МИНИСТЕРСТВО ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ СССР

ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ

по проектированию осушения месторождений полезных ископаемых черной металлургии СССР

Белгород 1982

МИНИСТЕРСТВО ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ ССОР

ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОСУШЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОВЕЯНЫ* ИСКОПАЕМЫ* ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ СССР

Утверждена протоколов совещания у эямесгитя министре черной метаяяур-гии СССР от 15 мая 1981 годе К 176

Белгород 1982

в поиуогрэничвнвых ппастах при расположении месторождений вблизи обпэотн питании, например, реки;

дпя дренажа рабочих бортов, въездных и разрезных траншей; дня осушения ипи снятия гидростатических напоров б районе протяженных подземных горных выработок при их проходке*

2.IO* Контурное рвспопожение дрен следует выбирать: при небольшой ппощади месторождений (в пиане); при поступавнии лодзеиных вод оо всех сторон; при горизонтааьном аапагвнии водоносных горизонтов,

2Л1. Расположение дренажных устройств по оетке опедует применять в основном при относительно равномерной обводненности месторождений по площади а малых коэффициентах фильтрации водоносных пород, например, при осушении основания отвалов.

2.12.    Кустовое расположение дренажных устройств следует попользовать при резко выраженной фильтрационной неоднородности пли закарстоваяности водосодернащих пород, закладывая их в местах увеличенной мощности и зонах высокой водообильности.

2.13.    Одно- или многоярусные системы следует применять в зависимости от чяола водоносных горизонтов, требущих осушения. При этом осушение каждого водоносного горизонта осуществляется, как правило, самостоятельно.

При осушении шахтных полей расположение дренажных устройств в несколько ярусов может обуславливаться несовпадением в плане развития горных работ на различных горизонтах.

Требования к проектируемым сиотемам осушения

2.14.    Основными критериями для выбора предела осушения являются величины водопритоков и пщростатичеоких напоров.

2.15.    Допускаемые величины водопритоков и напоров зависят от ряда факторов: геолого-гидрогеологических условий,способа

10

отработки, параметров горных выработок, применяемого горнотрано-портного оборудования и должны определяться проектом.

2.16.    При отработке месторождений подземным споообом величины допускаемых водопритоков и оотаточных гидростатических напоров в горно-капитальные, подготовительные и очистные выработки на месторождениях, сложенных крепкими устойчивыми породами,додж-ш определяться проектом исходя из опыта строительства и эксплуатации рудников на аналогичных месторождениях или на основании выполнения специальных научно-исследовательских работ.

2.17.    При наличии в почве или кровле подземных горных выработок связных пород, отделяющих водоносные отложения, требования к безопасной проходке горных выработок должны определяться допустимыми гидростатическими напорами, не оказывающими разрушающего воздействия на крепь и не вызывающими пучения почвы этих выработок при возникновении других инженерно-геологических явлений. Эти же требования должны соблюдаться при наличии обводненных песков, не вскрываемых горными выработками и не попадающих в зону обрушения.

2.18.    При отработке месторождений открытым способом дренажные мероприятия должны обеспечить устойчивость бортов карьеров

и основания внутренних отвалов, а также благоприятные условия работа горного и транспортного оборудования. В оуровых климатических условиях, кроме того, требуется предотвращение смерзания полезного иокопаемого и вокдоюных пород.

2.19.    На карьерах, разрабатывающих свальные породы и руды, дренажные мероприятия сводятся в организованному приему и отводу воды от рабочих бортов к открытому водоотливу.

При производстве горных работ в дохлых связных породах, под котодоми валегают водоносные отложения, дренажные мероприятия, шш и при подземном способе отработки, должны обеспечить сняла

II

гидростатических напоров до допустидах величия, определяемых в каждом конкретном случае гидрогеологическими раочетами.

3.20. Требования к ооуиеиию рыхлых нвовяаных грунтов сводятся к ограничения влияния фильтрационных деформации яэ их устойчивость Определявдвм является "критический" водоприток, то есть велпчяна, которой соответствуя» фгкатрезщрннио деформации, предельно допустимые для приятого хорного оборудования, гг схема отработки уступов и которая долина определяться проектом. При этом рекомендуется пользоваться критериями, разработшшми институтом ВНИМИ, которые сводятся к следующему.

Под "критически;.!" притоком понимается такая величина притока п» i йог. м лротяяовпоота фронта работ, которой соответствуют мшатайа фкяьтршцгозшк деформаций, предельно допуотшшэ для данного типа гораого оборудования и вабранпой схемы отработки уступов,

I. Если почва водоносного горизонта совпадает о рабочей площадкой уступа, то "критическаВ" приток определяется расчетом походя аз допустимой длгаш йзнна озшвшшя (?_{en ?} ср ) j раочет ведется подбором по формулай.

Длина языка оплывания определяется по формуле

где

Причем велачзгау ^ ^мп“Чо найти из выракеиия

(Q₀ - удельный расход потока, штекаацего па откос). Для подтопленных откосов вместо Ср₀ в расчет вводится величина ср£ !

где h_Q ~ превышение зеркала воды над водоупором.

Высота промежутка высачивают Ад определяется по формуле

Ад¹ (м 0,5)    )

причем в раочет вводится величина условного эалокення откоса

/77= -j-

Оплывание песков вызывает осыпание верхней части откоса, ширина зоны осыпания определяется формулой

(J. _ /)

где Н - высота отг.ооа.

Таблица 2.1

л 0 20 50 100 150 200 X I 0,75 0,49 0,3 0,21 0,16

Таблица 2.2

л 0 2 5 10 15 X I 0,91 0,66 0,31 0,16

б)    для многочерпаковых экскаваторов низшего черпания величину С_0/гл (j можно принять равной длине плачущего евена чер-паковой рамы;

в)    дня иногочерлвковых экскаваторов верхнего чернения равна уда пени» путай от основания уступе;

г)    для роторных экскаваторов £_Cafi £ равна расстоянию от с»снования уступа до ближайшей опорной точки при минимальном радиусе резания;

д)    для драглайнов (при работе бее подвалки)

4*пл Я ” ^р~ ^Иог8 ^С^СТ6~~ £ ~ ~2~ где R_p - радиус разгрузки;

Н_ОТ£ - высота отвала; oC_Qr£ ~ угол его откоса;

8    ~ ширина бермы безопасности (3-5 м);

&    - расстояние между внешними краями лыж.

При работе с верхним подуступо?* в_0п/1 (j должна быть меньше расстояния от нижней бровки подуступа до ближайшей опорной точки экскаватора.

2. Если почва водоносного горизонта "подрезала",то для "критических" притоков в условиях работы многочерпаковых экскаваторов и мехлопат рекомендуются следупцре величины, полученные на основании наблюдений:

для пылеватых пеонов - 0,2 м^/оут;

для чистых тонкозернистых песков - 0,5 иР/сут;

для мелкозернистых песков - 1,2 гР/суг;

для средне зернистых песков - 2,5 м³/оут;

для крупнозернистых песков - 5 м³/сут (на I ног. м).

Для драглайнов и роторных экскаваторов, л первом приближении, ^тожно ориентироваться на величины "критически*" притоков,

I*

подсчитанные согласно п, I, вводя в них коэффициент запаса порядка 2,0.

3.    При работе гидромониторов ⁰критические" расходы определяются исходя из условия, чтобы фильтрационными деформациями не была захвачена рабочая площадка вышележащего уступа (если таковой имеется). Кроме того, в целях устранения существующих затруднений в организации водоотвода целесообразно, чтобы притоки пе превышали следующих величин:

для тонкозернистых песков - 2,0 ii^/сут;

Л

для мелкозернистых песков - 4,0 ьг/сут;

о

для среднозернистых песков- 10 м/оу т;

для хфупнозернистых песков - 18 м^/сут (на I пог. и).

