Вид сверху, II — разрез: 1 — скважины для нагнетания, 2 — шахта, 3 — защитный слой

Разработка ряда месторождений на берегах полярных морей оказалась затруднительной из-за притоков соленых вод. Очевидно, подземные воды питались здесь морской водой, проникающей в землю по трещинам пород. Особенно неприятно было то, что эти соленые воды были к тому же еще низкотемпературными. Их температура часто достигала минус 5 — 6°С. Количество притекающей воды колебалось от 10 до 300 м³ в час.

Особенно опасны подземные воды для месторождений калийных и каменных солей. Если в такой соляной массив проникает по какому-либо каналу пресная вода, шахты быстро приходят в негодность.

История сохранила нам память о ряде таких катастроф на соляных рудниках в Прикаспии, а также в Центральной Европе. Поэтому изучению гидрогеологических особенностей таких месторождений придается большое значение.

Большой ущерб и даже человеческие жертвы на шахтах вызывают неожиданные прорывы воды в горные выработки. Подземные воды в этом случае выступают как враг горняка.

П. П. Климентов рассказывает, что в одном из месторождений после очередного взрыва для проходки штрека вдруг появилась масса мутной воды. Перед тем из выработки велась откачка воды насосом, выбирающим 300 м³ воды в час. Однако этого оказалось недостаточно, пришлось подключить еще два насоса, которые откачивали дополнительно 600 м³ воды в час. Несмотря на это вода продолжала прибывать.

Не прошло и нескольких минут, как все три насоса были затоплены, а через 40 минут поток воды затопил всю шахту.

Можно ли справиться с подземными водами? Строители и горные инженеры с помощью гидрогеологов научились бороться с враждебной им подземной водой. В тех случаях, когда вода поступает по трещинам пород, их стараются перекрыть нагнетанием цементных растворов (рис. 39). В других случаях такие трещины заделывают разогретым до 200°С битумом. Дешевым способом является внедрение под давлением 6 — 7 атм глинистого раствора.

Для рыхлых пород применяется уплотнение их трамбованием, взрывами или введением различных химических веществ. Арсенал инженера для борьбы с водой в настоящее время довольно значителен, и он растет с каждым годом.

Враг строителей

Строится многоэтажный дом с подвалом. Строители должны вырыть котлован глубиной 3 м. Но на глубине 1 м тонкими струйками из стенок и дна начала сочиться вода. Ее становилось все больше и больше. Пришлось остановить работы и поставить насосы для ее откачки. Вода в котловане стала мутной. Пески из стенок, увлекаемые струями воды, принялись энергично оплывать и скоро заполнили открытое пространство.

Опять стали рыть. Одновременно работал насос. Чем больше увеличивалась скорость выемки грунта, тем более его приносилось из стенок с потоками воды. Вода образовала с песком жидкую смесь — плывун. Пришлось прекратить работы и отказаться от открытого водоотлива.

При строительстве тепловых электростанций и многих промышленных предприятий глубина подземных тоннелей, угольных складов, котлованов под высокие трубы может достигать 10 — 15 м. Тогда становится особенно затруднительным выполнять земляные работы в условиях высокого стояния грунтовых вод.

И в этом случае на помощь пришла техника — были разработаны специальные иглофильтровые установки (рис. 40). В них вода откачивается путем создаваемого вакуума. Сеть таких иглофильтров погружают в грунт вокруг котлована, на некотором расстоянии от его края. Одновременная работа нескольких иглофильтровых установок понижает уровень грунтовой воды, и земляные работы ведутся без ее притока.

Особенно затруднительной является проходка тоннелей метро или железнодорожных тоннелей.

Рис. 40. Вокруг котлована можно понизить уровень подземных вод с помощью откачки ее иглофильтрами: