Обобщённая схема подработки переходных водных объектов

При подработке переходных водных объектов необходимо анализировать возможности реализации как прорывов воды в горные выработки (что происходит при подработке истинных водных объектов), так и прорывы песчано-глинистых пород (характерных для случая подработки специфических водных объектов).

При подработке болот, шламо-, хвостохранилищ, плывунных песков и других переходных водных объектов указанные условия выполняются одновременно.

Для формирования таких прорывов необходимо, чтобы выполнялись следующие условия:

· присутствие в геологическом разрезе месторождения (или в разрезе подрабатываемого переходного водного объекта) легко размываемых рыхлых пород или пород, характеризующихся плывунными свойствами (торф, ил, плывунные пески, глины и др.);

· наличие гравитационной воды в водном объекте в количестве, достаточном для формирования струйчатых потоков в горном массиве, деформированном процессами сдвижения.

В общем случае схема формирования гидрогеомеханических явлений при подработке переходных водных объектов представлена на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Схема формирования гидрогеомеханических явлений при подработке переходных водных объектов:

1 — отложения илов; 2 — суглинки; 3 — водоупорные породы; 4 — водопроницаемые породы; 5 —залежь полезного ископаемого; 6 — переходный объект; 7 — граница зоны водопроводящих трещин; 8 — граница зоны блокового сдвига; 9 — граница зоны беспорядочного обрушения; 10 — очистное пространство; 11 — горная выработка; H_звт — высота зоны водопроводящих трещин; Н_г— расстояние от водного объекта до выработанного пространства перпендикулярно к напластованию пород; H_збc — высота зоны блоковых сдвигов пород.

В процессе разработки месторождения полезного ископаемого под переходным водным объектом 6, расположенным на расстоянии Н_гот залежи полезного ископаемого, по мере развития зоны водопроводящих трещин ею была захвачена часть переходного водного объекта, который в естественных условиях отделен от участка ведения горных работ водонепроницаемыми породами. В результате подработки между переходным водным объектом 6 и очистным пространством 10 устанавливается гидравлическая связь, поэтому вода из водного объекта через зону водопроводящих трещин поступает в горные выработки 11. Однако, учитывая фильтрационное сопротивление зоны водопроводящих трещин, скорость движения воды меньше критической скорости, при которой происходит размыв горных пород. Поэтому при подработке переходных водных объектов зона водопроводящих трещин выполняет роль своеобразного полупроницаемого экрана, через который проходит жидкая компонента дисперсоида и которым в то же время задерживается твердая.

В результате на первом этапе подработки переходного водного объекта, когда он захватывается зоной водопроводящих трещин, возникают те же гидрогеомеханические осложнения, что и при подработке истинных водных объектов (увеличение влажности добываемой руды, вторичное обводнение ранее осушенных руд), причем формирование гидрогеомеханических осложнений происходит в соответствии с рассмотренными схемами (см. зависимости 9.3—9.5).

Однако есть и отличия, определяемые тем, что в основании переходных водных объектов залегают слабопроницаемые размываемые горные породы или сами переходные водные объекты представлены слабопроницаемыми размываемыми породами, поэтому расходы воды при их подработке ограничиваются величиной водопроницаемости размываемых пород и, как следствие, при подработке переходных водных объектов обычно не происходят прорывы воды.

Дальнейшее развитие горных работ может привести к такому положению, когда переходный водный объект оказывается вовлеченным в зону блокового сдвига. Фильтрационные сопротивления пород в зоне блокового сдвига очень низки, поэтому скорость движения воды в переходном водном объекте уже, как правило, превышает критические величины и подработка сопровождается размывом горных пород. Размыв приводит к ещё большему увеличению проницаемости горных пород, что, в свою очередь, вызывает рост скорости движения воды. Таким образом, процесс формирования прорыва воды с интенсивным выносом размытых горных пород при вовлечении переходных водных объектов в зону блокового сдвига нарастает лавинообразно. Последствия прорывов, как правило, бывают катастрофические.

Подработка переходных водных объектов с ограниченными запасами гравитационной воды (псевдоплывунные породы, разломы и зоны дробления, заполненные псевдоплывунными породами) происходит по следующей схеме. Дренируемого влияния зоны водопроводящих трещин достаточно для удаления из переходного водного объекта гравитационной воды, поэтому в обрушение вовлекаются осушенные псевдоплывунные горные породы, что приводит к накоплению в зоне обрушения песчано-глинистых пород.

Таким образом, при подработке переходных водных объектов с ограниченными запасами гравитационной воды происходит как бы разделение твердой и жидкой фаз дисперсоида. Поступление жидкой фазы способствует формированию гидрогеомеханических осложнений, характерных для подработки истинных водных объектов (см. зависимости 9.3—9.5), а поступление твердой фазы в зону беспорядочного обрушения определяет возможность возникновения гидрогеомеханических осложнений, характерных для подработки специфических водных объектов (см. формулы 9.6—9.10).

Математическое описание прорывов воды с интенсивным выносом размытых горных пород представляет собой еще большие трудности, чем описание прорывов только воды или только увлажненных рыхлых пород. В гидрологии течение взвесенесущих жидкостей принято описывать уравнениями движения вязкопластичных жидкостей. Поэтому в первом приближении для описания прорывов воды с интенсивным выносом размытых рыхлых пород можно использовать, как и для прорывов увлажненных рыхлых пород, уравнения фильтрации вязкопластичной жидкости.

Поиск по сайту: