Что такое дренаж карьера

27.10.202316.04.2022 admin 0 Comments

Схемы осушения строительного карьера: как покорить стихию?

Карьер выкопан, но до заливки фундамента еще далеко. Сроки поджимают, а воды — через край? Мы расскажем о схемах и видах осушения карьеров. Тут и правда есть над чем поломать голову. Если у вас возникнут вопросы — не стесняйтесь и звоните: специалисты группы компаний «КС» и «ВММоторсервис» помогут разобраться.

Зачем осушать объект перед строительством?

Профессиональное водоотведение дает ряд очевидных преимуществ:

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ОСУШЕНИЯ И ДРЕНАЖА НА КАРЬЕРАХ

Осушение предполагает защиту траншей и котлованов посредством установки открытого водоотлива или монтажа системы дренажей. Процесс может быть как предварительным, когда котлован готовят к заливке фундамента заранее, так и параллельным разработке карьера. Зачастую высокий уровень грунтовых вод требует постоянного осушения строительной площадки вплоть до гидроизоляции основания здания.

Открытый водоотлив

Этот метод позволяет защитить неглубокие котлованы от подтопления. Он предполагает организацию зумпфов — специальных водосборников.

Осушение на большой глубине требует создания ярусов внутри разработки. На каждом из них размещаются насосные установки для откачки. Высота одного яруса не должна превышать 4 метра.

Дренаж

Это система труб и скважин, через которые собираются и отводятся грунтовые воды.

Исходя из их размещения относительно водоупора, они подразделяются на два типа:

Кроме этого, дренажные системы разделяются на более конкретные подтипы:

Горизонтальный дренаж

При открытом типе это канавы и лотки. Дренаж закрытого типа может быть выполнен в виде:

Вертикальный дренаж

Предполагает наличие нескольких связанных между собой скважин для откачки воды из карьера. В дренажных колодцах делают сетчатые, гравийные, блочные или иные фильтры.

Для водоотвода используют следующие устройства:

Комбинированный дренаж

Сочетание горизонтальной дрены с рядом вертикальных. Устья трубчатых колодцев располагают ниже понижаемого уровня грунтовых вод, за счет чего происходит самоизлив жидкости в горизонтальную дрену.

Площадной или пластовый дренаж

Чтобы защитить возводимое сооружение от подтопления, используют площадной дренаж. Строение охватывается фильтрующей «рубашкой», отводящей дренируемую жидкость от фундамента в водоприемник. «Рубашку» выкладывают из крупного фильтрующего материала.

Недостатки и достоинства перечисленных способов

Подводя итоги, расскажем о плюсах и минусах каждого метода осушения.

Преимущества подземного (закрытого) способа:

У систем поверхностного (открытого) осушения с погружными насосами свои преимущества:

Комбинированный способ использует как методы поверхностного, так и подземного дренажа. Однако он вобрал в себя и недостатки обеих технологий:

Выбор в пользу того или другого способа откачки карьеров производится на основе расчетов, речь о которых пойдет ниже.

Как разобраться с цифрами притока воды?

В любом проекте осушения обязательна расчетная часть. Она бывает теоретической, экспериментальной или смешанной. Последнее время особо популярен экспериментальный способ, но и формулы используются довольно часто.

Как правило, расчеты проводятся для:

Теоретический метод зачастую необъективен и может не учитывать важных особенностей места. Однако в сочетании с анализом проведенных исследований на объекте он дает достоверные результаты.

Системы осушительных работ

С чего следует начать — с водоотведения или со строительства? Существует три варианта:

Как защитить карьер от подземных вод?

Всегда есть риск вымывания грунта, а то и вовсе затопление котлована. Чтобы не произошло аварии, используют барраж – способ защиты от подземных вод путем полного или частичного ограждения горных выработок с помощью водонепроницаемых устройств.

При этом в радиусе воздействия осушающей техники уровень грунтовых вод снижается, а за зоной влияния он остается близким к естественному или немного повышается благодаря подпору.

Такая технология способствует охране окружающей среды, в частности, оставляет уровень подземных вод на привычной отметке. Кроме того, барраж снижает расходы на осушение – откачка осуществляется только в пределах контура защищенного участка.

Барраж может выполняться следующими способами:

Инфузионные устройства — узкие вертикальные траншеи, оставленные спецтехникой. Они прокладываются до водоупорной подошвы обводненных пород (песчаники, галечники) и заполняются глиной, глиноцементным раствором или рулонным синтетическим материалом. Их применяют на глубине до 50 м залегания водоупоров и слабой проницаемости.

