3.2 Предупреждение загрязнения природных вод и снижения их притока в горные выработки

Технические мероприятия по охране природных вод основываются на следующих принципах:

сохранение водных ресурсов и предотвращение нарушения состояния и качества вод;

в случае неизбежности их нарушения - рациональное их использование;

в процессе и после использования предусматривается восстановление качества и состояния, восполнение их запасов.

В соответствии с этими принципами комплекс водоохранных мероприятий подразделяют на две группы: к первой группе относятся мероприятия предохранительного характера, направленные на сохранение запасов, режимов и качества поверхностных и подземных вод; ко второй группе относятся мероприятия восстановительного характера, включающие рациональное водопользование, очистку и возврат вод в поверхностные водоемы и водотоки, подземные горизонты.

При осушении месторождений дренажными скважинами или подземными выработками из них вода обычно сохраняет многие свои природные свойства. Когда же эта вода попадает в горные выработки, она подвергается интенсивному загрязнению. Поэтому, если дренажная вода удовлетворяет необходимым требованиям, ее можно использовать для бытового и технического водоснабжения.

При невозможности подключения дренажного комплекса к системам хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения необходимо создание систем искусственного восполнения запасов подземных вод. Вариант схемы искусственного восполнения запасов подземных вод показан на рис.5.3 Он предусматривает обратную закачку откачиваемой поверхностными дренажными устройствами чистой воды в водоносные горизонты за пределами развития депрессионной воронки. Это способствует также созданию гидродинамического барража (гидрозавесы), как способа защиты карьеров от подземных вод. Для этого вокруг карьера на расстоянии, меньшем радиуса депрессии, проводят и соответственным образом оборудуют водопоглощающие выработки (обычно скважины). Откачиваемая водопонизительными установками вода возвращается в поглощающие выработки. В результате этого вокруг водопоглощающих скважин происходит подъем динамического уровня подземных вод.

Рис.5.3 Схема искусственного восполнения запасов подземных вод:

Рекомендуемые материалы

1 - скважины поверхностного дренажа; 2 - дренируемый водоносный горизонт; 3 - уровень подземных вод; 4 - водопоглощающая скважина; 5 - насосная установка

Восполнение запасов подземных вод возможно также за счет накопления откачиваемой воды в открытых водоемах, связанных системой трещин с водоносными горизонтами.

Другим способом сохранения природных вод является оборотное водоснабжение. Этот способ в горной промышленности нашел широкое распространение. Так, например, гидравлический способ разработки в большинстве случаев осуществляется на оборотном водоснабжении. То же самое и при эксплуатации хвостохранилищ обогатительных фабрик. Большинство горных предприятий, использующих воду для технологических целей, предъявляют к ее качеству более низкие требования, чем требования существующих правил охраны водных источников к сбрасываемым стокам. Так, например, к воде для охладительных целей требования очистки в несколько раз меньше, чем при сбросе воды в водоем. На 1 т добытой и обогащенной медной руды обычно расходуется 80 м3 чистой воды, а при замкнутом цикле ее потребуется только 4 м3.

На Лебединском ГОКе 98,8 % потребности в воде осуществляется за счет повторного ее использования. Речная вода используется только на компенсацию испарения и фильтрационных потерь в хвостохрани-лище. Следовательно, использование частично очищенных стоков в техническом оборотном водоснабжении может быть решением проблемы рационального использования водных ресурсов. Оборотное водоснабжение позволяет значительно снизить расход чистой воды и предотвратить загрязнение природных вод промышленными стоками.

Одним из способов защиты природных вод от загрязнения является подземное захоронение промышленных стоков. Вблизи выброса промстоков изыскивают геоструктуры, пригодные для создания в них подземных водохранилищ. Следует отметить, что эта работа довольно сложная, трудоемкая и капиталоемкая. Другой способ - сооружение водопоглотительных устройств, через которые промышленные стоки закачивают в недра земли. Этот способ проще и дешевле при устройстве и эксплуатации подземных водохранилищ. Однако подземное захоронение в большинстве случаев не решает проблемы охраны природных вод. Это объясняется тем, что в зоне замедленного водообмена происходит движение подземных вод и загрязнение воды. Иногда через довольно продолжительное время они попадают или в зону активного подземного водообмена, или поднимаются на поверхность. В результате этого подвергаются загрязнению подземные воды или поверхностные водоемы. Поэтому подземное захоронение, по всей видимости, может найти применение при небольших объемах промышленных стоков с большой концентрацией загрязнителей.

Истощение водных ресурсов и их загрязнение могут быть существенно уменьшены за счет создания надежной водозащиты карьера от подземных и поверхностных вод. Защита карьеров от воды предусматривает выполнение следующих мероприятий: защита от поверхностных вод путем перехвата склонового стока, экранирования или переноса русел водотоков и отвода вод из водоемов; защита от подземных вод с помощью дренажных и барражных сооружений с целью заблаговременного снижения уровня подземных вод до допустимых величин; регулирование стока и откачка карьерных вод, образующихся за счет статических запасов, "проскока" динамического потока подземных вод и атмосферных осадков; очистка и отвод воды за пределы технической границы карьера или зоны влияния его на режим подземных и поверхностных вод. Схемы мероприятий по защите карьеров от воды показаны на рис.5.4.

"Приемы психологического присоединения к партнеру по общению" - тут тоже много полезного для Вас.

В качестве инженерных способов снижения притоков воды в горные выработки могут быть использованы гидрозавесы, пневмозавесы, противофильтрационные завесы (барражи) и др.

Гидрозавеса - это замкнутая по контуру область питания вокруг карьера (шахты), внутри которой находится зона дренажа. К недостаткам гидрозавес следует отнести необходимость постоянной перекачки большого количества воды, а также создания и поддержания в рабочем состоянии двух систем. Однако объем перекачиваемой воды можно снизить, внеся в грунт через циркулирующую воду кольматирующие вещества, и тем самым уменьшить водопроницаемость [29].

Метод пневмозавес основан на свойстве газа растворяться в воде. При этом растворимость газа обратно пропорциональна температуре воды. Если через специальные скважины нагнетать воздух в нижнюю область водоносного горизонта, то насыщенная газом вода будет двигаться в сторону с меньшим гидростатическим напором. А при уменьшении давления растворимый в воде газ переходит в свободное состояние. Пузырьки газа, застревая в мелких порах грунта, снижают водопроницаемость грунтов. Эффект возрастает, если подавать повышенное количество воздуха, и может наступить момент, когда пнев-мозавеса полностью исключит водоприток в горные выработки. Воздух нагнетают в водоносную зону через систему перфорированных труб, которые устанавливают в скважинах вокруг защищаемых горных выработок. Наиболее эффективно применение пневмозавес в напорных водоносных горизонтах. Это объясняется тем, что пузырьки воздуха скапливаются под верхним водоупором, создавая тем самым значительное сопротивление фильтрационному потоку.

Противофильтрационные завесы (барражи) имеют следующие преимущества: создается защита горных выработок от обводнения, сооружается практически водонепроницаемый экран, сохраняются ресурсы подземных вод как источника водоснабжения, уменьшаются затраты в 2-3,5 раза по сравнению с затратами на осушение традиционными способами.

Барражи создаются следующими способами: замораживанием грунта в виде ледоподобной стенки; нагнетанием в фунт специальных составов, уменьшающих водопроницаемость пород; проведением траншей и заполнением ее водонепроницаемым материалом и укладки в нее специальной пленки; путем проходки скважин буровыми станками с последующим нагнетанием в них кольматажного материала. Барражи в последнее время находят все более широкое распространение в отечественной и зарубежной практике. Этот способ хорошо себя зарекомендовал как с технической, так и с экономической стороны.