4.    Если фильтрующиеся воды поступают но в забой, а в дренажную траншею (канаву), "критические" расходы определяются исходя из требований устойчивости ее откосов. Согласно результатам наблюдений можно рекомендовать следующие величины предельных притоков:

для пылеватых песков - 0,4 м^/оут;

о

для тонкозернистых песков - 0,8 ьг/сут*

о

для мелкозернистых песков - 2,0 м°/сут*

о

для среднезерниотых песков - 3,5 м/сут;

для крупнозернистых несков - 7,0 в^/оут (на I цог.м).

Указанные величины должны сопоставляться о притоками в пределах промежутка высачивания.

Наблюдения эа аффектом осушения

2.21. В проекте должен определяться коыпдеко гидрогеологических и инженерно-геологических наблюдений в соответствии со степенью сложности инженерно-геологических условий разработки месторождения, а также его обводненноотью. Гидрогеологические

15

Инструкция составлена во исполнение указания Нинчермета СССР (письмо Черметпрбекта от I 8прэля 1975 г* № 10-96) и на основа обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации оиста* осушония на горнорудных предприятиях отрасли. При составлении инструкций испояьгованы результаты выполнявшихся в института ВЙОГЕИ в течение ряде лет неучно-нсоледоветедьских работ, а также методические разработки в этой облаоти других организаций.

Инструкция утверждена вамеотителем йиниотра черной паталлуррии СССР т.Виноградовым н.С, 15 мая 1981 г. Составлена к.т.н.В.С.Гвад-чанко , Ю.И.Ляпиныц, к.т.н. Г.М.Крастошевокям, Л.Д.Захаровым „

Й.Д.Богдановым , к.т.н. И.Ф.Оксаничем* к.т.н.Б.П.Писаяцом, З.Й.Пт-иенецкой, Ю.13.Колосовым, К.М.Юематоровыи.

(^Всесоюзный научио-иссладо»от«льскяв и проектио-коиструкторс*лй институт по осушению месторождения полезных ископаемых, слепиальиым гор -яым работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (ВИОГЕМ), t982«

I. ОйЦЫВ ПОЛОНИЯ

1.1.    Правила настоящей инструкция распространяг/гся на порядок разработки, содераанпе и состав проектов защиты месторождений полезных ископаемых черной моталдургни СССР от подземных вод. Поскольку наиболее раопрострэнсннш технологическим процессом защита месторождений полезных ископаемых от подземных вод является их осушение, а дальнейшем в инструкции принято наименование »• проект о сушения. Другие методы защиты оговариваются особо.

1.2.    Проект осушения является составной частью общего проекта разработки месторождений полезных ископаемых» На действущих предприятиях допускается по решению инстанции» утвердившей задание на проектирование, составление локального проекта.

Разработка проектов осушения щшплощедок предприятий регламентируется специальной инструкцией» утвержденной Манчерме-том СССР.

1.3. Необходшость проектирования и выполнения меропрня-

Внесены институтом Утверадеиа протоколом Срок введения в ВИОГШ совещания у замостите- действие ля министра черной металлургии от 15 мая 1981 г. й 176 I впраня 1982 г.

5

тий по осушению месторождении полезных яокопаемш: определяется совокупностью следующих основных природных к горнотехнических факторов:

геологическим строением, инкенерно-геодогичестами н хвдро-гесхлогическиш условиями, колачеотвсм к водообцльлостъ» водонос-' них горизонт, обводяящшс верные наработка;

схемой вскрытия., системой и технологией разработки месторождений полезных ископаемых и гшт пргмедаемого при этом горного и транспортного оборудования;

сроками строительства и разработки рудника.

1.4.    В проекте осушения месторождений полезных ископаемых необходимо разрабатывать гдаропрвятяя, направленные на обеспечение;

багзоваенкх и благоприятных условий ведения горных работ; устойчивости открытых s подэшшах горнах выработок, а такте отвалов вокрндаых пород;

наиболее полного извлечения запасов полезного ископаемого; снижения гравитационной влажности добиваемого полезного ископаемого;

охраны водных рэоурсов п окружающей среды района; использования откачиваемых вод й народном хозяйстве.

1.5.    Эффектнвнооть того ила иного способа осушении месторождений следует устанавливать соответотвувдгага гидрогеологическими расчетами.

