Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Современное состояние проблемы прогнозирования инженерно-геологических условий при ведении горных работ под водными объектами12
1.1 Анализ и оценка инженерно-геологических условий при разработке месторождений железных руд в корах химического выветривания 12
1.2 Теория и практика прогнозирования природных и природно-техногенных процессов в подземных горных выработках при эксплуатации месторождений37
1.3 Выводы по главе 1 51
ГЛАВА 2 Анализ и оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий яковлевского рудника с учетом технологии разработки и селективного извлечения богатых железных руд 53
2.1. Особенности формирования и строения древних кор химического
выветривания Яковлевского месторождения и их инженерно-геологическая оценка 53
2.1.1 Формирование древней коры химического выветривания Яковлевского месторождения богатых железных руд 53
2.1.2 Инженерно-геологическая характеристика БЖР и вмещающих их пород на Яковлевском руднике для оценки возможности формирования инженерно-геологических процессов62
2.2 Специфика инженерно-геологического разреза осадочного чехла Яковлевского месторождения 82
2.3 Краткие сведения о системе отработки Яковлевского рудника 92
2.4 Выводы по главе 2 98
Глава 3 Изменение инженерно-геологических и гидрогеологических условий яковлевского рудника в процессе ведения горных работ 100
3.1 Основные положения действующего регламента комплексного инженерно-геологического мониторинга на Яковлевском руднике 102
3.2 Результаты гидродинамического мониторинга 105
3.3 Результаты гидрохимического мониторинга 115
3.4 Снижение прочности руд водозащитного целика при перетекании вод из нижекаменноугольного водоносного горизонта130
3.5 Выводы по главе 3 134
ГЛАВА 4 Принципы прогнозирования инженерно-геологических процессов при ведении горных работ на яковлевском руднике136
4.1 Специфика образования и развития гравитационных процессов в подземных выработках Яковлевского рудника 136
4.2 Определение критериев прогнозирования геофильтрационных процессов с помощью испытаний на больших моделях 151
4.3 Прогнозирование прорывов подземных вод в горные выработки Яковлевского рудника156
4.3.1 Обоснование методов прогнозирования изменения инженерно-геологических условий при эксплуатации месторождений полезных ископаемых под водными объектами 156
4.3.2 Факторы формирования прорывов подземных вод из нижнекаменнуогольного водоносного горизонта в горные выработки на горизонте -370 м 176
4.3.3 Расчет величины предельно-допустимого напора как критерия для прогнозирования прорывов вод из нижнекаменноугольного горизонта в горные выработки на Яковлевском руднике 181
4.4 Выводы по главе 4 184
ГЛАВА 5 Систематизация и зонирование наблюдаемых и прогнозируемых инженерно- геологических процессов на яковлевском руднике186
5.1 Систематизация инженерно-геологических процессов на Яковлевском руднике 186
5.2 Зонирование горизонтов -370 м и -425 м по степени активности формирования инженерно-геологических процессов 193
5.3 Мероприятия для повышения безопасности ведения горных работ на Яковлевском руднике 204
5.4 Выводы по главе 5 216
Заключение .
218
Список литературы 224
- Теория и практика прогнозирования природных и природно-техногенных процессов в подземных горных выработках при эксплуатации месторождений
- Инженерно-геологическая характеристика БЖР и вмещающих их пород на Яковлевском руднике для оценки возможности формирования инженерно-геологических процессов
- Снижение прочности руд водозащитного целика при перетекании вод из нижекаменноугольного водоносного горизонта
- Прогнозирование прорывов подземных вод в горные выработки Яковлевского рудника
Теория и практика прогнозирования природных и природно-техногенных процессов в подземных горных выработках при эксплуатации месторождений
При эксплуатации месторождений полезных ископаемых необходимо проводить прогнозирование изменения инженерно-геологических условий для обеспечения безопасности и эффективности ведения горных работ. Изучением инженерно-геологических или горно-геологических условий месторождений полезных ископаемых занимались СП. Бабушкин, П.В. Васильев, Г.А. Голодковская, И.П. Иванов, В.Д. Ломтадзе, СИ. Малинин, Ю.Н. Малющицкий, П.Н. Панюков, Н.Г. Паукер, В.Л. Свержевский, Г.Г Скворцов, Б.В. Смирнов, М.В. Сыроватко, СВ. Троянский, Н.И. Плотников, СП. Прохоров, Д.И. Щеголев, В.В. Фромм и др. Большой вклад в развитие этого направления внесли: С.Г. Авершин, Л.И. Барон, Н.С. Булычев, И.М. Бухарин, Д.А. Казаковский, Д.М. Казикаев, Г.А. Крупенников, Н.Н. Куваев, Г.Н. Кузнецов, Б.В. Матвеев, М.Е. Певзнер, СИ. Попов, М.М. Протодъяконов, К.В. Руппенейт, В.Д. Слесарев, И.А. Турчанинов, Г.Л. Фисенко, П.М. Цимбаревич, Л.Д. Шевяков и др.