Инъекционные завесы — это цементация, глинизация, силикатизация и смолизация почвы через нагнетательные скважины. Применяются при глубине до нескольких сотен метров.

Криогенные (ледопородные) барражи — представляют собой искусственное понижение температуры грунта и замораживание содержащейся в нем воды.

Шпунтовые устройства сооружаются путем забивки металлических, бетонных и других свай в песчано-глинистые породы при небольших глубине залегания и толщине водоносных слоев.

И ВСЕ-ТАКИ КАК ОСУШИТЬ СТРОИТЕЛЬНУЮ ПЛОЩАДКУ?

Чтобы не погружаться в изучение основных способов откачки грунтовых вод на карьерах, но получить при этом сухой котлован и спокойно возводить фундамент, просто позвоните нам. Более 10 лет мы производим насосы и выполняем весь комплекс работ по водопонижению на участках заказчиков.

У нас вы можете купить или взять в аренду необходимое насосное оборудование и системы водопонижения грунтовых вод с глубиной залегания до 16 метров. А также просто предоставить результаты гидрогеологических исследований, а мы сами разработаем проект по водопонижению и займемся его реализацией.

Позвоните по номеру телефона, указанному на сайте, или заполните форму обратной связи, мы предложим наиболее эффективное решение и проконсультируем по всем возникающим вопросам.

Источник

Дренаж

ДРЕНАЖ (а. drainage; н. Dranage, Dranung; ф. drainage, assechement; и. drenaje, avenamiento) — способ осушения территорий месторождений полезных ископаемых, массивов горных пород путём сбора и отвода подземных гравитационных вод в естественные понижения (реки, озёра и т.п.) или искусственные сооружения (каналы, горные выработки и др.).

В горном деле дренаж применяется для защиты шахт и карьеров от подземных вод путём перехвата их при помощи дренажных устройств в период строительства и эксплуатации горных предприятий. Дренажные устройства разделяются на поверхностные, подземные и комбинированные. К поверхностным относятся вертикальные водопонижающие и водопоглощающие скважины, горизонтальные дренажные скважины, иглофильтровые установки и опережающие поверхностные траншеи, к подземным — дренажные штреки, сквозные фильтры, восстающие скважины, водопонижающие колодцы, а также опережающие выработки (горизонтальные и наклонные скважины). Комбинированные дренажные устройства включают комплекс поверхностных и подземных выработок. Дренажные устройства по схеме расположения в плане разделяются на кустовые, линейные, контурные, сетчатые, а в разрезе — на одногоризонтные и многогоризонтные, коллекторные и бесколлекторные (рис.); по срокам сооружения — на опережающие, параллельные и совмещённые; по срокам службы — на стабильные и скользящие (вслед за подвиганием забоя).

Водопонижающие скважины (диаметром 200-800 мм) проходят для снижения уровня (напора) в водоносных горизонтах, залегающих на глубине 25- 500 м, мощностью свыше 10 м, с коэффициент фильтрации более 1 м/сутки и их бурят до подошвы горизонта, при пересечении горизонта устанавливают фильтры или перфорированнные трубы (в трещиноватых породах). После прокачки и очистки (обычно эрлифтом) скважина оборудуется погружным насосом. Водопоглощающие скважины сооружают для перепуска воды из верхних горизонтов с низкими фильтрационными свойствами в нижние с более высокими фильтрационными свойствами, когда величина напора воды в нижнем горизонте ниже уровня залегания толщи разрабатываемых полезных ископаемых. Разность уровней в дренируемом и поглощающем горизонтах поддерживается обычно водопонижающими скважинами. По конструкции водопоглощающие скважины аналогичны водопонижающим.

Горизонтальные дренажные скважины (диаметр 50-300 мм) сооружают для самотёчного осушения уступов карьеров в песчаных породах. Их длина достигает 50-100 м. Иглофильтровые установки применяют для временного и локального понижения уровня подземных вод в песчаных и песчано-глинистых породах с коэффициентом фильтрации 0,2-0,3 м/сутки. Передвижные и лёгкие иглофильтровые установки позволяют снизить уровень воды до 7-8 м, а эжекторные — до 24 м. Опережающие траншеи сооружаются для снижения уровня воды в маломощных (до 10 м) и не глубоко (до 15 м) залегающих водоносных горизонтах при помощи специальных траншейных экскаваторов. Откачка воды из траншей производится центробежными насосами низкого давления. Дренажные штреки предназначены для дренажа полезных ископаемых и водоносных горизонтов, расположенных вблизи кровли и почвы полезных ископаемых дренаж осуществляется через стенки выработок, естественные трещины и тектонические нарушения, а при наличии водоупорных пород (мощностью более 2-3 м) в кровле и почве полезных ископаемых — с помощью дренажных скважин.

