способ предотвращения образования оползней

Формула изобретения

Способ предотвращения образования оползней, заключающийся в перехвате подземных вод при помощи дренажной горной выработки, перпендикулярной направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов воды и соединенной с пробуренными с дневной поверхности вертикальными скважинами, являющимися сквозными фильтрами, пересекающими все водоносные горизонты, и с пробуренными из горной выработки восстающими водопонижающими скважинами, отличающийся тем, что вначале с нижней точки дневной поверхности под водоносными горизонтами с подъемом для самотека воды осуществляют проходку горной выработки параллельно или под углом к направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов воды, затем горную выработку проходят в разные стороны перпендикулярно направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов воды, на тупиках горной выработки осуществляют бурение с дневной поверхности вертикальных вентиляционных скважин и из горной выработки бурят восстающие водопонижающие скважины в водоносные горизонты, а с дневной поверхности бурят вертикальные скважины, являющиеся сквозными фильтрами, пересекающими все водоносные горизонты, соединяют их со сбойками, которые проходят из горной выработки, и на концах сквозных фильтров устанавливают вентили, при этом восстающие водопонижающие скважины и вертикальные скважины на пересечении с водоносными горизонтами обустраивают фильтрующими элементами, а в горной выработке выполняют водоотливную канавку с выводом ее на дневную поверхность, кроме того, дополнительно с дневной поверхности вдоль линии сквозных фильтров бурят гидронаблюдательные скважины для контроля уровня воды в водоносных горизонтах.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при строительстве креплений откосов или склонов, подверженных воздействию грунтовых вод. Этот способ может быть применен в таких городах как Киселевск, Осинники, Прокопьевск, Новокузнецк Кемеровской области при закрытии шахт, расположенных выше по рельефу, чем жилищный сектор, где образуются оползни за счет излияния грунтовых вод из затопленных шахт. Водоносные горизонты, насыщая грунты влагой, образуют общую систему оползней, и берега водоемов, разрушаясь, увлекают за собой дневную поверхность с сооружениями, как это случилось в г. Томске (Лагерный сад, Каштак и др.).

Известен способ предотвращения образования оползней, заключающийся в перехвате подземных вод при помощи дренажной горной выработки, соединенной с пробуренными из горной выработки восстающими водопонижающими скважинами (Богатырев В.В. Инженерная защита в зонах водохранилищ крупных гидроэлектростанций. Москва – Ленинград, Госэнергоиздат, 1958, с. 142 – 143).

Недостаток этого способа заключается в низкой эффективности противооползневой защиты берегового склона от подмыва грунтовыми водами с помощью дренажной горной выработки, соединенной только с пробуренными из горной выработки восстающими водопонижающими скважинами.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ предотвращения образования оползней, заключающийся в перехвате подземных вод при помощи дренажной горной выработки, перпендикулярной направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов воды и соединенной с пробуренными с дневной поверхности вертикальными скважинами, являющимися сквозными фильтрами, пересекающими все водоносные горизонты, и с пробуренными из горной выработки восстающими водопонижающими скважинами (Абрамов С.К. Подземные дренажи в промышленном и городском строительстве. Москва, Стройиздат, 1973, с. 128 – 130, рис. 95 б).

Недостатком наиболее близкого аналога является то, что этот способ не позволяет обеспечить высокую надежность противооползневой защиты берегового массива в районах с затопляющимися шахтами.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение высокой надежности предотвращения образования оползней за счет совокупного взаимодействия горной выработки, сквозных фильтров и восстающих водопонижающих скважин, обеспечивающих перехват ими 85 – 90% воды водоносных горизонтов.

Поставленная задача решается тем, что в способе предотвращения образования оползней, заключающемся в перехвате подземных вод при помощи дренажной горной выработки, перпендикулярной направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов воды и соединенной с пробуренными с дневной поверхности вертикальными скважинами, являющимися сквозными фильтрами, пересекающими все водоносные горизонты, и с пробуренными из горной выработки восстающими водопонижающими скважинами, согласно изобретению, вначале с нижней точки дневной поверхности под водоносными горизонтами с подъемом для самотека воды осуществляют проходку горной выработки параллельно или под углом к направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов воды, затем горную выработку проходят в разные стороны перпендикулярно направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов воды, на тупиках горной выработки осуществляют бурение с дневной поверхности вертикальных вентиляционных скважин и из горной выработки бурят восстающие водопонижающие скважины в водоносные горизонты, а с дневной поверхности бурят вертикальные скважины, являющиеся сквозными фильтрами, пересекающими все водоносные горизонты, соединяют их со сбойками, которые проходят из горной выработки, и на концах сквозных фильтров устанавливают вентили, при этом восстающие водопонижающие скважины и вертикальные скважины на пересечении с водоносными горизонтами обустраивают фильтрующими элементами, а в горной выработке выполняют водоотливную канавку с выводом ее на дневную поверхность, кроме того дополнительно с дневной поверхности вдоль линии сквозных фильтров бурят гидронаблюдательные скважины для контроля уровня воды в водоносных горизонтах.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен вертикальный разрез толщи слагаемых пород и водоносных горизонтов с дренажной горной выработкой, сквозными фильтрами, сбойками, вентиляционными и гидронаблюдательными скважинами; на фиг.2 – план дренажной горной выработки, сбоек, сквозных фильтров, вентиляционных и гидронаблюдательных скважин; на фиг.3 – вертикальный разрез толщи слагаемых пород с водоносными горизонтами, сквозными фильтрами, сбойками и восстающими водопонижающими скважинами, пробуренными из горной выработки.

