Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
книги / Рудничные водоотливные установки..pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
56.25 Mб
Скачать

Другим примером наиболее обводненного рудного место­ рождения является Миргалимсайский рудник.

Миргалимсайское рудное поле расположено в районе тре­ щиновато-карстовых вод, где в пределах предгорной долины распространен обширный артезианский бассейн, на площади которого формируется несколько водоносных горизонтов. Есте­ ственные запасы шахтных вод создаются за счет инфильтрации атмосферных осадков и действующего стока рек Кантаги с гор­ ного хребта Кара-Тау и др. Максимум естественного годового колебания уровня шахтных вод наступает в апреле — мае, т. е. в период интенсивного снеготаяния и прохождения паводковых вод. Влияние закарстованности снижается в связи с увеличе­ нием глубины залегания рудного тела.

Многообразие тектонической иарушенности и водообильность вмещающих пород Миргалимсайского рудника снижают устойчивость руд, создавая тяжелые условия для отработки ме­ сторождения.

Проходка подготовительных выработок в условиях водо­ обильных известняков карбона с развитыми процессами карстообразования представляет большие трудности, учитывая раз­ личную водопроводимость известняков, которую трудно опреде­ лить даже экспериментально. Обводненность горных выработок неравномерна по флангам и глубине. Поэтому проходка одних выработок сопряжена с большими притоками воды, тогда как другие остаются малообводненными.

Горные выработки, особенно при работе рудничного водоот­ лива, выполняли функцию дренажа, что способствовало образо­ ванию в районе депрессионной воронки, захватившей в сферу своего влияния область площадью 100 км2, в результате чего прекратили свое существование ручьи Бургем, Чаго и др. Мак­ симальные ожидаемые притоки воды в горные выработки, по данным экспертной комиссии Госплана СССР, составляют 20— 35 тыс. м3/ч. Это обусловит усложнение водоотливных устано­ вок и их эксплуатации.

За период эксплуатации Миргалимсайского рудника йз гор­ ных выработок откачано свыше 350 млн. м3 воды, что потре­ бовало оборудования уникальных водоотливных установок та­ ких, например, как водоотливная установка 9-го горизонта с об­ щей производительностью насосов 19200 м3/ч.

В условиях обводненных месторождений правильное реше­ ние проблемы водоотлива определяет безопасность ведения гор­ ных работ и экономичность добычи полезных ископаемых. __.

1.8. Водоотлив на глубоких горизонтах

Интенсивная разработка рудных и угольных месторождений вызывает быстрое нарастание глубины горизонтов. В настоя­ щее время многие рудники и шахты разрабатываются на глу­

бине 800—1500 м. Предстоит закладка и строительство шахт при глубине горных работ 1500-^2000 м от земной поверхности. Поэтому значение проблемы разработки месторождений на глу­ боких горизонтах будет возрастать.

Важное значение приобретает изучение прогноза притока шахтных вод на глубоких горизонтах. В работах гидрогеологов указывается, что в связи с увеличением глубины подземных ра­ бот и уменьшением трещиноватости горных пород притоки воды снижаются.

На Криворожских рудниках, медных рудниках Урала и дру­ гих наблюдается некоторое уменьшение притока шахтных вод на глубине 400—500 м. Рудники, разрабатывающие месторож­ дение Коваг (Индия), практически сухие.

Сведения по угольным шахтам [5] показывают, что поступ­ ление воды в выработки, пройденные в трещиноватых породах примерно в одинаковых гидрогеологических условиях, как пра­ вило, с глубиной заметно уменьшается.

Наблюдается уменьшение притоков воды на глубине более 500 м. Исключением могут служить области молодой складча­ тости, осложненные образованием зон дробления, где часто на­ блюдается выход мощных источников, которые не уступают по дебиту источникам, выходящим из карстовых пород.

Уровень шахтных вод опускается на значительную глубину. До настоящего времени практически не установлена предель­ ная глубина распространения пористых и трещиноватых пород, как и неизвестна водоносная зона насыщения горных пород. Рядом теоретических и экспериментальных работ подтверждена возможность наличия трещиноватых и пористых пород на глу­ бине 3—5 км.