Дренажные штреки сооружаются на карьерах со сложными гидрогеологическими условиями; на шахтах обычно роль дренажных штреков выполняют подготовительные выработки. Сквозные фильтры — скважины диаметром 100-500 мм, пробуренные с земной поверхности до кровли подземной выработки (или дренажного штрека), обсаженные трубами, оборудованные фильтрами в интервале водоносных пород; предназначены для дренажа водоносных горизонтов мощностью более 15 м, залегающих над полезными ископаемыми на расстоянии свыше 30 м. Восстающие скважины (диаметром 50-125 мм) проходят из подземных горных выработок и оборудуют фильтрами в интервале водоносных горизонтов. Их применяют для дренажа водоносных горизонтов, залегающих на расстоянии 2-30 м от кровли выработок.

Водопонижающие колодцы — вертикальные горные выработки, служащие для снижения напора в водоносных горизонтах, залегающих ниже подошвы выработок, закладывают на пониженных участках почвы выработок. Откачка воды из них осуществляется центробежными насосами. Опережающие скважины (диаметром 70-200 мм) проводят из подземных выработок в направлении обводнённых участков, содержащих напорные воды, с целью предупреждения внезапных прорывов воды в подготовительные и очистные выработки, а также предварительного дренажа обводнённых пород, залегающих впереди фронта горных работ. Для повышения эффективности работы дренажных устройств и увеличения темпов осушения месторождений полезных ископаемых разработаны различные способы интенсификации дренажа. В скальных породах для интенсификации работы дренажных устройств применяют гидравлический разрыв пласта, Торпедирование скважин и их прострел, проходят многозабойные скважины; в карбонатных породах используют также кислотную обработку скважин.

Многозабойные скважины (наклонные или горизонтальные) сооружаются из основного вертикального ствола диаметром 600-700 мм, благодаря чему увеличивается водозахватная поверхность скважины. В песчаных породах увеличение дебита скважины осуществляется с помощью физических методов — вакуумирования скважин, нагнетания воздуха в водоносный горизонт, электроосмоса, а также методов, основанных на увеличении водозахватной поверхности скважины — путём проходки скважины большого диаметра, принудительного размыва песка водой и заполнения образовавшихся полостей гравием, создания суффозионных дренажных каверн, проходки лучевых скважин. Нагнетание сжатого воздуха применяется для интенсификации дренажа напорных водоносных горизонтов однородного строения, имеющих коэффициент фильтрации 0,5-10,0 м/сутки и перекрытых выдержанными слоями водоупорных пород. Физические методы интенсификации используют обычно на небольших участках и главным образом для снижения остаточных уровней подземных вод. Электроосмотический способ увеличивает дебит скважины за счёт движения воды к металлическому фильтру скважины при создании постоянного электрического поля в обводнённых песках. При этом дренажные скважины являются катодами, а специальные трубы, закладываемые в массив между дренажными скважинами, — анодами. Наибольший эффект этот способ даёт в обводнённых песчанистых глинах, суглинках, супесях и частично в пылеватых песках с коэффициентом фильтрации от 0,000001 до 0,5 м/сутки. Методы, основанные на увеличении водозахватной способности скважины, в отличие от физических методов, могут широко применяться для увеличения эффективности дренажных устройств на больших участках шахтных и карьерных полей.

Дренажные системы по сравнению с барражом не исключают попадания (проскока) подземных вод через заградительный контур в горные выработки; величина проскока воды, например, на некоторых шахтах и карьерах достигает 40-50% динамического потока. Средние затраты на дренаж водоносных пород в карьерах, расположенных в сложных гидрогеологических условиях, составляют 15-20% от общих вложений в их строительство и эксплуатацию. Длительный дренаж водоносных горизонтов приводит к нарушению гидравлических и гидрохимических режимов подземных и поверхностных вод в районах эксплуатации месторождений (снижение уровня подземных вод в радиусе нескольких десятков километров и появление депрессионных воронок, истощение водных ресурсов, загрязнение поверхностных водотоков и водоёмов шахтными и карьерными водами), к изменению природного ландшафта на огромной территории и т.д. Эффективность дренажа на шахтах и в карьерах устанавливается соответствующими гидрогеологическими расчётами, окончательный выбор способа производится на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов.