Способ предотвращения образования оползней заключается в перехвате подземных вод при помощи дренажной горной выработки 1, перпендикулярной направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов 2 воды и соединенной с пробуренными с дневной поверхности вертикальными скважинами, являющимися сквозными фильтрами 3, пересекающими все водоносные горизонты 2, и с пробуренными из горной выработки восстающими водопонижающими скважинами 4.

Вначале с нижней точки дневной поверхности под водоносными горизонтами 2 с подъемом для самотека воды осуществляют проходку горной выработки 1 параллельно или под углом к направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов 2 воды. Затем горную выработку 1 проходят в разные стороны перпендикулярно направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов 2 воды на длину, необходимую для предотвращения образования оползня. На тупиках горной выработки 1 осуществляют бурение с дневной поверхности вертикальных вентиляционных скважин 5 и из горной выработки 1 бурят восстающие водопонижающие скважины 4 в водоносные горизонты 2, а с дневной поверхности на расстоянии 5–7 м от оси горной выработки 1 сбоку от последней бурят вертикальные скважины, являющиеся сквозными фильтрами 3, пересекающими все водоносные горизонты 2, соединяют их со сбойками 6, которые проходят из горной выработки 1. На концах сквозных фильтров 3 устанавливают вентили 7. Восстающие водопонижающие скважины 4 и вертикальные скважины на пересечении с водоносными горизонтами 2 обустраивают фильтрующими элементами 8, а в горной выработке 1 выполняют водоотливную канавку 9 с выводом ее на дневную поверхность. Кроме того дополнительно с дневной поверхности вдоль линии сквозных фильтров 3 бурят гидронаблюдательные скважины 10 для контроля уровня воды в водоносных горизонтах 2.

Горную выработку 1 проходят с подъемом 0,004–0,006 для самотека воды по водоотливной канавке 9 с выводом ее на дневную поверхность, восстающие водопонижающие скважины 4 бурят из горной выработки 1 в водоносные горизонты 2 с шагом, зависящим от коэффициента фильтрации каждого водоносного горизонта 2, для снятия остаточного уровня подземных вод соответствующего водоносного горизонта 2. Частота бурения вертикальных скважин для сквозных фильтров 3 определяется остаточным пьезометрическим уровнем 11 водоносного горизонта 2 и коэффициентом фильтрации воды, обеспечивающим осушение массива и предотвращение образования оползня.

В результате осуществления вышеописанного способа будет образовано устройство для предотвращения образования оползней.

Устройство для предотвращения образования оползней включает вертикальные скважины, которые выполнены в виде сквозных фильтров 3 и соединены сбойками 6 с горной выработкой 1. На концах сквозных фильтров 3 расположены вентили 7, на пересечении сквозных фильтров 3 с водоносными горизонтами 2 размещены фильтрующие элементы 8, горная выработка 1 разветвлена влево и вправо, выполнена с уклоном, обеспечивающим вытекание перехваченных подземных вод на дневную поверхность, в тупиках горной выработки 1 размещены вентиляционные скважины 5, из горной выработки 1 выполнены восстающие водопонижающие скважины 4 с фильтрующими элементами 8. Вдоль линии сквозных фильтров 3 расположены гидронаблюдательные скважины 10 для осуществления контроля уровня воды в водоносных горизонтах 2, сквозные фильтры 3 размещены на расстоянии друг от друга, определяемом коэффициентом фильтрации воды и остаточным пьезометрическим уровнем 11 водоносного горизонта 2, восстающие водопонижающие скважины 4 расположены друг от друга с шагом, определяемым коэффициентом фильтрации каждого водоносного горизонта 2, для снятия остаточного уровня подземных вод этого водоносного горизонта 2.

Сквозные фильтры 3 готовы к работе после установки на их концах запорных вентилей 7. Под действием сил гравитации воды из сквозных фильтров 3 и восстающих водопонижающих скважин 4 стекают в горную выработку 1. Вентилями 7 регулируется количество воды, выпускаемой под действием сил гравитации в водоотливную канавку 9. Одновременная работа всех сквозных фильтров 3 обеспечивает снижение уровня воды в водоносном горизонте 2, не позволяя воде проходить далее по наклону на дневную поверхность и образовывать оползни. Остаточный объем воды снимается восстающими водопонижающими скважинами 4, пробуренными из горной выработки 1, вода из которых также под действием сил гравитации собирается в водоотливную канавку 9. Контроль за уровнями воды в водоносных горизонтах 2 осуществляется через гидронаблюдательные скважины 10. Общий приток воды из сквозных фильтров 3 и восстающих водопонижающих скважин 4 по водоотливной канавке 9 стекает в объединяющую горную выработку 1 и далее сбрасывается в нижнюю точку дневной поверхности. Таким образом, грунтовые воды с водоносных горизонтов 2 перехватываются сквозными фильтрами 3 и восстающими водопонижающими скважинами 4 и под действием сил гравитации самотеком сбрасываются на дневную поверхность, не принося разрушительного действия поверхности земли и всем имеющимся сооружениям, т.е. исключается образование оползней.

Преимущества этого способа заключаются в том, что перехват потоков грунтовой воды, водопонижение и дальнейшая передача воды из водоносных горизонтов на дневную поверхность осуществляется без использования каких-либо механизмов и затрат энергии. Предложенное изобретение при закрытии и затоплении шахт не позволяет образования оползней при наличии водоносных горизонтов, выходящих на дневную поверхность, обеспечивает предотвращение хаотичного движения подземных вод, образующих мочажины, цирки и оползни, создает регулируемый процесс перехвата, водозабора и водостока грунтовых вод с выходом их на дневную поверхность.