Короткі відомості про деякі гідрогеологічні і технічних чинники, які впливають на проходження стволів

Покривні відкладення (наноси).

Вертикальні стволи шахт при розтині родовищ корисних копалин перетинають у верхній частині зазвичай пухкі, рідше щільні покривні відкладення, а нижче - корінні породи, які в більшості родовищ характеризуються значною стійкістю і міцністю (рис. 1).

Рис . 1 - Перетин покривних і корінних порід вертикальним стволом

Покривні породи пізнішого геологічного віку , що складаються з глини, пісків, суглинків, гравію, льосу і інших порід, що відклалися зверху корінних порід, часто в прохідницькій практиці називають наносами. Потужність покривних відкладень коливається від 3 до 10-25 м і рідко досягає більше 100 м.
Покривні відкладення можуть містити різну кількість води , мати один або кілька водоносних шарів із замкнутим об'ємом води або пропускати по окремих шарах підземні потоки води з різною швидкістю і під різним гідростатичним напором. Із збільшенням води збільшується і трудність проходки стовбурів через ці породи.
Серед покривних відкладень іноді зустрічаються пливуни, водоносні породи , що знаходяться в стані рухливості , найбільш важкі для проходки як стволів шахт , так і других гірничих виробок. Пливуни часто залягають у вигляді окремих лінзоподібних тіл, а іноді охоплюють площу до десятків квадратних кілометрів. Потужність пливунів коливається в широких межах , але найчастіше від 0,5 до 15 м. Іноді зустрічаються пливуни , що знаходяться під гідростатним напором, а також зі стволами похованих дерев , валунами і крем'янистими стяжіннями , що сильно ускладнює роботи з проходки стовбурів та інших гірських виробок. При проходженні стволів звичайним способом необхідно вибирати місце закладення стволів так , щоб уникнути перетинання пливунів.

Корінні породи

Під покривними відкладами ( наносами ) залягають корінні породи, які в порівнянні з покривними відкладеннями мають у більшості випадків підвищену міцність.

Корінні породи поділяють на три основні групи: вивержені, осадові і метаморфічні.

- вивержені породи зазвичай представлені гранітами , гранодіоритами , базальтами , діабазами , порфіритами , порфірами, туфами . Щільні вивержені породи зазвичай не містять води і відрізняються значною стійкістю при проходженні їх гірничими виробками . Тріщинуваті вивержені породи можуть містити значну кількість води. Особливо небезпечні геологічні порушення ( тектонічні тріщини , скиди , зсуви тощо) , перетин яких гірничими виробками може викликати раптовий прорив значних припливів води з виносом великої кількості глинистого і обломочного матеріалу.

- осадові породи зустрічаються у вигляді щільних або пухких відкладень. Щільні відкладення зазвичай представлені пісковиками, вапняками , доломітами , глинистими і піщаними простими сланцями , конгломератами , гіпсами і т. д. , пухкі породи - пісками , галечниками і т. д. Щільні осадові породи водонепроникні, але за наявності тріщин і геологічних порушень вони можуть бути і водопроникними.
У вапнякових , гіпсових і рідше в інших відкладах іноді зустрічаються карсти - порожнечі , що утворилися внаслідок розчинення порід підземними водами. Форма і розміри карстових пустот вельми різноманітні - від невеликих тріщин до величезних печер. Карсти , що знаходяться вище рівня підземних вод , є порівняно сухими , а нижче - водоносними . При проходженні стволів через карсти , особливо водоносні , виникають великі труднощі.

Метаморфічні породи залежно від їх утворення володіють різними фізико - механічними властивостями. Характерною їх особливістю є анізотропность , тобто неоднакові властивості по різних напрямах. Гнейси, близькі по мінералогічному складом до вивержених порід, при наявності пачок і прошарків слюди легко розшаровуються. Метаморфічні слюдяні, талькові , хлоритові , і глинисті сланці при дії вологого повітря і води швидко вивітрюються і втрачають твердість , стають малостійкими і навіть пливкими, особливо в місцях порушень. Гірничі виробки , проведені в цих породах , підвернені впливу значного гірського тиску , що вимагає великих витрат на ремонт і їх підтримки.

Підземні води та їх вплив на вибір способу проходки стоволів.

При проходженні стволів води зустрічаються як в покривних, так і в корінних, тріщинуватих породах. Насичення пластів водою може відбуватися як по всій площі їх виходів на поверхню землі, так і через тріщини і канали в породах з вище - або нижележащих водоносних шарів.

Геологічні порушення створюють сприятливі умови для проникнення і розповсюдження поверхневих вод в підземні порожнечі і гірничі виробки , а також для течії підземних вод з одного горизонту на інший. У породах вода може накопичуватися в ізольованих водоймах або протікати зі швидкістю від декількох метрів до декількох кілометрів на добу. При розробці родовищ корисних копалин (вугілля, мідних і сірчаних колчеданів) з включенням серністості сполук зустрічаються кислотні води, що містять вільну сірчану кислоту від 0,01 до 10 г/л.
Сірчана кислота , будучи сильним розчинником , полегшує розчинення вуглекислих солей кальцію і магнію. Зміст вільної сірчаної кислоти в кількості 0,1 г / л вже діє шкідливо на обладнання: роз'їдає насоси , труби, рейки, викликає корозію бетонного кріплення, руйнує цемент, взуття та одяг робітників.

Деякі породи при зіткненні з підземними водами розмокають , стають водоносними і нестійкими . Такими породами є піщані глини , суглинки , мули , мергелі , опоки , слюдяні , талькові , хлоритові і глинисті слінці і т. д. Якщо породи , здатні розмиватися водою , залягають під водоносними пластами , то вони будуть викликати додаткові труднощі при проходженні стволів , збільшуючи потужність порід. Величина припливу підземних вод робить вирішальний вплив на вибір способу проходки стовбурів і загальну організацію робіт . Залежно від величини припливу підземних вод та фізико-механічних властивостей пересічних порід стовбури шахт можна проходити звичайним або різними спеціальними способами. При звичайному способі проходки стволів вода із вибою в залежності від величини припливу видається на поверхню за допомогою цебер або насосів або по бурових свердловинах спускається у виробки нижчого горизонту .

Проходка стволів шахт звичайним способом може бути здійснена в породах м'яких , середньої міцності і міцних при припливі води не більше 30 м³ / год. Однак на практиці при наявності потужних водовідливних засобів або спеціальних уловлюючих пристроїв проходилися стовбури при припливі води більше 50 м³/год .
Із збільшенням припливу води проходка стволів шахт звичайним способом ускладнюється: ускладнюється загальна організація робіт, знижується продуктивність праці прохідників і знижується швидкість проходки