Для осушения торфяных месторождений применяется трубчатый и беструбчатый (щелевой) дренаж в сочетании с открытой сетью осушительных каналов. Трубчатый дренаж осуществляют при влажности торфяной залежи не более 91,5% узкотраншейным способом на глубине 1,5-2,5 м. Длина отдельной трубчатой дрены 125-250 м, диаметр 40-110 мм. Вода сбрасывается в открытые коллекторные (валовые) каналы. Беструбчатый (щелевой) дренаж применяется при влажности торфяной залежи до 90% и пнистости дренируемого слоя до 3%. Дренаж закладывается с постоянной глубиной (до 1 м) и уклоном 0,02-0,03. Для беструбчатого дренажа сооружается узкая (до 150 мм) прямоугольная щель, которая закрывается сверху на 0,2-0,3 м. Сброс воды производится в открытые регулирующие (картовые) каналы. Расстояния между дренами при применении дренажа 5х10 м. Сопряжение в плане отдельных дрен с отводящими воду каналами (коллекторными, валовыми, картовыми) проводится под прямым углом. Трубчатый и беструбчатый дренаж на разрабатываемых торфяных месторождениях периодически перезакладывается, срок действия трубчатого дренажа до 5 лет, беструбчатого — 2 года. Дренаж торфяных месторождений обеспечивает равномерное понижение уровней грунтовых вод, снижает капиллярное подпитывание разрабатываемого слоя и способствует уменьшению длительности перерывов в добыче торфа после выпадения дождя.

Источник

Эффективные методы осушения шахтных и карьерных полей: виды и расчеты

При разработке залежей полезных ископаемых предварительно изучают гидрогеологию месторождения. Сведения о режиме и составе поверхностных вод, условий питания, положение и распространение водных пластов позволяют разработать широкий комплекс осушительных работ.

Осушительные работы на шахтных и карьерных участках

Под понятием «осушение» подразумевают комплекс работ, направленных на снижение притока воды в выработки и уменьшению влажности горной породы. Мероприятия обеспечивают эффективную отработку месторождения путем отвода вод на земную поверхность.

Основные задачи осушения:

Комплекс работ направленный на обеспечение устойчивости разработок с целью предотвращения возникновения деформаций в карьерах, прорывов плавунов и притоки вод в места выработки. Осушение позволяет создать наиболее оптимальные условия и существенно повысить производительность.

Внимание! При выборе определенного способа осушительных работ предварительно производятся расчёты устойчивости выработки, и выясняется степень необходимости их проведения.

Способы

Эффективность комплекса работ устанавливается путем сравнения нескольких вариантов, из которого выбирают наиболее оптимальный.

Существует три основных способа осушения:

Изучение особенностей каждого варианта позволяет получить полное представление о сути осушительных работ и просчитать эффективность их проведения.

Характеристика поверхностного способа

Комплекс таких работ называется еще предварительным. Основным преимуществом способа является заблаговременное снижение напора подземных вод до прохождения выработки. Применяется при залегании водных горизонтов на относительно небольшой глубине — до 100 метров.

Использование поверхностного способа позволяет:

В зависимости от типа технических средств, которые применяются в процессе работы предварительный способ разделяется на глубокий и мелкий дренаж. Выбор обосновывается устойчивостью пород.

Глубокий дренаж предусматривает использование:

Важно! Эффективность вертикальных скважин ниже, чем у горизонтальных.

Мелкий дренаж реализуется:

Опережающие траншеи предназначены для снижения уровня вод в горизонтах на небольшой глубине. Отвод вод производится при помощи насосов либо самотеком, если позволяет рельеф местности.

Иглофильтровые установки используют при необходимости временного снижения уровня вод или определенной локализации. Основным недостатком является небольшая высота подъема воды.

Характеристика подземного метода

Осушение в процессе эксплуатации используется в ситуации, когда водоносные горизонты залегают на большой глубине. На карьерных полях предусматривает использование системы дренажных штреков.

