Технологии горноспасательного дела. Часть II : Ликвидация внезапных прорывов воды в горные выработки

Москва 2023

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Университет науки и технологий МИСИС

ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра безопасности и экологии горного производства

С.С. Кобылкин

ТЕХНОЛОГИИ 
ГОРНОСПАСАТЕЛЬНОГО ДЕЛА

Часть II:  
Ликвидация внезапных прорывов воды 
в горные выработки

Учебно-методическое пособие

Рекомендовано редакционно-издательским  
советом университета

№ 4427

УДК 622.867:658.5 (083.95) 
 
К55

Р е ц е н з е н т 
д-р техн. наук, проф. В.А. Малашкина

Кобылкин, Сергей Сергеевич.
К55  
Технологии горноспасательного дела. Часть II : Ликвидация 
внезапных прорывов воды в горные выработки : 
учеб.-метод. пособие / С.С. Кобылкин. – Москва : 
Издательский Дом НИТУ МИСИС, 2023. – 74 с.

В пособии представлен поясняющий и справочный материал 

по физическим явлениям и технологическим процессам, описывающий 
ход и тактику горноспасательных работ. Приведены методики 
и примеры инженерных расчетов, даны задания для самостоятельной 
работы.
Предназначено для студентов вузов и техникумов, обучающихся 
по направлению «Горное дело», для самостоятельной работы, 
курсового и дипломного проектирования. Пособие может быть 
использовано горными инженерами, горноспасателями, членами 
ВГК горных предприятий при изучении тактики горноспасательных 
работ, проектировщиками при разработке Плана ликвидации 
аварий, студентами, магистрами и аспирантами вузов при изучении 
горноспасательного дела.

УДК 622.867:658.5 (083.95)

 Кобылкин С.С., 2023
 НИТУ МИСИС, 2023

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ......................................................................4

Основные общие теоретические положения ......................5

Общие требования к отчету .............................................7

Практическая работа № 1  
Расчеты величины гидростатического давления воды, 
притоков воды и времени затопления выработок 
при внезапных прорывах воды ............................................9

Практическая работа № 2  
Расчет параметров открытого водоотлива  
при ликвидации внезапных прорывов воды  
в горные выработки ..................................................... 17

Практическая работа № 3  
Расчет параметров водопонижения и открытого  
водоотлива при ликвидации внезапных прорывов воды 
в горные выработки ..................................................... 25

Практическая работа № 4  
Расчет параметров ограждающих дамб  
при ликвидации внезапных прорывов воды  
в горные выработки ..................................................... 39

Практическая работа № 5  
Расчет параметров водонепроницаемых перемычек 
при ликвидации внезапных прорывов воды в горные 
выработки .................................................................. 51

Заключение ............................................................... 72

Список рекомендуемой литературы ............................... 73

ВВЕДЕНИЕ

Учебно-методическое пособие является II частью серии 

учебно-методических пособий по тактике горноспасательного 
дела и продолжением серии учебных брошюр по горноспасательному 
делу.
Первая часть «Технологии горноспасательного дела» посвящена 
вопросам определения стадии эндогенных пожаров, 
расчетам параметров экзогенных пожаров, выбора средств тушения 
экзогенных пожаров, расчетам взрывчатости загазиро-
ванных пожарными газов рудничной атмосферы и расчету параметров 
ударно-воздушных волн.
Вторая часть учебно-методического пособия «Технологии 
горноспасательного дела» посвящена вопросам предупреждения 
и ликвидация внезапных прорывов воды в горные 
выработки.
В основе данного учебно-методического пособия лежат 

существующие методики инженерных расчетов, описанные 
в монографии Евгения Павловича Калмыкова [5].
Учебно-методическое пособие составлено таким образом, 
чтоб учащийся смог проследить ход аварийно-спасательных 
работ в постоянно изменяющихся условиях.
Оно включает пять заданий, выполнение которых позволит 
изучить порядок выполнения аварийно-спасательных 
работ и понять, что лежит в основе инженерных расчетов. 
В теоретической части приведены некоторые выкладки 
применяемых формул, что необходимо для управления ходом 
локализации и ликвидации затоплений горных выработок 
как в подземных горных выработках шахт и рудников, 
так и для условий ведения открытых горных работ.
Учебно-методическое пособие дополнено теоретическими 
основами по тактике горноспасательного дела.

ОСНОВНЫЕ ОБЩИЕ 
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Данное учебно-методическое пособие предназначено 

для изучения дисциплин «Безопасность ведения горных работ 
и горноспасательное дело» и «Технологии горноспасательного 
дела» и для приобретения навыков проведения инженерных 
расчетов по тактике горноспасательных действий 
бойцов ВГСЧ.
Учебно-методическое пособие состоит из пяти отдельных 
задач по определению параметров развития и стадии 
аварии на горном предприятии. Полученные результаты инженерных 
расчетов позволяют определить тактику горноспасательных 
работ.
В соответствии с ФНиП, вместимость водосборников 

