Ім'я файлу: осушення.doc
Розширення: doc
Розмір: 82кб.
Дата: 22.12.2020
Пов'язані файли:
інноваційні ігри.doc
Маловідходні та безвідходні технології.doc

Міністерство освіти і науки України

Національний університет водного господарства та природокористування

Інститут післядипломної освіти

Індивідуальна робота

з дисципліни:

"Проектування, будівництво та реконструкція шахт і кар'єрів"

Виконав: студент ГР:51 Гірництво

Ешавеш Мохамед Мохтар Алі

Перевірив: Заєць В.В.

Рівне 2020

Зміст

  1. Гідрогеологічних досліджень з метою осушення…………………………………3

  2. Вимоги до гідрогеологічних досліджень з метою осушення……………………5

  3. Типи гідрогеологічних умов осушуваних територій………………………………6

  4. Способи осушення родовищ.………………………………………………………..6

  5. Етапність застосування дренажних схем при освоєнні родовищ відкритим способом..………………………………………………………..………………………….9

  6. Дренажні прилади та споруди для осушення відкритих виробок…………….11

Список використаної літератури ……………………………………………………14

Зміст, склад та методика проведення гідрогеологічних досліджень з метою осушення

Головними видами вивчення та оцінки осушуваних територій, так само як і для зрошуваних, є зйомочні роботи та стаціонарні спостереження. Особливістю проведення зйомочних робіт заболочених районів із-за їхньої важкої доступності та поганої прохідності є широке використання опосередкованих методів досліджень (наприклад, аерометодів, ландшафтно-індикаційних тощо), які значно скорочують строки та вартість зйомки. Інформація, що отримують за допомогою непрямих методів перевіряється і доповнюється прямими наземними методами - опорними маршрутами та дослідженнями на ключових ділянках.

Дослідження на ключових ділянках дозволяють отримувати інформацію за допомогою якої встановлюється ландшафтно-індикаційні залежності, дешифрувальні ознаки та індикатори гідрогеологічних умов, що є основою для дешифрування результатів опосередкованих досліджень та екстраполяції інформації ключових ділянок на всю площу типового району.

Розміри ключових ділянок, їхнє положення та кількість залежать від однорідності ландшафту, складності геолого-гідрогеологічних умов, масштабу зйомки та інших факторів. Наприклад, при складних умовах приймають 1ключову ділянку на 300-400 км2при масштабі 1:200000. Дослідження на ключових ділянках містять вивчення геологічної будови та гідрогеологічних умов, фізико-механічних, гідрофізичних і фільтраційних властивостей порід зони аерації та головних водоносних горизонтів,фізико-геологічних процесів та явищ, виявлення кореляційних зв’язків між окремими компонентами гідрогеологічних та інженерно-геологічних умов і зовнішніми компонентами ландшафту (наприклад,рельєфом, рослинністю, гідрографією тощо).

Дослідження на ключових ділянках проводяться за розвідувальними опорними поперечниками, що перетинають всі елементи рельєфу, при цьому виконуються маршрутні спостереження, бурові та геофізичні дослідження. На кожній з ключових ділянок залежно від геологогідрогеологічних особливостей закладається 5 та більше свердловин глибиною 10-25 м. За необхідності вивчення глибоких горизонтів деякі з них бурять до 150-300 м. У результаті дешифрування аерофотоматеріалів виділяються та окотурюються великі болотні масиви, проводиться їхня типізація за ландшафтними ознаками,намічаються наземні спостереження найбільш розповсюджених типів болот і систем болотних масивів.

Після наземного вивчення ключових ділянок та типових болот результати досліджень екстраполюються на всю площу, що досліджується. Спостереження за режимом підземних вод здійснюються:

1) на регіональній спостережній мережі (з метою вивчення природного режиму та впливу меліорації у регіональному плані; мінімальна тривалість спостережень 3 роки);

2) на спеціальній гідромеліоративній мережі (з метою вивчення порушеного режиму підземних вод у межах масиву осушення – це постійні спостереження, та суміжних територій – протягом 5-12 років);

3) на спеціальній тимчасовій гідромеліоративній мережі (з метою визначення гідрогеологічних параметрів за даними стаціонарних спостережень).

В якості об’єктів для режимних спостережень обираються найбільш типові у гідрогеолого-геологічному відношенні райони та ділянки, що забезпечує можливість екстраполяції результатів вивчення за методом аналогії на інші території. Регіональна спостережна мережа складається,щонайменше, з 1 свердловини (зрідка - 10 та більше свердловин), з обладнанням 1-2 водомірних постів у районах водотоків. На болоті кущі свердловин влаштовуються у бортів, всередині болота, поблизу водотоків або водоймища. Спеціальна гідромеліоративна мережа влаштовується у вигляді створів, розташованих дотично до регулюючих частин осушувальної системи (каналів, дрен, збирачів). Створ складається, щонайменше, з 3-5 спостережних свердловин, частота вимірів дебітів і рівнів - 1 раз у 3-10днів, гідрохімічні та термометричні дослідження проводяться 2-3 рази на рік.

Водний баланс осушуваних земель визначається експериментально, використовуючи гідродинамічний метод як допоміжний, з метою визначення різниці між притоком та відтоком ґрунтових вод. Водний баланс складається окремо для ґрунтових вод,зони аерації, поверхневих вод та загальний для всієї території.

Балансові дослідження проводяться на найбільш перспективних для осушення, або вже осушених масивах. Межі балансових ділянок встановлюють за вододільними лініями, контурами штучних споруд (дрен, каналів) та гідрографічною мережею. Площа таких балансових ділянок рідко перевищує 20-100 га.

Загальні вимоги до гідрогеологічних досліджень,що виконуються з метою осушення

У цілому, вимоги до гідрогеологічних досліджень з метою осушення тотожні до вимог, що висуваються до гідрогеологічних досліджень з метою зрошення. У процесі проведення зйомочних та інших робіт на масивах, де передбачається осушення, особлива увага має приділятися:

1) встановленню головних джерел водного живлення перезволожених земель;

2) встановленню типів боліт за умовами їхнього водного живлення та площ їхнього розповсюдження;

3) виявленню фільтраційних властивостей перезволожених ґрунтів, торф’яників і пов’язаних з ними водоносних горизонтів;

4) отриманню достовірних значень параметрів,необхідних для проектування дренажних споруд та інших елементів системи осушення.

За результатами зйомочних робіт масштабу 1:50000 обов’язково складається карта типів водного живлення болот і заболочених земель, яка може бути суміщена з ландшафтно-індикаційною картою. На картах мають бути виділені наступні головні типи водного живлення боліт та заболочених земель - атмосферний, схиловий, ґрунтовий, ґрунтово-напірний та змішаний.

Типи гідрогеологічних умов осушуваних територій

Залежно від геологічної будови, обводненності покривних відкладів та ступеню участі напірних вод у їхньої обводнені, гідрогеологічних та інженерно-геологічних умов райони осушення поділяються на 3 категорії: прості, середньої складності та складні. Гідрогеологічні умови перезволожених земель можна звести до 16 головних типів. Ця класифікація не є універсальною, тому що у межах одного масиву можуть бути ділянки з 2-3 типами умов, у розповсюдженні яких можуть бути наявними або відсутніми деякі закономірності. Однак без цієї класифікації не можливо обрати розрахункову схему, методику вивчення режиму та прогнозу ґрунтових вод.

Способи осушення родовищ

Загалом виділяють 3 способи осушення родовища: а) поверхневий (безшахтний); б) підземний (шахтний); в) комбінований. Якщо ж постстадійно розглядати, то можна виділити 3 етапи:

1) активне упереджуюче осушення (осушується сама КК) використ. при цьому поверхневий дренаж.

2) Експлуатаційний етап – оптимізується загальна схема дренування род-а, водопонижуючі сверд-и переводяться у наскрізні фільтри. На цьому етапі порушуються горизонтальні підземні дренажні споруди – штреки, які обладнані додатковими засобами (голкофільтрами, колодязями).

3) комбінована система осушення застосовується в складних г/г умовах, які на відміну від 2-го етапу значною мірою використ. активні способи водопониження.

Головні види безшахтного (поверхневого) способу дренування виробок.

У відповідності із використаними технічними засобами безшахтне осушення поділяється на два типи: глибокий дренаж - система водопонижуючих або водопоглинаючих свердловин; мілкий дренаж - складений з мілких дренуючих траншей, голкофільтрових споруд, колодязів.

За наявності примусових пристроїв водопониження, тобто насосного обладнання, технічний засіб боротьби з водопритоками за допомогою дренажу називається активним, за відсутності – пасивним. В залежності від конкретної гідрогеологічної обстановки застосовують різні комбінації цих заходів з врахуванням економічної доцільності. Водопонижуючі свердловини відносяться до активного засобу, а водопоглинаючі – до пасивного.

Глибокий дренаж, його конструктивні типи.

Глибокий дренаж найбільш ефективний на родовищах скельних порід, але застосовується і для пухких порід. Якщо ж є розшарування порід за літологічним складом та фільтраційними властивостями, він стає неефективним, тому що неможливо зменшити рівень води до водотривкої підошви.

Глибокий дренаж дає позитивний ефект при високих напорах, при великій потужності і водопроникності осушуваних порід. Глибокий дренаж – система водопонижуючих або водопоглинаючих свердловин. Застосовуэться на перших стадіях розробки родовища, пов'язаний з обладнанням глибоких упереджуючих, водопонижуючих свердловин і свердловин, які відносяться до активної стадії. На стадії експлуатації р-ща при виході режиму осушення в усталену фазу,коли пониження стабілізується і статичні запаси виправдані, а динамічні ресурси незначні, переобладнуються в структури пасивного типу.

Крім ефективного його застосування на початкових стадіях розробки р-ищ, які розробляються відкритим способом, ефективно застосовувати і для осушення підземних г.в. на глибинах 200-250м. Спочатку г.д. виконується перед заглибленням шахтного стовбуру, шляхом буріння з поверхні кількох водо понижуючих св.. навколо стовбура шахти. Із цих св.. проводять одночасні довготривалі відкачки води, для створення випереджаючої депресійної воронки.

Активні водопонижуючі св..використ. Також у період експлуатації п.в. для зниження водопритоків у капітальні, підготовчі та очисні виробки. Якщо на ділянці закладення шахтного стовбура знаходиться горизонтальна г.в.(штрек, квершлаг) пройдені у водопроникних породах, що залягають нище, то скидання дренованої води крізь св. може бути здійснене у вказані г.в. пасивним способом.

Мілкий дренаж широко використовується при осушенні кар’єрів. Він відрізняється великою різноманітністю способів застосування. Головне значення мають голкофільтрові споруди і дренажні траншеї, або прибортовий горизонтальний дренаж у вигляді трубчастих дрен, який закладають на уступах кар’єрів для пониження рівня води. Мілкий дренаж при осушенні відкритих виробок здебільшого використовують для перехоплення потоків поверхневих вод, дренування верховодки, малопотужних горизонтів грунтових вод.

Наприклад, захист кар’єру від поверхневих вод потребує проведення наступних заходів: 1) огородження кар’єру від поверхневих вод, що сходять з водозбірної площі; 2) осушення поля кар`єру; 3) відведення річок з території кар`єру. Для огородження кар`єру від поверхневих (зливових, повеневих та ін.) вод, проводяться нагірні канави. Їх проектують з таким розрахунком, щоб вони огороджували частину або все поле кар’єра від поверхневих вод впродовж всього періоду експлуатації.

Осушення поля кар’єру зводиться до облаштування на понижених ділянках осушувальної канави або системи канав для відводу поверхневих вод за межі кар`єру. Відведення річок з території кар`єра проводиться, якщо ділянка родовища, найбільш сприятлива для розробки його відкритим способом, розташована в долині річки або струмка, тобто там, де протікають постійно або тимчасово діючі водотоки.

Відведення річки за межі кар’єрного поля виконують за допомогою водовідвідного каналу. При кар'єрному способі розробки рудних родовищ і виборі.

Етапність застосування дренажних схем при освоєнні родовищ відкритим способом.

При кар'єрному способі розробки рудних родовищ і виборі схеми осушення необхідно враховувати кількість водоносних горизонтів в надрудній товщі порід. Свердловини, розташовані на верхньому уступі, тобто за межами поля кар'єру, розміщуються за схемою огороджуючого дренажу.

В залежності від конкретної гідрогеологічної обстановки на родовищі, поверхово розташовані системи можуть бути: - відособленими, якщо верхні водоносні горизонти в порівнянні з нижніми мають високу проникність і водозбагаченість та менші напори; - пов’язаними, якщо підвищена проникність і водозбагаченість відзначаються в нижніх водоносних горизонтах з меншими напорами, тобто проявляється ефект водопоглинання.

У першому випадку осушення уступів кар'єру може являти собою систему водопонижуючих свердловин у сполученні з дренажними горизонтальними траншеями (із гравійною обсипкою), пройденими в підошві уступів водонасичених порід.

У другому - осушення уступів можна здійснити за допомогою системи поглинаючих свердловин, що скидатимуть воду з верхніх горизонтів у нижні.

В залежності від гідрогеологічних умов та величини водопритоку розробляється відповідна схема дренажної системи, а часто – і спосіб та схема розробки самого родовища. При цьому, до завдань гірничих гідрогеологів входить пошук ефективних інженерних заходів боротьби з притоком підземних вод у виробки. В числі інших важливих задач гідрогеологічних досліджень в межах третього напрямку гірничої гідрогеології можна виділити: встановлення ефективності функціонування різних видів дренажних пристроїв і дренуючого впливу гірничих виробок; з’ясування можливості і доцільності використання підземних вод на площі родовища для питного і технічного водопостачання, і в зв’язку з цим – оцінка їх експлуатаційних запасів.

Класифікація схем дренування за Скиргелло О.В. заснована на врахуванні розташування дренажних споруд у плані. За даною класифікацією виділяють такі схеми осушення:1) однолінійні; 2) дволінійні 3) одноконтурні; 4) двоконтурні; 5) сітчасті; 6) кущові; 7)комбіновані. Лінійні схеми осушення складаються з одного або більше рядів водопонижуючих свердловин, дренажних канав, штреків або горизонтальних свердловин. Вони частіше застосовуються при осушенні похилих водоносних пластів або пластів з високою водопроникністю та при осушенні в‘їзних і розрізних траншей, робочих бортів кар’єрів тощо. При контурній схемі осушення дренажні свердловини розташовуються по кутах трикутника, квадрата, багатокутника по периметру невеликих розмірів огородженої ділянки. За лінійною або контурною схемою виконується також огороджуючий дренаж, який знижує напори на укосах кар’єрів до величин, що забезпечують мінімальний ризик опливання укосу. Двоконтурна схема осушення утворюється двома взаємодіючими контурними спорудами або двома концентрично розташованими спорудами. Сітчаста схема використовується при підземному способі, коли дренажними спорудами є наскрізні фільтри.

Кущова схема осушення – це система водопонижуючих свердловин, які закладаються групами, без вищеозначеної системи, в місцях зон високої обводненості а також великої закарстованості і тріщинуватості.

Дренажні прилади та споруди що застосовуються при осушенні відкритих виробок

При кар’єрній розробці рудних родовищ осушення може проводитись в два етапи. На першому етапі – промислової відробки об’єкта (приблизно до глибин 100-150 м) осушують кар’єр за допомогою кільцевої системи водопонижуючих свердловин, пройдених по зовнішньому контуру кар'єру й обладнаних заглибними насосами. Така система дозволяє здійснити будівництво кар'єру з поступовим підключенням (у разі потреби) додаткових внутрішньокар’єрних дренажних пристроїв.

На другому етапі, при освоєнні більш глибоких рудних горизонтів, осушення ведеться комбінованим способом – за допомогою випереджаючої підземної кільцьової галереї, пройденої із шахт по трасі водопонижуючих свердловин, а також за допомогою наскрізних фільтрів, які переобладнано з цих свердловин.

При комбінованому способі з поверхні робочого борту кар’єру обладнуються наскрізні фільтри та вбирні свердловини, в дренажних штреках – забивні фільтри і трубчасті колодязі.

Наскрізні фільтри - це сітчасті, жорствяно-дротяні або каркасно-стержневі фільтри d = 68-70 мм. Їх встановлюють у пробурені з поверхні свердловини для дренування кількох водоносних горизонтів малої потужності, що лежать вище корисної копалини.

Понижуючі колодязі та розвантажуючі свердловини використовують для пониження рівня водоносних горизонтів, що лежать в підошві кар’єру. Якщо перші обладнують центробіжними насосами, то другі розкривають напірний горизонт і працюють як самовиливні.

