Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР

«О мерах по ускорению технического перевооружения шахт Ми­ нистерства угольной промышленности СССР» предусмотрено сконцентрировать силы ученых на решении важнейших про­ блем развития угольной промышленности.

В условиях перехода в основных бассейнах страны к разра­ ботке более глубоких горизонтов необходимо обеспечить шахты и рудники высокопроизводительным стационарным оборудова­ нием.

Водоотливные установки при отработке обводненных место­ рождений и глубоких горизонтов представляют сложный ком­ плекс инженерных сооружений. Для этих установок организу­ ется проходка насосных камер, водосборников и устанавлива­ ются насосные агрегаты различной подачи; осуществляется также монтаж трубных коллекторов, аппаратуры автоматиче­ ского управления и энергетического хозяйства.

Проблема водоотлива в данной книге рассматривается ком­ плексно, начиная от вопросов гидрогеологии, которые оказы­ вают решающее значение на выбор насосного оборудования, до работы всего комплекса водоотливных установок. Важное зна­ чение при этом имеют горнотехнические условия рудников и шахт (глубина отработки месторождений, возможность внезап­ ных выбросов шахтных вод в горные, выработки, взрывоопас­ ность атмосферы, физико-химический состав откачиваемых вод и т. ,д.). Эти условия значительно отличаются от условий других промышленных, а также коммунальных насосных станций, что •необходимо учитывать при проектировании, эксплуатации и ис­ следовании режимов работы водоотливных установок.

При разработке месторождений подземным и открытым спо­

ные установки различных типов с разнообразным насосным обо­ рудованием и различными конструкциями насосных камер.

Особое значение приобретает надежность работы всего ком­ плекса водоотливных установок с целью создания необходимой безопасности условий труда, предотвращения затопления шахт

иотдельных горизонтов. Игнорирование вопросов гидрогеологии

инадежности работы насосного оборудования ведет к затопле­ ниям горных выработок, многочисленные примеры которых можно привести из практики работы зарубежных и отечествен­ ных горных предприятий.

ливных установок. Большое значение придавалось эксперимен­ тальным исследованиям в подземных условиях, что позволило получить результаты без приближенных коэффициентов или за­ висимостей. Лабораторные же исследования и методы гидрав­ лического моделирования являлись только вспомогательными.

При экспериментировании применялись новейшие методы исследования: осциллографирбвание в подземных условиях, из­ мерение неэлектрических величин электрическими методами, радиоактивные изотопы, бесконтактные телеизмерительные си­ стемы, а также разработанная автором специальная аппара­ тура и датчики.

Особенностью второго издания книги является несколько но­ вый подход к изложению теории и практики водоотливных уста­ новок, где большое внимание уделяется установкам с отрица­ тельной высотой всасывания, особенно в условиях разработки обводненных рудных месторождений и глубоких горизонтов. В книге обобщен опыт многолетней работы по проблеме водоот­ лива кафедры «Горные машины и горная электромеханика» Все­ союзного заочного политехнического института.

Автор выражает глубокую благодарность работникам бок­ ситовых и медных рудников за большую помощь, оказанную при испытаниях и внедрении усовершенствованных водоотлив­ ных установок.

1. ВОПРОСЫ ГИДРОГЕОЛОГИИ РУДНЫХ И УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Разработка полезных ископаемых подземным и открытым способами характеризуется значительными притоками шахтных вод. Поэтому необходимо проводить сложные работы по преду­ преждению их поступления в горные выработки. Доля затрат на осушительные мероприятия в общем комплексе горных работ достигает 15—20 % капиталовложений.

При освоении месторождений осушительные работы имеют цель заблаговременно снизить притоки и напоры шахтных вод, а также осуществить полный перехват их за границами уступов карьеров или участков очистной выемки шахт. Для удаления воды из горных выработок оборудуются сложные водоотлив­ ные установки, бесперебойная работа которых обеспечивает без­ опасную отработку месторождения и создает необходимые ус­ ловия для высокой производительности труда.