Сквозные фильтры позволяют осушать мощные горизонты в кровле залегания породы. Забивают там, где высота залегания пластов над полезными ископаемыми превышает 15 метров. Забивные фильтры закладываются не только в кровлю, но и в почву или забой.

Дренажные колодцы предназначены для постоянной откачки воды в период проведения работ. Канавы в свою очередь не только осушают породы в почве, но и служат для отвода воды.

Важно! Недостатком использования данного варианта работ является его трудоемкость и необходимость постоянно поддерживать дренажные системы в рабочем состоянии.

Описание комбинированного метода

Предусматривает одновременное использование поверхностных и подземных осушительных работ. Основным преимуществом способа выступает скорость и маневренность, что позволяет завершить осушение в краткие сроки.

Системы осушительных работ

Термин подразумевает порядок проведения осушительных работ в полном соответствии с установленными схемами выработки. Системы разрабатывают исходя из конкретных условий шахтного или карьерного поля с учетом графика и плана разработки месторождения.

Предварительно составляют схему расположения дренажных устройств на каждом участке в зависимости от выбранного способа осушения. Далее определяют график их введения в работу.

Выделяют три основных вида:

Расчеты

Существует несколько методов, позволяющих определить схемы расположения дренажных устройств с последующим проведением осушительных работ. Выделяют теоретические, экспериментальные и смешанные виды расчета. Каждый вариант имеет свои особенности. Наибольшее распространение получили аналитические методы, но в последнее время широко используются и экспериментальные.

Выделяют следующие расчеты:

Большинство методик расчёта построены по принципу использования установленного набора формул. Такой подход не позволяет найти более универсальные решения поставленных задач. Вместо изматывающих математических формул нужно изучить суть осушительных работ и научиться на практике определять объём нужных данных с последующей их схематизацией.

Что нужно знать?

Для произведения максимально точных расчетов необходимо знать следующие данные:

Объем данных определяется степенью сложности гидрогеологических условий. При разведке достаточно ограничиться площадью залегания ископаемых. В сложных условиях необходимо учитывать и зону влияния. Величину коэффициента водопроницаемости определяют опытным путем при помощи откачки или налива воды или лабораторными испытаниями.

Внимание! Если не удается точно определить требуемые параметры, то их нужно рассчитать при помощи формул.

Осушение карьерных и шахтных полей – это широкий комплекс сложных технических работ, который позволяет эффективно производить выработку месторождения.

Источник

Руководство по дренированию карьерных полей. Раздел I. Влияние подземных и поверхностных вод на условия открытой разработки месторождений полезных ископаемых. Раздел II. Выбор и обоснование рациональных способов и схем осушения карьерных полей

Купить бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку «Купить» и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО «ЦНТИ Нормоконтроль»

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

Дата введения	01.02.2020
Добавлен в базу	01.01.2019
Актуализация	01.02.2020

Снижение эффективных напряжений, приводящее к уменьшению сил трения и падению прочности пород (§4), является одной из причин возникновения оползней пород лежачего бока на многих карьерах (например, карьеры Севере—Уральских буроугольных месторождений).

Отсюда, в частности, следует необходимость детального изучения водоносных горизонтов, залегающих ниже пласта полезного ископаемого, которым изыскатели в период разведки месторождения часто не уделяют достаточного внимания.

3. Гидродинамическое давление (наряду с гидростатическими силами) может проявляться также на отдельных участках откосов уступов, сложенных глинисты-

ми породами после возникновения на бермах скоплений ат»-мосферных или технических вод. Фильтрация из этих скоп-леяий вызывает переход воды в глинах из каяилляряо-на-тяжеяного состояния в гравитационное, в результате чего условия устойчивости откоса на этом участке резко ухудшаются.

В. О целесообразности снижения гидростатических и гидродинамических сил посредством дренажных работ

1. Гидростатическое взвешивание и гидродинамическое давление, как силовые факторы, оказывают существенное воздействие на устойчивость бортов и уступов при условии, что значительная часть ‘»призмы возможного оползания* находится ниже депрессионяой (пьезометрической) кривой или же при больших перепадах напоров в лрибор-товой зоне. Поэтому особенно важно учитывать эти силы в следующих случаях:

а) в условиях частично подтопленного откоса, например, при работе плавучих земснарядов или при затоплении отработанных карьеров;

б) при разработке карьера вблизи реки или открытого водоема х ‘, если расстояние до реки соизмеримо с глубиной залегания горизонта;

в) в откосах гидроотвалов;

г) при наличии в прибортовой зоне яесдренированных напорных вод;

д) при вскрышной толще, представленной, в основ

ном, слабофильтрующими глинистыми песками или песчаными глинами, при отсутствии хорошо фильтрующих прослоев: наличие таких прослоев приводит к появлению

вертикальной нисходящей фильтрации в глинистых слоях и к заметному снижению отрицательного влияния гидро-

х) Имеется в виду, что слагающие ложе реки или водоема породы достаточно проницаемы, так что под ними образуется зона «сплошной* фильтрации.

