Понижение уровня подземных вод производится: шурфами, штреками, тоаншеями, буровыми, скважинами и другими горными выработками, проводимыми специально для дренажа или других целей, но попутно используемых и для осушения место­рождений. Во всех случаях осушения воду из дренажных выра­боток необходимо так или иначе удалять: в одних случаях устройством естественного стока (штольни, траншеи, горизон­тальные скважины), в других— откачиванием насосами.

Уровень подземных вод на площади выработки, из которой производится откачка воды, постепенно понижается в направле­нии этой выработки и принимает вид воронкообразной поверх­ности с параболлическим контуром. Величина понижения уровня грунтовых вод и радиус влияния выработки, из которой ведется откачка, зависит от притока воды и водопроницаемости пород осушаемого участка.

Участки уступов д и е, расположенные над депрессионной поверхностью, могут быть подвержены оползанию, и следовательно, необходи­мо их закрепить. Для борьбы с оползнями могут быть прове- дсны дренажные штреки а—в, которые переместят зеркало грунтовых вод в положение в—г и осушат уступы. Подобные штреки рекомендуется закладывать через 100—150 м.

В зависимости от водообильности пород и физико-механической структуры массива определяют как средства осушения, гак и масштаб осушительных работ.

В песках, в гравии, в каменистых несвязных грунтах, угле мозможна интенсивная водоотдача, и пункты откачки воды можно располагать на значительных расстояниях; при наличии более водоупорных массивов пункты откачки приходится сбли­жать.

Приток воды при открытых разработках слагается из при­тока грунтовых вод и атмосферных Осадков. Приток грунтовых под определяют предварительными гидрогеологическими наблю­дениями и изысканиями. Для уменьшения притока воды необ­ходимо предварительное осушение поверхности и дренаж глубокозалегающих грунтовых вод. Для этой цели проходят осу­шительные канавы, отводят русла рек и ручьев, если последние находятся на территории карьера, проводят водоотводящие траншеи, производят дренаж буровыми скважинами при по­мощи переносных, спускных или стационарных насосов и при­меняют подземные способы дренирования осушительными штре­ками.

Осушительные канавы применяют для ограждения карьера от вод в тех случаях, когда горизонт подземных вод расположен близко к дневной поверхности.

Глубина канавы выбирается с таким расчетом, чтобы дно ее врезалось в водоупорные породы, преграждая путь течению воды в карьер. Форма и площадь поперечного сечения канавы, а также ее уклон, зависят от притока воды и характера пород, в которых ее проводят.

Определение основных элементов осушительных канав изло­жено в специальной литературе.

Для отвода атмосферных вод, стекающих в карьер по зем­ной поверхности, проводят нагорные канавы, которые распола­гают на косогоре со стороны естественного стока воды, где в них сливаются стекающие по склону атмосферные воды.

Всасывающие фильтры представляют буровые сква­жины большого диаметра, из которых воду откачивают насоса­ми с поверхности или опускными насосами, спускаемыми вглубь скважины.

Фильтры применяют в тех случаях, когда уровень грунтовых вод расположен на значительней глубине от поверхности. В по­добных случаях скважины располагают в один или несколько рядов и, таким образом, ограждают карьер от поступления в него подземных вод. Расстояние между рядами и отдельными
скважинами в зависимости от водопроницаемости пород прини­мают в пределах 50—150 м. Скважины проходят с поверхности станками ударногканатного бурения и закрепляют обсадными трубами.

Фильтр представляет собой трубу из листовой стали с про­долговатыми отверстиями размером 5 X 50 мм. Кольцевое про­странство между обсадной трубой и фильтром за­полняют промытым гравием, колонну обсадных труб постепенно удаляют.

Всасывающие фильтры с насосами, расположен­ными на поверхности, имеют диаметр об­садных труб от 200 до 1000 мм. Диаметр фильт­ров— соответственно от 150 до 650 мм. Внутри фильтра подвешивают всасывающую трубу насоса. Глубина всасывания не превышает 7—8 м, но так как у фильтра образуется депрессионная воронка, то одна установка может осушить породы лишь на глубину 4 м. При надобности большого понижения уровня воды, его осуществляют ступенями, по 4 м каждая. При этом осушенный слой удаляют на 4 м; затем понижают уровень воды на следующие 4 м, после чего снова удаляют осушенный слой и т. д.

Одним центробежным насосом, установленным на поверхности, можно одновременно откачивать во­ду из нескольких скважин.