Поглинаючі (або вбирні) свердловини використовують, якщо надпродуктивний горизонт має невелику потужність і проникність, а також більші напори, ніж підпродуктивний. Вода самопливом перетікає з верхнього в нижній водоносний горизонт. Для неробочого борту кар’єру також закладають дренажні споруди, але тут для забезпечення осушення можна обмежитись лише тільки одним горизонтальним дренажем.

Дренажні шурфи з штреками використовуються для безпосереднього осушення поля кар’єру, якщо в геологічному розрізі мають місце стійкі породи (піщаники, алевроліти і т.п.).

Дренажні штреки є горизонтальними осушувальними спорудами, що проходять нижче всіх гірничих виробок, з яких вони приймають воду, або вздовж робочого борту кар’єру, нижче його підошви.

Підземний спосіб осушення гірничих виробок.

При розробці родовища підземним способом – комплекс заходів із захисту гірничих виробок від підземних і поверхневих вод при будівництві та експлуатації шахт і рудників.

Зниження рівня підземних вод на ділянках гірничих робіт ведеться за допомогою дренажних і баражних пристроїв. Відведення вод за межі шахтних і кар’єрних полів здійснюються за допомогою водовідливу, та за допомогою попереднього дренажу гірського масиву. При відкритій розробці родовищ корисних копалин в країнах Заходу застосовують г.ч. поверхневий спосіб О.р., в Україні і країнах СНД – підземний. При підземному видобутку, як правило, застосовують підземний, рідше комбінований способи О.р. Системи осушування можуть бути представлені як окремими дренажними засобами (напр., водознижувальними свердловинами – Запорізький залізорудний комбінат, рудник “Нейрод” в Угорщині і т.д.), так і контурними, лінійними, кущовими та розосередженими по площі системами дренажних пристроїв. Широко застосовуються підняттєві, нахилено-підняттєві і випереджуючі свердловини (Лебединський, Михайлівський та ін. ГЗК). Використовуються також горизонтальні свердловини, які бурять на бортах кар’єрів. На обводнених уступах кар’єрів використовують горизонтальний відкритий і закритий трубчасті дренажі. Серйозною проблемою є дренаж глибоких горизонтів кар’єрів.

Дренажні прилади та споруди що застосовуються при осушенні підземних виробок.

Глибокий дренаж найбільш ефективний на родовищах скельних порід, але застосовується і для пухких порід. Якщо ж є розшарування порід за літологічним складом та фільтраційними властивостями, він стає неефективним, тому що неможливо зменшити рівень води до водотривкої підошви. Глибокий дренаж дає позитивний ефект при високих напорах, при великій потужності і водопроникності осушуваних порід.

Мілкий дренаж широко використовується при осушенні кар’єрів. Він відрізняється великою різноманітністю способів застосування. Головне значення мають голкофільтрові споруди і дренажні траншеї, або прибортовий горизонтальний дренаж у вигляді трубчастих дрен, який закладають на уступах кар’єрів для пониження рівня води.

Мілкий дренаж при осушенні відкритих виробок здебільшого використовують для перехоплення потоків поверхневих вод, дренування верховодки, малопотужних горизонтів грунтових вод. Технічні засоби осушення передбачають створення системи дренажних штреків, які прокладають із спеціальних шахтних стволів, шурфів і штолень.

Штреком називають горизонтальну гірничу виробку, яка йде по корисній копалині. Квершлаг - горизонтальна гірнича виробка, яка йде по вміщуючих гірських породах. Посеред штреків, іноді збоку, проводяться дренажні канави, які служать для відведення дренажних вод.

Дренажні штольні - мають нахил до свого гирла, в них іноді встановлюється насосне обладнання; в окремих випадках застосовуються дренажні свердловини. В підошву гірничих виробок закладають водопонижуючі колодязі або свердловини, чи самовиливні свердловини й голкофільтри.

Водопонижуючі колодязі і забивні фільтри використовуються для пониження рівнів або зниження напорів у водоносних горизонтах, що залягають відповідно під підошвою та над покрівлею горизонтальної підземної виробки. Колодязі для цього забезпечуються насосами.

