Дренаж

(a. Drainage. Н. Dranage, Dranung. Ф. Drainage, assechement. И. Drenaje, avenamiento) - способ осушения территорий м-ний полезных ископаемых, массивов горн. Пород путём сбора и отвода подземных гравитац. Вод в естеств. Понижения (реки, озёра и т.п.) или искусств. Сооружения (каналы, горн. Выработки и др.).В горн. Деле Д. Применяется для защиты шахт и карьеров от подземных вод путём перехвата их при помощи дренажных устройств в период стр-ва и эксплуатации горн. Предприятий. Ные 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).

Комбинир. Дренажные устройства включают комплекс поверхностных и подземных выработок. Ные 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). Схема расположения дренажных устройств. 1 - пески. 2 - глины. 3 - закарстованные известняки. 4 - уголь. 5 - водопонижающие скважины. 6 - депрессионная кривая.Водопонижающие скважины (диаметром 200-800 мм) проходят для снижения уровня (напора) в водоносных горизонтах, залегающих на глуб. 25- 500 м, мощностью св.

10 м, с коэфф. Фильтрации более 1 м/сут и их бурят до подошвы горизонта, при пересечении горизонта устанавливают фильтры или перфорир. Трубы (в трещиноватых породах). После прокачки и очистки (обычно эрлифтом) скважина оборудуется погружным насосом. Водопоглощающие скважины сооружают для перепуска воды из верх. Горизонтов с низкими фильтрац. Свойствами в нижние с более высокими фильтрац. Свойствами, когда величина напора воды в ниж. Горизонте ниже уровня залегания толщи разрабатываемого п. И. Разность уровней в дренируемом и поглощающем горизонтах поддерживается обычно водопонижающими скважинами. По конструкции водопоглощающие скважины аналогичны водопонижающим. Горизонтальные дренажные скважины (диам. 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 коэфф. Фильтрации 0,2-0,3 м/сут. 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 неглубоко (до 15 м) залегающих водоносных горизонтах при помощи спец. Траншейных экскаваторов. Откачка воды из траншей производится центробежными насосами низкого давления. Ные штреки предназначены для дренажа п. И. И водоносных горизонтов, расположенных вблизи кровли и почвы п. И. Д. Осуществляется через стенки выработок, естеств. Трещины и тектонич.

Нарушения, а при наличии водоупорных пород (мощностью более 2-3 м) в кровле и почве п. И. - с помощью дренажных скважин. Ные штреки сооружаются на карьерах со сложными гидрогеол. Условиями. На шахтах обычно роль дренажных штреков выполняют подготовит. 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 Д. Водоносных горизонтов мощностью более 15 м, залегающих над п. И. На расстоянии св. 30 м. Восстающие скважины (диаметром 50-125 мм) проходят из подземных горн. Выработок и оборудуют фильтрами в интервале водоносных горизонтов. Их применяют для Д.

Водоносных горизонтов, залегающих на расстоянии 2-30 м от кровли выработок. Водопонижающие Колодцы - вертикальные горн. 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 подготовит. И очистные выработки, а также предварительного Д. Обводнённых пород, залегающих впереди фронта горн. Работ. Для повышения эффективности работы дренажных устройств и увеличения темпов осушения м-ний п.

И. Разработаны разл. Способы интенсификации Д. 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 физ. Методов - Вакуумирования скважин, нагнетания воздуха в водоносный горизонт, электроосмоса, а также методов, основанных на увеличении водозахватной поверхности скважины - путём проходки скважины большого диаметра, принудит.

Размыва песка водой и заполнения образовавшихся полостей гравием, создания суффозионных дренажных каверн, проходки лучевых скважин. Нагнетание сжатого воздуха применяется для интенсификации Д. Напорных водоносных горизонтов однородного строения, имеющих коэфф. Фильтрации 0,5-10,0 м/сут и перекрытых выдержанными слоями водоупорных пород. Физ. Методы интенсификации используют обычно на небольших участках и гл. Обр. Для снижения остаточных уровней подземных вод. Электроосмотич. Способ увеличивает дебит скважины за счёт движения воды к металлич. Фильтру скважины при создании постоянного электрич. Поля в обводнённых песках. При этом дренажные скважины являются катодами, а спец. 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 коэфф. Фильтрации от 0,000001 до 0,5 м/сут. Методы, основанные на увеличении водозахватной способности скважины, в отличие от физ. Методов, могут широко применяться для увеличения эффективности дренажных устройств на больших участках шахтных и карьерных полей. Проходка скважины большого диаметра (до 500-700 мм) осуществляется по водонасыщенным пескам с расчётом обеспечения не менее чем 100 мм слоя зафильтровой обсыпки. Для интенсификации осушения мелкозернистых песков (глуб. До 70 м) водоносный горизонт проходят с обсадными трубами и скважинами, в к-рые опускают колонну труб с проволочным фильтром меньшего диаметра.

