На |
подвергшихся оседанию участках труб г о р о д с к о й |
к а н а л и |
з а ц и и |
может скапливаться шлам; в результате вызванного |
этим подпора |
сточных вод они могут затоплять подвальные этажи зданий. Горизонтальные деформации трубопроводов, уложенных по возможности на твердом основании, должны выравниваться при помощи подвижки концов труб в специально пре дусмотренных местах, где трубы соединяются между собой пластиковыми по датливыми переходниками, доступ к которым возможен через смотровые ко лодцы. При значительных оседаниях на участках большой протяженности может потребоваться устройство станций перекачки, с помощью которых вода перекачивается в новый отводной канал. Уменьшение уклона представляет значительную опасность также для траншей и канав для стока воды, поскольку в результате отложения приносимых с водой твердых частиц происходит под нятие постели, и поднявшаяся вследствие этого вода затопляет поля, луга и под вальные помещения.
Если уклон в результате оседания не уменьшается, а увеличивается, может происходить размыв постели и ее углубление (эрозия), что приводит к приближению уровня воды к земной поверхности, т. е. к кажущемуся ее подъему.
12.4.3.
Воздействие подработки на судоходные каналы
В с у д о х о д н ы х к а н а л а х , проходящих по подрабатываемой террито рии, уровень воды при оседании земной поверхности остается неизменным, так как перепады подпора воды перед плотинами, расположенными за преде лами района горных разработок, должны поддерживаться постоянными. Однако вместе с земной поверхностью происходит опускание всех относящихся к ка налу сооружений — шлюзов, дамб и мостов; с течением времени высота их относительно неизменного уровня воды в канале уменьшается. Следствием этого является увеличение ширины зеркала воды в канале, увеличение глубины канала (первоначально составлявшей 2,5 или 3,5 м), уменьшение высоты про хода в свету под мостами (наименьшая допустимая высота 4,5 м), затопление буксировочной дорожки (обычно она находится на 3 м выше уровня воды в ка нале), а также уменьшение минимальной высоты в 1 м над верхним горизонтом воды шлюзовых площадок, несущих балок ворот шлюза, волнорезов и бетонных причальных труб (рис. 217). Глубина порога шлюза относительно верхней и нижней камер вследствие оседания может увеличиться, превысив нормаль ную глубину, равную 3 м. В шлюзах с подъемными воротами (у нижней камеры шлюза) высота свободного габарита под горизонтом воды может уменьшиться до 4 м, а у верхней камеры может быть затоплен верхний бьеф над клапанными закрытыми воротами. Стены камеры шлюза, выполняемые, как правило, в виде тяжелых гравитационных дамб, могут получить наклон в направлении про дольной оси шлюза, что при изменении уровня воды при заполнении или опо рожнении камеры шлюза (это изменение может быть в пределах 5—9 м) может привести к авариям крупных судов водоизмещением от 1500 до 2000 т, закре пленных тросами к причальному рыму.
Даже незначительное оседание земной поверхности, примерно 0,5 м, создает-затруднения при шлюзовании, а большие оседания приводят к необхо-
1
и-4?-
3 11
Рис. 218.
Возможные способы защиты, применяемые на шлюзах и укрепленных откосах берегов кана лов при вызванных подработкой оседаниях до 6,5 м (искусственное понижение уровня воды, увеличение высоты надстроек шлюзов, увеличение высоты гребня дамбы и дорожки для буксировочных тракторов и местная углубка дна канала):
1 — шлюз № 1; 2 — шлюз № 2; з — буксировочная дорожка; 4 — горизонт уровня воды; 5 — грунтовое основание; 6 — оседание; 7 — поднятие шлюза на 0/* м; 8 — гребень насыпной дамбы; 9 — насыпка грун та; ю — рельеф местности; и — выемка грунта
12.5.
Нарушения режима грунтовых вод, обусловленные воздействием подземных горных работ
Сельское хозяйство и расположенные в низинах населенные пункты страдают от оседания земной поверхности главным образом в результате связанного с ним относительного изменения уровня грунтовых вод. Причиняемый этим материальный ущерб может быть при известных обстоятельствах весьма зна чительным. При этом причиной ущерба является только вертикальная соста вляющая сдвижения земной поверхности, хотя в полях, лугах и лесах в ре зультате разрыхления (в зоне растяжений) или уплотнения грунта (в зоне сжатий земной поверхности) могут возникнуть также повреждения, обусловлен ные горизонтальными деформациями и выражающиеся в отрыве тонких всасы вающих отростков корней растений от основного корня. Однако особенно зна чительный ущерб наносится полям и нивам вследствие вызванного оседанием земной поверхности неблагоприятного для роста растений изменения водного режима, не говоря уже о возможном химическом загрязнении грунтовых вод, например в результате вызванного подработкой повреждения водосборных
колодцев или канализации, а также |
об изменении уклона дренажных труб. |
|
В |
свободно движущемся потоке |
грунтовых вод их уровень — г о р и |
з о н т |
з е р к а л а г р у н т о в ы х |
в о д — при оседании земной поверх |
ности |
остается неизменным, поскольку вода имеет возможность поступать |
|
от границ мульды сдвижения и устанавливаться в пределах опустившейся области на своем прежнем уровне (рис. 219). Поэтому наблюдающийся при оседании земной поверхности подъем уровня грунтовых вод является лишь кажущимся, обусловленным тем, что расстояние по вертикали от земной по верхности до горизонта грунтовых вод уменьшается. В отличие от этого*
Тис. 219.