Накопленный материал по изучению гидрогеологии в неф­ тяной промышленности подтверждает уменьшение водоотдачи горных пород, однородных по своему петрографическому строе­ нию. Притоки шахтных вод становятся незначительными еще задолго до той глубины, на которой, по теоретическим расче­ там, должны отсутствовать водоотдающие породы.

Рассмотрим особенности гидрогеологии глубоких горизонтов на примере опыта эксплуатации наиболее глубоких шахт ЮАР.

Разработка золото-урановых месторождений ЮАР произво­ дится в условиях значительного обводнения. При этом шахтные воды приурочены к изверженным породам и вскрыты горными выработками на глубине свыше 1500 м. При проходке стволов на глубину 1500—3000 м вскрывается серия водоносных гори­ зонтов, содержащих высоконапорные воды с температурой 60—70 °С. ^

Золото-урановая, промышленность ЮАР ведет эксплуата­ цию месторождений- в семи' горнорудных районах на глубине 2500—4000 м, где весьма обводнены рудники района Оранже­ вой провинции. И5 горных выработок на глубине 1500—2000 м

в 1955 г. было откачано 22 млн. м3 воды, а в I960—1962 гг. при­ ток воды возрос до 90 млн. м3 в год. Несмотря на применение совершенного насосного, оборудования, был затоплен рудник «Мерриспруйт», введенный в эксплуатацию в 1956 г. Два года откачки воды из рудника при производительности водоотливной установки 300 м3/ч не дали положительных результатов.

Большое давление, создаваемое шахтными водами, пред­ ставляет серьезную опасность для ведения горных работ на глу­ боких горизонтах. Так, например, на руднике «Дубен Рудепорт» при проходке слепого вертикального ствола буровые скважины пересекли водоносную трещину на глубине 2500 м с дебитом 90 м3/ч и давлением до 14 МПа.

Наиболее глубоким рудником ЮАР является «Блайвуртэихт», где горные работы ведутся на глубине 3500 м. Большие

притоки шахтных

вод на глубоких горизонтах,

приуроченные

к контактам даек

и сбросов, выявляются здесь

разведочными

скважинами алмазного бурения при соблюдении мер предосто­ рожности. С момента развития горных работ на руднике при­ ток воды из пересеченных водоносных пород на нижних гори­ зонтах составил 23 660 м3/сут.

При разработке системы жил «Центрального ВигватерРэнда» обнаружилось, что шахтные воды имеют высокое давле­ ние и значительную скорость движения в горных породах по плоскостям кливажа, сброса и трещин, что затрудняло ведение горных работ.

Опыт эксплуатации глубоких горизонтов на рудниках ЮАР указывает, что водоотливные установки характеризуются: вы­ соким давлением в ставах; трудностью очистки водосборников и выдачи шлама на поверхность; сложностью организации по­ следовательной работы насосов, расположенных на разных го­ ризонтах. Указанные особенности необходимо учитывать при проектировании шахт и оборудования.

Таким образом, существующее мнение, что приток шахтных вод в горные выработки при увеличении глубины значительно снизится, нельзя признать в достаточной мере обоснованным.

По мере перехода разработки месторождений на глубокие горизонты возникает еще одна особенность гидрогеологии шахт­ ных вод — повышение их температуры. Факторами, способст­ вующими увеличению температуры вод, являются: повышение температуры горных пород, ухудшение условий проветривания из-за нагревания воздуха и возрастающая температура самих шахтных вод.

По данным Криворожского геологического треста, темпера­ тура воды в одной из скважин на глубине 120 м 'равнялась 10 °С, а на глубине 1000 м увеличилась до 26 °С. Это указы­ вает, что водяной градиент оказался равным около 60 м/°С, т. е. несколько ниже геотермического градиента. Повышенная тем­ пература воды на глубоких горизонтах создает тяжелые усло­

вия эксплуатации водоотливных установок, вызывая ухудшение всасывания, образование кавитации в насосах, что необходимо учитывать при их оборудовании.

Вопросы прогноза притоков воды в горные выработки и температурных режимов на глубоких горизонтах должны ре­ шаться на основе всестороннего изучения гидрогеологических условий для горнорудных и угольных бассейнов в следующих направлениях.

1. Изучение количественных и качественных показателей изменения притоков воды по всем горизонтам рудников и шахт. На основании этого производить выбор рациональной схемы организации работы водоотлива.

2.Исследование водоотдачи горных пород путем непосред­ ственных наблюдений и замеров в шахте на больших глубинах, как это было выполнено на рудниках Кривого Рога, медных рудниках Урала при бурении глубоких скважин, проходке раз­ ведочных выработок и применении геофизических методов раз­ ведки.

3.Применение специальных дренажных насосов по опыту СУБРа и Соколовско-Сарбайского месторождения, что позво­ ляет снизить притоки шахтных вод на глубоких горизонтах.

4.Оборудование водоотливных установок в строгом соот­ ветствии с требованиями к установкам высокого давления по­ рядка 8—10 МПа.

1.9. Водоотлив в условиях откачки кислотных шахтных вод

При эксплуатации водоотливных установок в условиях от­ качки кислотных шахтных вод особое место занимают вопросы борьбы с коррозией металлов, когда снижается надежность ра­ боты насосного оборудования и возникают аварийные режимы. Число шахт, откачивающих кислотные воды, непрерывно уве­ личивается. Поэтому проблема борьбы с коррозией имеет важ­ ное значение. Изменить условия работы насосного оборудова­ ния не представляется возможным, вследствие чего применение коррозионно-стойких материалов для изготовления насосов и деталей аппаратуры является пока единственным и наиболее перспективным направлением повышения надежности работы автоматизированных водоотливных установок.

Степень кислотности и агрессивности шахтной воды оцени­ вается водородным показателем pH, который представляет со­ бой логарифм lg[H+], взятый с обратным знаком (где [Н+] — концентрация ионов водорода в воде). Установлено, что в 1 л чистой воды содержание свободных водородных ионов равно одной десятимиллионной грамма, т. е. (Н+]=1*10~7 и соответ­ ственно lg[H+]=—7. Таким образом, для чистой воды, обла­ дающей нейтральной реакцией, pH = 7. Вода классифицируется

по значению pH следующим образом:

сильнокислотная — рН =

= 0-7-3;

среднекислотиая — рН=3-5-4;

слабокислотиая — рН =

=4-5-6;

нейтральная — pH = 7;

слабощелочная — pH = 8-5-9..

В зависимости от значения

pH воды производится' выбор

кислотоупорного оборудования

и трубопроводов водоотливной

установки.

Коррозионное воздействие шахтных вод зависит также от содержания в них растворенных газов: кислорода, сероводо­ рода, углекислого газа и хлора.

Между общей минерализацией шахтных вод и величиной pH наблюдается обратная зависимость, выражающаяся в более низком значении pH для высокоминерализованных вод.

Вредное влияние на насосное оборудование на медных руд­ никах Урала замечается при содержании в воде свободной сер­ ной кислоты в количестве 100—200 мг/л.

Известно, что кислотные воды проникают на значительную глубину. Так, например, на рудниках Красногвардейском и Карабашских, а также на Гайском ГОКе они встречаются на гор. 305 и 425 м; на шахте «Центральная» Карабашского рудо­ управления— в выработках на гор. ниже 610 м. Это осложняет организацию водоотлива при столь высоких давлениях.

Характеристика шахтных вод на медных рудниках Урала приведена в табл. 1.2.

Т а б л и ц а 1.2

Характеристика шахтных вод на медных рудниках Урала

Месторождение, рудник

Глубина

Характеристика

вод

горизонта, м

Карабашское

320

Сильнокислотные

 

Красноуральское

244

Среднекислотные

 

Рудник им. III Интернационала

185

»

 

«Левиха-Центральная», Кирово­

80

Слабокислотные

 

град

80

»

 

Гумешское

 

Рудник им. III Интернационала

375

»

 

Турьинское

324

Нейтральные

 

То же

222

Слабощелочные

 

Кислотные шахтные воды

в горнорудной промышленности

встречаются главным образом при разработке медных

место­

рождений Урала (за исключением Турьинского), где в рудах и вмещающих породах содержание серы составляет 35—40 %, и в Кизеловском угольном месторождении.