статических к гидродинамических сил;

е) при наличии скоплений воды на площадках уступов;

ж) при подпоре фильтрующихся вод на участках вы-сачивания глинистым материалом, образующимся при осыпании и оплывании вышележащих пород,

2* Роль дренажа, как способа борьбы с отрицательным влиянием гидростатических и гидродинамических сил на устойчивость откосов будет в перечисленных случаях различной, В случае ‘а’ дренаж не может оказать заметного воздействия на общую устойчивость борта х )

х) Если в процессе затопления отработанного карьера восстановление напоров в прнбортовой зоне значительно опережает подъем уровня воды в карьере, то дренаж может оказаться достаточно эффективным

F. Расчет устойчивости откосов при наличии гидростатических и гидродинамических сил

1» Расчет ведется в следующей последовательности (рис.2)*

Рис* 2. Схема к расчету устойчивости обводненного

а. Определяется положение ‘наиболее опасной поверхности скольжения^ не обводненного откоса; методы отыскания ее описаны в работе /9/.

б. Определяется положение депрессионной кривой и линий равных напоров, для чего используются аналитические и

графические приемы или моделирование на приборе ЭГДА. Отсчет напоров может вестись от произвольной горизонтальной плоскости (АА). Если в откосе ожидается возникновение норового давления, которое можно заранее рассчитать (п.Д), то оно учитывается путем увеличения напоров в данной точке на величину водного столба соответствующей высоты.

в* Участок* заключенный между линией откоса и ‘поверхностью скольжения** разбивается на отдельные блоки (рис«2). Фиктивная сила, учитывающая совокупное влияние гидростатического и гидродинамического давлений, определяется из выражения /10/:

“Н = г.н-я) ^ ■ «•“>

Если часть расчетной ‘поверхности скольжения’ проходит внутри мощного слоя плотных жирных глия, не передающих гидростатического давления, то сила ф^ в пределах соответствующих блоков может приниматься равной 0. Однако, для этого необходимо удостовериться в том, что в глинах отсутствует трещиноватость и что вся вода в них представлена лишь молекулярмо связанными разностями (полная влагоемкость равна максимальной молекулярной влагоемкости) /1/.

г. Коэффициент запаса устойчивости откоса определяется по формуле:

водой, (объемный вес водонасыщенных пород т

В случае подтопленного откоса формула принимает вид:

— угол откоса; угол показан на рис. 2;

— вес ‘свободной’ (находящейся выше поверхности откоса) воды в пределах блока.

д. Для повышения точности расчета положение наиболее опасной ‘поверхности скольжения’ уточняется путем подбора.

Примеры расчета приведены в приложении № 1.

Аналогично рассчитывается устойчивость откоса и в случае напорных водоносных горизонтов, а также при наклонном залегании слоев

2* Из выражения (1,4) следует, что для учета гидростатических и гидродинамических сил достаточно знать распределение напоров вдоль ‘поверхности скольжения’. Рассмотрим с этой точки зрения три основных случая, наиболее интересных для расчета устойчивости неоднородных (слоистых) откосов (рие.З).

б. Слой песчаных глин подстилается слоем жирных глин с относительно меньшей проницаем остью. С достаточной степенью точности можно считать, что фильтрация в

х) Методы расчета устойчивости откосов подробно изложены в работе /8/.

сдое II ядет в горизонтальном направлении, я определять напоры I в слое Г1 по депрессионяой кривой я слоя 1* Что же касается слоя жир- ж жых глин (Па), то в нем напоры ЯГ определяются аналогично д.’а’.

