. Подробная и четкая инженерно- геологическая характеристика должна стать основой для гидрогеологического изучения площадки.

В случае применения на площадке электроосушения при ее инженерно-геологическом изучении следует дополнительно выполнить:

а) отбор проб грунтов через 0 ,5 м по глубине массой 2 - 5 кг для испытания на возможность электроосушения;

б) лабораторные и полевые определения удельного электрического сопротивления грунта.

Возможность и эффективность электроосушения грунтов устанавливаются в лабораторных условиях, где определяются оптимальные параметры электрического тока, расход электроэнергии и продолжительность работ.

К отчетам по изысканиям должны быть приложены результаты испытаний грунта на возможность электроосушения.

6 .6 . Если на разведу емой площадке не ожидается понижения уровня подземных вод более чем на 5 м, то изучение гидрогеологических условий может быть ограничено территорией, границы которой удалены от пл ощадки на 200 - 300 м. При необходимости больших понижений в программах изысканий необходимо исходить из прогноза ожидаемого развития депрессии уровней подземных во д.

Данные об областях и источниках питания и о естественном дренаже подземных вод всех водоносных слоев и взаимосвязи между ними необходимы для выбора расчетных схем водопонизительных систем. От того, в какой мере точными будут эти сведения, во многом зависят эффективность решения водопонизительной системы и размеры сокращения затрат. Для полноценного освещения этих вопросов необходимо использовать имеющиеся литературные и фондовые материалы по гидрогеологии района и результаты инженерно-геологических изысканий. Кроме того, следует выполнить опытные откачки и в необходимых случаях провести режимные наблюдения.

Достоверное определение фильтрационных характе ристик водоносных слоев может быть достигнуто т олько путем обработки результатов опытных откачек, которые должны быть неотъ емлемой и обязательной частью гидрогеологических исследований. При таких исследованиях следует учитывать принимаемую в проекте схематизацию природных условий в соответствии с указаниями разд. 14.

6 .7 . Степень подробности и объем графического материала, прил агаемого к отчетам по изысканиям, зависят от сложности природных условий площадки. В простых случаях вышеприведенный перечень может быть сокращен, а в сложных - дополнен. Во всех случаях перечень графических приложений устанавливается по согласованию между и зыскательской и проектной организациями.

Проектные организации должны выполнять кураторские обязанности и обеспечивать оперативное согласование вопросов, возникаю щих при изысканиях.

6.8 . Глубину понижения уровня подземных вод следует назначать:

при снижении напора в напорных водоносных слоях, залегающих ниже дна котлована или пола заглубленного помещения, - исходя из необходимости исключения прорывов воды и обеспечения устойчивости грунтов в основании сооружений;

при защите котлованов и заглубленных помещений, не доходящих на значительную глубину до водоуп ора, - исходя из возможного повышения уровня воды за время аварийного отключения водоп онизи тел ьной системы;

при высоком залегании водоуп ора или пересечении котлованом водоупорных слоев - исходя из практически достижимой глубины понижения уровня подземных вод в каждом водоносном слое, предусматривая при этом дополнительные мероприятия по защите сооружения или котлована.

6 .9 . Проектные решения по водопониж ению должны составлять неотъ емлемую часть основного проекта здания, сооружения, предприятия, гражданского комплекса и содержать:

описание исходных данных по природным условиям и согласованным местам сброса откачиваемых подземных вод;

характеристику возводимых и существующих на участке сооружений, а при проектировании строительного водопони жени я - также описание методов и сроки строительных работ нулевого цикла;

обоснование принятых способов водопонижения, общее решение во допони зит ель ной системы, изложение результатов расчетов водопонижения, чертежи водопони зит ельны х и водоот водящи х устройств, способы их сооружения и противокоррозионной защиты, спецификацию необходимого оборудования, решения по энергоснабжению, объемы и продолжител ьность в ыполнения работ; при электроосушении - указания об источнике, рабочем напряжении и силе постоянного электрического тока, подаваемого к электродам;

размещение наблюдательных скважин и постов, а также указания по наблюдениям за снижением уровня подземных вод, работой водопонизительной системы, по геодезическим и другим наблюдениям, предусматриваемым проектом;

характеристику и объемы откачиваемой воды, а также перечень мероприятий по охране окружающей среды, прогноз ожи даемого ущ ерба и возможное его восполнение;

мероприятия по обеспечению бесперебойной работы водопонизительной системы в зимнее время, указания по ликвидации устройств строи тельного водопонижения,

6 .10 . В пояснительной записке к проекту следует приводить краткое описание общих сведений, инженерно- геологических и гидрогеологических усл овий площадки по материал ам изысканий с освещ ением исходных гидрогеологических параметров (с приложением графических материалов), принятых за основу в проекте водопонижения.

Места сброса откачиваемых вод устанавливаются основным заказчиком и генеральной проектной организацией. Прежде всего необходимо определи ть , возможно ли непосредственное использование откачиваемой воды для бытовых, хозяйственных или технических целей. Если такое использование невоз можно, то следует решить вопрос о сбросе откачиваемой воды в канал изационную сеть. При отводе воды, откачиваемой при вод опони жении, в открытые водотоки, овраги, речки, водоемы и в другие пониженные места, заказчик должен согласовать места сброса с санэпидстанцией.

В пояснительной записке при изложении характеристики существующих и возводимых сооружений и работ нулевого цикла необходимо отразить влияние проектируемого водопонижения на сохранность сооружений и их оснований и взаимоувязки земляных, общестроительных и водопонизительных работ.

Для обоснования принятых проектных решений должны быть изложены соображения о возможных и рассмотренных вариантах, результаты их технико- экономического сравнения и приведены достаточно убедительные доводы в пользу принятого решения.

Общее решение водопонизительной системы и ее развития должно получить отражение в пояснительной записке и на чертежах, и содержать конкретизацию задач водопонижения по этапам строительства и эксплуатации сооружений; выбор, состав, размещение, порядок ввода в действие необходимых устройств и средств; характер, состав, объемы и порядок выполнения водопонизительных работ.

В пояснительной записке приводится описание принятого общего решения водопонизительной системы, а на чертежах даются планы и разрезы, на которых показ ываются все устройства, используемые для водопонижения, и защищаемые от воды котлованы и сооружения. На этих же чертежах приводятся общие требования к производству работ, ведомости оборудования, необходимых материальных и энергетических ресурсов, объемы основных работ. На разрезах должно быть показано ожидаемое понижение уровней подземных вод.

В проектах строительного водопонижения при значительной продолжительности водопонизительных работ должны быть представлены чертежи с показом развития системы водопонижения по этапам строительства. На этих чертежах следует приводить те части устройств системы водопонижения, кото р ы е должн ы действовать в конечный период соответствующ его этапа. Следует приводить указ ания по производству работ, их объемы и график выполнения н а данном этапе.

Методы и результаты расчетов во д опониж ения из лагаются в пояснительной записке, а на чертежах этапов раз вития (или, если работы выполняются в один этап, то на общих чертежах) системы водопонижения приводятся размеры ожидаемых притоков и понижений уровней подземных вод.

6 .11 . Чертежи водопонизительных и водоотводных устройств включают:

строительные чертежи конструк ц ий и сооружений, в том числе водопони зит ельны х и набл юдательных скважин, помещений для насосных станций, водоприемников, водоотводов и др.;

чертежи механической , сан ита рно- те хни ческой и энергетической частей, сигнализации и автоматики водопонизительных насосных станций, установок и устройств; характеристики требуемого оборудования; чертежи трубопроводов.

6 .12 . Решения о способах сооружения водопонизительных и в одоотв одящи х устройств, объемы и продолжительность работ (календарный пл ан), а также потребности в необходимых энергетических, материал ьных и людских ресурсах даются в объеме проекта организации строительства в соответствии со СНиП 3.01.01-85 .

Спецификация необходимого оборудования составляется в соответствии с указаниями действующей инструкции по составлению проектов и смет с учетом требований заказчика .

Решения по энергоснабжению водопонизительных систем определяются заданиями ген п роекти ровщи ка или основного заказчика проекта. В проекте водопонижения должны быть даны схемы внутриплощадочной электросети и размещения электрооборудования со стороны низкого напряжения трансформаторной подстанции.

Технологическая часть проекта водопонижения, кроме работ по созданию системы водопонижения, должна охватывать содержание и ремонты сооружений и устройст в; содержание и ремонты оборудования; в одоотлив; инженерно-гидрогеологические, геодезические и другие наблюдения, п редусмотренные проектом.

6 .13 . При определении видов и состава инженерных наблюдений, устройстве и работе во допони зитель ной системы можно руководствоваться указаниями и рекомендациями разд. 5, а в части изысканий - п. 6.5 с учетом объемов предстоящего водопонижения.

Наблюдательные скважины следует располагать так, чтобы можно было определить требуемый эффект водопонижения и получить данные, с помощью которых можно было бы проверить соответствие результатов водопонизительных работ с выполненным при проектировании расчетом , при необходимости уточнить его и внести коррективы в проект. Наблюдательные скважины следует предусматривать во всех расчетных точках, где требуемое понижение уровня подземных вод принимается в качестве исходной величины или определяется расчетом, а также вне контура водопони зит ельн ой системы по лучам, исходящим из ее центра в направлениях, по которым ожидается неодинаковое развитие депрессии. Кроме того, наблюдательные скважины устраиваются в особых точках, где по тем или иным причинам (например, из-за больш их потерь промышленных вод) возможны аномалии.

Наблюдениями должны быть охвачены все водоносные слои , вовлеченные в динамику водопонижения, поэтому наблюдательные скважины должны предусматриваться в каждом из них.

Пояснительная записка к проекту должна содержать указания по проведению наблюдений и использованию их результато в.

6 .14 . В проектах небол ьших по объему водопонизительных работ, например, водопонижения с помощью иглофильтров для защиты небольших котлованов и траншей, объем проектных материалов должен быть сокращен; все пояснения и указания можно приводить на чертежах со ссылкой на исходные данные без отдельных пояснительных записок.

6 .15 . При д ву хстадийн ом проектировании на стадии рабочей документации по водопони жению следует составлять лишь уточненные схемы этапов работ и рабочие чертежи водопонизительных и водоотводящих устройств, наблюдательных скважин и других устройств для наблюдений.

6 .16 . Расчетами системы водопонижения следует определять:

понижение уровней подземных вод при установившемся режиме в расчетных точках, в том числе и в водопонизительных устройствах на различных этапах строительства;

притоки к водопо ни зител ьны м устройствам;

производительность, пропускную способность, размеры, число, размещение и другие параметры водопонизительных , водосборных и водоотводящих устройств.

В необходимых случаях расчетами определяется также время достижения требуемого понижения уровня подземных вод.

6 .17 . Для выполнения водопонижения на территориях промышленных, гражданских и других объектов следует предусматривать отдельные водопони зит ельны е устройства (скважины, колодцы, пл асто вы й дренаж отдельного сооружения и т.п.), а также водопонизительные системы: линейные (одно- и двухрядные) - с расположением водопонизительных устройств по прямым линиям; контурные - с расположением водопонизительных устройств по замкнутому (кольцевые) и незамкнутому (неполн околь цевы е) контурам; систематические - с расположением водопонизительных устройств по линиям с определенным шагом между ними; групповые - с распределением водопонизительных устройств по площади применительно к местным условиям без привязки к определенным геометрическим схемам; сложные, состоящие из систем двух или нескольких типов.

Схемы водопонизительных систем представлены в табл. 11 .

Таблица 11

Схем а си стемы

Условия пр и менения

Инд и видуальн ая система : а ) открытый водоотлив при разработке котловано в; б ) пл аст овый дренаж отдельных заглубленных объектов

Линейная головная система для за щ иты территорий и сооружений от фильтрационного потока со стороны водораздела в наклонных водоносных слоях, при применении трубчатого или г ал ерейн ого дренажа, расположенного на водоупо ре, при уровне воды в водоеме ниже требуемого понижения уровня подземных вод на объекте

Линейная система для вытянутых в плане объектов, имеющих з начительную протяженность, удаленных от водоема при одностороннем притоке, при достаточно глубоком относительно требуемого понижения уровня подземных вод расположении подошвы водоносного слоя

Линейная береговая система для водопо ни жени я на территориях при притоке со стороны водоема, для защиты территории от подтопления со стороны водоема при ожидаемом подъеме уровня воды в нем

Двухрядная система (из двух линейных систем) для протяженных объектов при неглубоком относительно требуемого понижения уровня подземных вод залегании водо упо ра и ожидаемом двустороннем притоке к объекту

Кольцевая система д л я защиты объектов различной конфиг урации при всестороннем притоке подземных вод

Не полн окольц евая система для защиты объектов различной конфигурации при отсутствии притока со стороны части контура защищаемого объекта

Систематическая дренажная система для постоянной защиты объектов, расположенных на значительной площади , при наличии питания подземных вод внутри защищаемой площади

Групповая система (расположение водопон и зит ел ьны х устройств не привязано к определенному геометрическому контуру) для во допониж ени я на территории, где расположение водопони зит ел ьны х устройств определяется условиями застройки или особенностями гидрогеологических условий

В табл . 11 :

1 - ко т лован ; 2 - непониженный уровень подземных вод; 3 - пл асто вый дренаж на откосах (дренажная п риг рузк а); 4 - водосборн ая канава; 5 - з ащищ аемое сооружение; 6 - пристенный дренаж; 7 - пластовый дренаж в основании сооружения; 8 - трубчатая дрена; 9 - ось водопонизительных (дренажных) устройств; 10 - пониженный уровень подз емных вод; 11 - насосная станция; 12 - горизонтали поверхности з емли.

6 .18 . При выборе средств , устройств, типа водо пони зительной системы следует учитывать природную обстановку, характер защищаемого объекта, производственные и эксплуатационн ые условия, размеры осушаемой зоны, продолжительность требуемого водопониж ения и другие местные особенности.

Прежде всего следует исходить из эффективности проектного решения в данных природных условиях. Необходимо учитывать и их изменения в процессе работ. Изменения происходят вследствие строительных и водопони зител ьны х работ. Изменяются условия питания и движения подземных вод: ухудшение на строительной площадке условий стока поверхностных вод приводит к повышенной инфильтрации их в грунт. Строительство подземных сооружений вносит изменения в динамику подземных вод. Кроме того, водотоки и водоемы, до начала строительства служившие дренажем для подземных вод, при глубоком понижении их уровня становятся для них дополнительными источниками питания.

В соответствии с принимаемым решением в проекте должны предусматриваться меры против нарушения природных свойств грунтов в основании сущ ествующих и вновь возводимых сооружений и меры, препятствующие нарушению устойчивости откосов и дна котлованов.

7. СТРОИТЕЛЬНОЕ ВОДОПОНИЖЕНИЕ

7 .1 . Проект строительного водопонижения должен предусматривать эффективное понижение уровня подземных вод и быть взаимоувязан с принятыми проектными решениями по производству земляных и других строительных работ в зоне действия водопони зител ьной системы.

Систему строительного водопонижения, как правило, следует приспосабливать к принятым методам и порядку производства работ нулевого цикла. При проектировании организации строительства следует учитывать необходимость создания благоприятных условий для устройства и эксплуатации водопонизительной системы.

При необходимости выполнения земляных и других строительных работ в котловане насухо в проекте должен быть предусмотрен заблаговременный ввод в действие водопонизительных устройств, установок и средств в целях обеспечения необходимого опережающего развития водопонижения по отношению к земляным и другим строительным работам.

В проектах земляных работ должна предусматриваться подготовка в первую очередь берм и площ адок, с которых производится погружение иглофильтров, бурение скважин, размещение насосных установок, устройство зумпфов, водоотводных канавок и др.

Во допони зительны е установки и устройства, включая сеть водостоков, зумпфов и водосборников, не должны создавать стесненных условий для работы землеройного и другого строительного оборудования и транспорта, не препятствовать строительству и эксплуатации соседних сооружений.

При проектировании съездов в котлован, транспортных коммуникаций и размещении строительного оборудования следует учитывать необходимость обеспечения эффективного расположения водопонизительных устройств.

Понижение уровня подземных вод развивается далеко за пределы того объекта, для которого оно предназначено. Это должно улучшить услови я строительства соседних подземных сооружений.

Однако в некоторых случаях такое явление может и ухудшить условия строительства, если, например, будут осушены грунты, которые предусматривается разрабатывать методами гидромеханизации. Котлован, разрабатываемый подводным способом, представляющий собой открытый водоем, может послужить причиной увеличения притока в соседние котлованы, разрабатываемые насухо.

Взаимоувязка работ на соседних объектах необходима и при проектировании водоот вод ящи х коммуникаций, водоснабжения и энергоснабжения.

7 .2 . При выборе способов строительного водопонижения необходимо разрабатывать и рассматривать различные варианты. Сопоставляя их, следует учитывать не только собственные показатели вариантов водопонижения, но и условия производства взаимосвязанных строительных работ.

Целесообразность применения тех или иных способов водопонижения зависит также и от технологии производства строительных работ в котловане и вблизи него. Так, при гидромеханической разработке грунта шире используется открытый водоотлив из котлована, чем при сухой разработке; при мелких уступах в котловане, а также для ярусных водопонизительных систем целесообразно применение малозаглубленных водопонизительных устройств и средств (иглофильтров, неглубоких открытых скважин, низконапорных центробежных насосов и т.п.); при высоких уступах разработки котлована задачи водопонижения легче решаются при использовании глубоких скважин и высоконапорных насосов.

При выборе способов небольших и непродолжительных водопонизительных работ предпочтение отдается мобильности установок, в озможности быстрого ввода их в действие и быстрого достижения требуемого эффекта, а при необходимости понижения уровня подземных вод на длительное время большое значение приобретает КПД водоотливных установок. При этом, учитывая обычно постепенный в таких случаях ввод в Действие водопонизительных устройств, пред ставляется возможным предусматривать (если это выгодно) и более капитальные устройства (например, глубокие скважины, лучевые водозаборы и др.).

При выборе способов строительного водопонижения следует учитывать опыт местных строительных организаций, методы защиты от подземных вод, принятые на других объектах данной стройплощадки, возможность привлечения специализированной организации, имеющееся в наличии оборудование и др.

7.3 . Возникающие на практике задачи строительного водопонижения не всегда можно решить, применяя один из вышеперечисленных способов. Во многих случаях необходимо предусматривать комбинированные водопони зит ельны е системы с использ ован ием иногда одновременно, а иногда на раз ных этапах строитель ства двух или нескольких способов водопониж ения .

Если котлован, раз рабатываемый под защ итой водопони зител ьны х скважин, прорез ает водоупорные прослойки или заглубляется до водоупора, то для полного перехвата подземных вод внутри него должно быть запроектировано дополнительное применение водоотлива, дренажа или иглофильтров.

7 .4 . Нарушения природных свойств и устойчивости грунтов (см. п. 6.12) наиболее вероятны в строительный период, так как водопони зит ел ьны е работы влияют на состояние грунтов и их поведение в котловане и в окружающем пространстве. Понижение уровня воды в грунте приводит к увеличению давления от его собственного веса и к дополнительным осадкам территории и возведенных на ней сооружений. В большинстве случаев эти дополнительные осадки достаточно равномерны и не оказывают существенного влияния на работу сооружений. При относительно небольших понижениях уровня воды они к тому же невелики. Но при больших понижениях уровня подземных вод дополнительные осадки могут оказаться значительными и должны учитываться. При проектировании глубокого водопонижения необходимо составлять прогнозы возможных осадок в районе развития депрессии уровня подземных вод.

Местное уплотнение грунта может происходить в процессе бурения скважин ударным способом. Оно может вызвать дополнительные осадки рядом расположенных фундаментов. Поэтому не следует проектировать водопонизительные скважины в непосредственной близости от фундаментов.

Водопонижение может явиться причиной не только уплотнения, но и разрыхления грунтов и нарушения прочностных связей в них. Особенно опасные нарушения природных свойств грунтов происходят, если не предусматриваются надл ежащие меры предосторожности при открытом водоотливе или возможна значительная фильтрация через откосы котлована. Фильтрационный поток создает дополнительное давление на грунт, ослабляет прочностные связи в нем, что может вызвать вынос частиц (суффозию) грунта. В случае фильтрации подземных вод через откосы градиенты напора вблизи их поверхности не должны достигать значений, при которых возможен вынос грунта в котлован. В связи с этим не следует допускать резких понижений уровня воды в котловане, а фильтрационный приток должен быть рассредоточен. При обнаружении сосредоточенной фильтрации для борьбы с суффозией следует предусматривать фильтрующие при-г рузки; в крупных котлованах возможно рыхление грунта бульдозером, что часто дает положительные результаты по рассредоточению фильтрации и прекращению суффозии. В осушенном котловане весь фильтрационный приток должен каптироваться канавами и передовыми траншеями. Для этого они должны быть заглублены относительно дна котлована, фильтрация через которое не допускается.

При погружении иглофильтров гидравлическим способом без обсыпки грунт вокруг них разрыхляется, некоторое дополнительное разрыхление грунта происходит и при извлечении иглофил ьтров. Подобные разрыхления часто не оказывают существенного вли яния на устойчивость откол ов и на основания сооружений, но всегда их необходимо учитывать и в каждом отдельном случае определять , допустимы ли они. Как правило, следует предусматривать иглофильтры с обсыпкой. Это сводит к минимуму разрыхление грунта вокруг скважины и повышает эффективность работы иглофильтров.

Разрыхление грунта вокруг водопонизительных скважин возможно при их бурении (из-за вывалов, образ ования пробок и т.п.) и откачке (из-за выноса мелких частиц при плохой работе фильтров), а также при ликвидации скважины.

Предотвратить подобные явления можно только путем особой тщательности работ при бурении скважин и оборудовании их фильтрами; в малоустойчивых грунтах следует предусматривать подливку воды в скважины. Фильтры водопонизительных скважин должны строго соответствовать гранулометрическому составу, окружающему скважины грунта.

7 .5 . В проектах систем строительного водопонижения за исключением систем, рассчитанных на кратковременный период работы, должен предусматриваться поэтапный ввод в действие водопонизительных устройств. При этом допускается на каждом последующем этапе внесение проектной организацией (по согласованию с заказчиком и строительной организацией) изменений и дополнений в проект по данным, полученным после выполнения предыдущих этапов.

В сложных условиях, когда по материалам изысканий не представляется возможным произвести достаточно обоснованные расчеты или окончательно выбрать водопони зител ьну ю систему и типы водопонизительных устройств, следует в соответствии с пп . 1.31, 2.4, 2.5 предусматривать на ограниченном участке опытно- производственное водопони жение, результаты выполнения которого используются при составлении проекта на весь объект.

7 .6 . При проектировании строительного водопонижения следует предусматривать использование в период строительства наряду с временными устройствами также и устройства, проектируемые для дренажных систем эксплуатационного периода (см. п. 18 .5 СНиП 2.02.01-83). При этом в проекте должны быть предусмотрены мероприятия, исключающие снижение качества дренажных систем, сдаваемых в эксплуатацию.

7 .7 . Строительное водопонижение с помощью водоотлива из котлованов и траншей во время их отрывки и производства строительных работ допускается предусматривать в разнообразных грунтовых условиях и на различной глубине, если при этом созданы необходимые условия для строительства, предотвращено нарушение оснований сооружений и обеспечена устойчивость откосов и дна выработок.

Водоотлив из котлованов и траншей (черт. 84) носит централизованный характер, позволяет использовать насосные установки с высоким коэффициентом полезного действия и позволяет свести к минимуму объем откачиваемых вод. Этот способ требует некоторого увеличения объема котлована за счет канавок и зумпфов, что наиболее ощутимо при разработке малых котлованов. В общем такой способ строительного водопониж ения достаточно экономичен.