Наиболее важным фактором образования кислотных шахт­ ных вод являются поверхностные воды, которые при своем дви­ жении на нижние горизонты сильно минерализуются, обога­ щаясь сернокислотными соединениями, и приобретают повы­

шенное содержание серной кислоты, окислов железа и хло­ ридов.

Повышенная кислотность вызвана также растворением со­ единений серного колчедана подземными источниками шахтных вод, что также способствует коррозирующему их действию на насосное оборудование. Возникновение свободной серной кис­ лоты возможно и другим путем.

Анализы шахтных вод медных рудников Урала показывают, что кислотность вод с глубиной выработок снижается; кислые воды даже иногда переходят в нейтральные. Так, на шахте «Капитальная» рудника им. III Интернационала на гор. 185 м кислотные воды характеризуются значением pH = 3,5 с после­ дующим снижением кислотности на гор. 3^75 м, где pH = 5,5.

Таким образом, наблюдается вполне закономерная верти­ кальная зональность в отношении снижения содержания серной кислоты в шахтных водах, что имеет важное значение для орга­ низации работы водоотлива на глубоких горизонтах.

Кратко характеризуя шахтные воды в Криворожском бас­ сейне с точки зрения их коррозирующих свойств, необходимо отметить, что в некоторых из них (шахта «Большевик») содер­ жится большое количество хлора, увеличивающееся с глубиной выработок.

В рудоуправлении «Правда» коррозирующее действие ока­ зывают воды с содержанием РегОз до 3 г/л. На некоторых шах­ тах из-за сильного капежа воды из кровли на рельсы последние приходят в полную негодность. По этой же причине быстро вы­ ходят из строя воздухопроводные трубы, проложенные у кровли выработки. В водах шахты «Новая» шахтоуправления им. Розы Люксембург содержится до 45 мг/л агрессивной углекислоты, что вызывает разрушение отдельных, бетонированных частей вы­ работок и шахтного ствола.

В вертикальном разрезе месторождений состав вод неодно­ роден и носит резкие изменения. Так, в Криворожском бассейне на глубине от 10 до 220 м наблюдаются: верхняя зона сульфат­ ных вод, зона смешанных сульфатно-хлоридных вод и зона вы­ сокоминерализованных хлоридных вод.

Образование кислотных шахтных вод при разработке мед­ ных месторождений наблюдается в периоды возникновения под­ земных пожаров эндогенного происхождения, когда процессы окисления протекают весьма интенсивно. Роль окислителя вы­ полняет вода, содержащаяся в глинопульпе, используемой, при тушении подземных пожаров. Увеличение кислотности и темпе­ ратуры шахтных вод является также одним из основных при­ знаков распознавания очагов эндогенного пожара. Наблюдения на медных рудниках Урала показывают, что содержание серной кислоты в шахтных водах в этот период резко возрастает, в связи с чем повышается коррозионное воздействие их на ап­ паратуру автоматического управления.

Шахтные воды полиметаллических рудников мало агрес­ сивны, на некоторых из них (Лёиииогорский, Белоусовский, Зыряновский) воды содержат значительное количество механиче­ ских примесей, что осложняет эксплуатацию автоматизирован­ ных водоотливных установок.

1.10. Краткая гидрогеологическая характеристика некоторых бассейнов и выбор оборудования водоотливных установок

Рассмотрим несколько примеров по обоснованию выбора параметров водоотливных установок на подземных и открытых горных работах различных предприятий.

Рудники Криворожского бассейна. По величине притоков шахтных вод рудники бассейна разделяются на три группы.

К первой группе можно отнести рудники, разрабатывающие второй Саксаганский пласт, для которых влияние р. Саксагань незначительно. Притоки шахтных вод зависят от интенсивности добычи руды и изменяются с границами шахтного поля.

Ко второй группе относятся рудники, разработка которых связана с верхнеплиоценовыми песками и подстилающей серой плотной глиной. Притоки воды в этих условиях колеблются

впределах 10—30 м3/ч на 1000 м2 рудной площади.

Ктретьей группе относятся рудники, разработка которых связана с серией кристаллических пород криворожской свиты, подземные воды которой относятся к типу пластово-трещино­ ватых и циркулирующих по трещинам. Наиболее водонасыщен­ ными породами, например на шахте «Гигант-Глубокая», явля­ ются рудные залежи и железистые породы с общим притоком по шахтному полю 120—140 м3/ч. В этих условиях при пониже­ нии фронта очистных работ возрастают притоки шахтных вод вследствие обводненности пород висячего бока с максимальным притоком 250—300 м3/ч.

