Гидрозащита Левобережных отвалов

Гидрогеологические условия в районе Левобережных отвалов

Фактическое строение отсыпанной части отвала обусловлено особенностями вскрышных пород, складируемых в отвал.

В отвал складировались, в основном, скальные вскрышные породы и окисленные кварциты, которые доставлялись от забоев в карьере на отвал железнодорожным транспортом. Такая же транспортная схема действует в настоящее время при отсыпке ярусов (+60) … (+160) м.

В орогидрографическом отношении территория отвала находится на левобережье реки Ингулец и приурочена к нескольким геоморфологическим элементам − I^й надпойменной террасы с фрагментами поймы русла и склону с погребенной древнеаллювиальной террасой, на котором расположены существующие Левобережные отвалы.

Поверхность территории характеризуется плавными формами рельефа, на ровном пойменном участке с абсолютными отметками 31÷ 34 м и в верхней части склона в основании существующих отвалов 45÷ 52 м. В северной части в районе снесенного села Ново-Петровка склон прорезает задернованная ложбина глубиной до 4^х метров. В южной части под существующий отвал уходит средняя часть балки Волчья, верховье которой заходит под хвостохранилище „Войково”.

Гидрогеологические условия характеризуются единым неустойчивым водоносным горизонтом, приуроченным к древнеаллювиальным и аллювиальным пескам I^й надпойменной террасы, где он дренируется рекой Ингулец.

Инженерно-геологическими изысканиями, выполненными институтом в 2008 году к данному проекту (арх. № 01-36-П-1280-ИГ.ПЗ) установлено, что глубина залегания грунтовых вод на склоне 7, 4÷ 15, 8 м от дневной поверхности, на террасовом участке 3, 2-4, 8 м. Общий уклон грунтового потока с востока на запад к реке с абсолютных отметок 36, 1÷ 38, 6 м до 27, 0÷ 29, 3 м.

Данные уровни грунтовых вод зафиксированы существующими скважинами наблюдательной сети. Постоянный контроль за режимом подземных вод осуществляется службами ГОКа с составлением ежегодных отчетов.

Инфильтрация воды от атмосферных осадков через отвальный массив по данным изысканий не приводит к ее аккумуляции в теле отвала, поэтому на всей площади отвал не обводнен.

За счет инфильтрации и фильтрационных потерь из хвостохранилища „Войково” подпитывается четвертичный напорный горизонт, который разгружается из под отвалов на участке их расширения в ложбину и балку Волчья. Ориентировочные дебиты водоисточников, соответственно, 1-2 м³/час и 5-8 м³/час.

Гидрологические расчеты

Гидрологические расчеты выполнены для двух расчетных створов с учетом требований СНиП 2.01.14-83 „Определение расчетных гидрологических характеристик”:

− створ 1, по периметру основания проектируемых Левобережных отвалов. Площадь водосбора представлена территорией самих отвалов, за исключением участков с обратными уклонами (с этих участков поверхностный сток уходит за счет испарения и инфильтрации);

− створ 2, морфоствор в балке Волчья у основания Левобережных отвалов.

Согласно СНиП 2.06.14-85 „Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод” за расчетный принимается ливневой паводок 5%-ной обеспеченности.

В створе 1 водосборная площадь Левобережных отвалов, с учетом их расширения и наращивания до отметки плюс 180 м, составит 8, 6 км². Согласно выполненным гидрологическим расчетам объем стока 5%-ной обеспеченности с территории отвалов составит 234, 8 тыс. м³.

С северного и западного участков отвала поверхностный сток равномерно растекается по поверхности с последующим отводом по ложбинам и балкам в реку Ингулец.

На южном и юго-восточном участке к основанию отвалов тяготеет также водосборная площадь со стороны низового откоса восточной ограждающей дамбы хвостохранилища „Войково” и с прилегающих пахотных земель и выгона.

В створе 2 пересечения отвалов с балкой Волчья общая площадь водосбора составит 3, 225 км², в т.ч. со стороны отвалов – 2, 24 км², со стороны низового откоса хвостохранилища „Войково” – 0, 513 км², со стороны пахотных земель и выгона – 0, 472 км².

Расчетный расход ливня 5%-ной обеспеченности в морфостворе составит 1, 49 м³/с, в т.ч. со стороны левобережных отвалов – 0, 87 м³/с, со стороны низового откоса хвостохранилища „Войково” – 0, 48 м³/с, со стороны пахотных земель – 0, 14 м³/с. В расчетном створе расходы складываются, так как вероятность накладки максимальных расходов с учетом добегания очень велика.

Суммарный расчетный расход морфоствора с учетом максимального дебита подземного источника в балке Волчья из под отвалов (q_max = 8 м³/час = 0, 002 м³/с) составит:

Q_расч. = 0, 87 + 0, 48 + 0, 14 + 0, 002 = 1, 492 м³/с.

По результатам гидравлических расчетов морфоствора построены кривые Q = f (H) и V = f (H).

При расчетном расходе Q_расч. = 1, 492 м³/с расчетный уровень Н = 45, 25 м и скорость V_расч. = 0, 63 м/с, что меньше допустимой для аллювиальных задернованных суглинков, которыми сложен тальвег балки Волчья:

[V] = 1, 2 м/с > V_расч. = 0, 63 м/с.

Отвод поверхностного стока

В настоящее время атмосферные осадки, попадающие непосредственно на территорию отвала, частично (около 50%) инфильтруют через тело отвала в четвертичный водоносный горизонт, а оставшаяся часть стекает по откосам к основанию отвала, откуда отводится по рельефу, ложбинам и балкам в р. Ингулец.

Проведенные гидравлические расчеты подтверждают, что при расширении Левобережных отвалов с наращиванием до отметки плюс 180, 0 м с одновременным наращиванием ограждающей дамбы хвостохранилища „Войково” до отметки гребня 151, 0 м, отвод поверхностного стока от проектируемых Левобережных отвалов происходит по существующей схеме (по естественным ложбинам и балкам) без размыва балки Волчья, а следовательно, и более мелких балок и ложбин, которые находятся в значительно лучших условиях по гидравлическим показателям.