Следует отметить, что сложность инженерно-геологических условий при разработке рудных месторождений подземным способом определяется:
структурно-тектоническим строением (наличием тектонических разломов, влияющих на степень трещиноватости горных пород и их обводненность);
условиями их формирования и предопределяющими физико-механические и водные свойства руд и пород;
особенностями геологического строения, в том числе спецификой залегания рудного тела и перекрывающих пород;
гидрогеологическими условиями - наличием в разрезе водоносных горизонтов, определяющих обводненность месторождений, их количество, величины напоров, химический состав и агрессивность по отношению к конструкционным материалам крепей и рудам;
глубиной и способом отработки, использованием защитных мероприятий, прежде всего дренажа и способов крепления.
Следовательно, для Яковлевского рудника сложность инженерно-геологических условий состоит в том, что рудное тело приурочено к высоко дезинтегрированным зонам, разработка ведется на глубинах более 600 м под неосушенными высоконапорными водоносными горизонтами. Особое значение имеет нижнекаменноугольный горизонт, воды которого содержат агрессивные компоненты по отношению к прочным карбонатизированным рудам и материалам крепей. При этом рудная толща, в том числе и водозащитный целик сложен слабыми, водонеустойчивыми рудами на 50 -80% с высокими значениями пористости, которые не соответствуют глубине их залегания, и слабыми структурными связями.
Кроме того, классификационными признаками для отнесения месторождения к той или иной группе сложности являются возможность формирования и масштаб проявления инженерно-геологических процессов, которые обычно возникают и развиваются при отработке месторождений при изменении напряженно-деформируемого состояния [45, 48, 61, 77]. Следовательно, прогнозирование возможного формирования и развития таких процессов необходимо проводить для повышения безопасности ведения горных работ путем их предупреждения и/или локализации.
Отметим, что прогноз изменения инженерно-геологических условий включает в себя комплекс задач, связанных с изучением различных природных и техногенных факторов, их влияния на сложное взаимодействие между горными выработками и подземным пространством при эксплуатации месторождений.
Несмотря на разнообразие количество методов прогнозирования, результаты не всегда могут быть точными и надежными. Обширная сфера влияния горных работ и недостаточное изучение инженерно-геологических и гидрогеологических факторов не во всех случаях позволяют достигать желаемых результатов прогнозирования.
Общей теории прогноза инженерно-геологических процессов, как одной из важнейшей составляющей инженерно-геологических условий, не существует. В литературе в 60-х гг. XX века впервые появляются статьи Г.Г. Скворцова, В.Д. Бабушкина, С.П. Прохорова, А.И. Романовской и П.Н. Панюкова посвященные инженерно-геологическому прогнозированию в горном деле. В 80-х гг. в разработках А.А. Кагана, Г.К. Бондарика, Г.С. Золотарева и П.Б. Розовского, где приводятся базовые положения теории, методов и методики выполнения прогноза, задач инженерно-геологического прогнозирования, где подземная среда рассматривается как многофакторная система [4, 43, 52, 77, 111, 122]. Авторы отмечают, что прогноз включает в себя предсказание формы, масштабов, интенсивности и скорости формирования и развития инженерно-геологических процессов, для которых необходимо иметь временной ряд наблюдений за различными параметрами, причем, чем длительнее эти наблюдения, тем больше точность прогнозов [122]. Изучение инженерно-геологических условий на стадиях разведки, разработки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых различными способами в 60-х гг. позволили Г.Г. Скворцову и А.И. Романовской (1966 г.) впервые выделить четыре метода прогнозирования изменения таких условий [52]: сравнительно-геологический (метод аналогии), расчетный, моделирования, учета и оценки влияния различных условий и факторов. Согласно Г.Г. Скворцову научную основу инженерно-геологического прогнозирования составляет учет и оценка природных и техногенных факторов, выявленных на конкретных объектах с использованием закономерных связей между этими факторами и процессами [93]. В.Д. Бабушкин, С.П. Прохоров и Г.Г. Скворцов (1969) сравнительно-геологический метод считали предварительным, поскольку его часто применяют на стадии разведки, при этом сопоставляются аналогичные инженерно-геологические и гидрогеологические данные месторождений, которые схожи по генезису, геологическому строению, гидрогеологическим условиям и др. Метод позволяет оценить, например, обводненность месторождения, необходимость и эффективность осушения и других мероприятий для обеспечения устойчивости пород, тем самым повышая безопасность ведения горных работ [4]. Однако стоит отметить, что метод сравнительно-геологической аналогии может также применятся при более детальном изучении природных и/или техногенных изменений инженерно-геологических условий месторождения путем сопоставления количественных показателей прочности пород, обводненности, развития опасных инженерно-геологических процессов и др.
Метод учета и оценки различных условий и факторов заключается в подробном анализе их возможного влияния на поведение пород при разработке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых. Такой метод прогноза достаточно сложен, но позволяет наиболее полно и точно оценить инженерно-геологические условия и их изменение в процессе освоения месторождения [4].
Особо следует отметить аналитические (расчетные) методы, которые устраняют субъективный подход к прогнозам, позволяя оценивать инженерно-геологические условия и их изменение под влиянием горных работ в количественном отношении. К примеру, по прогнозным расчетам водопритоки на Южно-Белозерском железорудном месторождений должны были составить 2840 м3/час в период строительства и 5280 м3/ч в период эксплуатации, но установившийся водоприток в начале 2000-х гг. варьировал от 2000 до 2100 м3/час. На Яковлевском месторождении по аналогичным расчетам водоприток должен был составить по данным 1955 – 1956 гг. -5350 м3/ч, а 1957 – 1958 гг. – 3900 м3/ч, фактически величина общего водопритока в процессе эксплуатации при условии осушении только руднокристаллического горизонта не превышала 500 м3/ч. Из приведенных примеров следует, что главное в таких методах это достоверность используемых расчетных показателей [4, 75].
Инженерно-геологическая характеристика БЖР и вмещающих их пород на Яковлевском руднике для оценки возможности формирования инженерно-геологических процессов
Следует уточнить, что рудная толща Яковлевского месторождения сложена непосредственно богатыми рудами различных типов, к лежачему боку приурочены железистые кварциты, а к висячему - межрудные и филлитовые сланцы (рисунок 2.6).
Как отмечалось в разделе 1.1, среди богатых железных руд Яковлевского месторождения выделяют две разности отличных по минеральному составу. Руды, где преобладают железнослюдковые и железнослюдково-мартитовые разности. Такие руды имеют синеватый оттенок, в связи с чем, получили название «синька», а гидрогетито-гидрогематитовые рыжего цвета - «краски». Встречаются и «краско-синьки». По результатам исследований Горного университета в рыхлых и полурыхлых мартито-железослюдковых рудах типа «синьки» отмечается высокое суммарное содержание фракций d 0,1мм, варьирующее в пределах от 45 до 80 % (таблица 2.2). В красках по мере снижения содержания фракций d 0,1мм повышается коэффициент неоднородности гранулометрического состава руд до 11,0 - 32,1, следовательно, существует вероятность развития суффозионных процессов в рудах при действии гидродинамического давления. БЖР типа «синьки» при содержании пылеватой фракции до 80% характеризуются как алеврит, в остальных случаях - как пески и пески глинистые (таблица 2.2). «Краски» (гидрогематито-гидрогетитовые руды) отнесены к пескам разнозернистым пылеватым. Повышение содержания тонкодисперсной фракции до 7 % переводит их в глинистые пески, с коэффициентом неоднородности до 39. В таблице 2.2 приведены данные о способности руды к проявлению плывунных свойств и степени ее гидрофильности. Исследованные образцы характеризовались высоким содержанием железа, если судить по величине плотности минеральной части, которая практически во всех случаях превышала 5,0 г/см3 (таблица 2.2). Величина естественной влажности БЖР составляет 12,5 - 13,6 %, реже выше, в то время как влажность осушенных руд изменяется в широких пределах от 4,1 % до 10,8 %, что свидетельствует о различной степени гидрофильности БЖР и, соответственно, об их остаточной водонасыщенности и низкой водоотдаче, а также о возможности перехода в неустойчивое состояние даже при их полном осушении. Величина пористости руд в зонах разуплотнения достигает 50 % и выше согласно исследованиям, проведенным в экспериментальном штреке. Следует также отметить, что в осушенных рудах, как правило, величина пористости выше, чем в неосушенных либо вторично увлажненных. [24]
Существующая информация о состоянии и физико-механических свойствах богатых железных руд базируется на исследованиях, которые проводились еще в прошлом веке на образцах нарушенного сложения, предварительно уплотненных под нагрузками, отвечающими природному давлению [86]. Однако, как показывает практика, восстановление структурных связей и соответственно прочности БЖР даже при их длительном уплотнении не наблюдается.