Черт. 84 . Схема водоотли ва из котлован а

1 - водосборная канавка; 2 - з умпф; 3 - деп ресси онн ая поверхность; 4 - дренажн ая п риг рузк а на откосе; 5 - насосная установк а

Применение водоотлива из котлованов и траншей не имеет ограничений в зависимости от характера грунтов и их фильтрационных свойств. Однако в малоустойчивых грунтах необходимы дополнительные меры по сохранению свойств грунтов в откосах и в основании сооружений и по обеспечению эффективности земляных и строительных работ, что требует з начительных затрат. Опасность осложнений возрастает с глубиной котлована и увеличением притока подземных вод.

Организация водоотлива из котлована облегчается при разработке грунтов методами гидромеханизации, так как откачка подземных вод о бычно совмещается с удалением из котлована пульпы, а в з абое допускается разрыхление грунтов фильтрационным потоком.

7 .8 . При проектировании водоотлива из глубоких котлованов необходимо соблюдать определенный порядок производства земляных работ. В частности, при разработке крупных и глубоких котлованов с применением водоотлива следует предусматривать устройство передовых траншей, имеющих глубину несколько бо льшую, чем соответствующий уступ котлована.

Разработку насухо глубоких котлованов целесообразно проектировать ярусами, начиная каждый ярус с проходки пионерной (разрезной) траншеи глубиной, несколько превышающей высоту яруса.

Направление уклона траншеи следует принимать противоположным направлению движения экскаватора. При этом в начале траншеи (вблизи съезда) должен быть запроектирован водоприемный зумпф для сбора фильтрующей воды. Насосы для откачки воды можно расположить на дне траншеи вблизи зумпфа или на верхней бровке траншеи. Последнее рекомендуется при больших притоках. Высота яруса регламентируется фактической высотой всасывания насосов и для строительных котлованов может быть равной 3 - 4 м.

На уровне дна траншеи в месте расположения зумпфа должна быть запроектирована насосная станция, устраиваемая по окончании разработки пионерной траншеи и действующая в течение всего периода разработки яруса.

При большой площади котлована в пределах одного яруса могут устраиваться дополнительные насосные станции. По окончании выемки земли из котлована по контуру дна устраиваются водосборные траншеи.

Аналогично осуществляется открытый водоотлив на последующих ярусах разработки котлована.

В больших по площади котлованах, где борта запроектированы с высокими уступами, каждый уступ разбивается на ярусы, как указано выше.

7 .9 . Водоотлив непосредственно из передовых траншей или из котлованов, не имеющих специальных зумпфов, может быть допущен, когда не требуется их полного осушения, например, при подводной разработке грунтов грейферами или земснарядами. При необходимости полного осушения котлована должны быть заблаговременно подготовлены зумпфы и обеспечен беспрепятственный отвод воды к ним.

Котлованы в обводненных глинистых грунтах рекомендуется разрабатывать на 20 - 40 см ниже проектных отметок и выполнять по дну вт рам бовк у щ ебня или гравия и сплошную подсыпку из этих материалов.

При подводной разработке грунтов вместе с ними удаляется из котлована то или иное (в зависимости от применяемых средств) к оличество воды; это приводит к соответствующему притоку в котлован подземных вод и некоторому снижению их уровня. В глубоких котлованах для обеспечения возможности разработки грунта зеркало воды в них приходится понижать с помощью дополнительного водоотлива. Необходимость в этом возникает и при осушении котлована для дальнейших строительных работ. Такая откачка должна соответствовать темпам развития водопонижения в окружающем котлован грунтовом массиве (см. п. 3 .14 СНиП 2.06.14-85). При необходимости ускорения процесса осушения котлована (понижение зеркала воды в нем) во избежание нарушения устойчивости ег о откосов и дна следует предусматривать одновременно с откачкой из котлована вод опони жени е с помощью иглофильтров, вакуумных или открытых водопони зит ельны х скважин.

7 .10 . Водосборники, водосборные и водосточные канавки, как правило, следует располагать за пределами основания сооружения. В условиях, когда не и збежн о расположение водосборников и канавок в пределах основания, они должны быть надежно укреплены. Фильтрующие стенки и дно водосборников должны быт ь защищены от размыва.

7 .11 . В проектах насосных станций дл я водоотлива из котлованов и траншей следует предусматривать резервные насосы в размере 100 % при одном работающем насосе и 50 % при работающих насосах более одного.

7 .12. Дл я водоотлива из котлованов и траншей следует предусматривать серийно выпускаемые центробежные насосы для воды, при необходимости - для загрязненной воды, или погружные электронасосы для загрязненной воды типа ГНОМ.

Технические данные насосов типа ГНОМ приведены в табл. 12.

7.13 . В проектах строительного водопониж ения можно предусматривать дренажи (см. разд. 11) беструбчатые в виде открытых или заполненных фильтрующим материалом канав и траншей и трубчатые с фильтрующей обсыпкой, которые при необходимости следует размещать вне котлована или внутри него.

В системах строительного водоп о нижения могут быть использованы пластовые дренажи на откосах и по дну котлованов. Использование в период строительства гал ерейны х дренажей целесообразно лишь в случаях, когда они предусмотрены для постоянной эксплуатации и возможно их заблаговременное выполнение.

7 .14 . Простейшим видом дренажей являются канавки и передовые траншеи в котлованах, устраиваемые при открытом водоотливе с отбором воды из зумпфов.

В некоторых случаях дренажные траншеи размещаются вне котлованов , в которых производятся основные строительные работы, образуя внешний дренажный контур. Применение этого метода целесообразно при осуш ении значительных пл ощадей, на которых подземные работы ведутся длительное время.

В малоустойчивых грунтах нижняя затопленная часть канав и траншей может быть заполнена фильтрующим материалом (камнем, щебнем, гравием ). При необходимости использования площади, занятой канавами или траншеями, они после укладки фильтрующего материала могут быть засыпаны грунтом с постепенным переходом в материале засыпки от крупных фракций к мелким (т.е. с устройством обратного фильтра) дл я предохранения от засорения его водоп ровод ящ ей части.

Более надежны трубчатые дренажи, состоящие из трубчатых водоводов с фильтрующей (иногда из нескольких слоев) п ес чано- гравийн ой обсыпкой или с использ ованием других фильтрующих материалов. Наличие трубы облегчает отвод воды. С помощью смотровых колодцев труба становится доступной для контроля и чистки. В известной мере возможна и промывка фильтров. В результате обеспечивается длительный срок службы трубчатых дренажей и их высокая эффективность.

В проектах строительного водопонижения при длительном ведении рабо т трубчатый дренаж целесообразно предусматривать на откосах котлована над водоупорными прослойками. Когда откос прорезают переслаивающиеся водоносные и водоупорные прослойки, трубчатый дренаж следует сочетать с пластовым дренажем на откосах.

7 .15 . Пл астовы й дренаж следует предусматривать также в основаниях сооружений при ожидаемой фильтрации подземных ви д через дно котлована. При укладке такого дренажа (черт. 85 ) должен быть обеспечен сток из него воды к канавкам и зумпфам, из которых ведется водоотлив в период возведения сооружений и твердения бетона.

Таблица 12

Параметры

Марка н асоса

ГНОМ 10-10

ГНОМ 16-15

ГНОМ 25 -20

ГНОМ 40-18 Т

ГНОМ 53-10 Т

ГНОМ 100-25

Подача, м 3 / ч

10

16

25

40

53

100

Напор, м

10

15

20

18

10

25

Мощность электродвигателя, кВт

1,1

1 ,7

4

5 ,5

4

15

Габариты , мм

278×210×450

500×240*

260×327×600

327×260×600

295×260×600

530×385×820

Масса , кг

21

31

58

76

58

180

Допустимый размер твердых включений в воде, мм

6

5

8

6

8

5

Допустимое содержание в воде механических примесей , %

10

10

-

-

-

10

Допустимая температур а воды, °С

35

35

35

60

45

35

* Диаметр насоса.

Черт. 85 . Пластовый дрен аж, при мен яемый при воз ведении за глублен ного с ооружени я

1 - водоотводная канавка; 2 - слой щебня толщиной 150 мм; 3 - слой песка толщиной 100 мм; 4 - железобетонная плита фундамента; 5 - два слоя рубероида; 6 - дренажная п риг рузк а на откосе котлована

7 .16 . При внешних трубчатых дренажах приходится откачивать бόльший приток подземных вод, чем при использ овании внут рик отл ованны х дренажей и водоотливе непосредственно из котлована. Вн ешние дренажи не затрудняют производство земляных и других строительных работ в котловане, однако их устройство требует значительных затрат. Поэтому внешние трубчатые дренажи так же, как и гал ерейны е, целесообразно предусматривать для строительного водопони жени я в основном в случаях, когда они могут быть использованы и для постоянной эксплуатации.

Дл я строительного водопонижения можно предусматривать линейные и контурные (кольцевые) траншейные и трубчатые дренажи.

Пример 22 . Комплекс подземных сооружений, включающий корпуса мокрой магнитной сепарации, пу льпо-насос ной и вакуум-насосной, имеет площадь размером 280×170 м, заглубляется на 6 ,8 - 18 ,4 м от поверхности и должен быть возведен за 2 ,5 года.

Площадка строительства сложена грунтами: слоем насыпного грунта толщиной 1 - 2 м, под которым залегает насыщенная водой толща переслаивающихся глинистых и тонких песчаных прослойков - 4 - 6 м, подстилающаяся на глубине 6 - 7 м от поверхности з емли водоупорными глинами. Уровень подземных вод - на глубине 2 м от поверхности земли.

Требуется выбрать систему ст роительного водопонижения, позволяющую вести насухо разработку котлована экскаваторами с погрузкой на автомобильный транспорт. В этих услов иях необходимо предотвратить фильтрацию через откосы котлована в верхней толще переслаивающихся глинистых и песчаных грунтов.

Решить эту задачу можно с помощью вакуумных иг лофильт ровы х установок. Однако их эксплуатация на протяжении 2 ,5 лет потребовала бы значительных затрат. Поэтому принимается решение, обеспечивающее полный перехват фильтрационного потока через откосы с помощью горизонтального трубчатого дренажа на контакте водоносных грунтов с подстилающими глинами в сочетании с пластовым дренажем на откосах котлована.

Дренаж (черт. 86,а , б) должен быть предусмотрен по всему периметру котлована. Для отвода дренажных вод предусматриваем две автоматиз ированные насосные станции (черт. 87), каждая из которых укомплектована двумя насосами. Заливка насосов предусматривается по напорному трубопроводу из заливочного бака.

Черт. 86 . Осушение котлована с применени ем трубчатого дренажа

а - план трубчатого дренажа; б - конструкция трубч а того дренажа; 1 - дренажные насосные станции; 2 - смотровые колодцы; 3 - трасса трубчатого дренажа; 4 - труба под съездом; 5 - дренажная труба; 6 - гравий (щебень); 7 - местный песчаный грунт; 8 - песок

Черт. 87 . Автомати зи рованная дрен ажн ая насосн ая стан ция

1 - приемный клапан с сеткой; 2 - н асосный агрегат; 3 - напорный трубопровод; 4 - заливочный бак; 5 - металлический воз духовод; 6 - крышка люка; 7 - деревянный воз духовод; 8 - подводящий коллектор; 9 - вса сывающий трубопровод; 10 - датчики уровней

Особое значе н ие имеет порядок работ по устройству дренажа. Вначал е должны быть сооружены насосные станции, которые размещ аются на участках понижения кровли водоупорных глин.

Сооружать насосные станции целесообразно способом опускного колодца. После опускания колодца и выполнения основных внутренних работ следует начать отрывку траншеи для дренажа с пологим наружным откосом, который будет существовать весь период прои з водства работ в котловане, и более крутым временным откосом со стороны котлована. Разработку траншеи для дренажа следует вести с обеих сторон насосных в направлении от них к водоразделам, обеспечивая таким образом сток воды из траншеи в зумпф насосной станц ии, которая будет служить для откачки подземных вод с самого начала и до конца строительства подз емного комплекса. Укладку трубчатого дренажа следует вести в обратном порядке, т.е. от верхних отметок к нижним, чтобы исключить сток грязной воды по дренажу.

Объем выемки траншеи полностью входит в объем котлована , который в дальнейшем разрабатывается по мере готовности дренажа, затем выполняются другие строительные работы в котловане.

Дренаж котлована можно осуществлять в период эксплуатации строящегося сооружения.

7 .17 . Иглофильтры, представляющие собой часто расположенные скважины с трубчатыми водоприемниками малого диаметра, соединенные общим всасывающим коллектором с центральной (для группы иглофиль тров) насосной станцией, откачивающей поступающую в них воду, или имеющие индивидуальные эжекто рны е водоподъемники и центральную высоконапорную насосную станцию для подачи рабочей воды к эжекторам, являются важнейшим средством строительного водопо ниж ени я и могут быть предусмотрены для создания внешних и внут рик отл ованны х линейных (черт. 88) и контурных (черт. 89) водопони зит ельны х систем соответственно требованиям пп. 2 .20 , 2 .21 СНиП 2.06.14-85.

Как правило , следует предусматривать погружение иглофильтров в грунт гидравлическим способом. При этом образуется скважина, диаметр которой значительно больше диаметра иглофильтра, зазор в скважине между грунтом и иглофильтром следует, как правил о, заполнять песком. В верхней части скважины целесообразно предусмотреть глиняный тампон. В крупнозернистых грунтах, не требующих применения обсыпки, допускается з аполнение скважины просто оплывающим грунтом, если это не опасно для рядом расположенных сооружений.

В случае п рорезани я иглофильтрами т рудн оразмы ваемого грунта следует предусматривать бурение для них специальных скважин.

Извлечение иглофильтров производится с подмывом для уменьшения сил трения по боковой поверхности иглы.

При необходимости водопони жени я в слабопроницаемых грунтах, ниже которых залегает более водопроницаемый слой, иглофильтры следует з аглублять в нижний слой (черт. 90) с обязательным выполнением обсыпки по всей высоте скважины.

Черт. 88 . Линейн ая си стема и глофиль тров

1 - крепле н ие тран шеи; 2 - иглофильтры; 3 - соединительный шланг; 4 - всасывающ ий коллектор; 5 - гофрированный шланг; 6 - н асосн ый агрегат ЛИУ ; 7 - напорный трубопровод; 8 - сбросн ой трубопровод; 9 - пониженный уровень подз емных вод

Черт. 89 . Кон турная система и гл офи ль тров

1 - насосный агрегат; 2 - иглофильтры; 3 - напор н ый трубопровод; 4 - сбросной трубопровод; 5 - дренажная пригруз ка; 6 - пониженный уровень подземных вод

Черт. 90 . Схема пон ижен ия и глофильтрами в двухслойн ой среде

1 - сброс н ой трубопровод; 2 - н апорный тру бопровод; 3 - насосный агрегат; 4 - всасывающий коллектор; 5 - глиняный тампон; 6 - пес чано-г рав ийн ая обсыпка; 7 - иглофильтр; 8 - пониженный уровень подземных вод

При требуемых зна ч ительных глубинах понижения уровня подземных вод иглофил ьтры могут предусматриваться, принимая ступенчатую схему водопони жени я с помощью ярусных систем (черт. 91). При этом, как правило, целесообразен следующий порядок производства работ.

Сначала вводится в действие первый самый верхний (ближайший к поверхности земли) ярус иглофильтров. Под его защитой отрывается первый (верхний) уступ котлована и монтируется второй ярус иглофильтров, после ввода в действие которого отрывается второй уступ котлована и т.д. Во многих случаях при вводе в действие каждого последующего яруса иглофильтров предыдущий ярус может быть демонтирован , но иногда (например, при больших расстояниях по горизонтали между иглофильтрами разных ярусов или при наличии водоупорных прослоек между двумя ярусами установки иглофильтров) эксплуатируются одновременн о иглофильтры двух и более ярусов.

Че рт . 91 . Схема ярусн ого водопонижения иглофильтрами

1 - конечное положение депр е сси онной поверхности подземных вод; 2 - иглофильтры нижнего яруса; 3 - иглофильтры верхнего яруса

7.18 . Выбор оборудования и числа насосных агрегатов определяется величиной ожидаемого притока подземных вод и требованиями, связанными с ограничением длины коллектора, обслуживаемого одним на сосным агрегатом (см. разд. 14).

При малых понижениях уровня подземных вод и небольших коэффициентах фильтрации решающей величиной при выборе числа насосов является предельная длина коллектора , обслуживаемая одним насосом. В этом случае насосы работают с недогрузкой по производительности. Наоборот, при больших коэффициентах фильтрации и больших понижениях решающей является величина притока. Длина коллектора, приходящаяся на один насос, в этих случаях бывает меньше предельной.

Выбор расстояния (шага) между иглофильтрами, принимаемого кратным расстоянию между штуцерами коллектора , производится в зависимости от величины расчетной производительности одного, иглофильтра и разности уровней в нем и в центре котлована. Верх фильтрового звена должен быть расположен ниже расчетного уровня воды в скважине.

7 .19 . Аналогично применению иглофильтров могут быть использованы горизонтальные и неглубокие (до 7 - 8 м) вертикальные и наклонные буровые скважины, оборудованные фильтрами, которые можно объединять в группы и с помощью всасывающего коллектора подключать к насосным агрегатам иг лофил ьт ровы х систем.

Иг лофил ьт ровы е установки всех видов допускается предусматривать для гравитационного водопонижения в разных грунтовых условиях. При этом необходимо учитывать, что установки с насосными агрег атами, имеющими небольшую производительность по воздуху, часто неэффективны в грунтах с коэффициентами фильтрации меньше 2 м/ сут и их можно предусматривать только при наличии положительных опытных данных.

Как правило, в грунтах с коэффициентами фильтрации менее 2 м/сут следует проектировать вакуумное водопони жени е установками типа УВВ, УЗВМ, Э И, Э ВВУ и д р.

7 .20 . Основной особенностью, отличающей вакуумное водопонижение от гравитационного (обычного), является создание на н аружных поверхностях водоприемных устройств устойчивого вакуума.

Ва куу ми ро ван ие водон асы щенны х грунтов применяется для усиления эффекта отбора воды в сложных гидрогеологических условиях - при малой водопроницаемости, низкой водоотдаче и неоднородном сложении грунтов, в частности, при переслаивании водоносных и водоупорных слоев.

7.21. При проектировании вакуумного водопони жени я на линейно протяженных объектах (каналах, траншеях, тоннелях мелкого заложения и т.п.) иглофильтры следует располагать с обеих сторон сооружения. При защите котлованов установки УВВ размещаются по кольцевой схеме.

Коллекторы и насосные агрегаты необходимо располагать на высоте не более 7 - 7 ,5 м над дном котлован а при залегании водоуп ора на глубине до 9 м от поверхности земли и на высоте 6,5 - 7 м над дном котлована при более глубоком зале гании водоупора.

Вокруг иглофильтров следует предусматривать устройство обсыпки из чистого песка с частицами размерами 0 ,5 - 2 мм. Указания по высоте обсыпки - см. разд. 15.

7 .22 . Можно предусматривать строител ьное водо пониж ени е с помощ ью иглофильтров в грунтах с коэффиц иентом фильтрации менее 0 ,1 м/су т, применяя электроосмос - электроосушение, при котором отсасывание воды из грунта происходит под действием электроосмотических сил, возникающих при пропускании через грунт постоянного тока.

Системы электроосушения состоят из двух рядов электродов (черт. 92 ): с внешней стороны иглофильтры (катоды), из которых производят отбор воды, а с внутренней - металлические трубы (аноды).

Черт. 92 . Схема эл ект роосушения грунтов

1 - н асосн ый агрегат; 2 - двигател ь- генератор; 3 - в са сывающи й коллектор; 4 - иглофи льтры- катоды; 5 - трубы- аноды; 6 - пон иженн ый уровен ь подземных вод

Иглофильтры (катоды) следует предусматривать по периметру котлована на расстоянии 0 ,75 - 1,5 м один от другого и на расстоянии 1,5 м от бровки котлована. Глубина погруже ния иглофильтров должна быть не менее чем на 3 м ниже проектного пониженного уровня подземных вод.

Электроды (аноды) следует предусматривать с тем же шагом , что и иглофил ьтры (катоды), в шахматном порядке с ними. Расстояние между рядами электродов (иглофильтров и труб) должно быть 0 ,8 м .

Глубина погружения электродов (анодов) должна соответствовать глубине погружения иглофильтров. Электроды должны выступать на 0 ,2 - 0 ,4 м над поверхностью земли.

Рабочее напряжение электрической установки по прави л ам безопасности производства работ следует принимать 40 - 60 В.

Время от начала включения электрического тока до начала проходки котлована составляет около трех суток. Да л ьнейший период электроосушения соответствует сроку производства строительных работ в котловане.

Электроосушение допускается предусматривать в не з асе ленных грунтах с удельным электрическим сопротивлением свыше 500 Ом·см при ширине котлована не более 4 м.

Перечень основного оборудования установки электроосушения приведен в табл. 13.

Таблица 13

Оборудование

Число

Легкая игл офильт ровая установка УВВ-З А-6 КМ , компл .

1

Трубы для анодов диаметром 38 мм, длиной 7 м, шт.

100

Арма т урная сталь диаметром 10 - 12 мм, кг

100

Генератор постоянного тока (или выпрямитель) на 200 А при напряжении выхода до 60 В, шт.

1

Электро щ ит управления, шт.

1

Амперметр постоянного тока со шкалой до 1000 А, шт.

1

Вольтметр постоянного тока со шкалой до 100 В, шт.

1

7.23 . Во допонизит ель ные скважины - открытые (соединяющиеся с атмосферой), оборудованные насосами, самоизливающиеся, водо поглощ ающи е и сквозные фильтры, а также вакуумные (герметизированные) с погружными насосами следует предусматривать для строительного водопони жени я в условиях, соответствующих положениям п. 2 .10 СНиП 2.06.14-85.

7.24 . Открытые и вакуумные водопони зител ьны е скважины, оборудованные насосами, как правило, целесообраз ны в линейных, кольцевых, неполно-кольцевых и групповых системах при требуемой глубине понижения уровня подземных вод более 4 м, но в некоторых случаях (например, при больших размерах осушаемой территории, при больших притоках и др.) могут иметь преимущества по сравнению с другими видами защиты и при меньшей глубине требуемого водопонижения.

Скважины, оборудованные насосами, являются основным средством для создания с к важинны х водо пони зит ельны х систем. Такие скважины можно размещать и в котловане, предусматривая их выполнение с берм или со дна котлована, но в основном их следует использовать для устройства внешних водопони зит ельны х систем, удобных в эксплуатации и не вызывающих стеснений для производства з емляных и других строительных работ на промышленных, гражданских, гидротехнических и транспортных объектах разных конфигураций в плане и различных по степени заглубления, в том числе и систем, расположенных на территориях действующих предприятий и городов.

7.25 . Самоизливающиеся скважины с и зли вом через устье экономичны в эксплуатации, т ак как в ода от них отводится к централизованным насосным станциям в открытых или подземных выработках. В системах строительного водопонижения они применяются главным образом для снятия избыточного напора в водоносных слоях, залегающих ниже зоны работ, и для борьбы с фильтрацией через откосы. Другие виды самоизливающихся скважин используются для строительного водопонижения, когда они предусмотре ны в постоянных дренажных си стемах (см. разд. 8 ) и есть возможность их заблаговременного ввода в действие.

7.26 . Самоизливающиеся скважины для снятия избыточного напора в нижележащих водоносных слоях назначаются дл я предотвращения опасных прорывов напорных вод в котл ован, а также с целью предохранения от нарушения устойчивости грунтов и их разуплотнения в основаниях сооружений. Такие скважины бурятся с поверхности земли, с берм или со дна котлована и из горных выработок вертикально или под небольшим углом к вертикали. Они могут служить основным или резервным средством дл я снятия избыточного напора под дном котлована или горной выработки.

Число самоизливающихся скважин и такие их параметры, как диаметр, дл ина фильтрового звена, состав фильтровой обсыпки, отметка устья, определяются расчетом с учетом отметки и зли ва воды и гидравлических потерь напора в них.

