Методические указания по гидрогеологическому обслуживанию угледобывающих предприятий

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА В Н И М И

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ

угледобывающих предприятий

Ленинград 19 7 5

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА В Н И м И

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Ленинград 19 7 5

2.7. В зимний период проводят наблюдения, позволяйте установить наиболее рациональный способ приема и отвода подземных вод, избежать образования крупных наледей и повреждения трубопроводов. Наблюдения заключаются в фиксировании участков наледей и их размеров, установлении причин, вызывающих образование наледей, и размеров теплоизоляционной пригрузки, достаточной в данных климатических условиях для предотвращения наледеобразоввния.

2.В. На месторождениях П и Ш групп сложности гидрогеологическое обследование всех уступов и забоев карьера проводится 1-2 раза в год ( в зависимости от темпов горных работ ), обследование состояния фильтрующих уступов и трасс водоводов - ежемесячно. На месторождениях I группы эти обследования проводятся ежегодно.

2.Э. По материалам оболедовэния составляется гидрогеологическая карта карьера на основе маркшейдерского плана горных работ в масштабе 1:2000 - 1:5000, которая ежеквартально пополняется по мере продвижения фронта горных работ. На карту наносятся: геологическая ситуация ( литология, элементы залегания, стратиграфические границы пород, тектонические зоны ), выходы подземных вод на уступы карьера с указанием абсолютных отметок высэчивания, дебите и способа приема и отвода их из карьера; участки фильтрационных деформаций с характеристикой размеров оплывания, оползневые участки; расположение дренажных средств с указанием их типов и производительности.

2.10. К гидрогеологической карте карьера прилагаются :

- гидрогеологические разрезы рабочего и нерабочего бортов карьера по характерным поперечникам с контурами горных работ, геологической структурой, уровнями подземных вод, дренажными устройствами и гидрогеологическими выработками;

12

-    полевые книжки наблюдений;

-    карточки документации оползней;

• карточки оплывающих уступов;

-    документации специальных исследований;

-    схемо маршрутов и точек наблюдений.

На месторождениях П и Ш групп сложности обслуживания дэнные наблюдений за фильтрационными деформациями систематизируются путем построения графиков зависимости объема оплывания от расхода подземных вод, высоты уступа и времени его стояния.

Наблюдения за строительством и эксплуатацией внутрикарьерных дренажных устройств

2.EI. Ьадачи наблюдений при строительстве и эксплуатации дренажных устройств сводятся к контролю качества строительных работ, надзору за работой дренажей и водоотвода по внутрикарьерному дренажу и водоотливу; получению информации для оценки проектных решений, а также к поиску путей увеличения эффективности дренажей.

2.12. Наблюдения при проходке дренажных траншей необходимы для установления их оптимальных параметров (углы наклона бортов, уклоны дна, местоположение водосборников и т.д. ) в зависимости от притока и времени службы траншеи.

Полный цикл наблюдений включает выборочную съемку оплывания откосов, замеры величин притоков по фронту траншеи, проходку и оборудование специальных наблюдательных скважин по 2-3 створам ( 2-4 скважины на каждый створ )вкрест заложения траншеи и проведение наблюдений за уровнями подземных вод; отбор образцов песчаных пород на гранулометрический состав; инструментальную съемку профиля дна траншеи при развитии оплывания.

13

Сокращенный цикл наблюдений включает замеры величин притоков из траншеи к водосборникам и съемку профиля ее дна ( на 2-3 момен-та функционирования ).

Наблюдения проводятся по полному циклу на месторождениях П и Ш групп сложности при строительстве первоочередных участков траншей, а также резкой смене условий строительстве. В остальных случаях ограничиваются сокращенным циклом наблюдений.

2.13. Наблюдения при проходке водоотливных и дренажных зумпфов необходимы для контроля за гидроизоляцией водосборника и устойчивостью его стенок на время службы. При проходке зумпфов по водоносным породам проводятся наблюдения за притоком подземных вод по мере углубления, а также за (рильтреционными деформациями но полному или сокращенному (п.2.12) циклу наблюдений й зависимости от .условий проходки.

2.1'*. Наблюдения при строительстве средств водозащиты ( водосборные канавы, ливнестоки, нагорные канавы ) проводятся в целях оценки размеров возможного водопоглотания вмещающими породами, устойчивости грунтов применительно к водной эрозии, уточнения трасс водоводов в зависимости от особенностей местных грунтов. Наблюдения заключаются в геологической документации и ориентировочной оценке возможной вторичной инфильтрации.

2.1Ь. Наблюдения за эксплуатацией дренажных устройств заключаются в контроле работы насосного оборудования и оамотечных устройств, замерах дебитов откачки. При наблюдении за работой средств открытого водоотлива особое внимание обращается на профилировку дренажных ( сбросных ) канав и траншей, на недопущение скапливания отводимых вод и их интенсивного вторичного поглощения.

При оформлении фильтрующих уступов нерабочего борта карьера в основании водоносных горизонтов укладывается трубопровод и

14

отсыпается дренажно-теплоизотирующая призма, гидрогеологическая служба проводит контроль за состоянием горизонтального прибортово-го дренажа ( недопущение заиливания трубопровода, утечек подземных вод выше дренажной призмы или под ней, а также псремерзания водовода и образования наледей ).

Замеры расходов открытого дренажа проводятся 1-2 раза в месяц по специальным створам, расположенным через каждые 200-400 м. На насосных стациях открытого водоотлива ведется журнал учета работы и производительности насосов. Для контроля этих денных проводятся замеры фактического дебита откэчки ( 1-2 раза в месяц ).

Специальные гидрогеологические наблюдения и исследования

2.1о. Для решения специальных вопросов, связанных с проблемами дренажа, устойчивости бортов и оптимизации горных работ, гидрогеологическая служба совместно с научно-исследовательскими, проектными и специализированными изыскательскими организациями на месторождениях П и Ш групп сложности проводит дополнительные исследования в целях оценки устойчивости оползневых участков; определения фактической водоотдачи песчаных пород; изучения влажностного режима и набухания глинистых пород в уступах; контроля влажности углей и оценки эффективности дренажа с точки зрения ее снижения; поисков и разведки аномальных зон обводненности в сложных структурах; изучения агрессивности подземных вод; оценки осадок поверхности под влиянием водопонижения и оценки влияния подземных вод на работу горно-транопортного оборудования.

2,17. При проведении гидрогеологической съемки деформированных бортов и уступов в цепях установления влияния подземных и поверхностных вод на возникновение и развитие деформаций фиксируется

форма оползня в плене и разрезе путем прослеживания трещин отрыва, уступов оседания и других проявлений нарушений сплошности массива горных пород; состэв пород, слагающих тело оползня, и их положение в ieoлогической структуре участка; водопроявления в теле оползня и их происхождение; положение уровня подземных вод в теле оползня и его основании (устанавливается посредством неглубоких сквэжи^; источники дополнительного питания подземных вод на участке оползня и в боковых породах. Из зоны, прилегающей к поверхности скольжения, отбирают образцы пород, по которым определяют их влажность, пористость, прочностные свойства для оценки явлений набухания и порового давления, В районе оползня проводят режимные наблюдения за уровнями подземных вод.

Результаты гидрогеоло1ических исследований используются для разработки мероприятий по предупреждению осложнений в производстве горных работ на оползневых участках или по ликвидации их последствий.

2ЛЬ. В начальный период отработки пород водоносного горизонта, сложенного песчаными разностями, проводятся полевые определения водоотдачи. Для этого производится отбор образцов пород ненарушенной структуры через 10-20 см из зоны высачивания и зоны, расположенной выше промежутка ьысэчивания высотой 1,5-2 м. После отбора образец парафинируют и направляют в лабораторию, где определяется влажность, объемный вес и пористость грунта.Водоотдача определяется как разность между максимальной и минимальной величинами объемной влажности.

