Гидрогеологические аспекты закрытия угольных шахт
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Дата: | 1998 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
1998
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189681 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Гидрогеологические аспекты закрытия угольных шахт / А.З. Поштук, А.И. Спожакин, О.В. Улицкий // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 1998. — Вип. 1. — С. 65-70. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-189681 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Поштук, А.З. Спожакин, А.И. Улицкий, О.В. 2023-04-19T13:52:36Z 2023-04-19T13:52:36Z 1998 Гидрогеологические аспекты закрытия угольных шахт / А.З. Поштук, А.И. Спожакин, О.В. Улицкий // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 1998. — Вип. 1. — С. 65-70. — рос. 2664-17716 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189681 556.34 ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Гидрогеологические аспекты закрытия угольных шахт Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Гидрогеологические аспекты закрытия угольных шахт |
| spellingShingle |
Гидрогеологические аспекты закрытия угольных шахт Поштук, А.З. Спожакин, А.И. Улицкий, О.В. |
| title_short |
Гидрогеологические аспекты закрытия угольных шахт |
| title_full |
Гидрогеологические аспекты закрытия угольных шахт |
| title_fullStr |
Гидрогеологические аспекты закрытия угольных шахт |
| title_full_unstemmed |
Гидрогеологические аспекты закрытия угольных шахт |
| title_sort |
гидрогеологические аспекты закрытия угольных шахт |
| author |
Поштук, А.З. Спожакин, А.И. Улицкий, О.В. |
| author_facet |
Поштук, А.З. Спожакин, А.И. Улицкий, О.В. |
| publishDate |
1998 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физико-технические проблемы горного производства |
| publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| format |
Article |
| issn |
2664-17716 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189681 |
| citation_txt |
Гидрогеологические аспекты закрытия угольных шахт / А.З. Поштук, А.И. Спожакин, О.В. Улицкий // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 1998. — Вип. 1. — С. 65-70. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT poštukaz gidrogeologičeskieaspektyzakrytiâugolʹnyhšaht AT spožakinai gidrogeologičeskieaspektyzakrytiâugolʹnyhšaht AT ulickiiov gidrogeologičeskieaspektyzakrytiâugolʹnyhšaht |
| first_indexed |
2025-11-25T22:29:34Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:29:34Z |
| _version_ |
1850564009587113984 |
| fulltext |
УДК 556.34
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЗАКРЫТИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
к.т.н. Поштук А.З. (Минуглепром Украины), х.т.н. Спсжакнн
А.И., инк. Улицкнй О.В. (ГК «Укруглереструктпуризация»)
Угольная промышленность является одной из экологически
опасных отраслей производства: пожалуй, ни одна сфера хозяйст
венной деятельности не сопряжена со столь значительным ущербом
на элементы геологической среды (ГС). И одним из важнейших ком
понентов этой среды - являются подземные воды.
Закрытие шахт, как это наблюдается сегодня, и то внимание,
которое уделяется этому вопросу в средствах массовой информации
(СМИ), вызывают большой интерес, а в отдельных случаях даже по
лучен определенный резонанс (подтопление шахтерских поселков в
городах Донецка, Краснодона и Червонограда).
Не секрет, что закрытие шахт в Донбассе привело к необходимо
сти решения широкого круга практически важных и достаточно
сложных инженерных задач. Их сложность определяется, в первую
очередь, тесным переплетением гидрогеологических и инженерно
геологических процессов. Процессы, происходящие в недрах земли
после закрытия шахт, привели к негативным последствиям, к числу
которых относятся:
-деформации и просадки земной поверхности,
- подтопления,
- выход взрывоопасных шахтных газов на земную поверхность и
в действующие шахты.
Вопрос оценки гидрогеологической обстановки при выводе из
эксплуатации угольных шахт был поставлен еще в 1995 г. В этой
связи институту «Донгипрошахт» было поручено разработать «Эталон
проекта ликвидации шахт...». Однако, в указанном «Эталоне...» рас
сматривались лишь мероприятия по предотвращению прорыва
воды в горные выработки граничащих шахт, продолжительности
периода затопления и вредного влияния вод на водный бассейн
прилегающих территорий.
Руководствуясь требованиями «Основных принципов закрытия и
ликвидации шахт и разрезов в процессе реструктуризации угольной
промышленности» необходимо разработать такие технические ре
шения и природоохранные мероприятия, которые позволят (для ка
ждой из закрывающихся шахт) наиболее эффективно решить во
просы снижения негативного влияния ее закрытия на окружающую
среду.
В настоящее время ликвидация шахт осуществляется путем за
топления горных выработок. Этот способ преобладает в большинст
ве проектных решений. Но, учитывая сжатые сроки в разработке
65
проектов ликвидации шахт и отсутствие опыта подобных разрабо
ток, проектировщики не смогли, должным образом, отразить в про
ектах меры по обеспечению экологической безопасности населения,
охране недр и окружающей природной среды. А именно - прогноз
изменений экологических, инженерно-геологических и гидрогеоло
гических условий и недопущение загрязнения источников водо
снабжения. И как следствие, принятие экономически не верных
решений (строительство дорогостоящих водоотливных комплексов
на соседних шахтах, преждевременную засыпку стволов и других
технических скважин, строительство неэффективных горизонталь
ных дренажных систем и т.д.).
Приступив к выполнению работ, по физическому закрытию
шахт, Компания вынуждена заключать договора на проведение на
учно-исследовательских и инженерно-изыскательских работ по
оценке гидрогеологической обстановки закрывающихся шахт, вкла
дывая в эти работы значительную часть бюджетных средств. Хотя
эти работы должны были быть выполнены на предпроектной стадии
разработки проекта и за счет средств заказчика. Не останавливаясь
на причинах и анализе происходящего, необходимо сказать, что уже
по прошествии нескольких месяцев после начала ликвидационных
работ в 1996 году (год создания ГК «Укруглереструктуризация») спе
циалистами компании выполнена работа по систематизации при
родных факторов, состояние которых может быть подвержено зна
чительным изменениям. Можно сказать, что это была первая по
пытка по научному обоснованию процесса ликвидации шахт в пла
не обеспечения экологической безопасности. Работа по созданию
«Типового плана управления окружающей природной средой» была
выполнена учеными института «УкрНИМИ» совместно со специали
стами Компании. В начале 1998 года этот «Типовой план управле
ния...» рекомендован в качестве отраслевого нормативного доку
мента и его положения являются обязательными при разработке
раздела «Охрана окружающей среды» проекта ликвидации шахты.
В последнее время затопление горных выработок привело к ос
ложнению гидрогеологической ситуации на территории закрывае
мых шахт в связи с выходом шахтных вод на дневную поверхность.
Это произошло на закрываемой шахте им. С.Тюленина, где в резуль
тате самоизлива шахтных вод в объеме 150 куб.м/час (произошед
шего в июле 1997 г. на отметке поверхности +54,8 м) было затопле
но территории более 30 га, на которой расположено порядка 150
домостроений (пос. Первомайка, пойма реки Б.Каменка). Подобная
ситуация угрожает и шахты Стахановского региона (шахты «Брян-
ковская», «Замковская», «Центральная-Ирмино», им. Ильича, «Мак-
симовска» и некоторым другим), а так же шахте «Донецкая» (ПО
«Краснодонуголь»).
Опыт затопления и восстановления шахт Донбасса в период
1941-1944 г.г. свидетельствует, что на начальном этапе затопление
66
отдельных шахт различных регионов происходило с различной ско
ростью, зависящей от соотношения емкости выработок и величены
водопритока на нижних горизонтах каждой шахты. После подъема
зеркала затопления до нижних сбоек началось выравнивание уров
ней воды и увеличение скорости затопления более глубоких шахт за
счет перетоков воды из смежных. Средние скорости затопления
шахт (Стахановского региона, Горловско-Енакиевской группы шахт
Центрального района Донбасса) за весь период наблюдений были
примерно одинаковы - от 0,3 до 0,42 м/сутки. Учитывая этот опыт,
основные усилия, предпринимаемые геологами ПО «Укруглегеология»
и ряда других специализированных геологических организаций,
должны быть направлены на изучение гидродинамической обста
новки закрывающихся шахт, а именно:
- в условия полного затопления выработок шахт;
- в условиях поддержания уровня шахтных вод на определенной
отметке, исключающей возможность образования подтопленных
территорий.
Ряд работ, выполненных этими организациями, по оценке влия
ния затопления шахт («Замковская» (Стахановский регион); «Крас
ный Октябрь» (ЦРД); «Селидовская» (Красноармейский регион) и ш/у
им. Газеты Правда (Донецко-Макеевский регион) показывают о на
ращивании научного и методологического обоснования закрытия
шахт. Вместе с тем, принятия действенных мер по недопущению
изменения гидродинамической обстановки, напрямую связанной с
подтоплением территорий нет.