Размещение самоизливающихся скважин выбирается с учетом местных гидрогеологических условий, а также условий производства работ (конфигурации котлована, траншей, подземных выработок, размещения оборудования, трасс движения механизмов и транспорта).

Самоизливающиеся скважины должны быть заглублены в достаточно водообил ьную зону водоносного слоя, для снятия напора в котором они предназначены.

7 .27 . Самоизливающиеся горизонтальные или слабо наклонные к горизонту скважины, устраиваемые с берм на откосах, предназначаются для забора воды из глубины грунтового массива и устранения открытой фильтрации через грунт. Они применяются для защиты долго существующих откосов в котлованах и карьерах, отрытых под защитой других средств, а также природных склонов. Иногда они служат основным средством водопониж ения . Это может оказа ться целесообразным на природных склонах и в ряде случаев в котлованах и карьерах после их отрывки на втором этапе работ.

Устройство горизонтальных скважин в этом случае является одним из решений, сравниваемых с устройством дренажа, п риг ру зо к на откосах и др. Горизонтальные скважины, требующие дл я своего содержания меньших затрат, чем водопони зит ельны е скважины, оборудованные глубинными насосами, могут их заменить после отрывки котлована, если за период работы их устройство окажется экономически выгодным.

Применение горизонтальных скважин в котлованах возможно и как вспомогательное средство для устран ения фильтрации через участки откосов над водоупорными слоями, в местах сосредоточенных выходов воды на откосы и т.п.

Применение горизонтальных скважин резко сокращает фильтрацию воды через откосы, а вместе с ней и вынос грунта фильтрующейся водой (суффозию), что способствует повышению устойчивости откосов.

Бурение горизонтальных скважин на откосах котлованов целесообразно производить гидравлическим способом с одновременным вдавливанием фильтровой колонны в грунт с помощью специальных станков.

7 .28 . Во допоглощ ающи е скважины можно предусматривать в тех случаях, когда верхний водоносный слой хорошо отдает воду и имеет достаточную толщину ниже той отметки, до которой т ребуется понизить уровень подземных вод, а нижележащие грунты обладают достаточно высокой поглощающей способностью, и разность пьезометрических уровней воды в верхнем и нижнем слоях значительна.

При соблюдении этих условий необходимо правильно подобрать фильтры для верхнего (водоносного) и поглощающего слоев грунта с учетом разных сопротивлений на входе воды в скважину и на выходе из нее и обычн о небольших градиентов напора подземных вод, отбираемых скважиной.

7.29 . Сквозные фильтры устраиваются при н аличии г ал ерей ного дренажа и подземных выработок и соответственно могут предусматриваться в системах строительного водопонижения, если имеется возможность использовать указанные устройства.

Пример 23 . Вблизи устья реки необходимо построить гидротехническое сооружение, заглубленное на 20 м ниже поверхности земли и на 16 м ниже уровня подземных вод, практически совпадающего с уровнем воды в реке.

Геологическое строение грунтовой толщи на участке строительства следующее:

вверху залегает слой мелких песков с глинистыми прослойками высотой 7 м; ниже расположены глинистые илы , содержащие тонкие прослойки песков и подстилающиеся слоем песков средней крупности и крупных; все грунты насыщены водой; уровень подземных вод в нижних песках, активно гидравлически связанных с рекой, совпадает с уровнем воды в реке и в верхних слоях песков.

Требуется определить систему водопонижения и увязать ее с производством строительных работ в котловане, отрывка которого принята подводным способом земснарядом с глубиной черпания до 6 м (разработка толщи ил ов ведется уступами по 3 м), а сооружение располагается на песчаной подушке.

Задачи по защите котлована от подземных вод:

при понижении уровня воды в котлован е в пределах верхнего слоя мелких, с прослойками илистых, песков необходимо снизить до минимума фильтрацию через откосы, во избежание их оплывания;

необходимо снизить напор в подстилающих песках к моменту, когда вес грунта и воды над подошвой практически непроницаемых илов уравняется с напором на нее подземных вод, заключенных в нижних песках, учитывая, что понижение уровня в котловане не повлечет за собой снижения уровня в нижних песках;

следует обезопасить котлован от суффозии при возможн ой фильтрации подземных вод через откосы из песчаных прослойков, расположенных в толще илов;

поступающая в котлован вода должна быть удалена.

Для решения этих задач предусматриваются (черт. 93):

к онту рн ая иг лофил ьтро вая система дл я пере хвата фил ьтрационн ого потока в верхних песках;

контурная система в о допони зительны х скважин, оборудованных погружными насосами, дл я снятия напора в нижних песках, сооружаемая с бермы, устраиваемой на 1 м выше кровли глин;

отсыпка песка для пр иг ру зк и откосов в ил ах, соединяющаяся с песчаной подушкой в основании сооружения;

контурная иглофильтровая система на дне котлована для откачки воды, проникающей в песчаную отсыпку на откосах и в основании сооружения (при действии этой установки верхний ярус иглофильтров может быть отключен );

резервные самоизливающиеся скважины для снятия напора в нижних песках в случае отключения (например и з -за дефицита электроэнергии) погружных насосов.

Черт. 93 . Си сте ма водопониж ения с при мен ен ием рез ервн ых с амоизли вающи хся ск важин

1 - и глофи льтры; 2 - скважины, оборуд ова нные насосами ; 3 - п риг рузки и з песка; 4 - с амоизли вающи ес я резервные ск важин ы; 5 - контур строящегося сооружения

Следует отметить, что работа одних только самоизливающихся скважин (без скважин с погружными насосами) не гарантирует от прорывов воды из нижних песков через дно котлована из-за недостаточной фильтрационной устойчивости слоя ил ов , содержащих песчаные прослойки.

Самоизливающиеся скважины могут быть выполнены со дна котлована после е г о осушения в случае бесперебойной работы водопонизительных скважин с погружными насосами. В противном случае, самоизливающиеся скважины должны быть выполнены заблаговременно, и по мере понижения уровня воды в котловане их над фильт ро вые трубы надо будет срезать.

8. ПОСТОЯННЫЕ ВОДОПОНИЗИТЕЛЬНЫЕ (ДРЕНАЖНЫЕ) СИСТЕМЫ

8 .1 . Дренажные системы, предназначенные для постоянной защиты от подземных вод зданий и сооружений, могут быть предусмотрены всех видов, указанных в п. 6.7, с учетом условий их применения при проектировании (соответственно см. табл. 12):

сооружений, заглубляемых ниже за л егания подземных вод, с учетом прогнозируемого их уровня и химического состава;

мероприятий по предотвращению подтопления подземных помещений или проникновения в них воды, при и з менении или прогнозе изменения гидрогеологической обстановки на застроенных территориях;

гидротехнических сооружений и противоопол з невых мероприятий;

во всех других случаях, когда требуется снижение и постоянное поддержание в сниженном положении уровня подземных вод .

8.2 . Применение для дренажных систем траншейных дренажей (дренажных траншей) можно предусматривать лишь в случаях, когда их размещение, требующее много места и осложняющее транспортные коммуникации, не вызывает эксплуатационных затрудн ений.

При проектировании необходимо также учитывать, что открытые траншеи требуют при эксплуатации существенных затрат на поддержание их в рабочем состоянии.

Закрытые беструбчатые дренажи л ишены вышеуказанных недостатков, но они недостаточно надежны при длительной эксплуатации, так как фильтрующий материал со временем кол ьмати руетс я. Беструбчатые дренажи целесообразно предусматривать на оползневых склонах на период стабилизации ополз ня.

8.3 . Трубчатые дренажи разных типов можно предусматривать в линейных и контурных дренажных системах в различных грунтовых условиях:

совершенного типа (расположенные на водоупорном грунте с песчаной обсыпкой, выведенной выше уровня подземных вод на 0,5 м) - во всех водоносных грунтах без ограничений;

несовершенного типа - как правило в грунтах с коэффициентом фильтрации 2 м/сут и при меньших значениях коэффициента фильтрации при наличии опытных данных, подтверждающих эффективность принимаемого проектного решения.

Пример 24 . Площадка строительства металлургического завода расположена на берегу моря у устья реки. Фундаменты и подземные сооружения закладываются в толще песков мелких и средней крупности , водоносных, подстилаемых на глубине 20 - 30 м от носительно водоупорным слоем песчаников. Подз емн ые воды имеют свободное зеркало на отметке « нуль» у побережья и на 3 м выше - на расстоянии 3 км от него с сезонным колебанием в пределах 1 - 1,5 м. Средний коэффициент фильтрации песков 15 м/сут .

Требуется определить защиту от подземных вод с помощью во до понижения подземных и з аглубленных сооружений группы прокатных цехов, заглубляемых до 10 м от поверхности земли и до 8 м от уровня подземных вод, расположенных на площади раз мером 510 ×550 м.

Нали ч ие значительной толщи хорошо фильтрующих песков позволит получить значительную эффективность искусственного понижения уровня подземных вод любыми средствами. Принимая во внимание, что в данных условиях самотечный водоотвод с требуемых глубин невозможен, дренажная система для постоянного понижения уровня подземных вод должна быть запроектирована с водоотливом, который целесообразно предусматривать централизованным.

Постоянную защиту подземного хозяйства прокатных цехов целесообразно осуществлять с помощью трубчатого дренажа в виде контурных дренажных систем со специальными дренажными насосными станциями (черт. 94 ).

Ввиду большой площади , занимаемой цехами, следует предусматривать разделение системы на три водо пони зит ел ьны х контура. Это позволит выполнять строительство очередями и потребует менее глубокого (чем при одном контуре) заложения дрен.

Кроме того, необходимо предусматривать дополнительные поперечные перепускные дрены (см. черт. 94,а ), чтобы при выходе из строя отдельных участков дренажа дренируемые им воды можно было временно перепускать (при подъеме уровня в дренаже на 50 - 70 см) к другой насосной станции.

Дренажная система прокатных цехов должна быть использована в системе строительного водопонижения на п л ощадке строительства завода и в системе постоянной защиты его заглубленных сооружений. Очередность строительства и ввода в действие отдельных участков дренажной системы прокатных цехов должна быть принята с учетом сроков строительства, методов защиты других заглубленных и подземных сооружений завода, необходимого для каждого этапа строительства эффекта водопонижения и обеспечения минимальных суммарных затрат по водопони жению на строительной площадке.

8 .4 . Трубчатый дренаж в определенных случаях (например, при защите от подтопления существующих подземных и заглубленных сооружений из-за непредвиденного подъема уровня подземных вод в слабонепроницаемых грунтах) можно предусматривать герметизированным для осуществления вакуумного водопонижения.

Вакуумный дренаж (см. разд. 11) можно предусматривать и в хорошо проницаемых грунтах в случаях необходимост и:

более глубокого снижения уровня подземных вод;

большего снижения влажности грунта;

сокра щ ения времени осушения по сравнению с использованием гравитационного дренажа.

Черт. 94 . Схема во допон изит ельно й си стемы на пл оща дке металлургического з авода и конструкция трубчатого дрен ажа

а - схема во допони зительн ой системы; б - конструкция трубчатого дренажа со смотровым колодцем; 1 - произ водственные зд ания; 2 - дренажные насосные станции; 3 - перепускная трубчатая дрена; 4 - тоннел ь; 5 - трубчатая дрена; 6 - смотровой колодец; 7 - пониженн ый уров ень подземных вод; 8 - рабочая камера смотрового колодца; 9 - раструбные железобетонные трубы d = 700 мм; 10 - чуг унный люк; 11 - пол цеха; 12 - сбросная железобетонная плита толщиной 150 мм; 13 - чугунная перфорированная труба d = 400 мм; 14 - щебень фракцией 3 - 25 мм; 15 - песок крупностью 0 ,6 - 3 мм

8.5. Г ал ерейный дренаж в зависимости от местн ых условий в виде дренажных гал ерей (см. разд. 11 ) или подземных горных выработок (см. разд. 4 ) следует предусматривать при требовании особо надежной долголетней эксплуатации, если при выходе дренажа из строя его переустройство невозможно; при возможности выполнения дренажа только подземным способом; когда по природным условиям он имеет экономические преимущества по сравнению с другими во д опони зительны ми устройствами; если по условиям залегания и по характеру водоносных слоев целесообразно сочетать дренажные галереи со сквозными фильтрами, устраиваемыми с поверхности, и со скважинами, забуриваемыми из подз емных галерей под различными углами.

Дренажные галереи полупроходного сечения (высотой 0,9 - 1,2 м) допускается предусматривать, если их эксплуатация не требует частых осмотров и сложных ремонтов.

Пример 25 . Территория санаторного комплекса включает развитый на морском береговом склоне активный оползень (черт. 95 ).

Оползневое тело д л иной по склону около 1000 м, шириной от 200 м вверху до 600 м у уреза воды и толщиной 5 - 20 м представлено неоднородными суглинисто- щебеночными грунтами.

Сдвиг происходит по наклонной поверхности подстилающих оползневое тело сильно дислоцированных аргиллитов, трещиноватых и содержащих подземные воды, насыщающие также и оползающие грунты. На участках преобладания глинистых грунтов в оползневом теле воды аргиллитов приобретают напорный характер. Наряду с этим в оползне встречаются водооб ил ьны е дресвяно-щебеночные линзы, имеющие непосредственную гидравлическую связь с водами трещиноватых аргиллитов.

В составе намеченного комплекса мероприятий, направленных на стабилизацию оползневого процесса, предусмотрено водопо ни жени е. Необходимо выбрать эффективную дренажн ую систему дл я снижения нап ора подз емных вод и фильтрационного давления на ополз невое тело.

Ч е рт . 95 . Гал ерейный д ренаж на оползневом склон е

1 - оползневые су г линки с дрес вой и щебнем; 2 - г рав елисты е пески; 3 - аргиллиты; 4 - гал ерейный дренаж с самоизлива ющимися скважинами; 5 - оползнев ые подвижки; 6 - водообильные зон ы; 7 - гран иц а акти вного оползня; 8 - непониженный уровень подземных вод; 9 - пониженный уровень подземных вод

Аргиллиты, в том числе и си л ьно дисл оцированные, трещиноватые, как слоистые породы гораздо более проницаемы по напластованию, чем в перпендикул ярном к напластованию направлении, поэтому из них легче всего отбирать воду с помощью непрерывного линей ного дренажа (траншейного, трубчатого, г ал ерейн ого), пройденного в крест простирания и слоистости пород. Эти аргиллиты характеризуются как слабопроницаемые породы. Как слабопроницаемые характеризуются в основном и грунты, слагающие оползневое тело, за исключением линз с преобладанием дресвяно- щебеночных фракций.

Для решения поставленной задачи необходимо снижение напора в аргиллитах и осушение оползневого тела , а для этого необходимо отбирать воду и из вышележащих грунтов.

Учитывая вышеизложенное, предусматриваем:

га л ерейный дренаж в виде горных выработок с водопроницаемой крепью в аргил литах; трассы горных выработок проводим так, чтобы они пересекали напластования аргиллитов и проходили бы под оползневым телом по всей его ширине, пересекая поток подземных вод, по возможности, под линзами в одоо бил ьны х грунтов (см. черт. 95);

проходку горных выработок предусматри в аем из двух штолен со сбой кой, обеспечивая по готовности выработок сквозную вентиляцию и два выхода из выработок; на период проходки выработок предусматриваем дополнительные вентиляционные скважины;

кроме этого, для усиления водозабора из аргиллитов и осушения покрывающих грунтов предусматриваем самоизливающиеся скважины, забуриваемые из горных выработок, и сквозные фильтры.

8 .6 . Пл астовые дренажи следует предусматривать:

для защиты подземных и заглубленных сооружений в слабопроницаемых водо н осных грунтах и в сухих грунтах, когда имеется опасность подъема уровня подземных вод и подтопления подземных помещений при их эксплуатации;

для защиты от суффозии грунта на фильтрующих откосах гидротехнических сооружений, выемок (например, для транспортных коммуникаций, карьеров и др.) и оползневых склонов;

для осушения и ускорения консолидации намывных и, при необходимости, насыпных грунтовых толщ.

Пример 26 . Промышленное здание длиной 600 м имеет в своих торцевых частях заглубленные на 10 м (от поверхности земли) подвальные помещения с размерами в пл ане 50 ×80 и 50 ×100 м, соединенные друг с другом заглубленным тоннелем шириной 20 м. Здание проектируется на территории, сложенной следующими грунтами (сверху вниз): насыпными с толщиной слоя до 2 м; песками мелкими, пыл еваты ми с прослойками супесей общей толщиной слоя от 9 м на одном конце здания до 16 м - на другом, со средним значением коэффициента фильтрации 1 ,8 м/сут ; суглинками с гравием и галькой , имеющими коэффициент фильтрации 0,3 м/ сут, подстилающимися на глубине 20 - 25 м водоупорными глинами. Уровень подземных вод расположен на глубине 2 м от поверхности земли.

Требуется запроект и ровать рациональную дренажную систему здания.

В этих условиях большинство видов дре н ажей были бы недостаточно эффективны. В частности, применение трубчатого дренажа позволило бы получить обеспеченн ую защиту от подтопления подземных помещении при заложении трубчатых дрен на глубине 20 - 25 м на слое водоупорных глин или на меньшей глубине в виде вакуумного дренажа. Однако такой вариант потребует увеличения затрат.

Радика л ьное решение з ащиты достигается путем устройства пластового дренажа в основании сооружения и пристенных дренажей (черт. 96).

Пл асто вый дрен аж принимаем в виде сплошной двухслойной постели, укладываемой под подвалом по дну котлована. Нижний слой дренажн ой постели должен быть выполнен из чистого песка средней крупности толщиной слоя 10 см. Верхний водопро водящий слой из щебня или гравия с минимальной толщиной 150 мм.

Во избежание засорения и нарушения пластового дренажа в процессе производства общестроительных работ необходимо дренажную постель прикрыть сверху двумя слоями рубероида.

С наружной стороны стен подвала , заглубленных ниже расчетного уровня подземных вод, предусматриваем устройство пристенн ого дренажа из фил ьтрующих ке рам зит обетонны х плит.

Отвод каптируемых дренажами подземных вод принимаем по самотеч н ой трубчатой дрене из керамических канализационных труб к приемным колодцам насосных станций. Насосные станции перекачивают дренажные воды в колодцы-гасители, откуда они самотеком поступают в дождевую канализацию.

8 .7 . В дренажных системах в зависимости от обстоятельств можн о предусматривать использование водопони зит ельны х скважин всех видов.

Водопо ни зит ельны е скважины, оборудуемые индивидуальн ыми насосами, целесообразн о применять дл я периода эксплуатации промышленных и гражданских объектов:

когда необходимость защиты подземных и заглубленных сооружений выявилась на уже застроен н ой территории и устройство различных видов дренажей представляет значительные трудности;

при необходимости понижения уровня подземных вод до значительных глубин;

во всех других случаях, к огда это устанавливается на основании соответствующего технико-экономического анализа.

В о допогл ощ ающи е скважины можно использовать дл я постоянной эксплуатации в тех же условиях, что и при строительном водопони жении (см. п. 7.25).

Сквозные фильтры, предназначенные для использования в сочетании с подземными дренажными выработками и га л ерейны ми дренажами, так же как и эти устройства, следует п редусматривать при наличии условий, указанных в п. 8.5.

Самоизливающиеся скважины целесообразно предусматривать в дренажн ых системах земляных сооружений и природных склонов (см. п. 7.24) в условиях, указанных в п. 8.5, а также в так называемых системах лучевых водозаборов и сифонных дренажей.

Приведем примеры решений ск важинны х дренажных систем.

Пример 27 . Вблизи территории промышленного объ екта должно быть образовано водохранилище. Нормальный уровень воды в водохранилище будет превышать поверхность территории на 6 - 8 м.

Территория промышленного объекта площадью около 8 км2 расположена на первой надпойменной т еррасе левого низкого берега реки. Естественными границами его являются с одной стороны - река, с другой стороны - заболоченная лощина шириной до 100 м, окаймленная высоким (до 20 - 30 м) уступом второй надпойменной террасы.

Геологический разрез территории промышленног о объекта представлен в следующем виде: в верхней части разреза распространены линзы суглинков, образующие прерывистый суглинистый покров толщиной от 0,5 до 2 ,0 м, ниже залегают песчаные грунты, подстилаемые на глубине 45 м коренными глин ами .

Толща песчаных грунтов сложена: песками мелкими, глинистыми, местами переходящими в супеси; книзу крупность частиц песков возрастает, они переходят в средние и крупные, а непосредственно на кровле глин зал егает слой крупных песков толщиной 10 - 12 м с примесью гравия и гальки.

Уровень подземных вод до образования водохранилища находился на глубине 2 ,5 - 3 м от поверхности земли.

Коэффициенты фильтрации водоносной толщи изменяются от 3 - 4 в верхней части до 70 - 90 м/сут - в нижней.

Черт. 96 . Схема дрен ажных устройств подвала промышл енн ого зд ания

1 - сброс н ой трубопровод; 2 - колодец-гаситель; 3 - водоприемный колодец ; 4 - трубчатый дренаж; 5 - смотровой ко лодец ; 6 - дренажная насосная установка; 7 - пл астовый дренаж; 8 - пристенный дренаж из керамзито бетонны х фильтрующих плит; 9 - конструкц ия днищ а; 10 - бетонная подготовка; 11 - два слоя рубероида; 12 - щебень; 13 - песок; 14 - бетон; 15 - дренажная труба

Для защиты объекта от затопления при образовании водохранилища запроектирована земляная дамба, ограждающая территорию предприятия в виде полукольца; общая протяженность дамбы 8 км, высота 10 - 15 м, ширина по гребню 6 м, заложение откосов 1 :3 .

С низовой, обращенной к территории предприятия стороны дамбы, в ее основании предусмотрен трубчатый дренаж.

Запроектированный прид ам бо вы й дренаж предотвратит открытую фильтрацию воды из водохранилища через откосы дамбы, но не устранит возможности подтопления и заболачивания всей территории предприятия.

Требуется выбрать дренажную систему для з ащиты территории от подтопления и сохранения уровня подземных вод на прежних отметках.

Для нового строительства эту задачу целесообразнее было бы решать с помощью водопонизител ьны х устро й ств, рассредоточенн ых на территории и приурочиваемых к участкам подз емных и заг лу бл енны х сооружений, где требуются наибольшие понижения уровней подземных вод. Но при настоящем рассмотрении следует исходить из того, что на застроенной территории сооружение новых водо пони зител ьны х устройств именно там, где это особенно необходимо, и прокладка новых водоотв одящи х коммуникаций окажутся сопряженными со значительными трудностями. Поэтому защиту от подтопления необходимо решать с помощью водопони зительны х устройств, расположенных вне защищаемой территории.

В связи с этим предусматриваем береговую дренажную систему вдоль ограждающей дамбы примерно в 150 - 200 м от оси прид амбового дренажа. Понижение уровня подземных вод на этой линии должно быть достаточно глубоким, чтобы по всей площади защищаемой территории он не поднимался выше заданных отметок. По этой причине, а также учитывая целесообразность отбора воды из нижних, более проницаемых слоев песка, водопони зит ельны е устройства должны быть значительно заглублены. Очевидно, для создания намеченной дренажной системы следует применить во допони зит ел ьны е скважины.

Водо пони зит ел ьны е скважины целесообразно заглубить до водоуп ора и оборудовать достаточно длинным фильтровым звеном, что обеспечит их долголетнюю устойчивую работу. При этом система может быть решена с помощью как скважин, оборудованных индивидуальными насосами, так и самоизливающихся скважин, если обеспечить их из лив на дост аточно низкую отметку, например, в заглубленный коллектор.

В проекте обоснованный выбор должен быть сделан на основе соответствующего технико-экономического анализа. Здесь же, отдавая предпочтение централизованному водоотливу по сравнению с откачкой воды из скважин индивидуальными насосами, выбираем систему самоизливающихся скважин с и зли вом через сифон в коллектор.