БЖР характеризуются высокой степенью изменчивости показателей механических свойств, что определяется остаточными цементационными связями различного уровня интенсивности. Руды, в которых отсутствуют цементационные связи и их связность определяется только молекулярными и магнитными силами, обладают резко выраженной водонеустойчивостью. Следует подчеркнуть, что в водонасыщенном состоянии руды значительно теряют свою прочность (рисунок 2.7). Характер водоустойчивости будет зависеть от особенностей состава БЖР, строения рудного тела in situ и, в первую очередь, определяться наличием руд с цементационными связями.
Достоверность оценки прочности БЖР со слабыми структурными связями зависит от сохранности естественного сложения и, прежде всего, таких связей. С этой целью в лаборатории Горного университета были проведены экспериментальные исследования по сопротивлению сдвига БЖР на образцах, непосредственно отобранных в экспериментальном штреке.
В образцах осушенных БЖР ненарушенного сложения с различным типом структурных связей величина угла внутреннего трения () была практически постоянна и составляла 23о, в то время как величина сцепления варьировала в зависимости от наличия остаточных структурных связей (рисунки 2.8 и 2.9), положения слоистости по отношению к сдвигающей нагрузке, а также величины плотности скелета руды (рисунок 2.10). В результате экспериментальных исследований было установлено, что величина остаточной влажности БЖР не влияла на их параметры сопротивление сдвигу, поскольку их прочность зависела от структурных связей [24].
Снижение прочности руд водозащитного целика при перетекании вод из нижекаменноугольного водоносного горизонта
Важно подчеркнуть, что устойчивость водозащитного целика, в условиях нисходящего перетекания вод нижнекаменноугольного водоносного горизонта будет напрямую зависеть от сохранения прочности полностью и частично карбонатизированных руд, которые создают своего рода жесткий каркас. В результате ведения горных работ, приводящего к разуплотнению водозащитного целика и интенсификации процесса перетекания подземных вод нижнекаменноугольного водоносного горизонта, содержащих сероводород, происходит растворение карбонатного цемента руд и постепенное снижение их прочности. Воды нижнекаменноугольного горизонта мягкие с низкой жесткостью (менее 1,5 мг-экв/дм3), что предопределяет их выщелачивающую агрессивность [99]. Кроме того, вода содержит диоксид углерода (СО2), который рассматривается как продукт дыхания микроорганизмов, их активная деятельность наблюдается в средней и нижней частях нижнекаменноугольных известняков.
Еще на стадии разведки было отмечено, что в нижнекаменноугольных известняках присутствуют битуминозные и углистые глины, которые служат источником органического вещества и анаэробной микробиоты, прежде всего сульфатредуцирующих бактерий, продуктом жизнедеятельности которых является сероводород (H2S), способствующий образованию пирита и других сульфидов. Эти минералы повсеместно встречаются в толще известняков (таблица 3.9).
В аэробной среде H2S окисляется до серной кислоты, которая усиливает растворяющую способность подземных вод, поскольку рН может снижаться до 5 - 6 и менее.
Глиноподобные руды и полурыхлые руды на глинистом цементе (III тип) снижают свою прочность до 40% за счет размокания глинистого материала.
Особо следует отметить IV тип руд с максимальным содержанием железа, который характеризуется как наименее прочный с сопротивлением сжатию менее 2 МПа. Для этого типа руд, как уже неоднократно отмечалось, характерна высокая пористость, а на отдельных участках, в местах ненарушенного сложения – макропористость. Эти руды имеют повышенную гидрофильность и водонеустойчивость [24].
Дополнительные исследования кафедры гидрогеологии и инженерной геологии Горного университета позволили оценить значимость процесса перетекания, сопровождающееся вторичным увлажнением БЖР, что способствует негативным изменениям руд различного типа в процессе ведения горных работ (таблица 3.10).
1. Установлено, что в сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях Яковлевского рудника комплексный мониторинг позволяет оценивать изменение таких условий в процессе эксплуатации рудника и своевременно принимать меры по повышению безопасности ведения горных работ.
2. В процессе проведения комплексного мониторинга зафиксировано, что руднокристаллический водоносный горизонт осушен до нижней границы ведения горных работ, при этом нижнекаменноугольный сохраняет высокие напоры. Отмечена закономерность положения пьезометрической поверхности нижнекаменноугольного водоносного горизонта от изменения дебита скв. 806. Снижение расхода скважины №806 до 30 м3/час, начавшееся в 2011 г., сказывается на подъеме пьезометрической поверхности напорного нижнекаменноугольного водоносного горизонта. К маю 2013 г. его напоры успели восстановиться до значений, соответствующих 2005 г. Рост напоров нижнекаменноугольного горизонта ведет к повышению риска формирования локальных прорывов. В настоящее время фиксируется увеличение дебита скв. 806 и общего водопритока к шахте и одновременно снижение напора. Анализ данных показал нестабильность гидрогеологических условий, что связано с закладкой выработанного пространства на горизонте -370 м, а также динамикой сдвижения водозащитного целика.
3. Доказана необходимость выполнения наблюдений за гидрохимической ситуацией на Яковлевском руднике, поскольку мягкие маломинерализованные воды нижнекаменноугольного горизонта, содержащие сероводород, органическую и микробиологическую компоненты, охарактеризованы как агрессивные по отношению к бетонам и карбонатизированным рудам I типа. Такие воды способны выщелачивать карбонатный цемент и тем самым существенно снижать прочность руд
I типа. Кроме того в процессе перетекания может происходить снижение прочности и остальных типов руд, особенно IV типа.
4. Определен критерий перетекания вод из нижнекаменноугольного горизонта по величине их минерализации 600 мг/дм3 и ниже. Дополнительными показателями служат содержание гидрокарбонатов и хлоридов, а также сероводорода.
5. По результатам гидрохимического мониторинга на горизонте -425 м установлены зоны с различной степенью перетекания вод из нижнекаменноугольного горизонта. Наибольшая степень перетекания на горизонте -425 м прослеживается в районе разведочного штрека №5, где функционирует скв. 806, в пределах штрека висячего и лежачего боков такая зона носит мозаичный характер.
Прогнозирование прорывов подземных вод в горные выработки Яковлевского рудника
Анализ статистики прорывов вод в горные выработки позволил установить, что примерно 10 – 15% соответствуют прорывам из поверхностных вод или затопленных выработок и 85 – 90% - из водоносных горизонтов [54]. В зависимости от количества поступающей воды в горные выработки выделено четыре категории прорывов, которые приведены в таблице 4.5 [50].
Для прогноза формирования и характера проявления возможных прорывов вод и/или водонасыщенных песчано-глинистых пород Д.М. Казикаев предлагает использовать критериальные значения водопритоков, которые получает эмпирическим путем, используя результаты мониторинговых наблюдений, в том числе определение объемов водопритоков в горные выработки. На основе анализа опыта при эксплуатации железорудных месторождений Криворожского бассейна, Урала, Алтая, Горной Шории и цветных металлов Урала, Сибири Д.М. Казакаев установил критериальные величины водопритоков, которые приведены в таблице 4.6.
Наиболее часто при подработке водных объектов наблюдается увеличение влажности руд и пород без формирования опасных горногеологических процессов, однако указанный фактор в ряде случаев является предпосылкой для прогноза прорывов (см. таблицу 4.6). Увеличение влажности пород рудной толщи, как правило, связано с недостаточной степенью осушения водоносных горизонтов, либо с наличием в разрезе обводненных зон тектонических нарушений и дроблений, а также некачественно затампонированных скважин. Таким образом, в каждом конкретном случае следует выявлять источник поступления воды в горные выработки и определять меры по его локализации и ликвидации.
В зависимости от физико-механических и фильтрационных свойств руд и вмещающих их пород, а также учитывая балансовое уравнение Qe=Qd+Qo, где Qe - расход воды из подрабатываемого объекта, м3/час; Qd - часть вод, дренируемых подготовительными выработками, м3/час; Q0 - часть вод, обводняющая рудную толщу и очистное пространство, м3/час, выделено три варианта формирования прорывов [54].
1. Кровля залежи сложена водопроницаемыми породами, причем подток подземных вод полностью перехватывается подготовительными выработками, при этом сама залежь и очистное пространство не обводняются, следовательно, осложнений при ведении горных работ не будет, т.е. Qe=Qd; Qo=0. «Безопасная» величина водопритока определяется как Q» Qd-Qe.