Современные и ожидаемые притоки воды в подземные гор­ ные выработки Криворожского бассейна обусловливаются: пло­ щадью рудных залежей, тектоническими особенностями рудных тел и вмещающих пород, глубиной вскрытия, дренирующим влиянием соседних участков более глубоких шахт, интенсивно­ стью вскрытия и отработки залежей.

Указанные условия определяют тип и производительность водоотливных установок этого бассейна. Притоки шахтных вод

в горные выработки по бассейну в 1960 г. составляли 3,8 млн. м3, а с увеличением глубины проведения горных выработок в .1970 г. увеличились до 22 млн. м3. Наличие шахтных вод на больших глубинах подтверждают все глубокие структурные скважины.

В центральном районе Саксаганской полосы, начиная с глу­ бины 350—600 м, притоки вод в горные выработки будут воз­ растать за счет обводненных доломитов, вовлекающихся в зону

обрушения висячего бока (рудник им. Фрунзе и др.). Общее ко­ личество статических запасов вод в доломитах, подлежащих дренированию в центральном районе, равно 90—100 млн. м3. При интенсивности понижения горных работ на 25 м притоки воды на глубине 1000 м отдельных шахт района будут дости­ гать 30Q—400 м3/ч без учета карстовых вод.

Таким образом, усложнение гидрогеологических условий на глубоких горизонтах в центральном районе Саксаганской по­ лосы вносит значительные трудности в развитие горных работ.

Для обеспечения безопасной эксплуатации месторождения целесообразно использовать опыт рудников цветной металлур­ гии, т. е. на глубине ниже 600—700 м применять водопонижение путем снятия гидростатических напоров. На рудниках им. Ки­ рова, Карла Либкнехта, Коминтерна, «Большевик» и других верхнюю зону доломитов целесообразно осушить с примене­ нием погружных насосов ЭЦН-150Х350, используя дренажные выработки для снятия оставшихся шахтных вод и разведочные скважины при проходке выработок. Следовательно, на рудни­ ках Кривого Рога в ближайшие годы при оборудовании водо­ отливных установок достаточно ограничиться тремя-четырьмя насосами с подачей до 300 м3/ч при различном значении на­ пора.

Североуральские бокситовые рудники. Месторождения бок­ ситов находятся в карстовой области, простирающейся вдоль восточного склона Северного Урала, и характеризуются слож­ ными силурийскими и девонскими известняками. Источниками сильной обводненности служат: поглощение русловых вод рек по закарстованной поверхности рудовмещающих известняков, что составляет 65—70 % водослива; инфильтрация атмосфер­ ных осадков на площади водосбора; статические запасы под­ земных вод.

Притоки воды в горные выработки достигают 10— 12 тыс. м3/ч. Для откачки такого количества воды необходимы уникальные водоотливные установки, оборудованные шестью — десятью мощными насосными агрегатами с подачей 800— 1200 м3/ч каждым при высоте нагнетания 600—800 м.

Свинцово-цинковые месторождения Южного и Восточного Казахстана. Месторождения Южного Казахстана расположены на западных склонах горного хребта Кара-Тау. Самым значи­ тельным является Миргалимсайское месторождение, где вме­ щающими породами являются закарстованные доломитизированные известняки, имеющие значительную трещиноватость- и сильную обводненность. При вскрытии трещин отдельными вы­ работками притоки воды достигают 400—1000 м3/ч. Суммарный приток воды на действующих шахтах рудника составляет 9000—20 000 м3/ч, что обусловило применение водоотливных ус­ тановок с отрицательной высотой всасывания на отдельных го­ ризонтах с подачей до 20 000 м3/ч при напоре 400—600 м.