Самоизливающиеся скважины располагаем по контуру полукольца (черт. 97 ). С помощью сифонной трубы скважины соединяются с коллектором, в котором поддерживается вакуум. Коллектор представляет собой стальной трубопровод, укладываемый в проходной галерее (черт. 98). Применение сифонной системы позволит значительно уменьшить глубину заложения коллекторов и создаст, кроме того, возможность свободного регулирования динамического уровня воды в подключенных к ним скважинах.

На трассе глубокого дренажа для откачки дренажных вод предусматриваем насосные станции, оборудованные центробежными водяными и воздушными насосами. Насосные станции должны бы т ь полностью автоматизированы.

С противоположной водохранилищу стороны для защиты от заболачивания территории предусматриваем глубокую канаву, совмещающую функции нагорной канавы и дренажной траншеи.

Пример 28 . Территория промышленного предприятия расположена в излучине водохранилища, образующего область питания , схематези руемую двумя взаимно перпендикулярными границами, отстоящими от границ про мплощ адк и на юге - на 4 км, на севере - на 5 км (черт. 99 ).

Коэффициенты фильтрации песчаной толщи, м/с ут : в верхней части - около 6 , в нижней - 50 , а залегающих выше суглинков - 0 ,01 и супесей - 0 ,5 . Взаимосвязь вод суг линист о-суп ес чаной толщи с водами подстилающих песков была установлена опытными откачками, при проведении которых из песков уровни воды в верхних супесях, хотя и с некоторым отставанием, но в общем достаточно активно следовали за уровнями воды в нижних песках.

Уровень воды в верхней (суглинисто - супесчаной) толще в процессе эксплуатации предприятия установился на одинаковой отметке - на глубине 8 м от поверхности земли. При этом происходит подтопление заглубленных помещений. Дл я нормальной эксплу ат ации п редприятия необходимо понизить уровень воды на всей площадке не менее чем на 3 м.

Решая задачу водопониж ени я, необходимо учитывать, что подземные воды нижних слоев песков используются для водоснабжения, а воды верхней суглинисто- супесчаной толщи питаются промышленными стоками и содержат вредные примеси. Поэтому нельзя допустить перетекания загрязненной воды из верхней водоносной толщи в нижние пески.

Однако на застроенной территории добиться осушения слабопроницаемых грунтов верхней водоносной толщи путем забора воды непосредственно из них затруднительно.

В связи с этим, основываясь на данных о взаимосвязи подземных вод всех слоев грунта, требуемое понижение уровня подземных вод может быть достигнуто откачкой из верхних слоев песков.

Черт. 97 . Схема дрен ажн ой си стемы для з ащиты от подтоплени я промышленного предприяти я

1 - з емл яная дамба; 2 - гл убокий дренаж с сифонным коллектором, уложенным в галерее; 3 - насосные станции для перекачки дренажных вод; 4 - открытая канава; 5 - п ри дамбо вый дренаж; 6 - галерея глубокого дренажа; 7 - водопони зит ельны е самоизливающиеся скважины; 8 - пониженный уровень подземных вод; 9 - песок; 10 - г равелистый песок; 11 - г лина

Черт. 98 . Га лерея си фонного колл ектора

1 - коллектор; 2 - галерея сифонного коллектора; 3 - смотровой колоде ц дренажа гал ереи; 4 - сопутствующий дренаж; 5 - водопони зит ельна я самоизливающаяся скважина; 6 - оголовок скважин ы

В соответствии с вышеизложенным, предусматриваем устройство в отдельных доступных местах водозаборных сооружений, которые могут быть выполнены как в виде лучевых водозаборов (черт. 100), так и в виде групп вертикальных водопони зит ельны х скважин, оборудованных насосами.

Черт. 99 . Схема к примеру 28

1 - за щ ищаемый объ ект; 2 - расчетный контур питания

Черт. 100 . Дренажн ая си стема з астроенной площадки с испол ьз овани ем лучевых водозаборов

1 - водозаборные сооружения; 2 - суглинок; 3 - супесь; 4 - пески с включением гравия; 5 - глина

ЧАСТЬ III. СООРУЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВА СИСТЕМ ЗАЩИТЫ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК, ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ОТ ПОДЗЕМНЫХ ВОД (К СНиП 2.06.14-85 И СНиП 2.02.01-83 )

9. ВОДОПОНИЗИТЕЛЬНЫЕ СКВАЖИНЫ

Виды скважин

9.1. Во допони зител ьны е скважины являются одним из наиболее распространенных средств водо пони жени я как в горном, так и в промышленном и гражданском строительстве.

Во до пони зительны е скважины следует предусматривать для образования кольцевых, неполно-кольцевых, линей ных ил и групповых водопони зител ьны х систем. В некоторых случаях также возможно использование одиночных скважин.

9.2 . В проекте следует предусматривать водо пони зит ельны е скважины, забуриваемые с учетом условий их устройства с поверхности земли, берм и дна открытых выработок, а также из подземных выработок. В зависимости от природных и эксплуатационных условий скважины могут быть открытые (сообщающиеся с атмосферой) ил и вакуумные (с загерметизированным устьем).

9.3 . Открытые водопонизительные скважины с учетом гидрогеологических условий и задач проектируемого водопони жени я могут быть предусмотрены: оборудованные насосами (или водоподъемниками других типов), водопоглощающи е, сквозные фильтры и самоизливающиеся (с излив ом через устье).

Вакуумные скважины, как правило, следует проектировать с погружными насосами (вакуум-концентрические скважины, оборудованные э жект орны ми иглофильтрами, приве дены в разд. 10).

9 .4 . При проектировании конструкций вод опони зительны х скважин следует учитывать вид скважин, их глубину, гидрогеологические условия строительства, применяемое оборудование и технологию производства работ при устройстве скважин.

В проекте должны быть предусмотрены возможности измерения в скважине уровней и температур подземных вод и осуществления отбора их проб для анализо в.

9.5 . Открытые и вакуумные Водопонизительные скважины, оборудованн ые насосами, водопоглощ ающи е скважины и сквозные фильтры, как правило, должны включать: систему соосны х обсадных колонн для закрепления ствола скважины и изоляции при необходимости осушаемого слоя от других водоносных слоев, пересекаемых скважиной; оголовок; фильтровую колонну с отстойником или выпуском и пес чан о-г равийную обсыпку вокруг фильтра.

9 .6 . Открытые и вакуумные Водопонизительные скважины, оборудованные насосами, должны быть снабжены манометром, задвижкой, обратным клапаном, краном для отбора проб воды и водомерным устройством, а вакуумные скважины, кроме того, вакуумметром и уровнемером.

В открытых скважинах (черт. 101) допускается предусматривать для замеров уровней воды, кроме уровнемеров, пьезометрические трубки, которыми в водопо низит ельны х си стемах могут быть оборудованы отдельные скважины (но не менее чем одна из десяти).

Черт. 101 . Открытая водопонизит ельн ая сква жи на, оборудуемая нас осом

1 - кондуктор; 2 - надфильт ровая колонна; 3 - направляющие фонари; 4 - отстойн ик; 5 - насосная установка; 6 - водоприемное покрыти е фи льтра; 7 - п ес чано-г равийн ая обсыпка; 8 - муфта; 9 - мест ный грунт; 10 - колонна водоподъемных труб; 11 - пьезометры

Пьезометрические трубки следует предусматривать для замера уровней воды в полости фильтровой колонны и в ее за т ру бном пространстве.

Вакуумные скважины (черт. 102) герметизируются крышкой, имеющей фланцевое соединение с оголовком скважины. В крышке должны быть предусмотрены сальники для пропуска кабелей, деталей оборудования и приборов (вакуумметра, манометра, уровнемера ).

Черт. 102 . Ва куумн ая водопони зит ельная скважи на

1 - маном е тр; 2 - вентиль; 3 - трубка вакуумметра; 4 - глиня ный тампон ; 5 - муфта; 6 - надфильт ровая труба; 7 - напорный трубопровод; 8 - фильтр; 9 - водо упор; 10 - кабель; 11 - стабилиз атор динамического уровня; 12 - обратный клапан; 13 - насос; 14 - кожух; 15 - электродвигатель; 16 - отстойник; 17 - муфта; 18 - трубка прибора для из мерения воды в скважине; 19 - трубка для по дключения вакуу мн асос а; 20 - крышка; 21 - вакуумметр

9 .7 . Оголовки скважин, оборудованных насосами, должны обеспечивать опору для монтажа насосного оборудования и предохранять от засорения скважин грунтом и случайными предметами с поверхности.

Оголовок водопонизител ьной скважины, оборудованной насосом, при расчетном сроке эксплуатации более одного года рекомендуется располагать в заглубленной камере или в наземном павильоне.

Фильтровую колонну следует проектировать из фильтровых звеньев и глухих труб. Нижняя глухая часть фильтровой колонны должна служить отстойником, который следует предусматривать глубиной 2 - 5 м в зависимости от ожидаемого объема поступления в скважину частиц грунта.

В случае размещения скважинн ого насоса ниже фильтра глубина отстойника должна быть увеличена с учетом высоты насоса.

9 .8 . Для откачки воды из скважин следует применять, как правило, ск важинн ые центробежные насосы с погружным электродвигателем или с двигателем, установленным над скважиной и соединенным с рабочим органом вертикальным трансмиссионным валом (табл. 14, черт. 103).

При необходимости (например, при отсутствии электроэнергии) могут быть использованы и другие водоподъемники (эрлифты, гидроэлеваторы, поршневые насосы).

Черт. 103 . График пол ей Q - H агрегатов типа Э ЦВ (ГОСТ 10428 -79 )

Таб ли ца 14

Марка насоса

Мощность электродвигателя, кВт

Длина н а соса, мм

Марка насоса

Мощность электродвигателя, кВт

Длина н а соса, мм

Агрегаты электронасосные центробежные с кв ажинны е дл я воды

1 ЭЦ В6-4-130

2,8

1700

1 ЭЦВ10-63 -150

45 ,0

2504

1 ЭЦВ6-4 -190

4,5

2041

2 ЭЦВ10-63 -150

45,0

2415

3 ЭЦ В6-6,3-85

2 ,8

1358

2 ЭЦВ10-63 -180

45 ,0

2500

4 ЭЦ В6-6,3-85

2,8

1484

Э ЦВ10-63 -110 ХТр

32 ,0

1998

3 ЭЦ В6-6,3-125

4 ,5

1564

1 ЭЦВ10-63 -270

65 ,0

3234

4 ЭЦ В6-6,3-125

4,5

1710

3 ЭЦВ10 -120-60

32 ,0

1803

1 ЭЦВ6-10 -50

2 ,8

1361

Э ЦВ10 -160-35 Г

22 ,0

1764

3 ЭЦВ6 -10-80

4,5

1415

Э ЦВ12-63 -520 Х

160 ,0

4267

1 ЭЦВ6-10-110

5,5

1713

1 ЭЦВ12 -160-65

45 ,0

1966

1 ЭЦВ6-10 -140

8 ,0

1891

1 ЭЦВ12 -160 -100

65 ,0

2157

1 ЭЦВ6 -10-185

8 ,0

2222

Э Ц В12 -160-140

90 ,0

2619

Э ЦВ6 -10 -235

11 ,0

2799

Э Ц В12 -160-140 ХГ

125 ,0

2805

3 ЭЦВ6-16 -50

4,5

1502

1 ЭЦВ12 -210 -25

22 ,0

1747

3 ЭЦВ6-16-75

5,5

1708

2 ЭЦ В12 -255 -30 Г

32 ,0

1602

Э ЦВ6-16-160 ХТрГ

16 ,0

2632

Э Ц В12 -375-60 ХТр

90 ,0

2487

3 ЭЦВ6 -16-140

11,0

1795

1 ЭЦВ14-120 -540 ХТрГ

260 ,0

7586

1 ЭЦВ8 -25 -100

11 ,0

1832

1 ЭЦВ14-210 -300 Х

250 ,0

4912

2 ЭЦВ8 -25 -100

11 ,0

1822

1 ЭЦ В16 -375 -175 Х

250 ,0

4301

2 ЭЦВ8-25 -150

16 ,0

2128

Агрегаты водоподъемные с электродвигателем над скважиной

1 ЭЦ В8 -25 -150 ХТрГ

22 ,0

2658

20 А-18 Х1 -1

75

2 ЭЦВ10-63-65

22 ,0

1720

20 А-18 Х1 -1

250

27210

2 ЭЦВ10-63 -110

32 ,0

2125

24 А-18 Х1 -1

250

83375

Примечан ия : 1 . Основные характеристики агрегатов ЭЦ В соответству ют ГОСТ 10428 -79 .

2 . Требуемый подпор для насосов марок от ЭЦ В6-4 -130 д о 1 ЭЦ В12 -210-25 - 1 м ; для 2 ЭЦ В12 -255 -30 Г и 1 ЭЦ В14-210-300 Х - 2 м; для ЭЦ В12 -375 -6О ХТр и 1 ЭЦ В16-375 -175 Х - 6 м.

3 . Буквы в марке означают: А - артезианский; В - водяной; Г - допускается повышенное содержание твердых механических примесей в воде; Тр - п опускается повышенная температура воды; Х - допускается химическая активность воды; Ц - центробежный; Э - с приводом от погружн ого электродвигателя.

4 . Числа в марке означают: первое (дл я насосов типа ЭЦВ - первое после букв) - вн утренний диаметр фильтровой колонны, уменьшенный в 25 раз и округл енный; второе - дл я насосов типа А - быстроходность, для насосов типа ЭЦВ - подача, м3/ч; третье - для насосов типа А - число корпусов насоса, для насосов типа ЭЦВ - напор, м. Дл я насосов типа ЭЦВ перед буквами ставится порядковый номер модернизации, например: 1 ЭЦВ12 -160-65 .

Насосы следует уста нав ли вать вн утри фильтровой колонны по возможности выше фильтра.

При необходимости разме щ ения погружного электродвигателя ниже фил ьтра в проекте следует предусматривать устройство, обеспечивающее циркуляцию поступающей в скважину воды вокруг корпуса двигателя для его охлаждения.

Типоразмер фильтровой колонны рекомендуется принимать следующий за минимально допустимым д л я выбранного насосного агрегата.

9 .9 . Во допоглощающи е скважины должны иметь фильтры в верхнем слое, осушаемом с их помощью, и в нижнем - для сброса воды. В нижней части скважин следует располагать отстойник, в верхней - оголовок.

Оголовок должен предохранять от засорения скважины с поверхности.

9 .10 . Сквозной фильтр (черт. 104) должен иметь фильтровую колонну только в пределах неустойчивых грунтов или скальной породы, если из нее возможен вынос нескальных грунтов, заполняющих трещины.

Фильтровые звенья следует предусматривать в нижней части каждого проре з аемого скважиной водоносного слоя.

Оголовок с крышкой, предохраняющей от попадания в скважину случайных предметов, должен возвышаться над поверхностью земли на 0 ,5 м.

В подземной выработке, в которую выводится сквозной фильтр, необходимо предусмотреть выпуск (см. разд. 4 ).

9 .11 . Самоизливающиеся скважины с и зли вом воды через устье могут быть:

вертикальные или расположенные под небольшим углом к вертикали, забуриваемые с поверхности в нижележащие (по отношению к горизонту заб у ри вани я) водоносные слои для снятия в них избыточного напора;

забуриваемые в водоносные слои из подземных выработок и галерей в разных направлениях для решения различных задач водоп о нижения ;

горизонталь ные или расположенные под небольшим углом к горизонту, забуриваемые или зал авливаемые с берм на откосах, со дна котлована или на природных склонах, как правило, в подошве водоносного слоя для забора воды из глубины грунтового массива;

лучевые, забуриваемые из колодцев (шахт) в радиальных направлениях (лучевые водозаборы), для сбора воды с большой площади в одной точке.

Черт. 104 . Сквоз ной фил ьтр

1 - перфорированная труба огражде н ия; 2 - надфильт ро вые трубы; 3 - местный песчан ый грунт; 4 - пес чано-г равийн ая обсыпка; 5 - фильтровые звенья; 6 - переходная муфта; 7 - з адвижка

9 .12 . Вертикальные самоизливающиеся скважины для снятия избыточного напора в нижележащих водоносных слоях (черт. 105) имеют конструктивные элементы, аналогичные указанным в п. 9.5. Дно отстойника скважины должно быть закрыто пробкой или заварено.

Изливающуюся из этих скважин воду следует направлять в водоот вод ящи е канавы, лотки ил и в сифонный коллектор.

9 .13 . Скважины, забуриваемые (или зад авли ваемы е) из подземных выработок (черт. 106), состоят, в основном, из фильтровой колонны с коронкой и оголовком, являющимся выпуском и оборудованным запорным краном или з адвижкой.

Черт. 105 . С амои злив ающ аяс я скважина

1 - водо от вод ящ ая канава (у скважин ы н а участке дл иной примерно 2 м целиком заполн яется щ ебнем); 2 - щебень; 3 - местный песчаный грунт; 4 - деревянная пробка; 5 - песок г равелистый ; 6 - щели; 7 - направляющ ие фонари; 8 - муфты; 9 - н ад фильт ро вые трубы

Черт. 106 . Самоизливающаяся скважи на, з абури ваемая и з горных выработок в разных на правлениях

1 - шарошечное долото; 2 - переходник с обра тн ым клапаном; 3 - фильтр; 4 - кондуктор; 5 - оголовок; 6 - подземная выработка; 7 - скала; 8 - водоносный слой

9 .14 . Горизонтальные ил и с небольшим наклоном к горизонту скважины, устраиваемые на откосах (черт. 107) или применяемые в лучевых водозаборах, можно проектировать с учетом бурения скважин с обсадными трубами (впоследствии извлекаемыми) и с установкой по д их защитой колонны с трубчатым фильтром, имеющим водоприемное покрытие и выполнением, при необходимости, пес чано-г равийн ой обсыпки. Также скважины можно проектировать и с учетом зад авлив ания трубчатого щелевого фильтра (при отсутствии опасности выноса частиц грунта в полость фильтра).

Черт. 107 . Гориз онтальная с амои злив ающ аяся ск важи на н а откосе

1 - водо от вод ящ ая канава; 2 - фильтровая колонна

9 .15 . При забуривший горизонтальных скважин можно предусматривать фильтры из керамических и асбе стоц ементны х труб, т ру бо фил ьт ро в из пористого бетона и других материалов с диаметром до 140 мм.

При за д ав ливании щелевых фил ьтров их следует проектировать, как правило, из стальных труб диаметром до 300 мм. Длину горизонтальных скважин допускается назначать до 70 м в песчаных грунтах и до 100 м - в глинистых.

9 .16 . Лучевые водопони зител ьны е устройства (водозаборы) состоят из радиальных систем горизонтальных скважин, забирающих воду из водоносного слоя и отводящих ее в центральный водосборный колодец. Отвод воды из цен трал ьного водосборного колодца к установленным местам сброса осуществляется с помощью располагаемых в нем насосов: одного - рабочего, другого - резервного.

Лучевые водозаборы обладают высокой производительностью и могут обеспечить значительное пространственное развитие понижения уровней (напоров) подземных вод. При соответствующем технико - экономическом обосновании лучевые водозаборы могут применяться для крупных и длительных водопони зит ельны х работ.

Радиальные скважины применимы без специального водосборного колодца, когда лучи направляются в сторону потока под з емных вод из одного или нескольких пунктов в котловане (например, из е го углов), а вода от них отводится по канавкам.

Лучевые водопонизительные устройства обладают следующими достоинствами:

по з воляют достигнуть почти полного понижения уровня подземных вод - до дна котлована, совершенного по степени вскрытия водоносного слоя;

в случае слоистого строения грунтовой толщи радиальные скважины могут быть установлены на любом уровне, где требуется отбор воды;

допускают использование экономичных центробежных насосов с горизонтальным валом;

фильтры горизонтальных скважин независимо от степени снижения уровня подземных вод и его сезонных колебаний всегда затоплены, работают по всей своей длине с высокой водозахва тн ой способностью.

Лучевой водозабор следует проектировать в виде группы горизонтальных (или наклонных) скважин диаметром от 50 до 300 мм, устраиваемых в радиальном направлении из центральных водосборных (шахтных) колодцев диаметром 2 ,5 - 6 м, в количестве от 2 до 7 лучей (черт. 108).

Черт. 108 . Лучевой водоз абор

1 - шахта; 2 - лучевые горизонтальные скважины; 3 - центробежные нас о сы

При ре з кой неоднородности слоев на участке закладки лучевого водозабора направление, число и длина отдельных лучей должны отвечать требованиям рационального решения поставленной задачи водопони жени я. При этом возможно наклонное направление лучевых скважин (восходящее и нисходящее).

При подборе фильтров лучевых скважин следует руководствоваться указаниями, относящимися к фи л ьтрам вертикальных скважин, и дополнительно учитывать особенности применяемого способа устройства скважины.

Выбор основных параметров лучевых водозаборов осуществляется на основе расчетов (см. разд. 14).

Крепление скважин, устраиваемых с поверхности

9 .17 . Крепление ствола скважины должно обеспечить технологичность и надежность в процессе ее сооружения, нормальную эксплуатацию и отсутствие неблагоприятного влияния на окружающую среду.

Надежность крепления определяется правильным выбором системы обсадных колонн при данном способе бурения, подготовкой ствола перед спуском колонн , правильно выбранной технологией спуска и цементирования обсадных колонн, а также конструкцией оборудования устья скважины и возможностью проведения работ, необходимых в конкретных условиях.

Д л я крепл ения ст вола скважи ны применяются в основном стальные обсадные трубы, а также трубы из асбестоцемента и полимеров. Система обсадки должк а отличаться минимальной металлоемкостью.

Конструкцию крепления следует выбират ь с учетом местных условий, способа бурения и обеспечения длительной, бесперебойной эксплуатации скважины и постоянного химического состава каптируемых вод.

Д л я крепления скважин рекомендуется предусматривать, в основном, типоразмеры обсадных труб, приведенные в табл. 15.

9 .18 . Конструктивные параметры крепления скважины следует определять, начиная с выбора типа и размеров фильтров (или открытого ствола в случае бесфильтровых скважин). Диаметр внутренней полости фильтра должен обеспечить пропуск расчетного притока к скважине, а в случае необходимости и размещение в ней водоподъемного оборудования. Внутренний диаметр труб фильтровой колонны на участке раз мещения водоподъемника должен обеспечивать заз ор между выступающими частями оборудования и внутренней поверхностью трубы не менее регламентируемого заводским паспортом применяемого агрегата и позволяющий получить заданные скорости обтекания корпуса электродвигателя подземными водами, отбираемыми скважиной, что поддерживает заданный тепловой режим оборудования в процессе эксплуатации. Кроме того, указанный зазор должен обеспечить монтаж водоподъемника в случае небольшого искривления ствола скважины или наличия на внутренней поверхности трубы случайных выступающих деталей (капель застывшего металла и т.п.).

Конечный диаметр фильтровой колонны должен позволить вести необходимые гидрогеологические н аблюдения, а также замеры конструктивных элементов скважины, например ее искривления.

После определения диаметра фильтровой колонны выполняется последовательный выбор диаметров и величин выхода обсадных колонн, начиная с меньших диаметров в зависимости от способа бурения. При этом чем больше выход колонн, тем больше зазор между ними.

При проектировании скважин с системой обсадных колонн следует предусматривать тщательное за т ру бное цементирование, исключающее загрязнение пересекаемых скважиной водоносных слоев и обеспечивающее антикоррозионную защиту обсадных труб.