Всасывающие фильтры с опускны­ми насосами применяют при глубине откачки, значительно превышающей высоту всасывания. Воду в этом случае откачивают специальными центробежными на­сосами, которые имеют малый диаметр и спускаются в бу­ровую скважину. Эти насосы помещены в водонепроницае­мый корпус и вследствие этого могут работать под водой. Вы­сота напора, создаваемая опускным насосом, обычно примерно 75—80 м, производительность 1.5—3,3 мУмин, мощность моторов соответственно 35—100 кет при 3000 об/мин.

Во всех случаях глубокого залегания уровня подземных вод применяют подземные способы осушения путем проведения вы­работок на горизонте ниже дна разрабатываемого карьера.

Сущность подземного способа дренирования за­ключается в том, что ниже дна карьера проводят серию гори­зонтальных выработок, которые соединяют с карьером скважи­нами или выработками. Вода поступает по скважинам в под­земные выработки и направляется в водосборник, откуда ее от­качивают насосами на поверхность.

В практике эксплоатации открытых ра­бот на многих современных карьерах при­меняют подземный водоотлив, который об­ладает еще и тем преимуществом, что сеть подземных дренажных выработок, проводи­мая на десятки метров ниже уровня откры­тых работ, является одновременно сетью разведочных выработок, позволяющих са­мым надежным способом определить истин­ный контур рудного тела, качество и сорт­ность руды или угля. При этом все капи­тальные затраты, произведенные на проход­ку водоотливной шахты, водосборника и на­сосной камеры, могут быть отнесены на разведочные работы.

При дренировании подземными выработ­ками месторождений, отличающихся обили­ем воды, наличие только подземных подго­товительных выработок не всегда обеспечи­вает дренирование водоносных пород.

Очень часто буроугольные месторожде­ния переслаиваются водоупорными глинами и водоносными песками и проведение под­земных выработок по пластам угля не дает выхода воде из этих песков. Поэтому в по­добных геологических условиях подземные выработки сообщают с осушаемыми слоями посредством скважин с забивными фильт­рами.

Забивной фильтр представляет со­бой обычную фильтрующую трубку с насад­кой длиной в 1,5 — Зли диаметром 40 — 65 мм, которую вводят в подго­товленную скважину диаметром 50—80 мм.

Поверхность фильтрующей трубы снаб­жена круглыми отверстиями, обычно диа­метром 6 мм, на расстоянии 12 мм одно от другого. Чем глубже вдавлен фильтр, тем сильнее и продолжительнее происходит впоследствии сток воды. Дебит фильтров достигает до 0,3 м^г воды в минуту.

При горизонтальных или близких к ним по падению пластах забивные фильтры, кроме висячего бока, часто устанавливают в лежачем боку до водоносного слоя. В этом случае подземная вода, обладающая напором, самоизливается в штрек через фильтр до тех пор, пока не произойдет снижение напора последней, а следовательно, минует возможность прорыва воды в выработанное пространство. При крутом падении пластов с водообильными вмещающими породами, забивные фильтры устанавливают как в висячем, так и в лежачем боку пласта.

Место заложения и количество за­бивных фильтров зависит от местных ус­ловий. При ограниченных притоках воды для осушения угольных пластов часто применяют также горизонтальные сква­жины. Такие скважины обычно проводят в осушаемый пласт из борта карьера.

Сквозные фильтры представляют собой буровые скважины, проведенные с поверхности до подземных осушительных выработок и пересекаю­щие, таким образом, все водоносные го­ризонты. Скважины для сквозных фильт­ров проводят ударно-канатным бурением без промывки водой через всю толщу на­носов и останавливают в толще уголь­ного пласта на 1—3 м выше кровли штрека и закрепляют обсадными тру­бами.

В обсадную трубу вставляют трубча­тый фильтр из листовой стали с продолго­ватыми отверстиями 5 X 50 мм, после чего скважину добуривают уменьшенным диаметром до кровли подземной выработки, куда будет стекать вода, а фильтр будет стоять в скважине, опираясь на уступ ее

стенок. Кольцевое пространство между фильтром и обсадной трубой заполняют мытым гравием, обсадную трубу удаляют.

Обычно применяют обсадные трубы диаметром до 300 мм, а фильтры — до 180 мм. Сквозные фильтры действуют лучше других фильтров, что объясняется в первую очередь свободным доступом воздуха в осушаемые слои, большим размером сква­жины и наличием искусственно создаваемого фильтрующего слоя из гравия.

Приток воды из сквозного фильтра колеблется в пределах 0,1 до 3 в среднем около 0_Г5 мУмин. Фильтры закла­дывают в обводненных породах, легко отдающих воду. При осушении буроугольных месторождений сквозные фильтры за­кладывают часто через 50—100 м, а забивные через 10—40 м.

Сквозные фильтры применяют также для передачи в под­земные выработки воды с поверхности и с рабочих уступов карьеров.