При вскрытии верхних горизонтов на отдельных полиметал­ лических рудниках Восточного Казахстана приток воды не пре­ вышает 40—75 м3/ч. Случайные затопления некоторых шахт в различные периоды эксплуатации обусловливались проникно­ вением поверхностных вод в горные выработки главным обра­ зом из зоны обрушения и поверхностных водоемов. :В связи с интенсивной разработкой шахтных полей и увеличением глу­ бины вскрытия притоки на рудниках значительно возросли и на отдельных месторождениях (Лениногорское, Зыряновское и др.) превысили 2000 м3/ч. Зыряновское месторождение, расположен­ ное в пределах рудного Алтая, на склоне имеет мощность рых­ лых отложений над месторождением примерно 60—120 м. Песчано-галечная часть этих отложений насыщена большими статическими запасами вод в количестве 100—110 млн. м3, а развитие трещиноватости налегающих горных пород создает тяжелые гидрогеологические условия. Поэтому требуются мощ­ ные водоотливные установки производительностью 4000— 5000 м3/ч при высоте нагнетания 400—500 м.

Большие притоки шахтных вод вызвали необходимость строительства мощных водоотливных установок с отрицатель­ ной высотой всасывания на Ленииогорском, Зыряновском и других рудниках при подаче насосных агрегатов 1000—1500 м3/ч -и напоре 400—600 м.

Обследование водоотливного хозяйства рудного Алтая и Ка­ захстана показало, что- в ближайшие годы потребуется соору­ жение мощных водоотливных установок производительностью от 5 до 10 тыс. м3/ч и высотой нагнетания от 400 до 900 м.

Медноколчеданные месторождения Урала с промышленной концентрацией сульфидов меди, цинка, кобальта и других ме­ таллов тянутся меридионально вдоль восточных склонов Ураль­ ских гор на протяжении 500 км. Оруденения представляют со- •бой линзообразные залежи или рассеянные серноколчеданные вкрапленности. Породы рудоносной свиты имеют крутое паде­ ние, что определяет применение многообразных систем разра­ ботки рудных тел и многоступенчатых схем организации ра­ боты водоотлива.

Проведенные наблюдения на 20 шахтах медных рудников 'Урала дают основание утверждать, что водообильность их не­ высокая. Притоки воды колеблются от 30—100 м3/ч (Турьинский.рудник) до 80—-130 м3/ч (Красиоуральскис, Кировоград­ ские тз.удники и рудник им, III Интернационала)..

Непосредственная связь .поверхностных вод через трещины и тектонические нарушения иногдавызывает увеличение прито­ ков воды до 250—5Ю0-м'3/ч, что обусловливает необходимость, на­ личия значительного резерва насосного оборудования водоот­ ливных установок.

Устойчивые крепкие породы лежачего бока или безрудная зона между залежами имеют незначительную трещиноватость;

а водоносность этих пород ограничивается глубиной 150—200 м от поверхности. На нижних горизонтах породы уплотнены, вследствие чего резко снижена их фильтрационная способность.

Водоотлив медных рудников Урала, .как правило, оборудо­ ван секционными насосами в кислотном исполнении с подачей от .100 до 300 м3/ч и высотой нагнетания до 600 м в зависимости от глубины шахты.

Рудники цветной металлургии в районах вечной мерзлоты.

Притоки воды в горные выработки здесь незначительны. При разработке месторождений следует учитывать особую роль рас­ пространения сезонной вечной мерзлоты: наличие таликов, глу­ бину промерзания рек и др. Рудники, расположенные в районах вечной мерзлоты, в подавляющем большинстве относятся к ма­ лодебитным водоносным рудникам. Длительный процесс про­ мерзания горных пород уничтожает все небольшие источники.

Всвязи с незначительной обводненностью горных выработок

вусловиях вечной мерзлоты следует отметить малую значи­

мость водоотлива при неглубоких разработках. Однако с уве­ личением глубины шахт (Магаданские золотые рудники, Но­ рильские рудники) наблюдается повышение притоков шахтных вод на нижних горизонтах. Особое значение в этих условиях приобретает смерзание поверхностного слоя воды в приемных колодцах, обмерзание нагнетательных трубопроводов и образо­ вание ледяных пробок. Выключение установки даже на корот­ кий период вызывает быстрое обмерзание трубопроводов, по­ этому возникает необходимость их опорожнения после откачки с применением клапанов специальной конструкции.