9 .19 . При проектировании скважин необходимо предусматривать следующие виды обсадных колонн:

шахтовое н аправление - отрезок трубы большого диаметра ( 1020 - 1620 мм), устанавливаемый в шурфе глубиной 1,5 - 2 м с бетонированием зат рубного пространства, - следует применять при бурении глубоких скважин с большим начальным диаметром для исключения размыва устья; для скважин глубиной до 150 м можно ограничиться установкой кондуктора;

кондуктор - колонна труб, обеспечивающая крепление верхнего неустойчивого слоя породы, изоляцию водоносных слоев для предотвращения их загрязнения, перекрытие участков возможного поглощения промывочного раствора при бурении, создание опоры при спуске обсадных колонн; при устойчивом верхнем слое и отсутствии в нем водоносных прослоек кондуктор допускается не применять или предусматривать его последующее извлечение;

промежуточные колонны, изолирующие интервалы геологического разреза, связь которых с нижележащими слоями недопустима по условиям бурения или последующей эксплуатац ии скважины. Кроме того, промежуточн ые колонны осуществляют крепление ствола в неустойчивых породах. При установке фил ьтра « впот ай» или в бесфильтровых скважинах последняя (меньшая по диаметру) промежуточная колонна может быть использована и в качестве эксплуатационной;

эксплуатационные колонны, представля ющие собой оставляемые на срок службы промежуточные колонны;

фильтровая колонна, обеспечивающая крепление ствола скважины по высоте дренируемого водоносного слоя; в состав этой колонны входят отстойник, фильтр и над фил ьтро вы е трубы. В определенных условиях эксплуатационная колонна может быть использована как фильтровая.

Таблица 15

Условный наружный диаметр, мм

Труба

Муфта

Условный наружный диаметр , мм

Тру б а

Муфта

Тол щ ина стенки, мм

Масса 1 м, кг

Наружный диаметр, мм

Масса , кг

Тол щ ина стенки, мм

Масса 1 м, кг

Наруж н ый диаметр, мм

Масса , кг

114

7 ,4

19 ,4

127 ,0

3 ,7

406

11 ,1

108 ,3

431 ,8

35 ,9

127

7,5

22 ,1

141,3

4 ,6

426

11 ,0

112 ,6

451 ,0

37 ,5

140

7 ,7

25 ,1

153 ,7

5 ,2

473

11 ,1

125,9

508 ,0

54 ,0

146

8,5

28 ,8

166 ,0

8 ,0

508

11 ,1

136 ,3

533 ,4

44 ,6

168

8,9

35,1

187 ,7

9 ,1

530

12 ,0

153 ,3

-

-

178

9 ,2

38 ,2

194 ,5

8 ,3

630

12 ,0

182,9

-

-

194

9,5

43,3

215,9

12 ,2

720

12 ,0

209,5

-

-

219

10,2

52 ,3

244 ,5

16,2

820

12 ,0

239 ,1

-

-

245

10 ,0

58 ,0

269,9

17,9

920

12 ,0

268 ,7

-

-

273

10 ,2

65 ,4

298 ,5

20 ,7

1020

14 ,0

347,3

-

-

299

11 ,1

78,3

328 ,5

22 ,5

1120

14 ,0

381 ,9

-

-

324

11,0

84 ,8

351 ,0

23 ,4

1220

14 ,0

416 ,4

-

-

340

10,9

88 ,6

365 ,1

25 ,5

1320

14 ,0

450,9

-

-

351

11 ,0

92 ,2

376 ,0

29 ,0

1420

14 ,0

485 ,4

-

-

377

11 ,0

99,3

402 ,0

31,0

Примечан ие . Трубы с условными наружными диаметрами от 114 до 508 мм соответствуют ГОСТ 632-80 , а с диаметрами от 530 до 1420 мм - ГОСТ 10704 -76 .

9.20 . Для крепления скважин следует преду сматри вать обсадные цельнотянутые стальные трубы ( ГОСТ 632-80, ГОСТ 6238-77) или электросварные трубы (ГОСТ 10704 -76 , ГОСТ 8696-74), рекомендуемые размеры которых приведены в табл. 15. В проектах необходимо предусматривать после установки и опробования фильтровой колонны извлечение обсадных труб, предназначенных только для временного крепления стенок скважины.

Из колонн обсадных труб, входящих в конструкцию скважин и оставляемых в грунте при их эксплуатации, должна быть извлечена их свободная часть. Верхний обрез участка обсадной колонны, оставляемой в скважине, должен быть расположен выше башмака предыдущей колонны не менее чем на 3 м при глубине скважины до 50 м и не менее чем на 5 м - при большей глубине скважины.

Для глубоких скважин применяются обсадные трубы, обладающие повышенной прочностью и герметичностью резьбовых соединений типа ОТТМ с трапецеидальным профилем резьбы, а также трубы с удлиненной нарезкой резьбы. Для обсадных труб диаметром от 114 до 245 мм резьба имеет 8 ниток на 25,4 мм, а при диаметре свыше 245 мм - 6 ниток. Соединяются эти трубы муфтами, что требует увеличения диаметра бурения под обсадную колонну. Поэтому допускается применение бесшовных горячекатаных труб ( ГОСТ 8732-78), имеющих внутреннюю и наружную нарезку резьбы, что исключает применение муфт.

В агрессивных водах используются обсадные трубы с футеровкой из полимерных материалов или стекла.

Трубы больших диаметров соединяются электросваркой.

9 .21 . Дл я крепления скважин глубиной до 150 м при роторном бурении допускается применен ие труб ас бесто цементны х и из полимерных материалов.

Ас бесто цементны е напорные трубы ( ГОСТ 539-80) легче стальных, не подвергаются коррозии, хорошо схватываются с цементным раствором при зат ру бн ом цементировании и позволяют снизить расход металла на каждый метр скважины до 50 - 60 кг. Стоимость асбестоцементных труб на 60 - 65 % ниже, чем стальных. Соединения асбестоцементных труб осуществляются на муфтах из стали, асбестоцемента или пластмассы. При проектировании необходимо также учитывать хрупкость, сложность монтажа, затруднения при транспортировании асбестоцементных труб.

Трубы из полимерных материалов, чаще всего из полиэтилена ( ГОСТ 18599-83), обладают высокой химической стойкостью, имеют небольшую массу, отличаются малой ш ероховатостью, что снижает гидравлические потери при пропуске воды. Соединяются трубы сваркой или стяжными фланцами.

При проектировании следует учесть, что трубы из полимерных материалов имеют низкую прочность и относительно малый срок службы, что связано с разрушением пластмассы под воздействием солнечной радиации.

9.22 . Цементирование зат рубного пространства обсадных труб следует предусматривать с целью изоляции водоносных слоев один от другого или от поверхности земли, удержания обсадных колонн в подвешенном состоянии, обеспечения защиты труб обсадных колонн от коррозии и исключения поглощения промывочной жидкости в процессе бурения.

Цементирование можно предусматривать с помощью центрального става бурильных труб, оборудованных цементировочной головкой, или через заливочные трубы, подающие цементный раствор в зат ру бное пространство следующими способами:

подбашм ачн ая заливка цементного раствора через став бурильных труб с последующей установкой обсадной колонны на забой;

п род ав ливани е цементного раствора через обсадную колонну в затрубное пространство скважины с применением разделительных пробок или без них;

продавливание цементного раствора из заливочных труб и обсадной колонны при герметично закрытом устье в затрубное пространство скважины;

нагнетание цементного раствора и промывочной жидкости в затрубное пространство скважины с выходом их в обсадную колонну (так называемый способ обратного цементирования);

нагнетание цементного раствора через заливочные трубы, опущенные в затрубное пространство;

манжетное цементирование;

двухступенчатое цемен тиров ание.

При бурении водопони зительны х скважин предпочтительнее предусматривать одноступенчатое цементирование. В этом случае используются одна или две разделительные пробки. Применение пробок позволяет исключить смешивание цементного раствора с жидкостью, используемой для создания давления. Предпочтительнее цементирование с двумя разделительными пробками.

В проекте следует предусматривать промывку ствола скважины от шлама перед цементированием. После этого в скважину погружается нижняя разделительная пробк а, к оторая продавливается к башмаку обсадной колонны путем нагнетания цементного раствора цементировочным агрегатом или насосом буровой установки. Необходимый объем цементного раствора определяется по з аданной высоте кольцевого пространства за обсадной трубой и по высоте этой трубы на участке нижнего упорного кольца. Затем в ствол скважины опускается верхняя разделительная пробка, выше которой закачивается жидкость (вода или гл инистый раствор) и с ее помощью соз дается давление. Нижняя пробка опускается до упорного кольца башмака обсадной колонны. В процессе нагнетания жидкости давление над нижней пробкой возрастает. Под воздействием этого давления нижняя пробка разрушается, и цементный раствор из полости обсадной колонны поступает в зат рубное пространство скважины. При посадке верхней пробки на нижнюю отмечается резкое повышение давления, что свидетельствует о полной закачке раствора в затрубное пространство скважины; при этом работа насосов прекращается. В процессе бурения под последующую обсадную или фильтровую колонны пробки разбуриваются. Они изготавливаются из материалов небольшой прочности - дерева, рез ины, пластмасс и т.п.

Возможно предусматривать цементирование путем п ро давли вани я цементного раствора через обсадную трубу и без разделительных пробок. В этом сл учае необходимо учитывать, что может иметь место смешивание цементного раствора с нагнетаемой жидкостью.

При необходимости уме н ьшения давления на стенки скважины или снижения мощности насосного оборудования допускается цементирование с помощью заливочных труб, опускаемых в полость обсадной колонны. Этот способ прост и выполняется без специального технологического оборудования. Для цементирования указанным способом необходима герметизация устья закрепляемой колонны обсадных труб. При этом раствор и жидкость для создания давления закачиваются в затрубное пространство с помощью специальной головки, монтируемой на устье скважины. Из зат рубн ого пространства раствор поступает в полость обсадной колонны.

Если при значительной высоте интервала цементирования возникает опасность гидроразрыва пласта или обнаружены зоны поглощения, то применяется двухступенчатое цементирование. Сначала производится цементация затрубного пространства колонны приблизительно до половины ее высоты обычным способом с двумя разделительными пробками. В середине колонны устанавливается муфта, обеспечивающая связь внутренней полости колонны с за т ру бным пространством. При второй стадии производится цементирование зат рубного пространства от указанной муфты и до устья скважины. Манжетное цементирование следует предусматривать в том случае, когда обсадная колонна оборудуется фильтром. На обсадной колонне выше фильтра ставится обратный клапан с отверстиями и манжетами, что позволяет осуществить выход промывочной жидкости и цементного раствора выше фильтра.

Фильтры

9 .23 . Для водопони зител ьны х скважин следует предусматривать трубчатые, карк асно-ст ержн евы е, гравитационные, корзин чаты е, кожу ховы е и блочные фильтры (черт. 109) или проектировать водоприемную часть скважины без фильтров, исходя из требований табл. 16 .

Таблица 16

Вид водоприемной части скважин

Область прим е нения

1. Скважины, не оборудованные фильтром

Прочные трещиноватые скальные породы, в пределах которых нет опасности вывалов и выноса заполняющего трещины материала в полость скважины; при расположении скваж инн ого н асоса выше незакрепленной части скважины или в скважине, работающей без насоса; скважины с уширенной водоприемной полостью, образ ованной в результате выноса породы из водоносного слоя

2 . Трубчатые фильтры - трубы с круглой или щелевой перфорацией без обсыпки и водоприемного покрытия

Трещиноватые скальные и крупнообломочные породы при отсутствии опасности выноса грунтового материала из трещин; при надлежащем обосновании - гравел исты е грунты

3 . Трубчатые фильтры с водоприемным покрытием из проволочной обмотки, штампованного листа с отверстиями или сетки, а также фильтры из штампованного листа без опорного каркаса; без обсыпки

При над л ежащем обосновании - крупные и гравелисты е пески, крупнообломочные и трещиноватые скальные породы при отсутствии опасности выноса грунтового материала в скважину

4 . То же, с пес чан о-г равийн ой обсыпкой

Пески и другие горные породы при опасности выноса грунтового материала в скважину

5 . Каркасно- стержневые фильтры с водоприемным покрытием по поз. 3

По поз. 3 при условии расположения скважинного насоса над фильтром, а также в скважинах, работающих без насоса

6 . То же, с пес чан о-г равийн ой обсыпкой

По поз. 4 при условии расположения ск важинно го насоса над фильтром, а также в скважинах, работающих без насоса

7 . Гравитационные фильтры колокольного или з онтичного типов

Пески средней крупности

8 . Корзин чаты е и кожу ховые фильтры

Условия, в которых, согласно требованиям табл. 19 , необходима двухслойная обсыпка и в которых созданию обсыпки непосредственным погружением в скважину песка и гравия препятствуют напорные воды

9 . Блочные фи льтры

Крупные пески и г равийн о-гал ечник овые отложения при отсутствии в подземных водах коль мати рующи х химических образований

Примечан ия : 1. Применение фи льтров без обсып ки допускается, если воз можные при этом обрушения горных пород не выз ывают осложнений на прилегающ ей территории.

2 . В проектах допускается предусматривать использ ование для фильтров водопони зит ельны х скважин волокнистых материалов, синтетических тканей и других материалов, отвечающ их требованиям необходимого срока службы скважины. Как правило, следует предусматривать фильтры з аводск ого изготовления.

Каждое фильтровое звено должно иметь паспорт завода-изготовителя.

При невозможности получения фильтров заводского изготовления их следует изготавливать по специальному проекту, разработанному проектной организацией.

Фильтры должны обладать достаточной прочностью, обеспечиваю щ ей их нормальную работу в скважине, а также сохранность при монтаже и транспортировании. Проектировать их следует в антикоррозионном исполнении. Покрытия не должны вызывать загрязнения подземных вод.

Соединение фильтровых звеньев между собой, а также с отстойником и на д филь тро вы ми трубами должно быть предусмотрено, как прави ло, резьбовым.

9 .24 . Перфорацию труб следует предусматривать в виде круглых отверстий или щелей.

Водоприемные покрытия трубчатых и карка сн о-ст ержн евы х фильтров следует выполнять из проволоки с навивкой по спирали с заданным постоянным шагом, из сетки или просечного стального листа с различными типами перфорации (мост, круглое отверстие, щель и т.д.).

9 .25 . Скважность водоприемной поверхности трубчатых фильтров должна быть около 18 - 25 % , водоприемного покрытия из проволочной обмотки или просечного листа - около 30 - 60 %.

Размер проходных отверстий водоприемного покрытия, а при его отсутствии - отверстий или щелей фильтра должен быть равен среднему диаметру частиц прилегающего водоносного слоя или обсыпки.

9 .26 . Сведения о серийно изготавливаемых звеньях (длиной по 3 ,5 м) трубчатых и каркасн о-ст ержневы х фильтров приведены в табл. 17.

Данные для проект и рования стержневого каркаса к аркасн о-ст ержн евы х фильтров приведены в табл. 18. Для кожухов целесообразно п рименять сетки с квадратными ячейками, соответствующие крупности отсыпанного в кожухе пес чан о-г равий ного материал а.

Таблица 17

Типоразмер секций фильтров

Диаметр, мм

Масса , кг

Типора з мер секц ий фильтров

Диаметр , мм

Масса , кг

наружный

внутренний

наружный

внутренний

Филь т ры трубчатые пер ф орированные

Т- 5 Ф1В

168

132

69

Т- 12 Ф1

325

307

195

Т- 6 Ф1 В

188

152

91

Т- 14 Ф1

377

359

227

Т- 8 Ф1 В

245

203

118

Т- 16 Ф1

426

408

259

Т- 10 Ф1 В

299

255

168

Фильтры трубчатые с проволочной обмоткой из нержавеющей стали

ТП- 5Ф2 В

168

132

82

ТП- 12Ф2

341

307

229

ТП -6Ф2 В

188

152

106

ТП- 14 Ф2

393

359

226

ТП -8Ф2 В

245

203

136

Т Г-16 Ф2

442

408

304

ТП- 10Ф2 В

299

255

203

Фильтры трубчатые с просечным листом из нержавеющей стали

ТЛ- 5Ф4 В

168

132

82

ТЛ-12 Ф4 В

339

307

223

ТЛ -6Ф4 В

188

152

107

ТЛ- 14 Ф4

391

359

259

ТЛ -8Ф4 В

245

203

137

ТЛ-16 Ф4

440

408

294

ТЛ- 10Ф4 В

299

255

190

Фильтры стержневые (каркасы)

С -5 Ф5 В

174

132

69

С- 14 Ф5 В

405

359

178

С -6 Ф5 В

196

152

77

С- 16 Ф5 В

454

408

202

С -8 Ф5 В

247

203

88

С -10 Ф5 В

301

255

105

С -12 Ф5 В

352

307

161

Фильтры стержневые с проволочной обмоткой

СП- 5 Ф7 В

178

132

80

СП -12 Ф7 В

359

307

158

СП- 6 Ф7 В

200

152

89

СП- 14 Ф7 В

411

359

180

СП- 8 Ф7 В

251

203

103

СП -16 Ф7 В

460

408

200

СП -10 Ф7 В

307

255

136

Фильтры стержневые с просечным листом из нержавеющей стали

СЛ- 5 Ф11 В

176

132

81

СЛ- 12 Ф11 В

355

307

189

СЛ -6 Ф11В

198

152

90

СЛ- 14 Ф11 В

407

359

210

СЛ- 8 Ф11 В

249

203

104

СЛ -16 Ф11 В

456

408

237

СЛ -10 Ф11 В

303

255

122

Таблица 18

Диаметр патрубка, мм

Стержни

Диаметр патрубка, мм

Стержни

наружный

внутренний

Диаметр, мм

Число по обра з ующ ей, мм

наружный

внутренний

Диаметр, мм

Число по образующей, мм

219

210

14

12

377

355

16

24

273

255

14

12

426

402

16

32

325

305

16

20

Черт. 109 . Фи льтры во допонизител ьны х скважин

а - трубчатый с проволочной обмоткой; б - к а рк асн о-сте ржне вой; в - ко жу ховый с пес чано-г рав ийной обсыпкой; 1 - перфорированная труба; 2 - проволочная обмотка; 3 - метал лические стержни; 4 - опорные пояса жесткости; 5 - нижний соедини тельный патрубок; 6 - верхний соединительный патрубок; 7 - соединительная муфта; 8 - пес чан о-г равий ная обсыпка; 9 - сетка панцирная; 10 - штыри дл я крепл ения сетки; 11 - стальные обручи для крепления сетки

Песчано-гравийная обсыпка

9.27 . В качестве материала обсыпки фильтров следует применять отмытый песок и гравий или пес чан о-гравийны е смеси, а также продукты дробления изверженных или прочных осадочных пород плотностью не менее 20 кН /м3 и временным сопротивлением сжатию не менее 60 МП а.

Материал обсыпки должен быть плотным, нерастворимым в воде, свободным от солевых примесей.

9 .28 . Гранулометрический состав песчано-гравийной обсыпки, число слоев и их толщину следует подбирать исходя из требований табл. 19.

Укладку обсыпки следует предусматривать на 2 - 10 м выше верхней кромки фильтра в зависимости от глубины скважины и высоты участка фильтровой колонны, перекрываемого обсыпкой.

9 .29 . Песчано-гравийные обсыпки уширенного контура допускается предусматривать в мелких песках для водопони зитель ны х скважин, бурение которых проектируется ударно-канатным или вращ ательным способами.

Устройство однослойной обсыпки уширенного контура следует предусматривать одним из следующих способов:

укладкой песчан о-гравийн ого материала с одновременной прокачкой скважины эрлифтом и подъемом обсадной колонны;

погружением фильтров с конусом;

с помощью вспомогательных скважин;

с применением для бурения расширителей.

Расход обсыпки следует определять по табл. 20.

Таблица 19

Параметры обсыпки

Условия применения

Соотношение значений средних диаметров частиц материала , прилегающего к породе слоя обсыпки и самой породы, или последующего и предыдущего слоев обсыпки

Разн о зернист ость материала каждого слоя обсыпки при ее устройстве:

гидравлическим способом или укладкой в кожух путем сброса по зазору между фильтром и стенками скважины

Толщина одного слоя обсыпки фильтра водопо ни зительной скважины

tfm 30 dsup и tfm 0 ,25 dfil

Примечание . При пересечении фильтром нескольких водоносных слоев или прослоек материал однослойной обсыпки сл едует подбирать по наименьшему з начению dy , mt , определенному при гранулометрическом анализе вс е х отобран ных образцов породы, но с соблюдением для каждого пересекаемого слоя условия d 1 , mt < dg , mt . Если значения dg , mt различных водоносных слоев настолько отличаются между собой , что это условие невыполнимо, то следует предусматривать однослойную обсыпку с различными значениями d 1 , mt по высоте фильтра или двухслойную .

Таблица 20

Условный диаметр, мм

Расход обсыпки, м 3 на 1 м скважины

Условный диаметр, мм

Расход обсыпки, м 3 на 1 м скважины

обсадной ко лонн ы

ф и льтра

обсад н ой колонны

фильтра

400

200

0 ,110

300

100

0 ,075

250

0 ,091

150

0 ,068

300

0 ,065

200

0,048

350

150

0 ,094

250

100

0 ,049

200

0 ,077

150

0 ,038

250

0 ,056

Обработка скважин

9 .30 . Обработку скважин дл я увеличения производительности следует предусматривать с целью повышения водопроницаемости водовмещающи х скальных пород прифил ьт ров ой зоны, для проведения разглини заци и, если бурение производилось с применением глинистого раствора, и для восстановления производительности скважин при проектировании развития или реконструкции водопони зител ьны х систем, если отмечено значительное снижение дебито в скважин.

9.31 . Для обработки сква жин следует предусматривать методы: взрывной, реагентный , гидравлический, электрогидравлический, пне вмоуд арный , ультразвуковой и механический.

9.32 . «Торпедирование» (взрыв в полости скважины одной или нескольких нитей детонирующего шнура) следует предусматривать для разглинизации скважин, выполняемых в водоносных слоях, представленных неустойчивыми породами, а также для увеличения или восстановления проницаемости трещиноватых скальных пород. Этот метод допустимо применять для скважин с диаметром фильтровой колонны не менее 146 мм.

Область применения торпед из детонирующего шнура (Т ДШ) в зависимости от конструкции фильтра и геологических условий приведена в табл. 21.

Взрывы сосредоточенных зарядов следует предусматривать д л я увеличения или восстановления проницаемости водоносных трещиноватых скальных пород.

9.33 . Обработку реаг ентны м методом скважин дл я увеличения или восстановления их производительности следует проектировать с применением реагентны х ванн и закачки под давлением растворов в п рифил ьт ровую зону.

Реа г ентны е ванны следует предусматривать для очистки поверхностей ствола скважины и забоя от глинистой корки, продуктов коррозии и других загрязнений.

Закачку под давлением растворов реагентов следует выполнять для повышения проницаемости самих фильтров и горных пород в прифильтровой зоне, для чего раствор должен за л авливаться в трещины и поры пород.

9.34 . Гидравлическую обработку для удаления глинистого раствора из полости скважин следует предусматривать до начала работ по восстановлению проницаемости водоносного слоя. Этот вид работ должен быть выполнен прямой промывкой водой затрубного пространства, обратной промывкой с откачкой эрлифтом, с ваби ро вани ем. Глинистую корку можно удалять размывом.

9.35 . Электрогидравлический, пн евмоуд арный и ультразвуковой методы обработки скважин следует предусматривать для восстановления проницаемости водоприемной поверхности фильтра и материала пес чан о-г равийн ой обсыпки (или породы прифильтровой зоны) долг одейст вующи х скважин, подвергающихся зарастанию (коль мат ации ) химическими осадками, осаждающимся из подземных вод.

9 .36 . Механическую обработку внутренней полости фильтра и над фильт ро вы х труб следует про изводи ть проволочными ершами, скребками и шарошками.