Влияние шахтных вод на устойчивость горных выработок весьма разнообразно. Интенсивность этого явления объясняется различными гидрогеологическими условиями месторождений и физико-механическими свойствами горных пород.

Величина притоков шахтных вод в горные выработки имеет большое значение при проектировании и эксплуатации водоот­ лива. Она определяет: тип насосных агрегатов, их производи­ тельность, режим работы, расположение водоотливных устано­ вок по горизонтам шахты. Большое внимание уделяется про­ гнозу ожидаемых притоков шахтных вод, распределению их по горизонтам.

Несоответствие между производительностью водоотливных установок и притоком шахтных вод, как правило, влечет за со­ бой затопление горных выработок. Об этом свидетельствуют

в штате Иллинойс — 1956 г., Миргалимсайский рудник — 1952 г., две шахты Североуральских бокситовых рудников— 1979 г.).

Причины подобных явлений надо искать в недостаточном исследовании гидрогеологических условий, аварийных выбро­ сах в горные выработки шахтных вод, игнорировании правил технической эксплуатации шахт и рудников, неправильном вы­ боре оборудования водоотливных установок без учета ожидае­ мых притоков вод.

При определении способа осушения горных выработок на подземных и -открытых горных работах учитывается большое число природных факторов. Для оценки каждого из них важ­ ное значение имеет классификация месторождений по инженер­ но-геологическим и гидрогеологическим признакам.

Основным источником питания шахтных вод, которые обвод­ няют рудные поля, являются атмосферные воды. При большом количестве атмосферных осадков повышается уровень грунто­ вых вод, в связи с чем происходит увеличение притока шахт­ ных вод в горные выработки, что характерно для осенне­ весенних паводков. Влияние климата можно иллюстрировать водообильностыо рудников и шахт. Водообильность шахт Кара­ гандинского бассейна значительно меньше шахт Донбасса, что объясняется меньшими атмосферными осадками. На месторож­ дениях, где отсутствуют мощные водоносные горизонты, поступ­ ление воды в горные выработки зависит от степени обнаженно­ сти коренных водопроводящих пород. Изучение гидрогеологии Кизеловского угольного месторождения показывает, что только 40 % атмосферных осадков попадает в глубь пород; при этом коэффициент инфильтрации составляет 0,4—0,45.

Наличие озер, прудов и рек способствует увеличению при­ тока вод на месторождениях, если с этими водоемами имеется гидрогеологическая связь посредством трещин или водоносные породы имеют выход к руслу водоемов. Весьма часто реки и водоёмы оказывают значительное влияние на повышение уровня грунтовых вод и на изменение притоков шахтных вод на руд­ никах.

Происхождение шахтных вод определяет их физические свойства и химический состав в зависимости от времени года. Шахтные воды обычно имеют высокую общую жесткость,

всреднем 12—17 мг-экв/л. Кислотные воды встречаются в не­ которых горных бассейнах (8—10% от общего числа шахт).

Содержание взвешенных частиц в шахтной воде изменяется

вшироких пределах и составляет от 20 до 5000 мг/л. Эти веще­ ства представлены частицами руды, угля или породы'различ­

ной дисперсности от 0,001 до 1 мм [1].

Коли-титр шахтных вод значительно колеблется, что свиде­ тельствует об их большой бактериальной загрязненности. Вред­ ные и ядовитые вещества в шахтных водах встречаются редко.

Бактериальное загрязнение шахтных вод обусловлено нали­

В воде создаются благоприятные условия для развития бакте­ рий, среди которых могут быть вредные для человека. Степень загрязненности шахтных вод оценивается микробиологиче­ скими показателями (ГОСТ 18963—73).

в 1975 г. до 90,7 в 2000 г., что указывает на исключительную водообильность этого горного региона.

Для Кривого Рога коэффициент водообильности находится в пределах 1,7—2,5, что указывает на его невысокую относи­ тельную водообильность.

Высокие значения коэффициента водообильности имеют многие рудники цветной металлургии. Например, для Миргалимсайского рудника kB—Q0-~ -т-80. Это характеризует высо­

вод и определение их полного химического анализа требу-

ется проводить систематически, но не реже двух раз в год. При наблюдениях описывают и измеряют поступление воды из за­ боя, кровли, почвы, стенок выработок, забивных фильтров, сле­ пых шахт и других источников притока воды. Особое внимание уделяют наблюдениям за притоками воды из поверхностных водоемов, старых заброшенных выработок, а также определе­ нию притоков сезонных вод, прорывы которых часто вызывают аварийное затопление горизонтов и шахт.

Для замера больших притоков воды сооружают канавы с мерными водосливами. Приток воды из забоя горной выра­ ботки учитывают обычно с помощью специальных канавок, со­ бирающих воду в общий' зумпф, а' при больших притоках — в колодец с последующей откачкой ее на поверхность.

Общий приток по шахте балансируется с суммой измеряе­ мых притоков по отдельным забоям и участкам шахты.

Определение общего притока по производительности водоот­ ливных установок осуществляют путем контрольной проверки подачи насосных агрегатов с записью в журнале о фактической производительности.

Для измерения расходы воды на нагнетательном трубопро­ воде водоотливной установки применяют расходомеры с дрос­ сельными устройствами и дифференциальными манометрами. В настоящее время серийно выпускаются расходомеры на боль­ шие, малые и средние производительности насосов с использо­ ванием регистрирующих приборов.

Измерение уровней воды в водосборнике сразу после оста­ новки насоса и через определенное время дает точный способ определения притока воды путем деления соответствующего объема воды на время заполнения этим объемом водосборника. Использование поплавковых и электродных уровнемеров с при­ менением регистрирующих приборов позволяет организовать контрольную проверку в течение суток откачиваемого объема воды водоотливной установкой из водосборников, что применя­ ется на ряде шахт СУБРа и медных рудниках Урала.

Определение общего притока шахтных вод с отдельных уча­ стков может осуществляться с помощью водомеров различного типа.

1.3. Опыт борьбы с притоками шахтных вод

При проходке выработок и пересечении водоносных горизон­ тов или обводненных пород появляются значительные притоки шахтных вод различного характера. Особенно сложны условия при проведении выработок в обводненных месторождениях, ко­ гда возникают прорывы шахтных вод из карстовых образова­ ний, как это происходит на некоторых рудниках цветной ме­ таллургии.

Большая скорость движения шахтных вод, резко изменяю­ щаяся на отдельных участках, создает значительные трудности при их локализации. При большой трещиноватости закарстованных пород и давлении, создаваемом шахтными водами, там­ понирование трещин неэффективно; высокие скорости потоков воды обусловливают малопригодность способов замораживания.

Вскрытие карстовых пустот при проходке выработок без до­ статочной разведанности объемов шахтных вод и надлежащей подготовленности водоотливных средств представляет большую

опасность. В связи с этим в горной промышленности разрабо­ тай ряд профилактических и предохранительных мер защиты от затопления горных выработок.

На флангах рудничного двора и в самой насосной камере предусматривают двери в герметическом исполнении, которые в случае выброса вод из карстовых образований плотно закры­ ваются, предохраняя насосные камеры и околоствольные выра­ ботки от затопления.

Разведочные скважины тампонируют высокоэластичными глинами, что предохраняет проникновение вод с вышележащих горизонтов на нижние.

В зонах обводнения пробуривают скважины большого диа­ метра и насосами откачивают из них большое количество воды, что способствует водопонижению и предварительному осуше­ нию шахтного поля.

Проходят специальные горно-подготовительные и дренаж­ ные выработки с обязательным применением опережающего бу­ рения разведочных скважин и планомерным снижением гидро­ статического напора карстовых вод (рис. 1.3).

При дренировании выемочных участков с обрушением кровли особое внимание уделяют предварительному осушению верхних водоносных горизонтов. Бурение специальных дренаж­ ных скважин непосредственно из горных выработок позволяет обнаружить невскрытые водоносные трещины, снизить пьезо­ метрические напоры вокруг шахтного поля. Кроме того, сква­ жины пересекают наиболее закарстованные обводненные зоны и позволяют равномерно распределять притоки между водоот­ ливными установками. Дренажные скважины в подземных гор­ ных выработках часто располагают веерообразно, что позволяет оборудовать подземный дренажный узел. Так, дренажный узел, оборудованный в забое северного водосборника на гор. +40 м на одной из шахт СУБРа, при шести скважинах и их длине 45—80 м позволил откачать трещинно-карстовые воды с общим притоком 200 м3/ч.

Развитие и увеличение дренажных узлов пол горизонтам шахты определяется графиками вскрытия шахтного' поля. При этом обязательно учитывается производительность насосных агрегатов водоотливных установок.

Эффективно дренируют шахтные воды вертикальные сква­ жины диаметром 100—150 мм, удаленные друг от друга на 100—120 м по простиранию рудного тела, вызывая депрессионное понижение уровня воды на высоту одного-двух этажей.

Водопонижающие скважины включают в работу за не­ сколько месяцев до начала очистных работ, причем число сква­ жин и их глубина зависят от гидрогеологических условий вскрываемого участка.

После снятия напора остаточные воды в рудных залежах и вмещающих породах дренируются в процессе эксплуатации го­

ризонта. Рассматриваемая схема осушения при очистных рабо­ тах широко применяется в горнорудной промышленности и по­ зволяет разрабатывать рудное тело в безопасных условиях

сперепуском воды в. дренажно-эксплуатационные выработки. Предварительное осушение очистного пространства с по­

мощью дренажных буровых скважин является одним из наибо­ лее эффективных средств борьбы с шахтными водами и широко применяется на рудниках цветной металлургии.

Дренажные выработки эффективны при осушении очистных работ в условиях обводненных рудных месторождений. Весь по­ ток, обводняющий выемочное поле, принимается эксплуатациои-

ными горными выработками, которые проводят в районе основ­ ных водостоков. По системе горных выработок воду с вышеле­ жащих горизонтов перепускают на основные откаточные гори­ зонты и по специально пройденным дренажным штрекам на­ правляют к водоотливным установкам.

При развитии горных работ на одном из горизонтов Миргалимсайского рудника одновременно с полевым штреком прохо­ дили дренажный штрек, кровля которого располагалась ниже отметки почвы полевого штрека, что позволило эффективно осу­ шить очистные работы (рис. 1.4).

Проходка дренажных выработок в районе основных водо­ токов осуществляется до начала эксплуатационных работ, бла­ годаря чему расширяется депрессионная воронка, снижается уровень шахтных вод, и очистные выработки ограждаются от участков с большими гидростатическими напорами.

Использование для осушения очистных работ дренажных выработок позволило сократить расходы по сравнению с та­ кими способами осушения, как изоляция, отвод русел рек, арте­ зианское водопонижение и т. п.

Схемы осушения карьерных прлей разрабатывают примени­ тельно к конкретным гидрогеологическим условиям месторож­ дения. При этом определяют расположение дренажного обору­ дования, привязку его к участкам горных работ, последователь-

/

Рис. 1.4. Осушение очистного пространства с помощью веерных дренажных скважин и дренажных горных выработок:

ность введения дренажных устройств в эксплуатацию и своевременное дренирование водоносных горизонтов [2, 3].

Существуют схемы опережающего и совмещенного осуше­ ния. Схемы опережающего осушения применяют на месторож­ дениях с более простыми гидрогеологическими условиями, как,

например, Волчанский и Веселовский карьеры. В этом случае развитие депрессионной воронки должно опережать движение фронта горных работ; а во время эксплуатации карьера необ­ ходимо поддерживать ее в стабильном состоянии.

Схемы, применяемые для осушения карьеров, могут быть стабильными, т. е. иметь постоянное положение, или скользя­ щими, изменяющимися в соответствии с гидрогеологическими условиями и продвижением горных работ (рис. 1.5).

Выбор той или иной схемы осушения определяется формой рудного тела, размерами участков горных выработок, защищае­ мых от шахтных вод, и их гидрогеологическими особенно­ стями.

