3) для предупреждения внезапных прорывов воды из висячего или лелеачего бока в полезное ископаемое, хотя бы и нейтральное по отношению к воде, если водонепроницаемые слои не в состоянии предупредить прорыв воды при системе работ с обрушением кровли или с сухою закладкой; 4) для предварительного удаления воды из пласта самого полезного ископаемого, чтобы вода не мешала подготовительным работам и очистной выемке того же ископаемого. Обезвоживание можно производить или спуском вод при П0М01ЦИ сквалшн подземных или с поверхности или при помощи специальных выработок и устройств, при чем при обезвоживании штреками последние проводят всегда так, чтобы они никогда не бьши параллельны груди очистного забоя (в целях увеличения дренажа). Определение ожидаемого притока вод при углубке шахт лучше всего производить по способу Мюнстера. Шахту можно рассматривать как трубу, через которую проталкивается вода с переменным давлением. Это проталкивающееся через шахту количество воды зависит как от существующего давления, так и от сопротивления пород, по которым протекает вода. Причины, нарушающие указанную зависимость притока воды, в более или менее однородных породах, могут заключаться в трещинах, но и эти отклонения, как показывают опыты, долговременной откачкой обыкновенно устраняются. Для установления ожидаемого притока вод при углубке шахт иа наперед заданной глубине делают пробную откачку на различной глубине части уже пройденной шахты и определяют время протекания разных объемов воды на разных горизонтах.

Водоотлив при углубке шахт. Водоотлив при проходке шахт имеет большое значение; самые большие остановки и даже значительные перерывы обусловливаются почти всегда необходимостью бороться с притоком воды. В простейшем случае углубки шахт, когда воды Фиг. 3. мало, она выдается вместе с породой обыкновенными бадьями. Если приток воды значителен, то применяют бадью с клапанами (фиг. 3). Последняя имеет в дне два отверстия, которые закрываются кожаными, с железными накладками, клапанами. При опоражнивании бадьи на поверхности клапаны открываются при помощи рычага а. Емкость бадьи различная, от 75 до 700 л и больше. При откачке воды из проходки бадьями последние м. б. устроены опрокидывающимися, наподобие скипов. Если количество воды при проходке больше 50-100 л/мин, то с самого начала для откачки применяют специальные бадьи, к-рыми можно выдать до 300-400 л при глубине 150-200 м; при большем же количестве воды нужно применять специальные насосы, которые можно поднимать и опускать при помощи канатов. До глубины 50 м можно пользоваться также пульзомет-рами, поднятие и опускание к-рых можно производить при помощи того же подъемного каната. В пульзометрах давлениям в 1; 1,5; 3; 4; 5; 6; 8 atm соответствуют высоты

поднятия воды на 5; 10; 20; 30; 40; 50; 60 м. Для поднятия на большую высоту пульзо-метры ставят последовательно, располагая их один над другим. При небольших притоках воды насос помещается на деревянном полке, устанавливаемом обыкновенно в расстоянии 4 лг от забоя; каждый полок состоит из 22-СЛ1 сосновых подтоварников, заведенных в лунки, с настилом из дубовых пластин, на к-рых стоит насос. На время паления насос не убирают, но, чтобы предохранить его от действия взрывов, под ним еще устанавливают предохранительный полок; кроме того, насос от остальной части шахты отшивается досками. При проходке уклонов насос устанавливается на площадке, задние колеса которой расположены ниже передних. Запас, на к-рый нужно рассчитывать насосы, применяемые при проходках, д. б, по крайней мере иа 50% больше возможного большого притока воды. Для откачки при проходках выгоднее применять центробеленые насосы, т. к. работа постедних несравненно проще и надежнее, чем паровых насосов. Электрические центробежные насосы применяются

Фиг. 4а.

Фиг. 46.

Фиг. 4в.

при высоте подъема в 150 ж и больше. На фиг. 4а, 46, 4в изображены различ. соединения ступеней центробежного насоса: последовательное, параллельное и смешанное, в зависимости от притока воды при проходке шахты. Так как насосы от взрывов шпуров могут повреждаться, то их нужно каждый раз поднимать приблизительно на 10 ж, что требует времени для разборки и сборки трубопровода; в виду этого в последней трубе устраивают шарнирное сочленение, допускающее подъем и опускание насоса на 2,5 м. Гибкие металлические рукава помогают уменьшению повреждений от взрывов шпуров кусками породы; эти рукава удобно направлять для засасывания воды со всех мест забоя проходки. Иногда при углубке шахт в зависимости от количества воды устанавливают дополнительные насосы; если же в шахте для установки новых насосов нехватает места, то поступают двояко: и./1и закладывают вторую шахту рядом или цементируют трещины, дающие приток воды, а крепление шахты делают водонепроницаемым, при чем крепление стен шахты в отнощении водонепроницаемости считается удовлетворительным, если оно не пропускает воды больше 100-150 л/мин на 1 ООО м при глубине 500 м. Цементацию при углубке : шахт впервые стал применять Портье. С этой целью он делал на дне шахты скважины, раснолагая.их концентрически, и нагнетал туда цементн. молоко (цементную кашу). На фиг. 5 показано схематически полное сооружение для цементации, где а-сито, 6-труба для сжатого воздуха, с-распределитель, d-шланг. Чтобы определить, до каких пределов можно углублять шахту при

9280

известных притоках воды, необходимо принимать во внимание расход на водоотлив и влияние притока на скорость работы; при незначительном притоке воды ежемесячно молено проходить 50-80 м шахты; при притоке воды в 7-8 м/мин- до 3 м в месяц.

Сток вод по канавкам штреков. В штреках вода отводится по канавкам (фиг. 6: а-канавки, Ъ-штрек). Если канавки проведены в твердой породе или они выложены камнем или бетоном, то скорость воды можно задавать такой, что в канавках не будут выпадать осадки. Если вода содержит легкий шлам, то при г; =0,25 м/ск может происходить выпадение осадков песка; поэтому скорость д. б. не менее 0,5 м/ск; уклон

д. б. в первом случае 1 : 200 (Н==р=

\ -ig 2-9,81

~2оо) ° втором случае 1 : 80. Чтобы вода не размывала канавок, ширина их д. б. такой, чтобы в слабых породах v было не больше 0,25 м/ск, а в породах средней твердости--не больше 1,75 м/ск. Если лее нужно подать воду (например для мокрой закладки) от шахты к выемочным участкам, то уклон канавкам придается не свыше 1 :500 (и даже 1 : 1 ООО).

В. р. разделяется на главный и второстепенный. При главном водоотливе весь приток воды подается по трубам, проло-жен1Ш1м по вертикальным или наклонным шахтам; при второстепеннол!-вода удаляется из уклонов и других выработок перекачиванием ее на главный штрек, откуда она попадает в зумпф шахты. По типу установок главные и второстепенные водоотливы разделяются на прямые, которые подают воду при помощи одной установки насосов и труб с одного горизонта на поверхность, и на водоотливы, которые имеют две или несколько установок насосов и труб (ставов), передающих одно и то же количество воды с разных горизонтов. При водоотливе различают: коэффициент во-дообильности и коэффициент безопасности. Коэффициентом водообильности называется частное от деления суточного притока воды в объемных единицах на суточную добычу в весовых единицах, коэфф-том безопасности называется отношение производительности всех насосов к притоку в единицу времени.

Определение мест скопления подземных вод с помощью метода электромагнитных волн. При отсутствии маркшейдерских планов для определения места воды применяют метод электромагнитных волн, основанный на различной электропроводности и различных диэлектрич. постоянных пород и руд. Если посылать электрические волны с поверхности внутрь земли, то они отражаются от поверхности воды, как световые лучи от зеркала, и

Фиг. 6.

Фиг. 7.

Фиг. 8.

возвращаются назад, свидетельствуя тем самым о присутствии воды (фиг. 7). В Германии для этой цели применяются след. методы. 1) Метод поглощения э л.-м а г и и т. волн водоносным горизонтом (фиг. 8). В 2 подземных выработках (штреках) А и В шахты С ставятся соответственно отправной и приемный аппараты; проверяя их совместное действие, можно заключить о присутствии во-доносн. горизонта или трещины В. Водоносная трещина в качестве проводника является непропускающим электрические волны экраном, поэтому помещенный за ней приемный аппарат В находится в теневом пространстве и не получает радиодепеш от отправителя А. 2) Метод интерференции волн. Устраивают в штреке отправитель А и на соответствующем расстоянии от него-приемник В (фиг. 9, где а-шахта, Ъ-штрек). Кроме исходящих волн непосредственно от А к В, В получает еще волны, отралеепные от кровли, если она водоносна. Тот и другой ряд волн могут взаимно друг друга усиливать или ослаблять. Это усиление и ослабление констатируется путем измерения или длины волны или расстояния между отправителем и приемником. Если кровл:я не водоносна, то явление интерференции в аппарате В, конечно, не имеет места. 3) Метод V4 длины волны (модификация предыдущего). 4) Метод электроемкости и приглушения волн. Электроемкость проводника, в данном случае изолированной проволоки (антенны), как известно, зависит, с одной стороны, от величины (длины антенны) и от геометрич. формы его, с другой- в очень сильной степени от характера окружающей изоляционной сре- ды, т. е. от ее диэлектрической постоянной.

Емкость антенны и, следовательно, длина исходной (посылаемой антенной) волны при приближении к телу с большой диэлектрической постоянной сильно возрастает. Допустим теперь, что антенной, в которой возбуждаются электрические колебания, являются буровые штанги или буровые трубы. При приближении, по мере углубления сквалеины, бурового инструмента, находящегося в состоянии электрическ. колебаний, к водоносной трещине, наблюдается резкое увеличение длины волны но сравнению с наблюдавшейся до того, чт5 указывает на присутствие воды.

Рудничные водонепроницаемые перемычки. Для ограледения подземных горных выработок от внезапного затопления водою из водоносных пластов или из выработанных пространств устраивают водонепроницаемые перемычки. (См. Водонепроницаемые рудниччше перемычки.)

Фиг. 9.

Водоотливные сооружения. Во доотливные сооружения делятся на главные и второстепенные-вспомогательные. В на-настоящее время наиболее распространено пользование электрическ. центробежным насосом. Паровые насосы с каждым годом вытесняются все более и более; неудобства их: высокая t° в выработках, большая потеря пара вследствие длинного трубопровода, дорого стоящие фундаменты и камеры (поршневые насосы требуют почти в 3 раза больше места, чем центробежные). Однако, на-ряду с недостатками, поршневые насосы обладают и преимуществами: большой кпд (0,8-0,9), меньшая чувствительность к грязным водам и переменным условиям работы и т. д. Предельная высота их применения-300 м. Насосные устройства распределяют в шахтах различным образом: 1) насос в шахте, двигатель на поверхности, двиление передается при помощи штанг, спускающихся с поверхности до насоса; это-т. п. штанговые насосы, старый тип насосов, ныне совершенно оставляемый по причине их громоздкости, быстрого изнашивания клапанов и поршневой одежды и малого кпд; 2) насос и паровая машина в шахте, котел на поверхности, паропровод во всю глубину шахты; столб воды перемещается непрерывно и почти с постоянной скоростью; насосы эти бывают или с маховиками (старый тип) или без маховиков, прямого действия, например паровой насос системы Вортингтона, Блека ИТ. п.; 3) насос под землей, в большинстве случаев центробежный, приводится в двюке-пие электрич. двигателем, имеющим один вал с насосом. При электрич. установках переменного тока очень важно, чтобы число периодов в сети согласовалось с числом оборотов мотора; число оборотов мотора связано с электрическими параметрами: частотой тока (нормально 50 пер/ск.) и числом пар полюсов. Если обозначим через: п-число оборотов поля в м., р-число пар полюсов, f-число пер/ск., то между этими величинами существует зависимость pn=60f, определяющая п; напр. при 50 пер/ск. и 1 паре

полюсов число оборотов п = z= 3 ООО

об/м., или, с учетом скольнения якоря, получается 2 950 об/м. Мотор д. б. сухим, соверщенно закрытым, с воздушным фильтром. Обыкновенно мотор устанавливают в камере чистого воздуха, одна стена которой является фильтром (фиг. 10). Мотор а всасывает охлажденный воздух через фильтр Ъ и выбрасывает его через нагнетательные трубы в машинное отделение; отсюда воздух попадает в исходящую вентиляционную струю; (с-дверь). Из второстепенных приспособлений, применяемых при В. р., следует отметить сифоны и водоотливные ящики. Сифоном перекачивается вода из вышелелсащей выработки в нижележащую без применения насосов; работа сифонов регулируется автоматически или от ручного привода.

Фиг. 10.

Водоотливные ящики как самостоятельный водоотлив обыкновенно применяются в шахтах с небольшим притоком воды; они могут оказывать существенные услуги в случае временного притока массы воды даже в шахтах, снабженных насосами. Когда рудничные насосы, вследствие ремонта, перестают работать, то клети заменяются ящиками, сделанными из листового железа, и подъемом пользуются для отлива воды. Вместимость ящиков доходит до 5 и больше. Иногда ящики устраивают на колесах, чтобы молено было их вкатывать в клеть.

Материалом для изготовления труб слуиеат гл. обр. чугун, железо и сталь. Хотя железные трубы изнашиваются быстрее чугунных (подвергаясь ржавчине и особенно разъеданию купоросными водами), но они легче выдерживают толчки и перемены давления; кроме того, они значительно легче чугунных (раза в 4, что имеет большое значение при висячих ставах). Трубы между собой соединяются фланцами, между к-рыми находятся свинцовые прокладки. Для предупреждения ржавления железных труб их асфальтируют или цементируют. Железные трубы применяются как сварные, так и маннесмановские (трубы без шва), а также и склепанные из отдельных листов. Стальные литые трубы, обладая преимуществами перед чугунными, дороги. Диаметр труб

определяется по формуле Q = ~ v, где Q-

количество действительно подаваемой воды, V-скорость движения воды по трубам, ограниченная пределом в 2,5 м. При определении толщины стенок трубы е, кроме постоянно действующих усилий, следует принимать во внимание и гидростатические толчки. Одна из формул для определения е: 6 = 0,00514-0,007 м (чугунные трубы), е = 0,00134i-bO,003 м (железные трубы), где Ах-давление в atm или Ai=p-1, где р-абсолютное давление в atm, d-внутренний диаметр трубы в м.

Насосные камеры. Подземные мащины располагаются всегда вблизи шахты, в камерах, крепленных б. ч. кирпичом или бетоном. Давление фундамента передается стенкам шахты; отсюда ясна ванность вертикальных машин для шахты. Машинные камеры делают в большинстве случаев с продолговатыми в плане проекциями, при чем длинная ось располагается вкрест простирания пластов: крепь камеры испытывает меньшее давление. Если камера пройдена в слабых породах, то, при небольших и узких размерах ее, применяют электрические установки с центробелсными насосами, к-рые занимают очень мало места. Площадь на 1 Н* насоса принимается для центробежных насосов от 0,1 до 0,5 лг (ббльшие цифры относятся к менее мощным машинам), а для поршневых насосов с паровыми машинами 1,75 м. Для того чтобы предупредить затопление насосов, камеры устраиваются водонепроницаемыми с железобетонным креплением, а чтобы вода не проникала из окружающих пород, стены камеры обкладывают асфальтовым картоном со свинцовой бронировкой, при чем мелоду стеной и породой