Таблица 21

Конструкция фильтра

Водоносная порода

Максима л ьное число нитей ДШ в одной торпеде

Число взрывов в о дном интервале

Трубчатый с водоприемным покрытием из сетки, без обсыпки

Песок мелкий

1

1

То же, с пе с чан о- гравийн ой обсыпкой

Пески мелкие и средней крупности

1

1 - 2

Трубчатый с водоприемным проволочным покрытием без обсыпки

Пески от г равелисты х до мелких

2

1 - 2

То же, с пе с чан о-грав ийн ой обсыпкой

Т о ж е

2

1 - 2

Карка сн о-ст ержневой с проволочным водоприемным покрытием без обсыпки

«

1 - 2

1 - 2

То же, с пе с чан о- гравийн ой обсыпкой

«

1 - 2

1 - 2

Трубчатый без покрытия

Гра вийн о-гале чник овы е и трещиноватые скальные породы

2 - 3

1

9 .37 . Кроме обработки скважин согласно пп . 9.33 - 9.36, следует предусматривать чи стку скважин от осадков, отстаивающихся в их внутренней полости.

В проекте следует предусматривать регулярную чистку и обработку скважин через 6 - 12 мес. в зависимости от интенсивности зарастания фильтров скважин.

Расчет обсадных труб

9.38 . Обсадные колонны труб водопонизительны х скважин большой глубины на месторождениях полезных ископаемых подвергаются з начительному воздействию горного и гидростатического давлений. Величина этого воздействия зависит от глубины скважины, ее конструкции и геологических особенностей проходимых пород.

С целью достижения надежности и долговечности проектируемого крепления скважины при наименьших затратах металла обсад н ые колонны труб должны быть рассчитаны на несущую способность.

9 .39 . Расчет обсадных колонн на несущую способность следует выполнять исходя из условия

                                                               ( 13 )

где P - расчетное горизонтальное (радиальное) давление пород и воды на обсадную колонну труб, МП а;

N - предельное сопротивление обсадной колонны труб, МПа;

γc - коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9 ;

γm - коэффициент надежности по материалу , принимаемый равным 1 ,05;

γn - коэффициент надежности по назначению, принимаемый равным 1 ,1.

9 .40 . Предельное сопротивление обсадной колонны труб N , МПа, следует вычислять по формуле

  (14)

где δ - минимальная толщина стенки труб обсадной колонны , определяемая как разность между номинальной толщиной стенки и предельным ее отклонением от принятого сортамента, мм;

D - наружный диаметр труб обсадной колонны, мм;

Ryn - предел текучести стали, принимаемый равным значению предела текучести по государственным стандартам или техническим условиям на сталь , МПа;

E - модуль упругости стали, принимаемый равным 2 ,06·105 МПа;

e - овальность труб обсадной колонны, выраженная отношением номинального значения овальности к номинальному значению наружного диаметра.

Значения предельных сопротивлений стальных электросварных п рямошо вны х труб (ГОСТ 10704-76 ), применяемых для крепления водопони зит ельны х скважин большого диаметра, приведены в табл. 22.

Пример 29 . Требуется запроектировать конструкцию водопо низит ельн ой скважины для системы защиты карьера, предусмотренной в примере 11, с учетом необходимости установки в скважине насоса марки ЭЦВ14-120-540 ХТ рГ, выбранного ис ходя из расчетной производительности скважины и требуемого подъема воды на высоту 480 - 500 м.

Таблица 22

Обсадная труба

Предел сопротивления обсадных труб, МПа, при овал ь ности, %

наружным диаметром, мм

с толщиной стенки, мм

1 ,0

1,5

2 ,0

и пределе текучести, МПа (к гс /мм2 )

216 (22 )

225 (23 )

235 (24 )

245 (25 )

216 (22 )

225 (23 )

235 (24 )

245 (25 )

216 (22 )

225 (23 )

235 (24 )

245 (25 )

426

7

1,09

1 ,10

1 ,11

1 ,13

0 ,99

1 ,00

1 ,02

1 ,03

0 ,91

0 ,92

0 ,94

0 ,95

8

1 ,63

1 ,65

1 ,67

1 ,63

1 ,46

1,48

1 ,50

1 ,53

1 ,33

1 ,35

1 ,37

1 ,40

9

2 ,28

2 ,31

2 ,35

2,38

2 ,02

2 ,05

2 ,09

2 ,13

1 ,82

1 ,86

1 ,89

1,93

10

3 ,03

3 ,09

3 ,14

3,19

2 ,66

2 ,72

2 ,77

2 ,83

2 ,38

2 ,44

2 ,49

2 ,55

11

3 ,88

3 ,96

4 ,04

4 ,11

3 ,38

3 ,46

3 ,54

3 ,61

3 ,01

3 ,10

3 ,17

3 ,24

12

4 ,80

4 ,90

5 ,02

5 ,13

4 ,16

4 ,26

4 ,37

4 ,48

3 ,70

3 ,79

3 ,90

4 ,00

480

7

0 ,79

0 ,80

0 ,80

0 ,81

0 ,72

0 ,73

0 ,74

0 ,75

0 ,67

0 ,68

0 ,69

0 ,70

8

1 ,19

1 ,20

1 ,21

1 ,22

1 ,07

1 ,09

1 ,10

1 ,12

0 ,98

1 ,01

1 ,01

1 ,03

9

1 ,68

1 ,70

1 ,72

1 ,74

1 ,50

1 ,52

1 ,55

1 ,57

1 ,36

1 ,39

1 ,41

1 ,44

10

2 ,25

2 ,29

2 ,32

2 ,35

2 ,00

2 ,03

2 ,07

2 ,11

1 ,80

1 ,84

1 ,88

1 ,91

11

2 ,92

2 ,97

3 ,02

3 ,06

2 ,56

2 ,61

2 ,67

2 ,72

2 ,30

2 ,35

2 ,40

2 ,45

12

3 ,65

3 ,72

3 ,79

3 ,86

3 ,19

3 ,26

3 ,33

3 ,40

2 ,84

2 ,91

2 ,98

3 ,05

530

7

0 ,60

0 ,60

0 ,61

0 ,61

0 ,55

0 ,56

0 ,56

0 ,57

0 ,51

0 ,52

0 ,53

0 ,53

8

0 ,91

0 ,91

0 ,92

0 ,93

0 ,83

0 ,84

0 ,85

0 ,86

0 ,76

0 ,77

0,78

0 ,79

9

1 ,29

1 ,30

1 ,32

1 ,33

1 ,16

1 ,18

1 ,20

1 ,21

1 ,06

1 ,08

1 ,10

1 ,11

10

1 ,75

1 ,77

1 ,79

1 ,81

1 ,56

1 ,59

1 ,61

1 ,64

1 ,42

1 ,44

1 ,47

1 ,49

11

2 ,28

2 ,31

2 ,35

2 ,38

2 ,02

2 ,05

2 ,09

2 ,13

1 ,82

1 ,86

1 ,89

1,93

12

2 ,88

2 ,92

2 ,98

3 ,02

2 ,53

2 ,58

2 ,63

2 ,68

2 ,27

2 ,32

2 ,37

2 ,42

630

7

0 ,37

0 ,37

0 ,37

0 ,38

0 ,34

0 ,35

0 ,35

0 ,35

0 ,32

0 ,33

0 ,33

0 ,33

8

0 ,56

0 ,57

0 ,57

0,57

0 ,52

0 ,52

0 ,53

0 ,53

0 ,48

0 ,49

0 ,49

0 ,50

9

0 ,81

0 ,81

0 ,82

0 ,83

0 ,74

0 ,79

0 ,75

0 ,76

0 ,68

0 ,69

0 ,70

0 ,71

10

1 ,10

1 ,11

1 ,13

1 ,14

1 ,00

1 ,01

1 ,03

1 ,04

0 ,92

0 ,93

0 ,95

0 ,96

11

1 ,45

1 ,47

1 ,49

1 ,50

1 ,31

1 ,33

1 ,35

1 ,37

1 ,19

1 ,21

1 ,23

1 ,25

12

1 ,86

1 ,88

1 ,91

1 ,93

1,66

1 ,68

1 ,71

1 ,74

1 ,50

1 ,53

1 ,56

1 ,59

720

7

0 ,25

0 ,25

0 ,25

0 ,26

0 ,24

0 ,24

0 ,24

0 ,24

0 ,22

0 ,23

0 ,23

0 ,23

8

0 ,39

0 ,39

0,39

0 ,39

0 ,36

0 ,36

0 ,37

0,37

0 ,34

0 ,34

0 ,34

0 ,35

9

0 ,56

0 ,56

0 ,56

0 ,57

0 ,51

0 ,52

0 ,52

0 ,53

0 ,48

0 ,48

0 ,49

0 ,68

10

0,77

0 ,77

0 ,78

0 ,78

0 ,70

0 ,71

0 ,72

0 ,73

0 ,65

0 ,68

0 ,67

0 ,68

11

1 ,01

1 ,03

1 ,04

1 ,04

0,92

0 ,94

0 ,95

0 ,96

0 ,85

0 ,86

0 ,87

0 ,89

12

1 ,31

1 ,32

1,34

1 ,35

1 ,18

1 ,20

1 ,21

1 ,23

1 ,08

1 ,09

1 ,11

1 ,13

14

2 ,01

2 ,04

2 ,07

2 ,09

1 ,79

1 ,82

1 ,85

1 ,88

1 ,62

1 ,65

1 ,68

1 ,71

820

7

0,17

0 ,17

0 ,18

0 ,18

0 ,16

0 ,16

0 ,17

0 ,17

0 ,16

0 ,16

0 ,16

0 ,16

8

0,27

0,27

0 ,27

0 ,27

0 ,25

0 ,25

0 ,25

0 ,26

0 ,24

0 ,24

0 ,24

0 ,24

9

0,39

0 ,39

0 ,39

0 ,39

0 ,36

0 ,36

0 ,37

0 ,37

0 ,34

0 ,34

0 ,34

0 ,35

10

0 ,53

0 ,54

0 ,54

0 ,55

0 ,49

0 ,50

0 ,50

0 ,51

0 ,46

0 ,47

0 ,47

0 ,48

11

0 ,71

0 ,72

0 ,72

0 ,73

0 ,65

0 ,66

0 ,67

0 ,67

0 ,60

0 ,61

0 ,62

0 ,63

12

0,92

0 ,93

0 ,94

0 ,94

0 ,84

0 ,85

0 ,86

0 ,87

0 ,77

0 ,78

0 ,79

0 ,81

14

1 ,43

1 ,45

1 ,46

1 ,48

1 ,29

1 ,31

1 ,33

1 ,34

1 ,17

1 ,19

1 ,21

1 ,23

920

7

0 ,12

0 ,12

0 ,13

0 ,13

0 ,12

0 ,12

0 ,12

0 ,12

0 ,11

0 ,11

0 ,11

0 ,12

8

0 ,19

0 ,19

0 ,19

0 ,19

0 ,18

0 ,18

0 ,18

0 ,18

0 ,17

0 ,17

0 ,17

0,18

9

0 ,28

0 ,28

0 ,28

0 ,28

0 ,26

0 ,26

0 ,27

0 ,27

0 ,25

0 ,25

0 ,25

0 ,25

10

0 ,39

0 ,39

0,39

0,39

0,36

0,36

0,37

0 ,37

0 ,34

0 ,34

0,34

0,35

11

0 ,52

0 ,52

0 ,52

0 ,53

0 ,48

0 ,48

0 ,49

0 ,49

0 ,45

0 ,45

0 ,46

0,46

12

0 ,67

0 ,67

0 ,68

0 ,69

0 ,62

0 ,62

0 ,63

0 ,64

0 ,58

0 ,58

0 ,59

0 ,59

14

1 ,06

1 ,06

1 ,07

1 ,08

0 ,97

0 ,97

0 ,98

0 ,99

0 ,89

0 ,89

0 ,90

0,92

1020

8

0 ,14

0 ,14

0 ,14

0 ,14

0 ,14

0 ,14

0 ,14

0 ,14

0 ,13

0 ,13

0 ,13

0 ,13

9

0 ,21

0 ,21

0 ,21

0,21

0 ,20

0 ,20

0 ,20

0,20

0 ,19

0 ,19

0 ,19

0 ,19

10

0 ,29

0 ,29

0 ,29

0 ,29

0,27

0 ,27

0 ,27

0 ,28

0 ,25

0 ,26

0 ,26

0 ,26

11

0 ,39

0 ,39

0 ,39

0 ,39

0,36

0,36

0,37

0 ,37

0 ,34

0 ,34

0 ,34

0 ,35

12

0 ,51

0 ,51

0 ,51

0 ,51

0 ,47

0 ,47

0 ,47

0 ,48

0 ,44

0 ,44

0 ,44

0 ,45

14

0 ,80

0 ,80

0 ,81

0 ,81

0 ,73

0 ,73

0 ,74

0 ,75

0 ,68

0 ,68

0,69

0 ,70

1120

8

0 ,11

0 ,11

0 ,11

0 ,11

0 ,10

0 ,10

0 ,10

0 ,10

0 ,10

0 ,10

0 ,10

0 ,10

9

0 ,16

0 ,16

0 ,16

0 ,16

0 ,15

0 ,15

0,15

0 ,15

0 ,14

0 ,14

0 ,14

0 ,15

10

0 ,22

0 ,22

0 ,22

0 ,22

0 ,21

0 ,21

0 ,21

0 ,21

0 ,20

0 ,20

0 ,20

0 ,20

11

0 ,30

0 ,30

0 ,30

0 ,30

0 ,28

0 ,28

0 ,28

0 ,28

0 ,26

0 ,26

0 ,27

0 ,27

12

0 ,39

0 ,39

0 ,39

0 ,39

0 ,36

0 ,36

0 ,37

0 ,37

0 ,34

0 ,34

0 ,34

0,35

14

0 ,61

0 ,62

0 ,62

0 ,63

0 ,56

0 ,57

0,58

0,58

0 ,52

0 ,53

0 ,54

0 ,54

1220

9

0 ,12

0 ,12

0 ,12

0 ,12

0 ,12

0 ,12

0 ,12

0 ,12

0 ,11

0 ,11

0 ,11

0 ,11

10

0 ,17

0 ,17

0 ,17

0 ,17

0 ,16

0,16

0 ,16

0 ,17

0 ,15

0 ,16

0 ,16

0 ,16

11

0,23

0 ,23

0 ,23

0 ,23

0 ,22

0,22

0,22

0 ,22

0 ,21

0 ,21

0 ,21

0 ,21

12

0 ,30

0 ,30

0,31

0 ,31

0,28

0,29

0 ,29

0 ,29

0,27

0 ,27

0 ,27

0,27

14

0 ,48

0,48

0 ,48

0 ,39

0 ,45

0 ,45

0 ,46

0 ,46

0 ,42

0 ,42

0 ,43

0 ,43

16

0 ,71

0 ,72

0 ,73

0 ,73

0 ,66

0 ,66

0 ,67

0 ,68

0 ,61

0 ,61

0 ,62

0 ,63

17

0 ,85

0 ,86

0 ,87

0,87

0 ,78

0 ,79

0 ,80

0 ,80

0 ,72

0 ,73

0 ,74

0 ,75

18

1 ,00

1 ,01

1 ,02

1 ,03

0,91

0 ,92

0 ,94

0 ,95

0 ,84

0 ,85

0 ,85

0 ,86

1320

9

0 ,10

0 ,10

0 ,10

0 ,10

0 ,09

0 ,09

0 ,09

0,10

0,09

0 ,09

0 ,09

0 ,09

10

0,14

0 ,14

0 ,14

0 ,14

0 ,13

0 ,13

0 ,13

0 ,13

0 ,12

0 ,13

0 ,13

0 ,13

11

0 ,18

0 ,19

0 ,19

0 ,19

0 ,17

0 ,18

0 ,18

0 ,18

0 ,17

0 ,17

0 ,17

0 ,17

12

0 ,24

0 ,24

0,24

0 ,25

0 ,23

0 ,23

0 ,23

0 ,23

0 ,21

0,22

0,22

0,22

14

0,39

0 ,39

0 ,39

0 ,39

0 ,36

0 ,36

0 ,37

0 ,37

0,34

0 ,34

0 ,34

0 ,35

16

0 ,57

0 ,58

0 ,58

0 ,59

0 ,53

0 ,54

0 ,54

0 ,55

0 ,49

0 ,50

0 ,51

0,51

17

0,68

0,69

0 ,70

0 ,70

0 ,63

0 ,64

0 ,64

0 ,65

0 ,58

0 ,59

0 ,60

0 ,61

18

0 ,81

0 ,81

0 ,82

0 ,83

0 ,74

0 ,75

0 ,76

0 ,77

0 ,68

0 ,69

0 ,70

0 ,71

1420

10

0 ,11

0 ,11

0 ,11

0 ,11

0 ,11

0 ,11

0 ,11

0 ,11

0 ,10

0 ,10

0 ,10

0 ,10

11

0 ,15

0 ,15

0 ,15

0 ,15

0 ,14

0 ,14

0 ,14

0 ,14

0 ,13

0 ,14

0 ,14

0 ,14

12

0 ,20

0 ,20

0 ,20

0 ,20

0 ,19

0 ,19

0 ,19

0 ,19

0 ,18

0 ,18

0 ,18

0 ,18

14

0 ,31

0 ,32

0 ,32

0 ,32

0 ,29

0 ,30

0 ,30

0 ,30

0 ,28

0 ,28

0 ,28

0,28

16

0 ,47

0 ,47

0,47

0 ,48

0 ,43

0 ,44

0 ,44

0 ,45

0 ,41

0 ,41

0 ,41

0 ,42

17

0 ,56

0 ,56

0 ,57

0 ,57

0 ,52

0 ,52

0 ,53

0 ,53

0 ,48

0 ,49

0 ,49

0 ,50

18

0 ,66

0 ,67

0 ,67

0 ,68

0 ,61

0 ,61

0 ,62

0 ,63

0 ,56

0 ,57

0 ,58

0 ,59

19

0 ,77

0 ,78

0 ,79

0 ,79

0 ,71

0 ,71

0 ,72

0,73

0 ,65

0 ,66

0 ,67

0 ,68

20

0 ,89

0,90

0 ,91

0 ,92

0 ,82

0 ,82

0,84

0 ,85

0 ,75

0 ,76

0 ,77

0 ,78

На основании решения примера 11 устанавливаем, что снижение уровня подземных вод ниже горизонта горных работ может быть достигнуто с помощью систем скважин при размещении скважинного электронасосного агрегата в нижней части подмерзлотной водоносной толщи.

Для обеспечения нормальной эксплуатации насосного оборудования предусматриваем крепление подмерзлотной водоносной толщи фильтровой колонной диаметром 426 мм, выводимой на поверхность земли.

Исходя их литологического состава дренируемого водоносного слоя водоприемная часть фильтровой колонны оборудуется щелевым фильтром, устанавливаемым на участках с наибольшей водопроницаемостью пород (эти участки определяются электрокартажем).

Крепление зоны многолетней мерзлоты (из-за возможной потери устойчивости горных пород при оттаивании) предусматривается промежуточной колонной диаметром 830 мм, также выводимой на поверхность земли.

Крепление неустойчивых пород, залегающих в верхней части разреза (до глубины около 20 м от поверхности земли), и перекрытие зон поглощения промывочной жидкости предусматриваются кондукторами диаметром 920 мм.

Устройство шахтового направления предусматривается из трубы диаметром 1220 мм, устанавливаемой в шурфе с размерами в плане 2 ×2 м и глубиной 3 м с бетонированием затрубного пространства.

Для предупреждения смятия промежуточной колонны замерзающей жидкостью в период восстановления мерзлоты после оттаивания стенок скважины предусматривается цементирование ее затрубного и межтрубного пространств до устья с целью полной замены промывочной жидкости цементным камнем.

Конструктивная схема скважины представлена на черт. 110.

Технология устройства скважины приведена в примере 11.

Пример 30 . Требуется запроектировать конструкцию водопонизительной скважины в рудоносной зоне для предусмотренной в примере 13 системы защиты рудника.

Предусматривается установка в скважине насоса марки ЭЦВ 12 -63 -520 ХТрГ, выбранного исходя из расчетной производительности скважины и требуемого подъема воды на высоту 470 - 480 м.

Из заданных условий примера 13 следует, что снижение напора в рудоносной зоне с помощью проектируемых скважин может быть достигнуто на глубину не более чем до кровли известняков. Это обуславливает целесообразность размещения скважинного электронасосного агрегата в нижней толще известняков.

Для обеспечения нормальной эксплуатации насосного оборудования предусматриваем крепление ствола скважины в интервале залегания толщи известняков эксплуатационной колонной диаметром 377 мм.

Крепление неустойчивых пород, залегающих над кровлей известняков , предусматривается промежуточной ко л онной труб диаметром 530 мм с выводом ее до устья скважины.

Черт. 110 . Конструкци я водопони зительно й скважи ны

1 - шахт о вое направление; 2 - кондукт ор; 3 - обсадная труба; 4 - затрубная цементаци я; 5 - фил ьтровая труба; 6 - фи льтр; 7 - отстойник; I - зона многолетней мерзлоты; II - водоносный сло й

Снижение напора в рудоносной зоне окажет слабое влияние на понижение уровня воды в неустойчивых породах, залегающих выше кровли известняков. Поэтому для обеспечения несущей способности нижней части промежуточной колонны труб , предусматривается на этом участке колонны цементация межтрубного пространства.

Крепление неустойчивых пород и перекрытие зон поглощения промывочной жидкости , залегающих в верхней части разреза (до глубины ~ 80 м от поверхности земли) предусматривается кондуктором диаметром 820 мм.

Устройство шахтового направления предусматривается из трубы диаметром 1020 мм, устанавливаемой в шурфе с размерами в плане 1 ,5 ×1 ,5 м и глубиной 2 м, с бетонированием зат ру бного пространства.

Водоприемная част ь скважины располагается в рудоносной толще. Учитывая, что рудоносная толща представлена в основном рыхлыми и полурыхлыми породами, предусматривается крепление водоприемной части скважины фильтровой колонной диаметром 219 мм, устанавливаемой впотай в нижней части экспл уатационной колонны (выше ее башмака на 5 м). Рабочая часть фильтровой колонны предусматривается из трубчатых фильтров марки ТП 8 Ф2 В с проволочной обмоткой из нержавеющей стали.

Бурение скважины предусматриваем буровой установкой БУ- 75 БрЭ с применением забойного инструмента:

для проходки пород , залегающих в интервал е установки кондуктора, - долот-расширителей диаметром 960 мм;

для проходки в породах, залегающих в ин тервале установки промежуточной колонны (от башмака кондуктора до кровли известняков) - агрегата РТ Б-760 с т рехш арошечны ми долотами Ш320С -ГВ;

для проходки в толще известняков - турбобура А 9 ГТШ с трехшарошечными долотами 45Д-490С;

для проходки в породах рудоносной толщи - турбобура А 9ГТШ с трехшарошечными долотами Ш349 .2 Т-ЦВ.

Привод турбобуров предусматриваем от двух насосов марки БН Р-1.

Для защиты скважины от проникания в нее воды из вышележащих водоносных слоев должна быть выпо л нена зат ру бн ая цементация колонн труб. Высота подъема цементного раствора в зат ру бном пространстве принимается в зависимости от требований к изоляции вышележащих водоносных слоев.

Конструктивная схема скважины представлена на черт. 111.

Черт. 111 . Конструкци я водопонизит ельно й сква жины

1 - шахтовое направление; 2 - кондуктор; 3 - обсадные трубы; 4 - затрубная цементация; 5 - разжим ы сальник; 6 - фи льтр; 7 - отстойник

10. ИГЛОФИЛЬТРОВЫЕ УСТАНОВКИ И СК ВАЖИНЫ, ОБОРУДОВАННЫЕ ЭЖЕКТОРАМИ

10 .1 . Иглофил ьт ро вые водопони зи тельны е установки представляют собой комплект оборудования, предназначенного для отбора и отвода подземных вод при сравнительно небольших глубинах понижения их уровня.

Для водопо ниж ени я на глубину до 4 - 7 м следует применять легкие игл офильт ро вые, до 15 м, - эжекто рны е иглофильтровые установки, а на бо льшую глубину - скважины, оборудованные эжекторами.

В состав легких иг лофил ьт ровы х установок входят насосный агрегат (центробежный насос и вакуум-насос или эжектор), система коллекторов и набор иглофильтров (фильтры с над фил ьт ровыми трубами).

Эжекторные иглофильтровые установки имеют следующий состав оборудования: центробежный насос, циркуляционный бак, напорный и сборный коллекторы, набор иглофильтров (фильтр , водоприемная и водоподъемная колонны труб, эжектор).

10.2 . Иглофильтровые установки быстро и легко монтируются и демонтируются, не требуют дл я своего устройства сложных операций, позволяют достаточно точно повторить очертания осушаемых земляных выработок, допускают изменения длины водозаборного фронта установок в пределах инвентарной длины коллекторов в зависимости от конкретных гидрогеологических условий и требуемых глубин понижения, изменения как шага расположения иглофильтров, так и глубин их погружения, обеспечивают многоразовое использование оборудования на различных стройплощадках, отличаются простотой обслуживания, могут длительный период работать без остановки на техническое обслуживание.

10.3 . В настоящее время осуществляется промышленное изготовление нескольких типов иглофильтровых установок.

Для понижения уровня подземных вод на глубину до 4 - 5 м в средне- и сильнопроницаемых грунтах с коэффициентами фильтрации 2 - 50 м/су т следует применять установку ЛИУ -6 Б.

Осушение слабопроницаемых грунтов с коэффициентами фильтрации 0 ,1 - 2 м/ сут на глубину до 6 - 7 м следует выполнять установками У ВВ-3 А-6КМ.

Находят применение легкие иглофильтровые установки забойного водопонижения, разработанные Харьковским инженерно - строительным институтом, изготовляемые по индивидуальным заказам в механических мастерских строительных организаций. Наибольшее распространение получили установки типа УЗВМ, которые предназначены дл я осушения слабопроницаемых грунтов с коэффициентами фильтрации 0,3 - 3 м/сут при глубине понижения до 4 - 4,5 м.

10 .4 . Иглофильтровые установки следует применять при разработке открытых выемок и подземных выработок в промышленном, гражданском, транспортном, гидротехническом строительстве и при добыче полезных ископаемых открытым и закрытым способами.

При необходимости осушения значительных по глубине открытых выемок (котлованы, карьеры) следует предусматривать многояру с ные системы иглофильтров (см. разд. 7).

Иглофильтровые установки могут проектироваться как в виде самостоятельных систем, так и входить в комбинированные системы, например, в сочетании со скважинами или водоотливом.

Системы, образуемые иг лофил ьт ровыми установками, могут быть линейными, кольцевыми и неполнокольцевыми. В слабопроницаемых грунтах для защиты от подземных вод траншей и других протяженных объектов иглофильтры должны размещаться с обеих сторон сооружения.

10 .5 . Легкая иглофил ьт ровая установка ЛИ У-6 Б (черт. 112) комплектуется двумя насосными агрегатами, в состав которых входят соответственно центробежные насосы двухстороннего входа СТ Д-761 /1 и СТ Д-761 /2 и монтируемые с ними на одном валу водокольцевы е вакуум- насосы типа КВ Н-8 . Указанные насосные агрегаты отл ичаются одни от других по производительности и напору. Их выбор должен соответствовать расчетному притоку подземных вод к установке. Целесообразно для экономии электроэнергии в хорошо проницаемых грунтах использовать для образования депрессионной воронки более мощный насос, а для поддержания уровня подземных вод на заданной отметке - менее мощный.

В состав установки входит набор из 100 иглофильтров, представляющих собой колонны надфил ьт ровы х труб диаметром 48 мм с присоединенными к их нижнему концу фильтровыми звеньями. Максимальная длина иглофильтров (включая фильтровое звено) - 8,5 м. Над фил ьт ро вы е трубы поставляются длиной 1 ,5 и 3 м. Соединяются они при монтаже колонны стальными муфтами.

Черт. 112 . При нци пиал ьная схема легкой игл офил ьт ро вой установк и ЛИУ-6Б

1 - иг л офильтр; 2 - коллектор; 3 - соединительный рукав; 4 - вакуумный насос; 5 - выбросная и всасывающая трубки; 6 - предохранительный клапан; 7 - камера охлаждения воды и отделения воздуха; 8 - клапан; 9 - напорная камера; 10 - напорный трубопровод; 11 - центробежный насос; 12 - трубка переливания; 13 - приемный патрубок; 14 - приемная камера

Фильтровые звенья применяются двух типов: с металлической сеткой (черт. 113 ,а) и сеткой из полимерных материалов (черт. 113,б). Материалом дл я металлических сеток могут служить латунь и нержавеющая сталь, а для сеток из полимерных материалов - чаще всего капрон.

Конструкция звена с металлической сеткой состоит из опорной трубы , на которой крепятся сетка, наконечник с зубчатой коронкой и шаровым клапаном, муфта для присоединения к над фил ьт ро вым трубам. Опорная труба в нижней части перфорирована.

Звено с полимерной с еткой отличается лишь конструкцией крепления этой сетки, зажимаемой между двумя проволочными спиралями.

Иглофильтры подсоединяются к всасывающему коллектору резинотканевыми гофрированными рукавами. Коллектор состоит из звеньев электросварных труб диаметром 152 мм. Каждое звено имеет длину 6 м. На звене расположено 8 патрубков с шагом 0 ,75 м для присоединения р езин отканевых рукавов.

Соединение звеньев коллектора между собой, а также присоединение гофрированных рукавов к коллектору и иглофильтрам осуществляется с помощью фланцевых соединений с резиновыми прокладками .

10 .6 . Установка вакуумного водопони жени я УВ В-3 А-6КМ включает насосный агрегат и всасывающую систему. Насосн ый агрегат состоит из центробежного моноблочного консольного насоса 6КМ -160-20 , эжект орной кассеты и циркуляционного бака. Эжект орная кассета имеет три эжектора: нижний - во доот вод ящий и два верхних - водовоздушных.

При подаче воды центробежным насосом из циркуляционного бака в эжектор ную кассету в приемной камере эжект орного блока создается вакуум, под действием которого в нее поступает вода из всасывающей системы, содержащая, как правило, большое количество воздуха.

Черт. 113 . Конструкци я фи льтрового звен а иглофил ьтра

а - с перфорированной трубой, покрытой сеткой; б - со стальной проволочной обмоткой; 1 - наконечник; 2 - шаровой клапан; 3 - внутренняя труба; 4 - н аружная перфо рированная труба; 5 - фильтровая сетка; 6 - стальной крепежный колпачок; 7 - муфта; 8 - переходная муфта; 9 - н ад фил ьт ро вая труба; 10 - спиральная проволочная обмотка

Из приемной камеры вода поступает в циркуляционный бак, из которого часть ее насос подает на питание эжекторной кассеты, а излишки отводятся самотеком или сбрасываются по напорному трубопроводу с максимальным напором 20 м.

Воздух отделяется от воды в циркуляционном баке и через отверстие в крышке отводится в атмосферу.

При переполнении бака водой регулирующий клапан занимает самое верхнее положение и автоматически открывает воздушный клапан, что ведет к срыву вакуума в баке и в приемной камере, тем самым снижая приток воды к установке. При этом уровень воды в баке понижается, регулирующий клапан опускается, что обеспечивает закрытие воздушного клапана с одновременным повышением величины вакуума и увеличением притока воды к установке.

Принципиальная схема установки приведена на черт. 114.

Для установки УВВ -3 А-6КМ применяется такая же всасывающая сист ема, что и для установки ЛИУ -6 Б.

10 .7 . Установка типа У ЗВМ комплектуется центробежным насосом 4 К-8 , циркуляционным баком, напорным коллектором, водоструйным насосом ВН-8 и водосборным коллектором (закрытым баком) с патрубками для подключения иглофильтров (черт. 115). В процессе проходки выработки объединенные в единый б лок центробежный насос и циркуляционный бак следует располагать на определенном удалении от забоя, но не более предельной дальности откачки по горизонтали, равной 250 м.

По мере разработки выемки осуществляется перенос иглофильтров в сторону забоя, а трубопроводы, по которым вода от центробежного насос а подается к водоструйному насосу, периодически наращиваются.

При неглубокой выемке и небольшой д л ине проходки возможно размещение насосного блока на поверхности около устья шахты.

Установка обслуживает до 17 иглофильтров. Высота подачи воды достигает 20 м.

Эж екто рны е установки ЭИ-70 применяются при требуемой глубине понижения до 12 м, а при соответствующем технико- экономическом обосновании - до 20 м в грунтах с коэффициентом фильтрации 0 ,1 - 5 м/ сут .

Черт. 114 . При нципиальна я схема установки шла УВВ-3 А-6КМ

1 - э л ектродвигател ь; 2 - насос центробежный; 3 - камера напорная; 4 - камера приемная; 5 - эжекторы водовоздушны е; 6 - линия напорная сбросная; 7 - приемн ик потока; 8 - клапан воздушный; 9 - клапан регулирующ ий; 10 - бак циркул яционный; 11 - расширитель; 12 - иглофильтр; 13 - в сасывающ ий коллектор; 14 - патрубок

Черт. 115 . Устан овка за бойн ого водопони жения У ЗВМ-3у

1 - иглофильтры; 2 - соединительные рукава; 3 - водосборный коллектор; 4 - всасываю щ ий рукав; 5 - водоструйный насос; 6 - электродвигатель; 7 - центробежный насос; 8 - циркуляционн ый бак; 9 - сбросной рукав; 10 - рукав для подвода воды к дополнительному песко вому водоструйному насосу; 11 - рукав напорный; 12 - з адвижки; 13 - патрубок с вентилем

Модификацией установки ЭИ-70 является установка типа ЭВВУ, предназначенная для осушения слабопроницаемых слоистых грунтов.

Эжекто рны е иг лофил ьт ро вые установки ЭИУ -15 , рекомендованные к производству вместо установок ЭИ-70 , следует применять при требуемой глубине понижения уровня подземных вод до 15 м, а при соответствующем технико- экономическом обосновании - до 30 м в слабопроницаемых грунтах с коэффициентом фильтрации 0 ,1 - 5 м/сут .

Дл я осушения слабопроницаемых (в том числе слоистых) грунтов при требуемом понижении не более 40 м следует применять U-о бразны е эжекто рны е скв ажи нны е установки ЭСУ-20 .

10 .8 . Принципиальная схема э жекто рной игл офил ьт ро во й установки (ЭИ-70 , ЭИУ-15 ) представлена на черт. 116. По требованию заказчика установка ЭИУ-15 может поставляться с любым из насосных агрегатов, указанных в табл. 23.

Конструкция эж екторного иглофильтра представляет собой две колонны труб: наружную (водоприемную) с фильтровым звеном и внутреннюю (водоподъемную), к нижнему концу которой подсоединяется эжектор (черт. 117). Благодаря наличию шарового клапана в наконечнике фильтрового звена возможно погружение иглофильтра гидравлическим способом. Погружается только водоприемная колонна труб с фильтровым звеном, а затем в нее вставляется водоподъемная колонна с эжектором.

В процессе откачки по кольцевому зазору между наружной и внутренней колоннами труб центробежный насос нагнетает рабочую воду к эжектору. Струя воды, истекая с большой скоростью из сопла эжектора, обеспечивает подсасывание из фил ьтрового звена подземной воды. Смесь рабочей и подз емной воды (или воды с воздухом) поднимается на поверхность и по сливному трубопроводу поступает в циркуляционный бак. Из бака часть воды («рабочая» вода) поступает на питание центробежного насоса, а остальная часть отводится самотеком или принудительно к местам сброса.

Зазор между стенками гидравлически пробуренной скважины и водоприемной колонной эжекторного иглофильтра следует заполнить песчаной или пес чан о-г равийн ой обсыпкой, а в верхней части скважины необходимо выполнить глиняный тампон высотой около 1 м для предотвращения прорыва воздуха в п рифил ьт ровую зону иглофильтра непосредственно через обсыпку. В плотных грунтах возможна установка эжекто рны х иглофильтров в заранее пробуренные скважины.

10 .9 . Эж екто рная вакуумная водопони зитель ная установка типа ЭВВУ предназначена дл я осушения малопроницаемых слоистых грунтов. Она отличается от установки ЭИ-70 конструкцией иглофильтров.

Установка типа ЭВВУ оборудуется вакуумными концентрическими водоприемниками (черт. 118), которые по сравнению с э жекто рны ми иглофильтрами не имеют водоприемного покрытия на фильтровом звене, а колонна иглофильтра заключена на всю высоту в фильтровую оболочку из узкой профилированной стальной ленты. Скважность оболочки не превышает 12 - 15 % .

Вакуумные концентрические водоприемники устанавливаются только в предварительно пробуренные скважины. Вокруг водоприемников устраивается по всей высоте пес чан о-г равийн ая обсыпка, а в верхней части - глиняный тампон.

При работе эжектора в полости фильтровой оболочки создается вакуум, распространяющийся в прифил ьт ро вой зоне на всю высоту водоприемника. Дебит вакуумного концентричного водоприемника не должен превышать 5 м3 /ч, в противном случае эжектор не обеспечит вакуум.

10 .10 . Эжекторная скважинн ая установка ЭСУ-20 включает в себя два центробежных насоса (один резервный), циркуляционный бак и 30 эжекторных водоподъемников U-о бразного типа. В состав водоподъемника входят (черт. 119) водопод вод ящ ая и водоот вод ящ ая колонны труб, корпус, ко нцевик , соединяющий водопод вод ящую колонну с соплом, и кожух, прикрепленный к верхней части корпуса. Внутри сопла размещена витая пластина. В цилиндрической части корпуса выполнены окна для приема эж екти руем ого потока. Кожух имеет прорезь, обращенную в сторону водоотв од ящей колонны. Витая пластина предназначена для повышения производительности эжектора по воздуху, а кожух - для уменьшения количества твердых частиц, поступающих в эжектор с откачиваемой водой.

Черт. 116 . Схема эжекторной иглофильт ров ой установки

1 - иглофильтр; 2 - глиняный тампон; 3 - пробковые краны; 4 - распределительный н апорный трубопровод; 5 - сбросн ой коллектор; 6 - центробежный насос; 7 - задвижки; 8 - циркуляционный бак; 9 - пониженный уровень подземных вод

Черт. 117 . Э жект орны й иглофи льтр установ ки ЭИ-70

а - фильтровое звено; б - об щ ий вид; 1 - н аконечник; 2 - шаровой клапан; 3 - седло шарового клапана; 4 - внутренняя труба фильтрового звен а; 5 - перфорированная труба; 6 - фильтровая сетка; 7 - проволоч ная спираль; 8 - седло эжектора; 9 - насадка эжектора; 10 - н ад фильт ро вая труба ; 11 - диффуз ор; 12 - водоподъемн ая труба; 13 - фильтровое звено

Установка обслуживает до 17 иглофильтров. Высота подачи воды достигает 20 м.

Технические параметры легких и эжекторны х иглофил ьт ровы х установок и установки ЭС У-20 приведены в табл. 23.

Черт. 118 . Вакуумн ая концентрическая скважин а

1 - водоприемное звено; 2 - эжектор с диффу з ором; 3 - песчано-г равийн ая обсыпка; 4 - соединительные муфты оболочки; 5 - фильтровая оболочка; 6 - направляющ ие фонари; 7 - глиняный тампон; 8 - сальник; 9 - н ад фильт ро вые трубы; 10 - вакуумметр

Ч е рт. 119 . Эжекторный водоподъемник установок ЭСУ-20

1 - муфта со единительна я; 2 - диффуз ор; 3 - камера смешени я; 4 - сопло; 5 - вит ая пласти на (вин т); 6 - камера при емн ая; 7 - кожух; 8 - конце вик; 9 - колонна подводящи х труб; 10 - колонна отводящи х труб

Таблица 23

Тех н ическ ие па раметры

ЛИУ-6 Б

УВВ-3 А-6КМ

УЗВМ

ЭИ- 70

Э ИУ -15

ЭСУ -20

Насос № 1

Н а сос № 2

Максимальная производительность установки по воде, м 3 / ч

100

50

43

35

150

74

176

Напор на выходе , м

28

20

20

20

-

-

-

Тип насосного агрегата

СТД 761 /1

СТД 761 /2

6КМ -160 -20

4 К-8

6 МС-6

ЦН С60-66

ЦН С60 -99

ЦНС180-85

Масса насосного агрегата , кг

650

470

790

1040

639

470

573

1382

Габариты насосного агрегата (с электродвигателем), м м:

в плане

1845 ×945

1680 ×735

1800 ×780

1500 ×690

1540 ×410

1620×410

2105 ×778

высота

1250

1234

1400

715

656

656

980

Мощность электродвигателя, кВт

22

11

15

22

75

22

30

75

Д л ина коллектора, м:

всасывающего

105

105

5 - 10

-

-

-

напорного

-

-

15 - 480

48

37

185

сборного

-

-

-

42

36

183

Длина одного метра звена кол л ектора

6

6

Не р е гламенти рован а

6

6

6

Чи сл о иг лофильт ро в, шт.

100

100

17

30

12

30

Размеры фильтрового звена:

наружный диаметр (по сетке ) , мм

-

68,5

68,5

68,5

70

70

-

общая д л ина, м

-

0,98

0,98

0,98

1 ,12

1,12

-

длина водоприемной части, м

-

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

-

Максимальная длина иглофильтра и л и водоподъемника, м

8,5

8 ,5

5 ,5

12

16

28

36

Размеры н ад фил ът ро вы х труб:

диаметр, мм

48

48

48

48

48

48

длина звенье в, м

1,5; 3

1,5 ; 3

1 ,5 ; 3

1 ,5 ; 3

1 ,5 ; 3

1,5 ; 3

Масса установки , т

7 ,1

6 ,86

1,55

10 ,5

10 ,5

26

11. ДРЕНАЖИ

11 .1 . Дренажи - это такие каптирующие подземные воды устройства , из которых вода самотеком поступает к водоотводящим коллекторам , сбросным линиям или к водосборникам насосных станций . Применяются следующие виды дренажей : траншейные , закрытые безтрубчатые , трубчатые , галерейные и пластовые .

11 .2 Траншейные дренажи - открытые траншеи можно предусматривать такой глубины , какую позволяет степень застройки территории с учетом необходимого разноса откосов . Ширина траншеи по дну определяется шириной предусматриваемого землеройного снаряда , но не менее 40 см .

Откосы дренажных траншей допускается принимать в соответствии с рекомендуемым приложением 15 СНиП 2.06.03-85 или определять расчетом .

Черт . 120 . Закрытые беструбчатые дренажи

а - каменно-щебеночный ; б - хворостяной ; 1 - дерн корнями вниз ; 2 - уплотненная глина ; 3 - дерн корнями вверх ; 4 - местные песчаный грунт ; 5 - щебень ; 6 - каменная кладка ; 7 - глинобетонная подушка ; 8 - засыпка местным грунтом ; 9 - хворост

Черт . 121 . Трубчатый дренаж

а - с песчано-гравийной обсыпкой совершенного типа ; б - то же , несовершенного типа ; в - с фильтровым покрытием из минеральных волокнистых материалов ; 1 - обратная засыпка местным песчаным грунтом ; 2 - песок средней крупности ; 3 - щебень ; 4 - труба ; 5 - водоупор; 6 - минеральный волокнистый материал ; 7 - хомуты из жгутов стекловолокна или шпагат

При проектировании необходимо учитывать , что траншеи требуется периодически чистить и поддерживать в проточном состоянии .

11 .3 . Закрытый беструбный дренаж - траншея , заполненная фильтрующим материалом от дна до уровня подземных вод .

В качестве фильтрующего материала можно использовать песок , гравий , щебень , камень , хворост и др . сечение рекомендуется принимать по черт . 120.

11 .4 . Трубчатый дренаж - дырчатая труба с обсыпкой песчано -гравийным материалом или с фильтровым покрытием из волокнистого материала (черт . 121). Для трубчатых дренажей следует предусматривать трубы : керамические канализационные по ГОСТ 286-82 (табл . 24); асбестоцементные - безнапорные по ГОСТ 1839-80 (табл . 25); напорные по ГОСТ 539 -85 (табл . 26); бетонные по ГОСТ 20054-82 (табл . 27); чугунные - канализационные по ГОСТ 6942.3-80 (табл . 28), напорные по ГОСТ 9583-75 (табл . 29); трубофильтры из пористого бетона ( ВСН 13-77 Минэнерго СССР ), трубы железобетонные диаметром 400 мм (ГОСТ 6482 .0 -79 ) и керамические дренажные трубы диаметром 100 - 250 мм ( ГОСТ 8411-74).

11.5 . Для приема подземных вод в асбестоцементных и чугунных трубах устраиваются круглые или щелевые отверстия (черт . 122,а , б , г ), в бетонных и железобетонных - круглые (черт . 122,г). В керамические канализационные трубы подземные воды поступают через не полностью заделанные зазоры в стыках (черт . 122,в), в трубофильтры - через поры в материале их стенок . Материал труб выбирается в зависимости от ее глубины заложения и агрессивности среды . В агрессивной для цемента среде следует предусматривать керамические и чугунные трубы . При неагрессивной среде могут применяться трубы из любого указанного выше материала с учетом их глубины заложения (табл . 30).

Таблица 24

Ствол трубы

Раструб трубы

Толщина стенок ствола и раструба, мм

Внутренний диаметр , мм

Длина, мм

Длина нарезки, мм

Внутренний диаметр , мм

Глубина, мм

150

От 1000 до 1500 (через каждые 100 мм )

60

224

60

19

200

282

20

250

340

22

300

398

27

Примечание . Все размеры труб номинальные .

Таблица 25

Условный проход, мм

Трубы

Условный проход, мм

Муфты

Диаметр , мм

Толщина стенки, мм

Длина, мм

Масса 1 м трубы , кг

Диаметр , мм

Толщина стенки , мм

Длина , мм

Масса муфты , кг

Наружный

Внутренний

Наружный

Внутренний

100

118

100

9

2950

6

100

160

140

10

150

1

150

161

141

10

2950

9

150

212

188

12

150

2

200

211

189

11

3950

13

200

262

234

14

150

3

300

307

279

14

3950

25

300

366

334

16

150

5

Таблица 26

Условный проход, мм

Трубы

Муфты

Наружный диаметр , мм

Длина , мм

Масса 1 м трубы , кг

Толщина стенки , мм

Длина , мм

Наружный диаметр , мм

Масса муфты , кг

ВТ-6

ВТ-9

ВТ-6

ВТ-9

САМ-6

САМ-9

САМ-6

САМ-9

100

122

2950

3950

7,8

9,2

9,0

11 ,0

140

171

175

3 ,5

3 ,8

150

168

2950

3950

12,9

15 ,2

11,0

13 ,5

140

219

225

4,6

5 ,2

200

224

3950

22 ,1

26 ,4

14 ,0

17 ,5

150

277

287

6,9

8 ,2

250

274

3950

28 ,4

35,9

15 ,0

19 ,5

150

329

341

8 ,7

10 ,6

300

324

3950

40 ,2

49,4

17,5

22 ,5

150

383

397

11 ,1

13 ,8

Примечание . Трубам типа ВТ-6 соответствуют муфты типа САМ-6 , а трубам типа ВТ-9 - муфты типа САМ-9.

Таблица 27

Условный проход, мм

Толщина стенки , мм

Длина, мм

Глубина раструба, мм

150

35, 30, 25

1000

50

200

40, 35, 30

1500

50

300

55, 50 , 45

1500

80

400

75 , 65 , 55

1500

100

Таблица 28

Условный проход, мм

Наружный диаметр , мм

Толщина стенки , мм

Масса трубы , кг , при длине, м

0 ,75

1,25

2

100

118

4 ,5

10,5

16 ,3

25

150

168

5,0

-

-

40

Таблица 29

Условный проход, мм

Наружный диаметр , мм

Толщина стенки , мм

Масса трубы , кг , при длине, м

4

5

6

150

170

8,3

132

163

193

200

222

9 ,2

193

238

282

250

274

10 ,0

260

320

381

300

325

10 ,8

336

414

492

11 .6 . Обсыпку дренажных труб следует подбирать по табл . 31.