2. Кровля залежи сложена слабопроницаемыми породами, что не обеспечивает перехват поступающих вод в горные выработки в количестве, обеспечивающем безопасные или благоприятные условия ведения горных работ, т.е. QH Q0.
3. Наименее благоприятная схема наблюдается, когда QH=Q0, при этом вся вода поступает в очистное пространство, что приводит к формированию и развитию опасного процесса - прорыва, прогноз которого выполняют с учетом физико-механических свойств пород и руд.
Для предотвращения образования прорывов вод в отечественной и зарубежной практике используют величину безопасной глубины отработки месторождений подземным способом. В 1968 г В.Д. Пирятин первый предложил определять безопасную глубину разработки угольных месторождений под водными объектами как h=75m, где т - мощность извлекаемого угольного пласта. Однако в практике Д.В. Казановского (1953 г.) успешно отрабатывались месторождения под руслами рек на глубине равной (38 - 69)т.
В 1959 г. Г.Ф. Горбачев основываясь на личном опыте сделал вывод, что для Кузнецкого угольного бассейна на глубине 10т под юрским водоносным горизонтом осложнений возникать не должно. Позднее Б.Я. Гвирцман и Н.Н. Кацнельсон (1968), работая на Осиновском месторождении Кузбасса, установили, что при преобладании глинистых пород в водозащитном целике между юрским водоносным горизонтом и угольным пластом (т.е. в водозащитном целике) безопасная глубина составляет 20т, при величине общего водопритока „ 50 м3/час [112]. Для Кузбасса безопасная глубина разработки месторождений под водными объектами III категории в ПБ 07-269-96 определена как 70т, под многоводными реками (I категория) разработка запрещается. Безопасная глубина определяется с учетом угла падения пород, мощности угольного пласта, способа управления кровлей и мощности водоупорных пород, в роли которых, как правило, выступают глины. С учетом указанных критериев выделено три случая: 1) при различных углах падения пород, тонкой и средней мощности угольных пластов, отработке системой с обрушением кровли - безопасная глубина h 50m; 2) при наличии мощных крутопадающих горизонтальных слоев, с полной закладкой выработанного пространства - h 150 м; 3) при других условиях - И 50 м.
Большой опыт в разработке месторождений под водными объектами отмечается в Подмосковном угольном бассейне. В ПБ 07-269-96 прописаны два варианта определения безопасной глубины отработки угольных пластов под поверхностными водными объектами - первый, при значительном количестве атмосферных осадков, мощности извлекаемого угольного пласта менее 2,5 м и наличии мощных слоев глин, слагающих водозащитный целик безопасная глубина отработки составляет не менее 40 м и второй, при суммарной мощности прослоев глин не менее 9 м разрешается вести работы на глубине 20 - 40 м с условием применения дополнительных мер предосторожности (тампонирование трещин, усиление дренажа и водоотлива). Однако, не всегда соблюдение условий ПБ 07-269-96 обеспечивает безопасность ведения работ по добыче угля. В таблице 4.7 приведены наиболее характерные случаи подработки поверхностных водных объектов в Подмосковном угольном бассейне. Из таблицы 4.7 видно, что прорывы вод формировались, в основном, на глубине отработки равной 11 – 12 м в результате деформирования пород кровли выработок с образованием воронки обрушения и более 18 м во время паводков, т.е. в результате увеличения уровня воды в ручье. Следовательно, для безопасной глубины разработки необходимо учитывать не только линейные характеристики – мощность вынимаемого пласта или глубину разработки, но и свойства пород, выполняющих роль водозащитного целика.
На Подмосковном угольном бассейне добыча угля велась и на глубинах порядка 100 м и более. На рисунке 4.12 представлена сводная геологическая колонка угольных месторождений Подмосковного бассейна. На рисунке 4.13 показан разрез, характерный для месторождений с глубиной залегания угольного пласта от 70 м. При этом осложнение горных работ может быть вызвано прорывами подземных вод. В обводнении месторождений участвуют подугольные и надугольные водоносные горизонты. Принципиально значение имеют тульский и окский надугольные водоносные горизонты. Тульский приурочен к трещиноватым и закарстованным известнякам мощностью 20 -25 м с коэффициентом фильтрации от 1 до 40 м/сут. Окский водоносный горизонт также прослеживается в трещиноватых и закарстованных известняках с коэффициентами фильтрации от 15 до 25 м/сут и мощностью более 40 м [83].