Рудники вольфрамовой, оловянной, никелевой и золото-пла­ тиновой промышленности характеризуются незначительными притоками, малой высотой нагнетания в пределах 100—200 М; Проводимая техническая реконструкция водоотлива, примене­ ние более совершенных насосов ЦНС позволит повысить тех­ нико-экономические показатели работы установок.

Шахты Донецкого бассейна. Гидрогеология бассейна опре­ деляется структурно-литологическими особенностями; в зонах тектонических нарушений скальных пород аккумулируются шахтные воды. Район характеризуется бедностью поверхност­ ных вод и- атмосферных осадков. Осадочные породы содержат ряд водоносных горизонтов в трещиноватых известняках и пес­ чаниках, часто гидравлически связанных по зонам нарушений. Известно, что известняки и песчаники мощностью в несколько десятков метров в зонах нарушения обладают повышенной во­ доносностью и дают устойчивые притоки 100—120 м3/ч [5]. На некоторых шахтах производственного объединения «Куйбышевуголь» притоки шахтных вод превышают-400 м3/ч. Средний ко­ эффициент водообильности для шахт Донбасса составляет 2,8, а по отдельным районам колеблется от 1,3 до 5. Отсутствие водоносных горизонтов, а также большая сеть балок и оврагов,

обеспечивающих дренаж и интенсивный сток атмосферных осадков в условиях шахт центрального Донбасса, создают бла­ гоприятные гидрогеологические условия для разработки угля. Притоки воды в шахтах изменяются от 10 до 200 м3/ч, а ;в от­ дельных случаях в результате просачивания поверхностных вод (шахта «Красный Октябрь») или при встрече обводненных тек­ тонических зон (шахта «Кондратьевка-Западная») увеличива­ ются до 400 м3/ч.

Западная часть Донбасса в гидрогеологическом отношении имеет сложные условия для осушения угольных месторождений и характеризуется наличием толщи в 100—150 м мезозойских водоносных пород. Притоки воды в горные выработки колеб­ лются в пределах 75—150 м3/ч с зоной интенсивной циркуляции до глубины 300 м и постепенным уменьшением водоносных гори­ зонтов ниже 500 м.

Рассмотренная закономерность нарушается в зависимости от местных условий, тектонических явлений, закарстованиости, литологического чередования пород и наличия артезианских бассейнов.

Таким образом, на шахтах Донбасса водоносные горизонты дают устойчивые водопритоки в горные выработки порядка 50—150 м3/ч и не ожидается их увеличение на глубоких гори­ зонтах.

Оборудование водоотливных установок Донбасса весьма разнообразно. Из 5000 установленных насосов 28 % составляют насосы 8МС-7 и МС-3-300, 23 % — насосы 6МС-6 и МСК-3-150, 27 % — насосы МС-30, МС-50 и МС-70. На остальных установ­ ках применяются насосы других типов. Таким образом, 40 % со­ ставляют насосы современного типа при высоте нагнетания от 50 до 800 м.

Шахты Кузнецкого бассейна. Обводненность угленосных от­ ложений Кузбасса на большей части его площади является не­ высокой. Наибольшая водоносность встречается в зонах круп­ ных тектонических нарушений, а также, на участках выгорания мощных угольных пластов, которые широко распространены в Прокопьевско-Киселевском районе. Речная сеть Кузбасса не оказывает существенного влияния на режим подземных вод, по­ этому разрабатываемые пласты балахонской серии имеют при­ токи примерно 100—250 м3/ч и лишь на шахте «Коксовая» при­ токи достигают 400 м3/ч.

Средний коэффициент водообильности шахт бассейна равен 1,5 и по шахтам, разрабатывающим угольные пласты кольчугинской свиты, приток составляет 80—400 м3/ч при коэффи­ циенте водообильности 1—4. Исключением являются шахты им. Кирова и 7 ноября Ленинского угольного района, где отрабаты­ ваются пойменные участки долины р. Ини; притоки воды по шахтам колеблются от 800 до 1500 м3/ч при коэффициенте во­ дообильности 5—12.

По данным гидрогеологической службы бассейна, наиболее интенсивная циркуляция подземных вод происходит в зоне глу­ биной до 100 м, наиболее водообильной толщей — глубина до 200—300 м, где залегает до 90 % от общего числа водоносных горизонтов. Водоотливные установки оборудованы тремя-че­

тырьмя насосами.