Осушение разрезной и выездной траншей является весьма ответственной частью дренажа всего карьерного поля. Предва-

рительно вводят в работу установки водопонижающих скважин, располагающихся по линейным схемам вдоль траншеи, на од­ ном из ее бортов. При развитии подземного дренажного ком­ плекса эти скважины заменяют сквозным фильтром. Для луч­ шей водоотдачи из дренажных штреков дополнительно пробу­ ривают восстающие скважины.

Рабочий борт осушают путем перехвата подземного потока шахтных вод на пути его движения к вскрытому карьеру с опе­ режением подвигания на 2—5 лет. Для этого закладывают ли­ нейные установки водопонижающих скважин. При подрезке уступом карьера водопонижающих скважин или сквозных филь­ тров первой очереди в работу вступает заранее подготовленная установка второй очереди.

Рассмотренная схема в зависимости от гидрогеологических и горнотехнических условий карьера используется при подземном способе осушения, глубоком водопоиижении или в случае при­ менения комбинированного способа осушения.

Подземное водопонижение является наиболее распростра­ ненным и применяется на месторождениях со сложными гидро­ геологическими условиями, когда горные породы плохо отдают воду (глина, мелкозернистые пески и др.). Указанный способ водопонижения широко используется на Лебединском, Михай­ ловском и многих других карьерах КМА. При подземном водо­

понижении предварительно проходят системы горных вырабо­ ток, которые принимают на себя водопритоки из вмещающих пород и самого полезного ископаемого. При наличии несколь­ ких водоносных горизонтов проводят целую сеть подземных вы­ работок; для лучшего дренирования шахтных вод пробуривают специальные скважины через толщу горных пород. Применение скважин, оборудованных сквозными фильтрами, предупреждает вынос осушаемой породы в дренажные выработки.

Водоотливные установки, предназначенные для откачки шахтных вод на поверхность, оборудуют в соответствии с пра­ вилами техники безопасности. Они незначительно отличаются от типовых водоотливных установок, используемых на подзем­ ных работах. Водоотливные установки при подземном способе водопонижения размещают в непосредственной близости от ствола дренажной шахты.

Осушение карьеров в связи с развитием открытых горных работ во всех отраслях горной промышленности в настоящее время представляет важное научное направление.

При осушении карьеров нельзя рекомендовать какой-либо один способ. Выбор средств и методов осушения осуществля­ ется с учетом гидрогеологических и горнотехнических' условий открытых горных работ.

1.4. Водонепроницаемые перемычки

Водонепроницаемые перемычки сооружают на отдельных водоопасных направлениях, где ожидаются максимальные во­ допритоки, для изоляции выработок от затопления в случае прорыва шахтных вод. Они широко применяются в сложных гидрогеологических условиях при подземной разработке ме­ сторождений и при подземном водопонижении на карьерах.

Водоподпорные перемычки, в отличие от обычных шахтных перемычек, являются более прочными сооружениями, требуют специальных расчетов и более тщательного выполнения. Опор­ ное основание заделывают с помощью вруба во вмещающие породы по всему периметру выработки. Двери перемычки рас­ считывают на давление до 2 МПа и изготовляют из высокопроч­ ных марок стали плоскими или цилиндрич<ескими. Размеры две­ рей выбирают в зависимости от назначения выработок, габа­ ритов подвижного состава и ожидаемых напоров.

Перемычка имеет прямоугольную дверь размером 2100X Х1680 мм, выполнена из стального листа с ребрами жесткости (рис. 1.6).

Двери закрываются двумя болтами и предварительным де­ монтажем рельсовой дорожки. В бетонном основании пере­ мычки оставлены круглые проемы с резиновыми прокладками для пропуска кабелей, трубопроводов сжатого воздуха и для перепуска воды при аварии в шахте.

Допускаемое напряжение бетона срезыванию при расчетах рекомендуется принимать в размере 15 % от допускаемого на­

пряжения бетона сжатию: т=0,15Ясж.

В условиях обводненных рудных месторождений происхо­ дили деформации водонепроницаемых перемычек, рассчитан­ ных из условия передачи давления воды горным породам, без учета водопроницаемости бетона.