Д. Роль перового давления

_____депрессионные (пьезометры- _л _

ческие) крибые 1» в ее образным проявлением

— „крабые скольжения ‘ гидростатических и гидродинамических сил является поровое давле-ние, возникающее при дополнительна * ном уплотнении водонасыщенных

2* Ввиду того, что на контактах глинистого слоя с более проницаемыми породами гидростатическое давление остается неизменным, возникновение норового давления вызывает фильтрацию от срединных зон глинистого слоя, где поровое давление максимально, к краевым зонам. Это приводит к постепенному уменьшению порового давления; при

этом оЬщее сопротивление сдвигу возрастает как за счет роста эффективных напряжений, так и за счет уплотнения пород. Следовательно, влияние порового давления на устойчивость откоса будет максимальным в первые моменты после приложения дополнительной нагрузки, когда эффективные напряжения минимальны.

3* Одной из причин возникновения порового давления в глинистых породах является снижение уровня подземных вод в процессе дренирования месторождения: такое снижение АН приводит к уменьшению сил гидростатического взвешивания на величину ДР=у₀ДН и к соответствующему росту нагрузки на глинистый пласт от веса вышележащих пород.

5. Поровое давление возникает также в тех случаях, когда на какой-либо участок глинистого пласта действуют дополнительные внешние нагрузки. Такие условия характерны, например, для глинистых пород лежачего бока, пригру-жаемых внутренними отвалами.

7. Влияние порового давления на устойчивость откосов можно приближенно учесть соответствующим изменением

Рис. 4. Эпюры распределения давлений на глинистый пласт:

При наличии достаточно ясного представления о строении откоса, когда четко выделяются отдельные разности парод, величина норового давления на отдельные моменты времени может быть заранее рассчитана в соответствии с уравнением теории консолидаций /1/* Для плотных жирных глин в этих расчетах должен обязательно приниматься во внимание начальный градиент фильтрации. Фактическое распределение норового давления в массиве горных пород или в отвалах может контролироваться наблюдениями по специальным датчикам,

8* Скорость ^рассеивания* парового давления, при прочих равных условиях, тем меньше, чем меньше фильтрационная способность пород. Поэтому для отвалов глинистых пород иногда целесообразно осуществлять дренажные мероприятия, направленные на увеличение скорости фильтрации воды (устройство песчаных подушек в основании отвалов). Однако, дренаж не может рассматриваться как эффективное средство для снижения норового давления в бортах карьеров, так как глинистые породы практически не осушаются обычными средствами дренажа.

Е, Роль капиллярных сил

1, В пределах капиллярной каймы на водосодержащие породы, кроме сил веса, оказывают дополнительное действие объемные силы капиллярного натяжения, В каждой точке капиллярной каймы это действие измеряется величиной;

где: \\у- Z превышение верхней границы капиллярной

каймы над рассматриваемой тонкой;

— высота капиллярного поднятая.

Для точен массива, расположенных ниже уровня грунтовых вод, действие капиллярных сил можно учесть, прибавляя к силам веса величину

2. Капиллярные силы оказывают заметное (положи

тельное) влияние на устойчивость откосов небольшой высоты, когда величина соизмерима с высотой откоса.Это

Обычно капиллярные силы несколько повышают степень устойчивости откоса. Однако на это обстоятельство не следует ориентироваться при определении допустимых параметров уступов карьера, так как под действием вод (атмосферных, технических и т.п.), стекающих по поверхности откоса, вода в глинистых породах легко переходит из калиллярно-натяжецного состояния в нормальное.

3. Капиллярные силы обычно следует учитывать лишь при производстве обратных расчетов устойчивости фактических откосов небольшой высоты.

Ж. Увеличение объемного веса пород при увлажнении

Если породы залегают выше уровня грунтовых вод, то дополнительное поступление воды извне (например, за счет атмосферных осадков) приводит к возрастанию их объемного веса. В большинстве случаев это вызывает относительное увеличение сдвигающих сил и уменьшение степени устойчивости откоса. Увеличение объемного веса пород при дополнительном поступлении в них атмосферных вод является, например, одной из причин оползней откосов отвалов, а также оползней-оплывия (9 2, п, Г ). Для ограничения влияния этого фактора основное значение имеет организация поверхностного и внутрикарьерного стока. Необходимо учитывать,