Это наглядно просматривается на примере шахт им. С. Тюлени
на и «Донецкая» ПО «Краснодонуголь». В результате изучения инже
нерно-геологических и гидрогеологических условий полей закрывае
мых шахт, проводимых как ПО «Укруглегеология» и Отделением уг
ля, горючих сланцев и торфа АГН Украины, установлено, что на
подтопление поселков Первомайка, Гавриловка, Ново-
Александровка, Нижнедуванный большое влияние оказывают ранее
погашенные и затопленные шахты №№ 173, 178, 21, 5-Сорокино и
т.д.
В период работы водоотливов шахт им. С.Тюленина и «Донец
кая» вышеупомянутые шахты, имеющие тесную гидравлическую
связь между собой (наличие сбоек и водоспускных скважин), пере
пускали свою воду в выработки тогда еще действующих шахт им.
С.Тюленина и «Донецкая». Средний приток воды в ш. им.
С.Тюленина, с учетом сбитых с нею шахт, составил 680 куб.м/час., в
ш. «Донецкая» - 310 куб.м/час. Последние откачивали шахтную воду
и по организованному сбросному коллектору осуществляли сброс
шахтных вод соответственно в речки Б.Каменка и Дуванная в объе
ме суточного водопритока. После принятия решения об остановки
водоотливов шахт им. С.Тюленина и «Донецкая» началось неконтро
лируемое затопление этих шахт.
67
Шахта им. С.Тюленина к моменту передачи в УДКР - январь-
март 1997 года, была затоплена и уровень затопления горных работ
достигал абсолютной отметки - минус 46,2м.
Проектом ликвидации шахты предусматривалось плавное затоп
ление горных выработок шахт им. С.Тюленина и «Донецкая» в тече
ние 5-6 лет. Указанные шахты имеют гидравлическую связь через
горные работы ранее закрытой шахты «Молодая Гвардия» на абсо
лютной отметке - минус 188,0 м.
В июле 1997 года, гораздо раньше - на 4-5 лет, чем предусмот
рено проектом, начался самоизлив шахтных вод на поверхность.
Первоначально было подтоплено около 8 га поверхности территории.
В дальнейшем площадь подтопления увеличилась до 30 га, где рас
положено порядка 150 домостроений (пос. Первомайка, пойма реки
В.Каменка), излив шахтных вод при этом зафиксирован в объеме
150 куб.м/час на абсолютной отметке поверхности +54,8м.
Замеры уровня затопления, производимые во вспомогательном
стволе ш. им. С.Тюленина, показали, что за период с января месяца
по июль месяц 1997 г. зеркало воды поднялось на 100 метров отно
сительно уровня горных работ с абсолютной отметкой минус 46,2 м
до точки самоизлива шахтных воды на поверхность (абсолютной
отметка +54,8 м). Скорость затопления горных выработок шахты
колебалась в пределах 0,7-1,2 м/’сут. По состоянию на 13.10.97 г
уровень зеркала воды в клетевом стволе был зафиксирован на абсо
лютной отметке +75,97 м, что на 21,17 м превышало отметку само
излива шахтных воды на поверхность.
В связи с продолжающимся поднятием уровня шахтных вод при
затоплении шахты было принято решение:
-выполнить работы по откачке воды погружными насосами из
вспомогательного ствола шахты им. С.Тюленина;
- осуществить осушение подтопленной территории города,
-выполнить первоочередные работы по бурению серии скважин,
произвести опытно-фильтрационные работы.
Принято целесообразным поручить ПО «Укруглегеология» пробу
рить серию скважин и представить гидрогеологическое заключение
для разработки комплексного проекта снижения уровня шахтой во
ды с целью недопущения подтопления территории города.
В результате выполненных работ определены фильтрационные
характеристики гидрогеологического разреза шахтного поля. Для
расчетов гидрогеологических параметров использовались как зави
симости установившегося режима фильтрации, так и нестационар
ного для неограниченного изолированного водоносного пласта.
