Тема 9. Управление геомеханическими процессами при подработке водных объектов

Классификация подрабатываемых водных объектов.

Классификация водных объектов применительно к условиям их подработки, в первую очередь, должна выявить особенности явлений, осложняющих ведение горных работ. В связи с этим в качестве основных классификационных признаков выбраны следующие:

· виды воды в водном объекте;

· положение водного объекта относительно земной поверхности;

· характер распространения водного объекта.

В отношении первого признака - вода в водном объекте может находиться в виде:

· естественных или искусственных скоплений (моря, озера, водохранилища, реки и др.),

· гравитационной воды в порах и трещинах скальных горных пород или их отвалов,

· пленочной воды в порах глинистых и песчано-глинистых пород и техногенных отложений.

Нередко водный объект по виду присутствующей воды является сложным (или составным).

В соответствии с видом воды все водные объекты подразделяются на три типа: истинные, переходные и специфические

Истинные водные объекты представляют собой естественные или искусственно созданные сосредоточения гравитационной воды, которые при подработке являются или могут являться источниками ее внезапных катастрофических прорывов в горные выработки, приводящих к затоплению участка ведения горных работ или полностью шахты.

Подработка истинных поземных водных объектов в практике горного дела — обычное явление для всех месторождений, расположенных ниже уровня подземных вод.

Переходные водные объекты — естественные или искусственно созданные скопления гравитационной воды, которые залегают на легко размываемых водонасыщенных песчано-глинистых грунтах, содержащих преимущественно пленочную воду. Подработка таких объектов сопровождается или может сопровождаться внезапным прорывом в горные выработки псевдоплывунных пород или воды с интенсивным выносом размытых горных пород.

Специфические водные объекты — естественные или искусственно созданные сосредоточения песчано-глинистых отложений, содержащих преимущественно пленочную воду. При подработке такие водные объекты являются или могут явиться источником внезапных прорывов в горные выработки истинных плывунов, увлажненных глин и песчано-глинистых пород.

Внутри каждого типа водные объекты по их расположению относительно земной поверхности делятся на два класса: поверхностные и подземные.

Как поверхностные, так и подземные водные объекты по характеру распространения подразделяются на площадные и линейные.

В реальных условиях подработка водных объектов может осложняться дополнительными факторами, возможна подработка нескольких водных объектов, относящихся к разным классам или типам. Последний случай является наиболее характерным. При этом возникают комплексные осложнения, которые определяются типами подрабатываемых водных объектов.

Например, при подработке истинного и специфического водных объектов, могут наблюдаться как прорывы воды, вторичное обводнение подготовленных к выемке руд, повышение влажности добытой руды, интенсификация водопроявлений на отдельных участках, так и внезапные прорывы плывунных песков, увлажненных глин или песчано-глинистых пород.

В процессе разработки месторождения полезного ископаемого под переходным водным объектом (болотом) 6, расположенным на расстоянии Н_гот рудной залежи, по мере развития зоны водопроводящих трещин ею была захвачена часть переходного водного объекта, который в естественных условиях отделен от участка ведения горных работ водонепроницаемыми породами. В результате подработки между переходным водным объектом 6 и очистным пространством 10 устанавливается гидравлическая связь, поэтому вода из водного объекта через зону водопроводящих трещин поступает в горные выработки 11. Однако, учитывая фильтрационное сопротивление зоны водопроводящих трещин, скорость движения воды обычно меньше критической скорости, при которой происходит размыв горных пород. Поэтому при подработке переходных водных объектов зона водопроводящих трещин может выполнять роль своеобразного полупроницаемого экрана, через который проходит жидкая компонента дисперсоида и которым задерживается твердая.

В результате, на первом этапе подработки переходного водного объекта, когда он захватывается зоной водопроводящих трещин, возникают те же гидрогеомеханические осложнения, что и при подработке истинных водных объектов (увеличение влажности добываемой руды, вторичное обводнение ранее осушенных руд).

Однако если в основании переходных водных объектов залегают слабопроницаемые размываемые горные породы или сами переходные водные объекты представлены слабопроницаемыми размываемыми породами, то притоки воды при их подработке будут ограничены величиной водопроницаемости размываемых пород. Вследствие этого при подработке переходных водных объектов, как правило, прорывов воды не происходит.

Дальнейшее развитие горных работ может привести к положению, когда переходный водный объект оказывается вовлеченным в зону блокового сдвига. Фильтрационные сопротивления пород в зоне блокового сдвига очень низки, поэтому скорость движения воды в переходном водном объекте будет превышать критические величины и подработка будет сопровождаться размывом горных пород. Размыв обычно приводит к увеличению проницаемости горных пород, что вызывает увеличение скорости движения воды. Таким образом, процесс формирования прорыва воды с интенсивным выносом размытых горных пород при вовлечении переходных водных объектов в зону блокового сдвига нарастает лавинообразно. Последствия прорывов в таких случаях, как правило, бывают катастрофические.

Если переходные водные объекты обладают ограниченными запасами гравитационной воды (псевдоплывунные породы, разломы и зоны дробления, заполненные псевдоплывунными породами), то их подработка может происходить по следующей схеме.

В зоне водопроводящих трещин проницаемость массива обычно достаточна для удаления из переходного водного объекта гравитационной воды, поэтому в дальнейшее перемещение вовлекаются осушенные псевдоплывунные горные породы. Таким образом, при подработке переходных водных объектов с ограниченными запасами гравитационной воды происходит как бы разделение твердой и жидкой фаз дисперсоида. В результате, поступление жидкой фазы способствует формированию гидрогеомеханических осложнений, характерных для подработки истинных водных объектов, а поступление твердой фазы в зону беспорядочного обрушения определяет возможность возникновения гидрогеомеханических осложнений, характерных для подработки специфических водных объектов.

Таким образом, в зависимости от типа подрабатываемых водных объектов и сопровождающих подработку гидрогеомеханических явлений, все рудники и шахты можно разделить на категории по опасности прорывов воды, воды с интенсивным выносом размытых горных пород и прорывов увлажненных песчано-глинистых грунтов, в зависимости от которых назначаются мероприятия по предотвращению осложнений при подработке водных объектов.

Дата добавления: 2015-07-02