Всего по бассейну установлено примерно

900 насосов, из

которых: 11 %

составляют насосы 8МС-7,

21 % — насосы МС-30.0, 24 % — насосы МС-50, MG-70, МС-100.

Насосы МС-300 составляют 42 %

и 12 % насосы других типов.

Таким образом, 35 % водоотливных установок оборудовано насосами современного типа с подачей не свыше 300 м3/ч и при высоте нагнетания от 100 до 500 м.

Шахты Карагандинского бассейна. В пределах Караган­ динского бассейна распространены трещинно-карстовые воды нижнего карбона, напорные пластовые воды юрских и третич­ ных отложений. Наиболее обводненным районом является Чу- рубай-Нуринский, где среднегодовой приток воды составляет 25—75 м3/ч. В целом по бассейну приток воды в шахты из уг­ леносных отложений редко превышает 100 м3/ч, что указывает на слабую обводненность месторождения. Наиболее водообиль­ ными породами являются породы, залегающие до глубины 300 м, где ^находится до 85 %' общего притока шахтных вод. Средний коэффициент водообильиости равен 0,38, а по отдель­ ным шахтам — колеблется в пределах 0,21,1, что определяет оборудование водоотливных установок с насосными агрегатами, имеющими подачу 100—150 м3/ч [5]. В водоотливе 37 % состав­ ляют современные насосы типа ЦНС.

Шахты Подмосковного бассейна. Обводненность шахт Под­ московного бассейна усложняет и удорожает эксплуатацию угольных месторождений, особенно при внезапных прорывах в горные выработки шахтных вод и плывунов. Сложность гид­ рогеологических условий южного крыла объясняется наличием известняков (Мощностью свыше 10 м, которые содержат большие запасы подземных вод. Из-за тектонических нарушений отдель­ ные угольные пласты в этом районе сильно обводнены, что вы­ зывает внезапные увеличения притоков в шахтах.

Алексинские известняки в центральной части района и ни­ жележащие сильнотрещиноватые упинские известняки мощно­ стью 15—20 м способствуют скоплению в них значительного ко­ личества шахтных вод с примесями глины, что осложняет ра­ боту водоотливных установок. Средний приток шахтных вод по бассейну колеблется в пределах 75—120 м3/ч и только на не­ которых из них увеличивается до 200—300 м3/ч. Всего по бас­ сейну установлено 1500 насосов, из них насосы ЦНС-60, ЦНС-105 составляют 50 %.

Шахты Кизеловского бассейна. Этот бассейн является наи­ более обводненным в угольной промышленности, что объясня­ ется большой мощностью карбонатных закарстованных пород.

2 Заказ Ке 116

33

В известняках при средней мощности 400—500 м образуются крупные карстовые полости, в которых концентрируется боль­ шое количество шахтных вод. Притоки воды на глубоких гори­ зонтах достигают 1500—2000 м3/ч и имеется тенденция к их увеличению. Так, на шахте им. Ленина приток воды составляет 1000—1500 м3/ч. Среднее значение коэффициента водообилыюсти колеблется в пределах 10—12. Ожидается увеличение его до 30 по отдельным шахтам бассейна к 1990 г.

Высокая кислотность шахтных вод (pH = 2,5-М) осложняет эксплуатацию водоотливных установок, все оборудование кото­ рых применяется в противокислотном исполнении. Применяются в основном насосы ЦНСК с различной подачей. Малая произ­ водительность насосов, по сравнению с притоками шахтных вод, вызывает необходимость установки большого количества насосных агрегатов.

Шахтные воды необходимо рассматривать как полезный природный ресурс. Использование их при соответствующей очи­ стке для орошения позволяет повысить производительность сельскохозяйственных угодий и улучшить микроклимат региона. Особенно это следует отнести к Карагандинскому и Донецкому бассейнам, имеющим дефицит водоснабжения. Использование шахтных вод Миргалимсайского рудника (Южный Казахстан) позволяет орошать многие тысячи гектаров земель.

Таким образом, очистка шахтных вод и использование их имеют важнейшее народнохозяйственное значение.