2.19. Для оценки скорости процессов набухания-разуплотнения и выбора мероприятий по предотвращению отрицательного влияния этого процесса на устойчивость пород в отвалах проводится изучение влажностного режима глинистых пород. Пробы отбирают непосред-

16

ственно из забоя экскаватора, с поверхности и глубины 4-5 и из скважины ручного бурения или расчисток ), а также на участках длительного стояния откоса. Образцы парафинируют и отправляют в лабораторию, где определяют влажность и гранулометрический состав. По полученным данным выявляют зависимость влажности от времени службы уступа и положения точки отбора относительно поверхности и водоносного горизонта. Аналогичным образом проводится анализ динамики влажности для решения вопроса о целесообразности и наиболее рациональном исполнении дренажных мероприятий, направленных на снижение влажности углей.

2.20. Отрицательное воздействие подземных л иоверхноотных вод на условия работы горно-трансяортного оборудования оценивается гидрогеологической службой совместно со специалистами технических отделов на основе наблюдений за его работой на участках вскрышных и добычных уступов, характеризующихся ( при прочих равных условиях) различной степенью обводненности.

Наблюдения проводят в соответствии с п. 2.4. Условия работ на различных участках сопоставляют по экономическим показателям.

Влияние гидрометеорологических фвкторов оценивается на основе данных о времени выпадания и интенсивности осадков, времени установления и таяния снежного покрова, температуре воздуха и почвы.

3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ В ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

Наблюдения в подземных горных выработках проводят при проходке и эксплуатации шахтных стволов, проходке подготовительных (горизонтальных и наклонных ) горных выработок, при ведении очистных работ.

17

"Методмчеокие указами по гидрогеологическому обслуживанию угледобывающих предприятий". Л., 1975 , 56 с. (М-во угольно! пром-стн СССР. Всесоюэн. Всеооюзн. научи.-жсолвд. ин-т горн, геомвх. м маркш. дала "ВНИМИ").

В "Методически указаниях. . .* изложена класса|якеция месторож-дени! по сложности гидрогеологического обслуживания, проеден состав и объем гидрогеологических наблюдений. Рассмотрены цели, состав, методика и объём наблюдений при открытом и подземном способах разработки месторождений, а также содержание гидрогеологическо! документации.

"Методические указания" составлены по заданию производственного объединения "Союзуглегеологмя" Мииуглепрома СССР, рассмотрены оек-цие! Ученого совета ВНИМИ и рекомендованы к применению геологическими службами предприятий отрасли.

Табл. 2.

©Всесоюзны! научно-исследовательски! институт горной геомехани-ки и маркшейдерского дела "ВНИМИ", 1975 г.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

I. 1. Гидрогеологическое обслуживание угледобывающих предприятий осуществляется в целях своевременного обеспечения действующих и строящихся шахт и карьеров гидрогеологическими материалами, необходимыми для обоснования и проведения технически правильной, экономически целесообразной и безопасной разработки месторождений и контроля за выполнением и корректировкой проектных решений по дре* нежу карьерных и шахтных попей.

J. 2. И^дрогеологическое обслуживание проводится шахтной геологической ( гидрогеологической ) службой, геологической службой предприятий, осуществляющих строительство и эксплуатацию дренажной системы карьеров и шахт, а также специализированными ( в том числе и научными ) организациями. Состав, объем и штаты гидрогеологического обслуживания должны быть предусмотрены в проекте строительства и эксплуатации горного предприятия.

1.3. Основные задачи гидрогеологического обслуживания :

-    уточнение гидрогеологического строения месторождения, условий питания и взаимодействия водоносных горизонтов, их расчётных параметров ;

-    прогноз изменения гидрогеологических условий месторождения в процеосе его эксплуатации, а также водопритоков в горные выработки при развитии фронта работ ;

-    оценка влияния гидрогеологических факторов на устойчивость пород, вскрываемых горными выработками, на работу горного оборудования, влажность и полноту выемки угля ;

-    разработка мероприятий по повышению эффективности работы дренажных устройств и контроль за их проведением, обоснование мероприятий по борьбе с поверхностными и подземными водами при работе

3

в непосредственной близости к водным объектам, мероприятия по обеспечению устойчивости горных пород в бортвх разрезов и подземных выработках ;

-    осуществление учёте потребления подземных и поверхностных вод, контроль за качеством шахтных вод и их отводом за пределы охраняемой зоны, размеры которой определяются требованиями недопущения вторичного водопоглощеыия , а также охраны окружающей среды

( в первую очередь - источников водоснабжения ) ;

-    контроль за правильностью исполнения проектных решений по дренажу месторождения, эффективностью дренажных мероприятий; подготовке материалов для корректировки проектных решений по дренажу и организации гидрогеологического обслуживания,

1,4. В состав работ по гидрогеологическому обслуживанию входят исследования и наблюдения, проводящиеся на эемной поверхности, в открытых и подземных выработках,

Ца поверхности проводятся гидрогеологическое обследование шахтного ( карьерного ) поля, наблюдения за режимом подземных и поверхностных вод, бурение специальных гидрогеологических скважин и опытные гидрогеологические и геофизические работы,

В открытых горных выработках проводятся гидрогеологическое обследование ( съемка ) бортов и подошвы карьера, замеры притоков воды в карьер, наблюдения за уровнями подземных вод, наблюдения и исследования для оценки влияния подземных и поверхностных вод на устойчивость пород в бортвх карьеров и откосах отвалов, бурение специальных гидрогеологических скважин, наблюдения за влиянием подземных вод на работу горного оборудования, качество и полноту выемки угля, наблюдения за температурой и химическим составом воды в карьере.

В подземных горных выработках проводятся подвемная гидрогеологическая съемка, эамеры притоков воды в горные выработки, наблюде-

4

ния зэ уровнями подземных вод, наблюдения при бурении специальных гидрогеологических скважин, опытные гидрогеологические работы, оценке влияния подземных вод на устойчивость пород и работу горного оборудования, наблюдения за температурой, химическим и бактериологическим составом шахтных вод.

На всех угледобывающих предприятиях систематический надзор за работой и состоянием средств дренажа, водоотводной системы и системы гидрозащиты проводится, в соответствии с действующими инструкциями по режиму эксплуатации средств водопонижения, технической службой предприятий.

1.5. Состав и объем гидрогеологических наблюдений и исследований на угледобывающих предприятиях зависит от степени сложности гидрогеологических условий разработки месторождений, сложности изучения этих условий и сложности организации контроля за эффективностью дренажных мероприятий.

Определение категории сложности гидрогеологичеекого обслуживания осуществляется при составлении проекта дренажа угледобывающего предприятия. В процессе строительства и эксплуатации предприятия, при корректировке и развитии первоначального проекта дренажа степень сложности гидрогеологического обслуживания дополнительно обосновывается и при необходимости пересматривается в соответствии с изменениями существовавших представлений.

Сложность гидрогеологического обслуживания определяется степенью влияния гидрогеологических факторов на условия ведения горных работ, характером и объемом запроектированных дренажных мероприятий и их эффективностью, а также степенью гидрогеологической изученности месторождения.

Классификация месторождений по о ложности гидрогеологического обслуживания приведена в табл. I и 2.

КЛАССИФИКАЦИЯ КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕ?. 00 СЛОЖНОСТИ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Груша сложности I - просто Карьере, вокрываищие рыхлые несвязные ■ мягкие связные породы □ - сдохнкв Горше работ ведутся без предзарнтедьаого водопоннжения; дренах производятся одновременно с горными работами средствами открытого водоотлива в условиях ограниченного развитии фильтрационных деформация пород; в качестве временных или локальных средств глубинного дренажа используются дренажные скважины с расходом менее 200 м8/час Проводится предварительное водопониженяе с суммарным расходом более 200 м8/чао; работает система глубинного дренажа - в течение нескольких лет - или предусматривается специальная организация горных работ в условиях существенного развития фильтрационных деформация пород

Карьеры, вскрывающие твердые (водоустоЯ-чизые) породы Горше работ ведутся без предварительного дренажа или при использовании небольшого числа (5-10) водопонвжавыях скважин; древах проводится средствами открытого водоотлива или ограниченным числом (5-Ю) водопоняжаю-щях скважин с суммарным расходом на более XX) м8/час Проводится предварительное водопонихение с расходами более 300 м8/час; в течение нескольких лет, осуществляется глубинны! древах подземноЯ системы осуиения, большим числом (более 10) водопоиххавщих скважин