Коэффициент водопроводимости при использовании исходных
данных установившихся дебитов и понижений определялись по
формуле для опытной и одной наблюдательной скважин, но в на
порных условиях:
68
0,36608 -
КМ = ----------
5-5,
где: <2 - расход воды, м3/сут;
К М - водопроводимость, м2/сут;
8, 8; - величина понижения в опытной и наблюдательной
скважинах, м;
К - коэффициент фильтрации;
М - мощность водоносного горизонта, м;
К - радиус влияния скважины, м;
г - расстояние между опытной и наблюдательной скважи
нами, м;
гс - радиус скважины, м.
В качестве исходных данных неустановившегося движения об
работка результатов опытных откачек производилась ранетами по
формуле Ч.Тайса в ее логарифмическом аппроксимации для условия
квазистационарного режима:
я _ Яо=5, = т а 82,25^
0 1 КМ г
где: Т — время от начала откачки, сут.
Н, Н о - динамический и статический уровни, м.
По данным опробования разведочных скважин на горные рабо
ты выявлено довольно пестрая фильтрационная характеристика:
Водопроводимость изменяется от 0,877 до 916,6 м при этом, оп
ределенной связи между величиной водопроводимостиь зон водо
проводящих трещин (ЗВТ) и глубиной расположения горных выра
боток (от 70 до 550 м) не наблюдается. В фонтанирующих скважи
нах № 1874г и 1876г зарегистрировано падение уровня воды при
вскрытии горных выработок до глубины 50-110 метров. Из этого
следует, что процесс затопления шахты им.С.Тюленина и гранича
щих с нею старых но ранее закрытых еще продолжается и подъем
уровней в них и в ЗВТ не закончился. Таким образом, на поле шах
ты им. С.Тюленина техногенный режим подземных вод пока сохра
няется, В зоне выветривания карбона и ЗВТ уровненный режим
ближе к естественному.
Основное питание подземных вод атмосферное. Осадки ин-
фильтруются в горизонт грунтовых вод, которая в свою очередь пи
тает водоносный горизонт карбона и формируется подземный сток
в реку Б.Каменка. Движение подземного потока согласуется с укло
ном местности и направлено к реке. Пьезометрические уровни в
ЗВТ под долиной реки Б.Каменка располагаются выше дневной по
верхности и создают угрозу подтопления.
Выводы: По результатам откачек из скважин установлены сле
дующие зависимости дебита от понижения.
Скважина № 1874г 0=3,488
69
Скважина № 1876г <2=2,048
Скважина № 1877г <2=52,73
Для обширного дренажа в районе подтопленной территории це
лесообразно ориентироваться на глубокое водопонижение в высоко
производительных буровых скважинах (пример скв. №1874г).
УДК:622.273
ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ПО
ВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ КРОВЛИ В ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ МАЛО
МОЩНЫХ ПОЛОГОПАДАЮЩИХ ПЛАСТОВ ДОНБАССА
к.т.н Кузьменко Н.С. (Отделение физико технических горных
проблем ДонФТИ НАНУ)
Эффективность работы очистного забоя в значительной степени
зависит от рационального принятия технико-технологических реше
ний при управлении горным давлением. Нередко в практике эти
решения заимствуются из опыта работы других лав данного пласта
на этой же шахте или же на соседних шахтах, хотя условия эксплуа
тации в данной лаве могут существенно отличаться от условий
“эталонных” лав и к тому же отсутствуют убедительные обоснования
тому, что в этих лавах выбраны действительно наиболее рациональ
ные способы управления кровлей и крепления. Производственники
принимают решения с учетом имеющихся рекомендаций, которые в
значительной степени нуждаются в корректировке с учетом кон
кретной геомеханической обстановки. Последняя же оценивается
приблизительно и весьма укрупненно в силу недостаточной изучен
ности механических процессов протекающих в массиве вблизи очи
стных выработок, а также условий, определяющих состояние и по
ведение боковых пород. Многочисленные исследования о характере
поведения пород вблизи очистного забоя указывают на недостаточ
ную изученность напряженно-деформированного состояния масси
ва на этих участках, хотя известно, что именно в пограничной зоне
массива, примыкающей к очистному забою, формируются основные
нарушения сплошности кровли, оказывающие доминирующее влия
ние на поведение пород.
Прочностные свойства пород в полной мере однозначно не могут
определять поведение боковых пород, хотя они и играют весьма су
щественную роль при этом [1]. Наиболее достоверной оценкой со
стояния кровли является ее способность к вывалообразованиям и
нарушенности (трещинообразованию).
Трещиноватость сильно меняет свойства среды, иногда значи
тельно сильнее, чем изменения свойств материала из которого она
70
|