Внезапный прорыв

ВНЕЗАПНЫЙ ПРОРЫВ вод и плывунов (а. sudden bredk of the water and quick sand inrush; н. plotzlicher Wasser- und Schwimmsandeinbruch; ф. irruption brusque des eaux et des terrains mouvants; и. irrupcion instantanea de aguas у de arenas flotantes) — усиленное поступление в горную выработку воды или рыхлых водонасыщенных пород, обладающих плывунными свойствами; происходит в результате самопроизвольного или принудительного разрушения водоупорных пород в выработке.

Наблюдаются чаще всего в начальной стадии освоения обводнённых месторождений полезных ископаемых (при отсутствии предварительного дренажа), например, на шахтах — при проходке стволов, околоствольных и подготовительных выработок и реже при ведении добычных работ; на карьерах — при проходке въездных и разрезных траншей (обычно из подошвы при вскрытии напорных водоносных горизонтов) и реже при ведении вскрышных и добычных работ (за счёт поверхностных вод). Наибольшую опасность внезапные прорывы представляют при проходке наклонных и крутопадающих выработок. Продолжительность внезапных прорывов плывунов составляет несколько минут (реже часов), воды — несколько суток или месяцев. Количество вынесенного материала может достигать несколько тысяч м³, дебит воды — несколько тысяч м³/ч, что обусловливает частичное затопление, заиление или полное "запечатывание" горных выработок (особенно наклонных) на большой протяжённости (до сотен м), "захоронение" механизмов и машин, образование пустот в массиве горных пород, провалов или мульд оседания на земной поверхности. Первоначальные большие притоки воды обычно быстро уменьшаются, приближаясь к постоянной величине (за счёт установления гидродинамического режима), или полностью прекращаются при исчерпании ресурсов воды, заполнении выработок плывунами или достижении равновесия между силами гидродинамического давления и трения грунтовой массы о стенки выработки.

Одной из основных причин проявления внезапных прорывов на шахтах и карьерах является недостаточное снижение напора подземных вод в почве (кровле) дренажными устройствами (см. Дренаж) или неудовлетворительная защита горных выработок от воды барражными устройствами (см. Барраж). Внезапные прорывы обусловлены также наличием вблизи кровли или почвы выработок высоконапорных водоносных горизонтов или водонасыщенных рыхлых (слабосцементированных) горных пород; утонением водоупорных слоёв, подстилающих или перекрывающих эти водоносные или рыхлые водонасыщенные породы; тектоническими нарушениями; обрушением водоупорной кровли (выработки) под водоносными породами; подработкой затопленных и заиленных выработок, разведочных скважин, поверхностных водотоков и водоёмов.

Недостаточная изученность механизма внезапных прорывов и многообразие обусловливающих их факторов определяют сложность прогноза прорывов и разработки предупредительных мероприятий, особенно при эксплуатации сильно нарушенных обводнённых месторождений с наклонным и крутым залеганием. При проходке шахтных стволов для предупреждения внезапных прорывов применяют замораживание рыхлых песчаных пород или водопонижение, а при проходке горизонтальных подземных выработок — различные дренажные устройства для снижения напора воды в этих породах до допустимой величины (определяемой расчётами). Для участков подземных выработок, где могут произойти внезапные прорывы, предварительно прогнозируется ожидаемое количество выносимого материала и воды, разрабатываются мероприятия по предотвращению прорывов, обеспечению безопасных условий ведения горных работ, а также по ликвидации их последствий в горных выработках (план ликвидации аварии). В шахтах, опасных по прорыву вод, предусматриваются водосборники, обеспечивающие работу главных водоотливных установок, не менее 8 ч нормального притока, для участковых — 4 ч нормального притока; в качестве аварийных ёмкостей могут использоваться старые выработки. Для ликвидации последствий внезапных прорывов используются резервные насосы в центральных насосных камерах с производительностью не менее ожидаемого притока воды.