Затем обсадные трубы постепенно поднимают и образовавшуюся полость через межтрубное пространство засыпают разнозернистым гравием. Такие скважины имеют большой срок службы, а дебит их в 2-7 раз превышает дебит скважин с сетчатыми фильтрами. Образование суффозионных дренажных каверн производится за счёт разрушения и выноса песка из вскрытых водоносных горизонтов подземным потоком, а управление процессом развития суффозии - за счёт извлечения сетчатого щелевого или дырчатого фильтра и контроля за выносом песка в подземную выработку. Этот метод применяется в песках с коэфф. Фильтрации 0,3-10 м/сут. При объёме каверн 0,6 м дебит скважины увеличивается более чем в 4 раза. Проходка лучевых скважин диаметром до 80 мм и длиной до 50 м производится из вертикальных скважин диаметром 500-800 мм у подошвы обводнённых песков, что увеличивает дебит дренажных скважин в 5-10 раз.

Применяются также методы декольматации фильтров (гидравлич. Удар и др.), осуществляемые при помощи разл. Устройств.ные системы по сравнению с Барражом не исключают попадания (проскока) подземных вод через заградит. Контур в горн. Выработки. Величина проскока воды, напр., на нек-рых шахтах и карьерах достигает 40-50% динамич. Потока. Ср. Затраты на Д. Водоносных пород в карьерах, расположенных в сложных гидрогеол. Условиях, составляют 15-20% от общих вложений в их стр-во и эксплуатацию. Длит. Д. Водоносных горизонтов приводит к нарушению гидравлич. И гидрохим. Режимов подземных и поверхностных вод в р-нах эксплуатации м-ний (снижение уровня подземных вод в радиусе неск. Десятков км и появление депрессионных воронок, истощение водных ресурсов, загрязнение поверхностных водотоков и водоёмов шахтными и карьерными водами), к изменению природного ландшафта на огромных терр.

И т.д. Эффективность Д. На шахтах и в карьерах устанавливается соответствующими гидрогеол. Расчётами, окончат. Выбор способа производится на основе технико-экономич. Сравнения неск. Вариантов.Для осушения торфяных м-ний применяется трубчатый и беструбчатый (щелевой) Д. В сочетании с открытой сетью осушит. Каналов. Трубчатый Д. Осуществляют при влажности торфяной залежи не более 91,5% узкотраншейным способом на глуб. 1,5-2,5 м. Длина отд. Трубчатой дрены 125-250 м, диаметр 40-110 мм. Вода сбрасывается в открытые коллекторные (валовые) каналы. Беструбчатый (щелевой) Д. Применяется при влажности торфяной залежи до 90% и пнистости дренируемого слоя до 3%. Д. Закладывается с постоянной глубиной (до 1 м) и уклоном 0,02-0,03. Для беструбчатого Д.

Сооружается узкая (до 150 мм) прямоугольная щель, к-рая закрывается сверху на 0,2-0,3 м. Сброс воды производится в открытые регулирующие (картовые) каналы. Расстояния между дренами при применении Д. 5-10 м. Сопряжение в плане отд. Дрен с отводящими воду каналами (коллекторными, валовыми, картовыми) проводится под прямым углом. Трубчатый и беструбчатый Д. На разрабатываемых торфяных м-ниях периодически перезакладывается, срок действия трубчатого Д. До 5 лет, беструбчатого - 2 года. Д. Торфяных м-ний обеспечивает равномерное понижение уровней грунтовых вод, снижает капиллярное подпитывание разрабатываемого слоя и способствует уменьшению длительности перерывов в добыче торфа после выпадения дождя.Литература. Абрамов С.

К., Скиргелло О. Б., Способы, системы и расчеты осушения шахтных и карьерных полей, М., 1968. Абрамов С. К., Газизов М. С., Костенко В. И., Защита карьеров от воды, М., 1976. Фильтрационные расчеты водозаборных и дренажных систем, М., 1981. Олейник А. Я., Геогидродинамика дренажа, К., 1981. Шкинкис Ц. Н., Гидрогеологическое действие дренажа. Л., 1981. М. С. Газизов, В. И. Костенко, Ю. В. Краснов..