---

То же, что и в группе П, однако в период строительства или эксплуатация глубинное яодопонихение проводится в опяти©-эксплуатационном порядке яэ-аа недостаточной изученности условия осушения

Примечания: I. Водопритоки к дренажным системам определяются предварительно согласно проектным оценкам; в процессе строительства и эксплуатации разреза - по результатам фактических замеров, в случае несоответствия фактических данных проектным оценкам пересматривается категория сложности гидрогеологического обслуживания.

2.    Проведение дренажных работ в несколько этапов предполагает, что реэультат гидрогеологических наблюдений, проведенных на предыдущем этапе, являются исходным материалом для проектирования древаха на последующем этапе, т.е. водопониленяе на предыдущем этапе осуществляется как опытно-эксплуатационное относительно последуящего этапа.

3.    Для карьеров, вскрывающих комплексы пород обеих групп, степень сложности определяется по совокупности признаков, характерных для каждого комплекса.

2. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ В ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

2.1. Гидрогеологические наблюдения в открытых горных выработках включают следующие виды работ: гидрогеологическое обследование карьера, наблюдения за строительством и эксплуатацией дренажных устройств в карьере, специальные гидрогеологические наблюдения на уступах и в рабочих забоях карьера.

Гидрогеологическое обследование карьере

2.2.    Обследование проводится на месторождениях всех категорий ояожноотя с целью проследить особенности гидрогеологических условий эксплуатации месторождения, их наненений по ходу развития горных работ, уточнить детали гидрогеологического отроения месторождения, получить сведения, характвривуюние эффективность проводимых дренажных мероприятий, выявить направление корректировки дренажных мероприятий , разработать оперативные меры по устранению недостатков работы существующих дренажей.

2.3.    Гидрогеологические наблюдения на территории карьера ведутся с момента начала вскрышных работ и сопровождаются отбором образцов, постановкой инструментальных мэркиейдерских наблюдений, бурением мелких скважин и шурфов, лабораторными исследованиями. Онж включают визуа льнов изучение и документирование строения и состояния уступов карьера, его рабочих забоев и внутренних отвалов и гидрогеологическое картирование карьера.

2.4.    При обследовании бортов карьеров в точках наблюдений выполняется краткое геологическое описание пород ( состав, состояние, мощность, элементы звлегвния ) с указанием параметров уступов.

На обводненных уступах дается характеристика высаживания подземных вод и сопровождающих его фильтрационных деформаций. При этом отмечается размер капиллярной воны, положение Верхней точки промежутке высачивания относительно водоупоре, конфигурация и размеры зоны выоачивания, устанавливаются размеры "языка” оплывания ( длина, ширина, мощность зоны оплывших отложений ), измеряется расход подземных вод по фронту высачивания ( при неравномерном характере высачивания - суммарный на длине 100-200 м, при концентрированных выходах - дебит каждого крупного источника).

На месторождениях П и Ш групп сложности положение зоны выоачивания устанавливается инструментальной маркшейдерокой съемкой. Одновременно уточняется положение уровня подземных вод вблизи фильтрующего откоов о помощью неглубоких наблюдательных скважин, пройденных о площадки уступа ( 3-4 скважины по 1-2 профилям ).

С поверхности фильтрующего уступа отбираются образцы пород для определения гренуломотричеокого постава пеочаных отложений.

2.5.    При проведении обследования выяиляютоя участки деформаций бортов и уступов, оценивается роль подземных вод в возникновении этих деформаций и проводятся специальные инженерно-геологические исследования на ополэневых участках (п.2.16).

2*6. На бермах уступов, по которым осуществляется отвод подземных вод к водоотливным зумпфам, оцениваются возможные потери на фильтрацию путем замера расхода потока на входе и выходе водоотводной канавы, а также фиксируется ооотояиие пород вбливи водовода.

II