Изменение уровня грунтовых вод относительно земной поверхности, обусловленное оседа нием вследствие подработки, и последствия этого явления — заболачивание (/) или зато пление (II) местности и способ его регулирования — местное понижение путем устройства заглубленного стока или путем перекачки воды в имевшийся до этого сток (III) или путем засыпки образовавшейся мульды, если она возникла на незастроенной территории (Л);
1 — приток; 2 — расстояние до горизонта грунтовых вод; 3 — опускание уровня грунтовых вод; 4 — за- -сыпка; 5 — старый сток; 6 — новый сток; 7 — водоотводная труба; 8 — горизонт грунтовых вод; 9 — пере качка
напорные подземные водыили находящиеся в глубинных горных породах замкну тые водоносные слои при сдвижении горных пород смещаются, следуя за оседа нием земной поверхности. Чтобы уменьшить степень ущерба, причиняемого насаждениям, необходимо в период их роста сохранять неизменным некоторое определенное среднее расстояние от земной поверхности до уровня грунтовых вод, зависящее от глубины внедрения в грунт их корней — до 25 см для травя ных культур и до 1 м для пахотных культур, а также от высоты капиллярного всасывания, составляющей около 50 см (в зависимости от размера частиц пес чаного грунта). Таким образом, общее расстояние составит для пахотных куль тур около 1,5 м, а для овощных — около 0,75 м. При этом следует иметь в виду, что в весенне-летний период уровень грунтовых вод может изменяться в широ ких пределах — до нескольких метров и что урожай зависит не только ог уровня грунтовых вод, но и от влажности почвы, а также от распределения во времени атмосферных осадков и испарения, т. е. от так называемого показа теля дождливости Л, численно равного отношению количества выпадающих за год осадков О к среднегодовой температуре Т:
R = Y |
( 4 3 5 ) |
Если земная поверхность оседает ниже уровня грунтовых вод, то послед ние затопляют образовавшуюся впадину, уничтожая урожай.
Заболоченный или затопленный участок земли может быть вновь исполь зован и заселен, если к нему подключить новый, более низкий сток для отвода воды или если его засыпать или обваловать. Подобная рекультивация имеет смысл, естественно, лишь в том случае, если экономический эффект от ее про ведения превысит затраты на устройство отвода воды, ее откачки или на за
сыпку |
опустившегося участка. |
|
В |
каменноугольных |
бассейнах ФРГ вопросами р е г у л и р о в а н и я |
в о д н о г о р е ж и м а |
территории занимаются организованные общестьа |
|
водного хозяйства, которым, например, в 1972 г. акционерное общество «Рур-
коле» перечислило около 1,13 марки на каждую тонну добытого угля. При по мощи траншей и трубопроводов, для которых пришлось построить мосты, путе проводы и дюкеры, был обеспечен спуск грунтовых, дождевых и сточных вод по новым путям стока в нижележащие поймы рек (Рура, Эмшера и Рейна), а для преодоления больших возвышенностей были построены специальные станции перекачки. При устройстве водоотлива следует учесть, что для того, чтобы за 1 мин поднять 1 м3 воды на высоту 1 м при помощи центробежного насоса, требуется мощность 0,25 кВт. На капитальные затраты и на обслужи вание установок требуются такие же расходы. При значительных притоках воды, например 50 м3/мин, предпочтительны не вертикальные, а горизонталь ные колодцы, как более эффективные. Производительность насосов, устанавли ваемых в колодцах или приямках на значительной глубине и поэтому оборудо ванных вертикальным приводным валом, определяется по нормальной вели чине притоков для соответствующего бассейна водосбора с учетом приливной кривой осадков. Так, например, в районе Гамборна (Рейнская область ФРГ) на участке площадью около 500 га постоянный приток составляет 12 м3/мин, а максимальный — 360 м3/мин, и для его перекачки потребовалась установка десяти насосов общей подачей 220 м3/мин. Стоимость сооружения небольшой насосной установки для осушения подвергшегося оседанию жилого поселка, включая прокладку напорного трубопровода и устройство соединенных с насо сами резервуаров-отстойников, в 1965 г. составляла около 1 млн. марок. Ра боты по осушению больших участков с предварительным обвалованием и устройством для искусственного водопонижения обходятся во много миллио нов марок.
Для засыпки затопленной зоны в середине мульды оседания (что, конечно, возможно только на незастроенных участках) можно воспользоваться пустой породой, применяемой для закладки выработанного пространства, если содер жащиеся в ней примеси (например, каменная соль или серный колчедан) не слишком повлияют на качество грунтовых и сточных вод и не повредят устрой ствам для стоков воды. Поверх засыпки пустой породой, задерживающей воду, должен быть уложен водопроницаемый слой песка толщиной не менее 60 см, обеспечивающий отвод воды из почвенного слоя толщиной около 40 см в случае сильных дождей. Если принять, что объем засыпанной мульды оседания соста вляет при выемке с обрушением кровли 9/10 объема выработанного простран ства (принимая, что масса 1 м3 угля равна 1 т), то дополнительная стоимость угля составит, учитывая затраты на доставку (3,6 марки за 1 м3) и отсыпку пу стой породы (0,7 марки за 1 м3), 0,9-4,30 = 3,87 марки на 1 т угля [388]. К этому добавляются еще затраты на почвенный слой, песчаную постель и ре культивацию, составляющие 2,5 марки на 1 м2 (в ценах 1967 г.).
При ведении подземных горных разработок значительное количество воды просачивается в горные выработки по трещинам и водопроницаемым пород ным слоям, особенно если в нижних слоях покрывающей толщиотсутствуют задерживающие воду слои глинистых пород септариенского, сеноманского или туронского ярусов, а 20-метровые предохранительные целики мергеля недо статочно плотны — в Рурской области эти потери воды составляют около 1 м3 на каждую тонну добытого угля. Такие потери воды приводят к иссяканию