Требования к материалам обсыпки дренажных труб аналогичны требованиям к материалу обсыпки фильтровых труб водопонизительных скважин (см . разд. 9).

Фильтровые покрытия применяются двух видов: нетканые волокнистые материалы (маты , плиты, войлок ) толщиной 10 см в несжатом состоянии ; сетки и ткани из синтетических материалов типов ВВГ , ВВТ , ВВК - в четыре слоя , ВПМ - в два , ССТЭ-6 и СС -1 - в один слой .

Трубофильтры и дренажи с фильтровыми покрытиями обсыпаются песчаными грунтами , более проницаемыми , чем дренируемый грунт .

11 .7 . Допускается закладывать трубчатые дренажи на 0 ,3 м выше глубины промерзания . Минимальные уклоны дренажных труб диаметром до 150 мм - 0 ,005 , диаметром 200 мм и выше - 0 ,003 .

При пересечении трубчатыми дренажами других коммуникаций необходимо соблюдать требования СНиП II-89-80 .

11 .8 . Смотровые колодцы (ГОСТ 8020-80 или типовые конструкции и детали зданий и сооружений - серия 3 .900-3 вып . 7 , части 1 и 2 ) располагаются на всех поворотах , перепадах , а также на прямолинейных участках трассы с шагом не более 50 м .

Черт . 122 . Водоприемные отверстия в дренажных трубах

а - в верхней части асбестоцементных и чугунных труб ; б - в боковой части асбестоцементных труб ; в - в виде зазоров в стыках керамических и чугунных труб ; г - в бетонных и железобетонных трубах ; 1 - муфта ; 2 - резиновое кольцо ; 3 - труба ; 4 - отверстия ; 5 - просмоленая пакля ; 6 - асфальтовая мастика или жирная глина

Таблица 30

Грунты основания

Дренажные трубы

Максимальная глубина заложения дренажных труб , м , диаметром , мм

150

200

250

300

Пески гравелистые , крупные и средней крупности, глины и суглинки полутвердые , тугопластичные

Бетонные

-

4 ,0

-

3 ,5

Керамические канализационные

7 ,3

5 ,7

4 ,7

4,9

Керамические дренажные и асбестоце ментные безнапорные

3 ,5

3 ,0

2 ,6

-

Асбестоцементные напорные:

ВТ-6

93

8 ,4

6 ,8

6 ,5

ВТ -9

16 ,9

14 ,9

12 ,3

12,5

Пески мелкие и пылеватые

Бетонные

-

4 ,1

-

3 ,6

Керамические канализационные

7 ,6

5,9

4 ,9

5 ,1

Керамические дренажные и асбестоцементные безнапорные

3 ,6

3 ,7

3 ,1

-

Асбестоцементные напорные :

ВТ-6

9 ,7

93

7 ,1

6 ,8

ВТ -9

17 ,5

15,5

12 ,8

13 ,0

Трубофильтры по ВСН 13-77

6 ,5

7 ,0

7 ,0

8 ,0

Таблица 31

Параметры обсыпки

Условия применения

Соотношение значений средних диаметров частиц материала , прилегающего к грунту слоя обсыпки , и самого грунта или последующего и предыдущего слоев обсыпки

Соотношение диаметров части одного слоя обсыпки , характеризующее его однородность

Толщина одного слоя обсыпки

tfm = 100 - 150 мм

11 .9 . Галерейные дренажи , устраиваемые открытым , щитовым или штольневым способами , проходного (высотой 1 ,6 - 1 ,8 м ) или полупроходного (высотой 0,9 - 1 ,2 м ) сечения , рассчитаны на выполнение их с применением средств малой механизации в нескальных или полускальных грунтах .

При устройстве дренажных галерей открытым способом фильтрующая обсыпка подбирается и укладывается , как и при трубчатом дренаже .

При устройстве галереи подземным способом закрепное пространство должно быть плотно заполнено фильтрующим материалом и незацементировано при устройстве обделки . Для приема воды в обделке галереи устраиваются отверстия различной формы , которые должны иметь достаточную скважность . Обделку (крепь ) выработки для дренажной галереи можно выполнять из пористого бетона, из бетона или железобетона с отверстиями (черт . 123,а ), из железобетонных или бетонных блоков (черт . 123,б , г), из сборного железобетона (черт . 123,в), дерева и каменной кладки . При этом должна быть обеспечена прочность крепления галереи .

Дренажные галереи устраиваются с уклоном не менее 0 ,003 в сторону выпуска (портала штольни , шахты). В галерее должен быть устроен бетонный лоток или водоотводная канавка.

При необходимости усиление водозаборной способности дренажных галерей может быть достигнуто с помощью сквозных фильтров и самоизливающихся скважин , забуриваемых из самих галерей .

Дренажные галереи устраиваются , как правило, в водоносных грунтах, по возможности в их водообильной зоне , ниже расчетного пониженного уровня подземных вод . При дренировании толщи крутопадающих пород галереи следует проводить в крест простирания пород . В случае забора воды из водообильных зон с помощью сквозных фильтров и скважин , забуриваемых из дренажных галерей , последние могут быть запроектированы и вне зон , если это вызвано условиями производства .

11 .10 . Пластовый дренаж (развитый по площади слой фильтрующего материала , предусматриваемый в основании сооружений и за их стенами - пристенный дренаж , на откосах открытых выработок , земляных сооружений и природных склонов, в основании насыпей ) следует проектировать из песка , гравия или щебня , плит из пористого бетона и других материалов , удовлетворяющих требованиям необходимой прочности , неразмокаемости и устойчивости против агрессивного воздействия подземных вод .

Черт . 123 . Дренажные галереи

а - обделка из бетона и монолитного железобетона; б - обделка из отдельных блоков ; в - обделка из сборных железобетонных элементов ; 1 - обделка ; 2 - дренажная засыпка ; 3 - отверстия для выпуска воды ; 4 - водоотводный бетонный лоток

11 .11 . Пластовый дренаж в основании сооружений следует предусматривать из одного слоя гравия или щебня минимальной толщиной 15 см (на трещиноватых скальных и полускальных породах ) и из двух слоев: песка средней крупности толщиной не менее 10 см и гравия или щебня толщиной не менее 15 см (на пылеватых песках и глинистых породах )

Дренажный слой из песка за стенами сооружений (пристенный дренаж ) следует предусматривать толщиной не менее 20 см на высоту не менее чем на 0 ,5 м выше уровня подземных вод.

Пристенный дренаж целесообразно проектировать из пористых плит .

Если засыпка пазух котлована осуществляется песчаным грунтом или песчано-гравийной смесью с коэффициентом фильтрации свыше 5 м/сут , пристенный дренаж можно не предусматривать .

Пластовые дренажи сооружений следует сочетать с трубчатыми дренами , которые каптируют воду из дренажных слоев и отводят ее в коллекторы (черт . 124).

Черт . 124 . Плановый дренаж заглубленного сооружения

1 - защищаемое заглубленное сооружение ; 2 - пристенный дренаж; 3 - песчаный слой ; 4 - защитное покрытие щебеночного слоя ; 5 - щебеночный слой ; 6 - труба

11.12 . Пластовый дренаж на откосах следует проектировать однослойным толщиной слоя от 0,3 (в хорошо проницаемых грунтах ) до 2 м .

В качестве фильтрующих материалов допускается предусматривать , в зависимости от гранулометрического состава водоносных грунтов , средний или крупный песок , а также песчано-гравийные смеси с коэффициентом разнозернистости dk / dinf не более 20.

Верхняя граница пластового дренажа должна превышать не менее чем на 0 ,5 м уровень высачивания воды на откосы выработки .

Вода из пластового дренажа может быть выпущена в канаву на берме открытой выработки . Для откосов , рассчитанных на длительную эксплуатацию , целесообразно сочетание пластового дренажа с трубчатым (черт . 125).

Черт . 125 . Пластовый дренаж на откосе

1 - песчано-гравийный слой ; 2 - труба ; 3 - щебеночная обсыпка

Для предотвращения промерзания дренажной отсыпки и трубы по верху пластового дренажа следует укладывать защитный слой грунта .

11 .13 . Пластовый дренаж намывных, а при необходимости и насыпных сооружений и отвалов в виде слоя водопроницаемого грунта , следует предусматривать по всей площади основания насыпи по верху систематически расположенных дрен -канав площадью поперечного сечения каждой не менее 0,1 м2 с заполнением каменным , щебеночным , из сплошных или пустотелых блоков (плит), крупнопористого бетона для отвода воды в канаву вдоль фронта насыпи , отвала (черт . 126).

Черт . 126 . Дренаж отвала

1 - породы отвала; 2 - водопроницаемый слой ; 3 - дренажные канавы (дрены); 4 - водоотводная канава

При отсутствии самотечного отвода воды из пластового дренажа в основании насыпи (или намытых грунтов ) каптируемую им воду рекомендуется удалять с помощью скважин , оборудуемых насосами .

11 .14 . Воду , поступающую в водосборные коллекторы из дренажа всех видов , отводят далее по внешним водоотводящим канавам или трубопроводам к местам сброса или ее использования . В случае невозможности самотечного водоотвода в проекте должна быть предусмотрена дренажная насосная станция (черт . 127), при проектировании которое следует , как правило , применять типовые проекты.

11.15 . Вакуумный дренаж представляет собой трубчатый дренаж с герметичными смотровыми колодцами и с обязательным устройством насосной станции, в котором кроме водяных насосов для принудительного отвода воды имеется и вакуум-насос для откачки воздуха из всей системы .

Вакуумный смотровой колодец (черт . 128,а ) отличается от обычного тщательной заделкой неплотностей между железобетонными кольцами стенок колодца , между кольцом нижней части стенки и днищем , верхним кольцом стенки и крышкой и смотровым люком .

Черт . 127 . Дренажная насосная станция

1 - воздуховод ; 2 - грузовой люк ; 3 - смотровой люк ; 4 - переходная площадка ; 5 - напорный трубопровод ; 6 - машинное отделение ; 7 - насосный агрегат ; 8 - приемный резервуар ; 9 - датчики уровней ; 10 - подводящий коллектор ; 11 - шкаф электропитания ; 12 - приямок для сбора воды ; 13 - герметический люк ; 14 - станция управления насосами ; 15 - вытяжной вентилятор ; 16 - лестница

Более надежная герметизация достигается устройством смотрового колодца с вакуумной камерой . Здесь под вакуумом находится не вся полость колодца , а лишь его нижняя часть (в пределах вакуум-камеры ), что позволяет избежать необходимости достижения качественной герметизации всех стыковых участков колодца , а вакуумную камеру , имеющую сравнительно небольшой объем , выполнять из монолитного бетона .

Конструкция смотрового колодца с вакуум -камерой может быть применима при любом числе, диаметре и расположении подходящих к колодцу дренажных труб .

Характерной особенностью насосных станций систем вакуум -дренажа является наличие в их составе находящейся под разрежением емкости и постоянной или периодической откачки из нее воздуха .

Целесообразнее применять насосные станции с погружным центробежным насосом (черт . 128,б ), но можно вместо погружного насоса использовать и обычный насос с горизонтальным валом .

При проектировании вакуумного дренажа целесообразно предусматривать прокладку дренажных труб с подъемом в сторону насосной станции, что создает лучшие условия для транспортирования потоков воды и воздуха .

С помощью вакуумного дренажа из грунта отсасывается не только гравитационная вода , но и часть капиллярной , что обеспечивает более глубокое понижение уровня подземных вод . Вакуумные дренажи целесообразно применять в суглинистых грунтах , супесях и мелкозернистых песках с коэффициентом фильтрации 0 ,01 - 1 м/сут .

Черт . 128 . Конструктивные схемы смотрового колодца с вакуумной камерой и насосной станции с погружным центробежным насосом

а - смотровой колодец ; б - насосная станция ; 1 - камера вакуумная с трубами дренажной системы ; 2 - вакуумный колодец смотровой камеры ; 3 - крышка вакуумной камеры ; 4 - вакуумметр ; 5 - прокладка резиновая ; 6 - вакуумный колодец насосной станция ; 7 - труба дренажной системы ; 8 - бачок сливной ; 9 - вакуумный насос ; 10 - линия подпитки вакуумного насоса ; 11 - линия вакуумирования ; 12 - открытый павильон ; 13 - напорный водопровод ; 14 - погружной центробежный насос ; 15 - пьезометр ; 16 - клапан с поплавком

12. ВОДООТВОД

12 .1 . Водоотвод от насосных станций до места сброса следует предусматривать по напорным или безнапорным (самотечным ) трубопроводам или открытым канавам и лоткам , проходящим по поверхности земли .

12.2 . Трассу водоотводных устройств следует прокладывать вблизи дорог и проездов ; пересечение дорог и проездов следует выполнять под прямым углом .

12.3 . Для напорных трубопроводов следует применять , как правило, напорные неметаллические (железобетонные, асбестоцементные и пластмассовые ) и чугунные трубы . Применение стальных труб допускается :

на участках с расчетным внутренним давлением свыше 1 ,5 МПа (15 кгс /см2);

при прокладке в труднодоступных пунктах строительства , а также в местах , где возможны механические повреждения ;

при прокладке по опорам эстакад .

12 .4 . На напорных трубопроводах в необходимых случаях следует предусматривать установку задвижек , вантузов , выпусков и компенсаторов .

Трубопроводы необходимо проверять на повышение давления при гидравлическом ударе . При необходимости следует предусматривать установку противоударной арматуры . Выбор типа арматуры и места ее установки определяются расчетом .

12 .5 . При повороте напорных трубопроводов в вертикальной или горизонтальной плоскости , когда возникающие усилия не могут быть восприняты стыками труб , должны предусматриваться упоры , конструкция которых определяется расчетом .

12 .6 . Напорные трубопроводы следует рассчитывать на пропуск расчетного расхода с учетом материала труб и местных потерь напора по СНиП 2.04.02-84 .

12 .7 . Для самотечных трубопроводов следует применять , как правило , безнапорные неметаллические (железобетонные , бетонные , керамические , асбестоцементные , пластмассовые ) трубы . Применение чугунных труб допускается в местах , где возможны механические повреждения труб .

12 .8 . Уклоны самотечных трубопроводов следует принимать , как правило , не менее 0 ,002 при диаметре до 200 мм и не менее 0 ,0005 при диаметре более 200 мм .

12 .9 . Диаметры самотечных трубопроводов следует определять гидравлическим расчетом по формулам равномерного движения при полном заполнении их водой .

12 .10 . Минимальную расчетную скорость движения воды в самотечных трубопроводах допускается принимать 0 ,4 м /с .

12 .11. Наибольшую расчетную скорость движения воды в самотечных трубопроводах следует принимать , м /с : для металлических труб - 10 , неметаллических - 7 .

12 .12 . Открытые канавы следует проектировать , как правило , трапецеидального или прямоугольного сечения .

Канавы трапецеидального сечения в зависимости от вида грунта , в которых они прокладываются , и скорости движения воды в них следует устраивать без облицовки (в малоразмываемых грунтах ) или с облицовкой из монолитного бетона или сборного железобетона .

Канавы прямоугольного сечения следует выполнять в слабых грунтах или в стесненных условиях в виде лотка из бетона или железобетона (монолитного или сборного).

12 .13 . Скорость движения воды в канавах без облицовки должна быть не менее  (где R - гидравлический радиус , м ) и не более значений, указанных в табл . 32.

Таблица 32

Вид грунта

Наибольшая скорость движения воды , м /с

Песок мелкий и средней крупности , супесь

0 ,4

Песок крупный

0 ,8

Суглинок пылеватый

0 ,7

Суглинок

1 ,0

Глина

1 ,2

При скорости движения воды более указанной в табл . 32 следует устраивать канавы с облицовкой. При этом наибольшая скорость движения воды не должна превышать 8 м /с .

С облицовкой во всех горных породах следует устраивать канавы на участках , примыкающих к сбросным линиям (на длине 3 - 5 м).

12 .14 . Заложение откосов необлицованных трапецеидальных канав глубиной до 2 м допускается принимать по табл . 33 в зависимости от вида грунта, в котором они выполняются .

Таблица 33

Вид грунта

Заложение откосов

Песок средней крупности , крупный и гравелистый

2 ,0

Супесь

1,5

Плотные суглинки , глины , гравийно -галечниковый грунт

1 ,0

Полускальные водостойкие породы

0 ,5

Скальные породы :

прочные

0 ,1

слабые

0 ,25

Наименьшие размеры трапецеидальных канав следует принимать , м : ширину по дну - 0,3 , глубину - 0 ,4 .

Ширину канавы по дну следует сохранять на всем ее протяжении , изменяя глубину и уклоны на отдельных участках в соответствии с уклонами берм и расчетным расходом воды .

Радиус закругления канавы на углах поворота надлежит принимать равным 20 -кратной ширине канавы по дну .

12 .15 . Расчетное наполнение канав любого сечения допускается принимать не более 0 ,7 высоты .

Минимальные продольные уклоны канав следу принимать 0 ,002.

Допускается принимать продольные уклоны канав менее 0 ,002 , если гидравлическим расчетом подтверждается незаиляемость канав .

12 .16 . Уклоны и сечения канав следует подбирать из расчета пропускной способности . При этом могут быть использованы табл. 34 - 35 для канав трапецеидального сечения , табл . 36 - 37 для канав прямоугольного сечения .

Для определения расходов и скоростей при других значениях коэффициентов шероховатостей следует пользоваться значениями поправочных коэффициентов , принимаемых по табл . 35 и 37.

Таблица 34

Уклон

Расход q , л /с , и скорость ν , м/с, воды при степени заполнения канав

0,2

0,4

0,6

0 ,8

1 ,0

q

ν

q

ν

q

ν

q

ν

q

ν

Канава шириной по дну , 0 ,4 м с заложением откоса 1:1

0 ,001

32 ,2

0 ,28

124 ,0

0,39

302,0

0,51

563 ,0

0 ,59

941 ,0

0 ,68

0 ,002

45 ,3

0,38

176 ,1

0,56

428,5

0 ,72

802 ,0

0 ,84

1328 ,0

0 ,90

0 ,003

55,5

0 ,46

215 ,0

0 ,68

522 ,0

0,87

980 ,0

1 ,18

1640 ,0

1 ,17

0 ,004

64 ,7

0 ,54

250 ,0

0 ,78

606 ,0

1 ,01

1140 ,0

1 ,32

1890 ,0

1,35

0 ,005

71 ,8

0 ,60

279 ,0

0,87

672 ,0

1 ,12

1265 ,0

1 ,32

2115 ,0

1 ,51

0,006

78 ,5

0 ,66

305 ,0

0 ,95

740 ,0

1 ,23

1390 ,0

1 ,45

2320 ,0

1 ,66

0 ,008

90 ,0

0 ,76

352 ,0

1 ,10

857,0

1 ,43

1610 ,0

1 ,67

2660 ,0

1,91

0 ,010

101 ,8

0,84

395 ,0

1 ,23

960 ,0

1,59

1800 ,0

1 ,87

3000 ,0

2 ,14

0 ,030

175 ,0

1 ,46

683 ,0

2 ,12

1660 ,0

2 ,75

3090 ,0

3 ,22

5140 ,0

3 ,69

0,050

465 ,0

2,11

1790 ,0

3 ,20

4150 ,0

4 ,06

7720 ,0

4,83

12750 ,0

5 ,52

Канава шириной по дну 0 ,4 м с заложением откоса 1 :1,5

0,001

37 ,7

0 ,27

162 ,0

0 ,40

414 ,0

0,53

803 ,0

0 ,63

1380 ,0

0 ,73

0,002

53,3

0,38

230 ,0

0 ,57

581 ,0

0 ,75

1130 ,0

0 ,89

1970 ,0

1 ,04

0 ,003

65 ,4

0 ,47

282 ,0

0 ,70

712 ,0

0 ,91

1388 ,0

1 ,08

2400 ,0

1 ,26

0 ,004

75,3

0 ,54

327 ,0

0 ,81

828 ,0

1 ,06

1660 ,0

1,25

2770 ,0

1 ,46

0,005

84,0

0 ,61

363 ,0

0,91

922 ,0

1 ,18

1797 ,0

1 ,40

3075 ,0

1 ,62

0 ,006

92 ,5

0 ,66

400 ,0

1 ,00

1020 ,0

1 ,30

1970 ,0

1 ,54

3390 ,0

1 ,79

0 ,008

106,0

0 ,76

458 ,0

1 ,15

1162 ,0

1 ,50

2260 ,0

1 ,77

3930 ,0

2 ,07

0 ,010

129 ,0

0 ,85

514 ,0

1 ,28

1300 ,0

1 ,67

2540 ,0

1 ,97

4380 ,0

2 ,30

0,030

207 ,0

1 ,47

885 ,0

2 ,21

2250 ,0

2 ,88

4390 ,0

3 ,42

7590 ,0

3 ,98

0 ,050

267 ,5

1,90

1143 ,0

2 ,87

2910 ,0

3 ,75

5700 ,0

4 ,43

9800 ,0

5 ,00

Канава шириной по дну 0 ,8 м с заложением откоса 1 :1

0 ,001

60 ,5

0 ,30

214 ,0

0,45

472 ,0

0 ,56

850 ,0

0 ,66

1360 ,0

0 ,75

0 ,002

85 ,4

0 ,43

302,5

0 ,63

670 ,0

0 ,80

1200 ,0

0 ,93

1910 ,0

1,06

0 ,003

104 ,2

0 ,52

372 ,0

0 ,77

815 ,0

0 ,98

1462 ,0

1 ,14

2350,0

1 ,29

0 ,004

121 ,0

0 ,62

430 ,0

0,89

949 ,5

1 ,13

1700 ,0

1,32

2705 ,0

1,50

0,005

135 ,0

0 ,68

482 ,0

1 ,00

1055,0

1 ,26

1900 ,0

1 ,48

3020 ,0

1 ,67

0 ,006

148 ,4

0 ,74

528 ,0

1 ,10

1162 ,0

1 ,38

2080 ,0

1 ,62

3335 ,0

1 ,84

0 ,008

171 ,0

0 ,85

610 ,0

1 ,27

1340 ,0

1 ,60

2400 ,0

1 ,87

3830 ,0

2 ,13

0 ,010

189 ,0

0 ,96

680 ,0

1 ,41

1500 ,0

1 ,79

2680 ,0

2 ,09

4280 ,0

2,38

0 ,030

330 ,0

1 ,65

1180 ,0

2 ,45

2600 ,0

3 ,09

4660 ,0

3 ,63

7400 ,0

4 ,13

0 ,050

427 ,0

2 ,13

1520 ,0

3 ,17

3360 ,0

4 ,00

5995 ,0

4 ,68

9500 ,0

5,32

Канава шириной по дну 0 ,8 м с заложением откоса 1 :1 ,5

0 ,001

65 ,8

0 ,30

252,0

0 ,45

584 ,0

0 ,57

1095 ,0

0 ,69

1800 ,0

0 ,78

0 ,002

93 ,0

0 ,42

357 ,0

0 ,64

830 ,0

0 ,81

1545 ,0

0 ,97

2550 ,0

1 ,10

0,003

122 ,0

0,51

440 ,0

0 ,78

1018 ,0

0,99

1910 ,0

1 ,18

3110 ,0

1 ,45

0 ,004

131 ,7

0 ,60

503 ,0

0 ,90

1165 ,5

1,14

2200 ,0

1,37

3600 ,0

1 ,56

0,005

146 ,5

0 ,67

566 ,0

1 ,00

1300,0

1,28

2450 ,0

1,52

4020 ,0

1 ,76

0 ,006

162 ,0

0 ,73

619 ,0

1 ,12