Проверку на водопроницаемость производят по формуле

-г-0,00003042 в зависимости от допускаемого напряжения 11,7— 12,2 МПа; Р\ — напор воды, м; 5 — площадь сечения выработки

1.5.Гидрогеологические условия для оценки

иперспективы развития оборудования водоотлива

При выборе способа осушения и оборудования всего ком­ плекса водоотлива следует учитывать гидрогеологические осо­ бенности месторождения, условия вскрытия и отработки место­ рождения. Природные условия месторождений отличаются большим многообразием и поэтому необходимо выделить основ­ ные признаки, влияющие на выбор способа осушения.

При простом, однородном строении шахтного поля, когда по­ лезное ископаемое залегает среди устойчивых пород, осушение и организация работы водоотливных установок не вызывают особых затруднений.

При сложном строении горных пород, проявлении их выпу­ чивания и плывучести, а также большом количестве водонос­ ных горизонтовосушение месторождений представляет боль­ шую сложность.

Правильная оценка гидрогеологических условий при разра­ ботке месторождений позволяет определить перспективу раз­ вития водоотливных установок и классифицировать шахты и. рудники на четыре группы, что предопределяет особенность и характеристику насосного оборудования водоотлива:

1)малообводненные рудники и шахты с неглубоким залега­ нием полезных ископаемых;

2)обводненные рудники и шахты;

лотных шахтных вод.

1.6.Малообводненные рудники и шахты

снеглубоким залеганием полезных ископаемых

Обводненные горные выработки с залеганием полезных ис­ копаемых на глубине 50—250 м обусловливаются инфильтра­ цией атмосферных осадков. К этой группе относятся медные рудники Урала, оловянные и золото-платиновые рудники, боль­ шинство шахт Карагандинского и Кузнецкого бассейнов.

Анализ работы водоотлива на медных рудниках Урала пока­ зывает, что величина притоков шахтных вод в течение года претерпевает резкие изменения особенно в мае и сентябре, т. е. в период паводков и сильных дождей. Так, например, на руд­ нике им. III Интернационала приток воды в весенний период увеличивается до 200 м3/ч при нормальном притоке 30—50 м3/ч. На угольных шахтах Донбасса глубиной до 100 м притоки воды увеличивались в несколько раз в связи с проникновением по­ верхностных вод в горные выработки.

Малообводненность горных выработок в условиях отра­ ботки рудных месторождений обусловливается устойчивыми скальными и полускальными породами. В этих случаях почти не применяются специальные осушительные мероприятия, так как шахтные воды дренируются непосредственно горными вы­ работками, а затем откачиваются на поверхность. Общие при­ токи воды в горные выработки незначительны и в среднем по шахте не превышают 50—150 м3/ч. Примером этой категории предприятий могут служить многие угольные шахты Донбасса, Кузбасса, медные рудники Урала и другие.

Литологический состав карбона, сланцы и известняки спо­ собствуют циркуляции поверхностных и шахтных вод, вызывая обводнение горных выработок.

Рельеф местности значительно влияет на обводненность руд­ ных месторождений, особенно при ярко выраженной овражно­ балочной системе и гористости (Турьинский рудник, Хапчерангские оловянные рудники и другие).

Месторождения, расположенные выше местного базиса эро­ зии (Текелийский рудник), обычно слабо обводнены или без­ водны.

Обводнение рудников и шахт с неглубоким залеганием руд­ ного тела часто связано с особенностями тектоники горного

района.

Внезапные прорывы большого количества воды обусловли­

Тектонические зоны нарушений служат коллекторами и про­ водниками шахтных вод в горные выработки и могут подпруживать подземные водоносные горизонты, создавая значитель­ ный статический подпор. Эти зоны на медных рудниках Урала и угольных шахтах Донбасса часто способствуют гидравличе­ ской связи различных водоносных горизонтов, захватывая в от­ дельных случаях и поверхностные воды.