1.6.    Проектирование систем осушения может осуществляться в одну или две стадии. При одностадийном проектировании составляется рабочий проект со сводным сметным расчетом стоимости для технически несложных объектов. Для крупных и сложных объектов проектирование выполняется в две стадии - проект оо сводным ометным расчетом стоимости и рабочая документация оо сметами.

Решение о отедийнооти принимается инстанцией, утвердившей задание на проектирование.

1.7.    Разработке проектов и рабочей документации в отдельных случаях по решении Минчермета СССР может предшествовать составление Материалов с необходимыми расчетами в составе схем развития отрасли по экономическим районам и союзным республикам.

1.8.    Соотав указанной проектной документация и перечень вопросов, разрабатываемых на каждой стадии проектирования, определяется общесоюзными нормативными документами и страолевыми а талонами.

Х.9. Требования к исходный данным для проектирования осушения определяются стадией проектирования и сложностью гидрогеологических условий месторождения*

1Д0. Основанием для разработки проекта осушения горнорудного предприятия является техническое задание на проектирование, которое составляется генеральной проектирующей организацией (заказчиком) с участием субподрядной специализированной проектной организации и утверждается в порядке, регламентированном соответствующими инструкциями Госстроя СССР. Состав технического задания на проектирование регламентируется стандартом предприятия.

I.II. Вместе с заданием на проектирование заказчик должай выдать исходные материалы:

отчеты и заключения по гидрогеологическим, инженерно-геологическим и геофизическим изысканиям, выполненным при разводке месторождений п по специальным исследованиям*

материалы по горной, электромеханической, сметно-экономической частям проекта горнорудного предприятия;

утвержденные проекты осушения на предыдущей стадии разработки п материалы по их рассмотрению к утверждению.

Кроме того, при проектировании должны быть попользованы данные по другим участкам рассматриваемого месторождения. Наряду

5

с этим в качестве аналогов следует использовать материалы по ооушегош соседних строящихся и действующих горнорудных предприятий.

Если проект осушения выполняется одновременно с проектированием горнодобывающего предприятия, некоторые походные данные могут быть получены в процессе проектирования.

I.I2. Степень изученности гидрогеологических, инженерно-геологических н горнотехнических условий месторождения при его разведке долина быть достаточной для проектирования горнодобывающего предприятия и соответствовать требованиям Инструкции о содержании, оформлении и порядке представления в ГКЗ СССР п ТНЗ материалов по подсчету запасов металлических а неметаллических полезных ископаемых, утвержденной в 1975 году.

Основные требования к гидрогеологическим и инженерно-геологическим исходник? данным для проектирования осудюпая сводятся к следующему:

должны быть изучены водоносные горизонты, залегающие как выше, так и ниже полезного ископаемого, даже при наличии сравнительно мощной разделяющей, их толщи водоупорных пород;

гидрогеологические к инженерно-геологические исследования долили учитывать принципиальные соображения о возможном способе вскрытия и системе дренажа а концентрировать исследования на участке первоочередного освоения месторождения;

изучение гидрогеологического строения при детальной разведке может ограничиваться площадью месторождения лишь при относительно простых гидрогеологических условиях. В других случаях исследования должны проводиться на большей площади, которая распространяется до границ области фильтрации, если пх возможно определить о необходимой достоверностью. В противном случае, а также при значительной удаленности границ области фильтрации

изучение должно охватывать область в пределах влияния строительного водопонижения.

I.I3. Проектирование и сооружение систем ооуаения осуществляется, как правило, в несколько этапов, при этом на каждом этапе производится корректировка проектных решений по результатам эксплуатационных работ.

С целью получения необходимых для этого материалов на горнорудных предприятиях проектом должна предусматриваться гидрогеологическая служба, которая осуществляет наблюдения в соответствии с инструкцией, утвержденной Мянчерыетом СССР. Численность гидрогеологической службы горнорудных предприятий и цехов проектируется в соответствии с Нормативами численности ИТР и служащих прошшлешю-кроизводотвеплэго персонала, типовых структур управления, штатов и нормативов численности руководящих, инженерно-технических работников и служащих основных, вспомогательных цехов и лабораторий горнорудных предприятий черной металлургии , утвержденными Минчерметш СССР.