Комбінований спосіб осушення гірничих виробок у складних гідрогеологічних умовах. На другому етапі, після промислової відробки об’єкту, при освоєнні більш глибоких рудних горизонтів, осушення ведеться комбінованим способом – за допомогою випереджаючої підземної кільцьової галереї, пройденої із шахт по трасі водопонижуючих свердловин, а також за допомогою наскрізних фільтрів, які переобладнано з цих свердловин. При комбінованому способі з поверхні робочого борту кар’єру обладнуються наскрізні фільтри та вбирні свердловини, в дренажних штреках – забивні фільтри і трубчасті колодязі. Наскрізні фільтри - це сітчасті, жорствяно-дротяні або каркасно-стержневі фільтри d = 68-70 мм. Їх встановлюють у пробурені з поверхні свердловини для дренування кількох водоносних горизонтів малої потужності, що лежать вище корисної копалини. Понижуючі колодязі та розвантажуючі свердловини використовують для пониження рівня водоносних горизонтів, що лежать в підошві кар’єру. Якщо перші обладнують центробіжними насосами, то другі розкривають напірний горизонт і працюють як самовиливні.

Поглинаючі (або вбирні) свердловини використовують, якщо надпродуктивний горизонт має невелику потужність і проникність, а також більші напори, ніж підпродуктивний. Вода самопливом перетікає з верхнього в нижній водоносний горизонт. Для неробочого борту кар’єру також закладають дренажні споруди, але тут для забезпечення осушення можна обмежитись лише тільки одним горизонтальним дренажем.

Дренажні шурфи з штреками використовуються для безпосереднього осушення поля кар’єру, якщо в геологічному розрізі мають місце стійкі породи (піщаники, алевроліти і т.п.).

Дренажні штреки є горизонтальними осушувальними спорудами, що проходять нижче всіх гірничих виробок, з яких вони приймають воду, або вздовж робочого борту кар’єру, нижче його підошви. В залежності від гідрогеологічних умов дренажні штреки використовуються.

Осушення внутрішніх відвалів гірських порід має свої характерні особливості, які залежать від інженерно-геологічної обстановки (найбільш розповсюджений тип деформацій у відвалах - зсуви). Для збереження стійкості відвалів необхідно, щоб лежачий бік родовища (у кар`єрі), складеного з пісків, був осушений.

Список використаної літератури

1) Башкатов Д.Н. Бурение скважин на воду / Д.Н. Башкатов, В.Л. Роговой. - М., 1976.

2) Башкатов Д.Н. Гидрогеологические наблюдения при бурении и опробовании скважин на воду / Д.Н. Башкатов, А.Г. Тесля. - М., 1970.

3) Башкатов Д.Н. Справочник по бурению скважин на воду / Д.Н. Башкатов, С.С. Сулакшин, С.Л. Драхлис. - М., 1979.

4) Бирюков В.И. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых / В.И. Бирюков, С.Н. Куличихин, Н.Н. Трофимов. - М., 1979.

5) Вижва С.А. Геологія в Київському університеті /С.А. Вижва, П.І. Грищук, О.В. Зінченко та ін. – К., 2011.

6) Гордеев П.В. Гидрогеология / П.В. Гордеев, В.А. Шемелина, О.К. Шулякова. – М., 1990.

7) Кирюхин В.Л. Общая гідрогеологія / В.Л. Кирюхин, Л.И. Коротков, Л.Н. Павлов. - Л.,1988.

8) Климентов П.П. Методика гидрогеологических исследований / П.П. Климентов, В.М. Кононов. - М., 1989.

9) Ковалевский В.С. Условия формирования и прогнозы естественного режима подземних вод / В.С. Ковалевский. - М., 1973.

10) Корнєєнко С.В. Геологорозвідувальна справа / Корнєєнко С.В., К.Л. Ларін, Г.Ф. Виноградов, В.С. Шабатин, І.П. Соколов. - К., 1996.

11) Корнєєнко С.В. Методика гідрогеологічних досліджень. Основні види і методи гідрогеологічних досліджень / С.В. Корнєєнко. – К., 2001.

12) Корнєєнко С.В. Навчальна гідрогеологічна практика. Інженерно-геологічні роботи / С.В. Корнєєнко. – К., 2004.

13) Корнєєнко С.В. Навчальна гідрогеологічна та інженерногеологічна практика / С.В. Корнєєнко, Д.Ф. Чомко, А.В. Шостак, О.М. Корбутяк. – К., 2010.
скачати

© Усі права захищені
написати до нас