Правильное ведение горных работ, хорошо налаженная гид­ рогеологическая разведка плывунов и шахтных вод передовыми скважинами, а также бесперебойная работа водоотливных уста­ новок с применением дистанционно управляемых герметических дверей позволяет до минимума снизить ущерб от затопления горных выработок.

Перекрытие путей поступления поверхностных вод в горные выработки и устройство отводных каналов на поверхности обус­ ловливают установку насосных агрегатов меньшей производи­ тельности, что сокращает капитальные и эксплуатационные расходы водоотлива.

1.7. Обводненные рудники и шахты

Характерной особенностью некоторых рудников и шахт угольной и горнорудной промышленности (Североуральские бокситовые рудники, Миргалимсайский, Лениногорский, Зыряновский рудники, шахты Кизеловского угольного местор'ождения и др.) является их высокая водообильность. В этих усло­ виях борьба с водой становится непосильной для отдельных предприятий, и возникает проблема регионального водоотлива.

Региональный водоотлив — это сложный комплекс работ по осушению рудных месторождений путем отвода русел рек (руд­ ники СУБРа, Зыряновский рудник и др.), использования сква­ жинного водоотлива, цементации и битумизации горных пород при проходке выработок и откачки запасов шахтных вод мощ­ ными водоотливными установками.

Высокая обводненность карстовых образований создает тя­ желые условия для ведения горных работ из-за возможности прорыва шахтных вод в очистные и подготовительные выра­ ботки.

Горные выработки в условиях карста выполняют роль дре­ нажа, что способствует их обводнению. В этих случаях работа водоотливных установок вызывает образование глубокой де­

прессионной воронки, в сферу действия которой вовлекается ряд поверхностных источников, и таким образом осушаются верхние горизонты. В результате непрерывной работы водоот­ лива на месторождениях СУБРа, Миргалимсайского и других рудников уровень карстовых вод на верхних горизонтах сильно понизился и уменьшились их статические запасы.

Осушение верхних горизонтов позволяет организовать более экономичную работу рудничного водоотлива с применением одно- и двухступенчатой схем автоматизированных водоотлив­ ных установок и отказаться от малоэкономичных многоступен­ чатых схем.

Гидрогеологические особенности водоотлива в условиях кар­ стовых образований рассмотрим на примере обводненных руд­ ников Советского Союза — СУБРа и Миргалимсайского. На СУБРе рудное тело залегает ниже уровня подземных трещин­

ние два года по рассматриваемому месторождению было отка­ чано воды больше, чем по всем шахтам Донбасса за годы вос­ становительных работ. Расход электроэнергии на водоотлив превысил 32 млн. кВт • ч, что обусловливается вскрытием боль­ шого числа карстовых полостей, возрастанием депрессионной воронки и увеличением глубины откачки шахтных вод до 500— 800 м.

Сложность гидрогеологической обстановки состоит в том, что за карстованные тектонически нарушенные известняки (про­ слеженные буровыми скважинами) залегают на глубине до 1000 м. Даже на этой отметке подземные карстовые воды полу­ чают питание из русел рек и атмосферных осадков.

При откачке шахтных вод СУБРа важное значение имеет увеличение радиуса депрессионной воронки, когда на каждые 20 м водопонижения он увеличивается в среднем на 1 км. В на­ стоящее время в рудничный водоотлив еще не вовлечены все водоносные горизонты Североуральской карстовой зоны.

При разработке обводненных рудных месторождений иногда пренебрегают гидрогеологическими особенностями и не при­ дают серьезного значения проблеме водоотлива, в результате чего происходят прорывы карстовых вод в горные выработки с дебитом 200—5000 м3/ч и более. Одна из шахт СУБРа была затоплена в 1955 г. при прорыве шахтных вод с дебитом свыше 6000 м3/ч. Вода под статическим напором 0,6—0,8 МПа посту­ пала из трещин и старых буровых скважин в виде мощного потока.

За 45-летний период строительства и эксплуатации СУБРа произошло более 90 внезапных прорывов карстовых подземных вод в горные выработки с дебитом от 100 до 4300 м3/ч и более, что приводило к частичному или полному затоплению гори­ зонтов.