2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ СПОСОБОВ И СХЕМ ОСУШЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Стадии ооушения

2.1. В зависимости от сроков сооружения дренажных уотройств по отношению к горным работам выделяются стадии опережапцего и параллельного осушения.

Опережающее осушение следует выполнять на месторождениях со сложными и очень сложными гидрогеологическими условиями до вскрытия водоносных горизонтов горными работами, когда для нормального ведения последних требуется заблаговременное полное или частичное снижение напоров или уровней подземных вод.

Опережающее осушение применимо также на месторождениях проо-той и средней сложности в тех случаях, когда по условиям стров-

7

тельства горнорудного предприятия необходимо у окорить процеоо водопоникеняя.

2.2.    Параллельное осушение проводитоя на месторождениях о простыми гидрогеологическими условиями одновременно с подготовительными п с ксплуатационными горными выработками или земляными работа?-® в строительных котлованах, и депреооиопная воронка развивается параллельно о проведением горных й строительных работ. Параллельное осушение применяется такие на объектах со сложными гидрогеологичоскюш условиями вслед ва предварительным йо-допонижением. В этом случае оно должно обеопечивать дальнейшее снижение напоров и уровней, оставшихся пооле предварительного осушения.

Способы осушения

2.3.    При осушении месторождений полезных ископаемых применяются три способа осушения:

поверхностный, при котором осушительные мероприятия выполняются с поверхности земля или о уступов карьеров. Он используется как при открытой, так и при подземной разработке месторождений;

подземный, предусматривающий создание оистемы осушения, включающей дренажные шахты о водоотливными комплекса® и горизонтальные горные выработки с дренажными устройствами. При подземной разработке месторождений специальных шахтных отводов,как правило, не требуетоя;

комбинированный, сочетающий оба указанных способа.

2.4.    Выбор способа осушения при проектировании необходимо осуществлять на основе анализа геологачеоннх, гидрогеологических, инженерно-геологических, орогядрогра^ическях и климатических, горнотехничеоких и экономических факторов и в соответствия о оснащенностью техническими средствами осушения*

8

2.5.    Ери решении локальных яопрооов во обесценению безопасных условий производства горных работ необходимо предусматривать прнмонешо методов водоподавденна - цементацию горных пород, из замораживание, тшеокое 8а*фешгенпо* а тают и специальных опоообов осушения (электрооомае, вэкуугдироваялэ з т.п.).

2.6.    На месторождениях о неглубоким залеганием водоносных горизонтов, харахтвятпутщхоя высокими фжпьг^етошш свойствам: и преобладанием детаыдческих ресурсов над статическими запасами, рекомендуется пдадекять прютхшо^хальтрационкые завеоы, которые наиболее эффективны при условия их сооружения вблизи сосредоточенного источника обводнения (водотока алз водоема)» а такие длительном сроке оущеотвованяя (например, на порабочом борту карьера).

Системы осушения

2.7.    Системы осушения продстааляют собой совокупность определенным образом расположенных устройств и средств, предказна-пенных для приема, откачки ц отвода подземных зод. Системы осушения долины сооружаться и вводиться в действие и развиваться

в порядке, принятом в соответствии с пщрагеологическши условиями месторождения, календарным графиком строительства н эксплуатации предприятия, технологией производства горных работ, используемым горнотранопортшм оборудованием,

2.8.    Раоположенио дренажных устройств в плане и разрезе относительно горных работ определяет охеш осушения. Наиболее употребительны в проектной практике контурные и линейные схемы. Реже используется расположение по сетке и кустовое. В высотном отношении схемы осушения делятся ка одноярусные и многоярусные.

2.9.    Линейное расположение горизонтальных и вертикальных дрен следует применять:

для перехвата потока подземных вод ограниченной ширины;

9

1

Н - высота уступа; оС - угол откоса уступа.

Ориентировочно величину ^ ^ ^ для мехлопат можно принять равной 5-8 м;

13