Решение задачи развития минерально-сырьевой базы народного хозяйства СССР связано с дальнейшим увеличением роли открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых. Значительная доля эксплуатируемых и намеченных к разработке месторождений характеризуется сложными гидрогеологическими условиями; достаточно упомянуть Месторождения КМА, Соколэвско-Сарбайской группы, Южно-Уральского и Канско-Ачинского угольных бассейнов, месторождения серы в Прикарпатье и др. Нормальные условия ведения открытых горных работ на месторождениях такого типа обычно могут быть гарантированы лишь при осуществлении широкого хруга мероприятий по осушению карьерного поля. Поэтому специалисты-гидрогеологи, связанные с проектированием, строительством и эксплуатацией карьеров, сталкиваются с необходимостью решения ряда задач спеяиальной (шахтной) гидрогеологии применительно к требованиям осушения открытых горных выработок; при этом первостепенное значение имеют следующие взаимосвязанные вопросы:

б) выбор и обоснование рациональной схемы осушения карьерного поля в конкретных гидрогеологических, инженерно-теологических и горно-технических условиях;

в) фильтрационный расчет процесса осушения месторождения;

г) моделирование процесса осушения,

д) обоснование требований к гидрогеологической изученности месторождений.

Перечисленные вопросы занимают центральное место в проблеме осушения месторождений полезных ископаемых, разрабатываемых открытым способом; от правильного их решения зависит, в основном, технико-экономическая эффективность

дренажных работ на карьерах. Между тем, анализ опыта проектирования и эксплуатации карьеров показывает, что на одних карьерах имеют место многочисленные осложнения в ведении горных работ, вызванные природными водами, а на других- объем и стоимость дренажных работ необоснованно завышаются на десятки» а иногда и на оотни процентов.

В связи с этим в 1962 г. ВНИМИ были начаты исследования с целью составления специального методического пособия по дренажу карьерных полей. Основные результаты первого этапа этих исследований опубликованы в вышедших в 1965 г* работах ‘»Осушение карьерных полей* и «Фильтрационные расчеты осушения карьерных полей*.С 1964 года исследования вопросов осушения карьеров проводятся ВНИМИ совместно с УкрНИИпроектом по расширенной программе, они охватили месторождения КМА, Соколов-ско-Сарбайскую группу, Никопольский маргайцево-рудный бассейн, Канско-Ачяяский, Северо-Уральский, Днепровский, Подмосковный, Челябинский и Башкирский буроугольные бассейны, Уфалейские (никелевые), Роздольскоё (серное), Реттиховское, Ангренское, Харанорское и Тигнияское угольные, Бакчарское и Качарское железорудные, Зыряновское полиметаллическое, Завальевское графитовое, Боровичское месторождение огнеупорных глин и ряд других месторождений. Учтена практика осушения таких месторождений, как Тихвинские бокситовые. Высокогорское железорудное, Янтар-ненское и Кадушское соляное, Сибайское, Гайское и Учалинское меднорудные и др. Наконец, принят во внимание богатый опыт водопонижения в гидротехническом строительстве, а также опыт осушения подземных горных выработок. Результатом проведенных исследований является настоящее «Руководство*, отдельные разделы которого имеют целью осветить весь круг поставленных выше вопросов. *Руковод-ство* распадается на следующие пять раз/хепов:

Предварительные редакции «Руководства*» на разных стадиях рассматривались и обсуждались рядом научных, проектных и производственных организаций: «Гипрошахт», «Гип-роруда», «Уралгипрошахт», «Союзшахтоосушение», МГУ, ВСЕГИНГЕО, ЛГИ, Соколовско-Сарбайский обогатительный комбинат, комбинат»КМАруда», Лаборатория гидрогеологических проблем, «Фундаментироект», ЦНИИгоросу-шение. При обсуждении работы был сделан ряд замечаний, которые были учтены при подготовке «Руководства» к печати.

ВЛИЯНИЕ ПОДЗЕМНЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД НА УСЛОВИЯ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Практика строительства и эксплуатации карьеров показывает, что подземные н поверхностные воды часто вызывают существенные осложнения при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Влияние природных, вод проявляется в деформациях бортов, откосов уступов и отвалов, в снижении производительности горно-транспортного оборудования, а также в снижении качества и полноты выемки полезного ископаемого.

ВЛИЯНИЕ ПОДЗЕМНЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД НА УСТОЙЧИВОСТЬ БОРТОВ, ОТКОСОВ УСТУПОВ

Влияние подземных и поверхностых вод на устойчивость откосов проявляется в изменении напряженного состояния пород * в фильтрационных деформациях, в процессах выщелачивания и растворения горных пород, а также в изменении их механических свойств.

Источник

Сайт aromolux.ru

Что такое дренаж карьера

Схемы осушения строительного карьера: как покорить стихию?

Зачем осушать объект перед строительством?