главного водоотлива должна быть рассчитана не менее чем 
на 4-часовой максимальный приток без учета заиливания, 
а участкового – на 2-часовой приток.
Основными регламентирующими документами при ведении 
горноспасательных работ является Устав ВГСЧ по организации 
и ведению горноспасательных работ.
Рекомендуемая литература для изучения дисциплины:
а) основная:
1 Приказ МЧС России от 09.06.2017 № 251 «Об утверждении 
Устава военизированной горноспасательной части 
по организации и ведению горноспасательных работ».
2 Приказ ФГУП «ВГСЧ» от 30.12.2019 № 48 «О тактико-
технической подготовке в подразделениях ФГУП «ВГСЧ».
3 Безопасность ведения горных работ и горноспасательное 
дело : учебник для вузов / К.З. Ушаков, Н.О. Каледина, 
Б.Ф. Кирин и др. ; под ред. К.З. Ушакова. М. : Изд-во 
Академии горных наук, 1999. 48 с. ISBN 5–7892–0041–9.
б) дополнительная:
1 Соболев Г.Г. Организация и ведение горноспасательных 
работ в шахтах. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Недра, 1988. 
280 с. ISBN 5–247–00077–3.

2 Калмыков Е.П. Борьба с внезапными прорывами 

воды в горные выработки. М. : Недра, 1988. 280 с.
3 Наставление по тактике горноспасательных работ в 

шахтах и рудниках. Липецк : Липецкое издательство, 2000. 
232 с. ISBN 5–221–00167–5.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ

Результаты всех инженерных расчетов по тактике горноспасательного 
дела представляются в виде рукописи или 
машинописным текстом и имеют следующую структуру:
1) титульный лист;
2) оглавление;
3) введение;
4) текст работы (расчеты с пояснениями);
5) чертежи;
6) заключение.

Требования к оформлению текста

Основной текст должен быть разделен на главы и параграфы 
или разделы и подразделы, которые нумеруют 
арабскими цифрами. Во введении дается краткое описание 
поставленной задачи (лист задания). В заключении работы 
излагаются итоги выполненной работы, анализируются полученные 
результаты.
Заголовки располагают по центру страницы без точки 

в конце. Перенос слов в заголовке не допускается. Заголовки 
отделяют от текста сверху и снизу одним интервалом.
Текст должен быть выполнен печатным способом, 

набранном в текстовом редакторе Word, печать – на одной 
стороне листа белой бумаги формата А4 (210×297 мм) с 
межстрочным интервалом – 1,5 и размером шрифта 14. Выравнивание – 
по ширине. Допускается использование графических 
и табличных приложений нестандартного размера, 
которые в сложенном виде соответствуют формату А4.
Абзацный отступ должен быть одинаковым по всему 

тексту и равен пяти знакам, или 1,25 см. Страницы работы 
должны иметь следующие поля: левое – 20 мм, правое – 
20 мм, верхнее – 20 мм и нижнее – 20 мм.

Все страницы работы, включая иллюстрации и приложения, 
нумеруются по порядку без пропусков и повторений. 
Первой страницей считается титульный лист, на котором 
нумерация страниц не ставится, на следующей странице ставится 
цифра «2» и т.д. Порядковый номер страницы печатают 
в центре нижнего поля страницы.
Рисунки должны быть встроены в текст, формулы набраны 
в MathType.
Работа должна иметь мягкий переплет.
Допускается выполнение работы в рукописном виде с 

соблюдением всех требований.

Оформление титульного листа

Титульный лист является первой страницей работы, 

служит источником информации, необходимой для обработки 
и поиска документа.
На титульном листе приводят следующие сведения:
1) наименование организации, где выполнена работа;
2) вид работы (практическая работа, курсовой проект, 

расчетно-графическое задание и т.п.);
3) название работы («Инженерные расчеты по горноспасательному 
делу»);
4) фамилию, имя, отчество автора без сокращений, номер 
учебной группы;
5) шифр и наименование специальности (по номенклатуре 
специальностей обучающихся, например: по направлению (
специальность) 21.05.04 (130400) «Горное дело» специализация «
Технологическая безопасность и горноспасательное 
дело»);
6) фамилию, имя, отчество руководителя или консультанта, 
его ученую степень, ученое звание и должность;
7) место и год написания работы.
Номер страницы на титульном листе не ставится.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1  
Расчеты величины гидростатического давления 
воды, притоков воды и времени затопления 
выработок при внезапных прорывах воды

Цель работы – научиться рассчитывать величины гидростатического 
давления воды, притоков воды и времени 
затопления выработок при внезапных прорывах воды, а также 
изучить существующие методики определения притоков 
воды при внезапных прорывах.

Общие теоретические положения

Гидростатическое давление – давление вследствие силы 

тяжести находящейся в равновесии жидкости в любой точке 
внутри этой жидкости. Оно увеличивается пропорционально 
глубине жидкости, так как чем глубже погружено тело в воде, 
тем больше вес жидкости, который действует на ту же поверхность.

Гидростатическое давление определяется основным 

уравнением гидростатики

 
г
0,
р
g h
p
= r⋅
⋅
+
 
(1.1)

где рг – гидростатическое давление, Па; r – плотности 

жидкости, кг/м3; р0 – внешнее давление, Па. Принимается 
равным атмосферному давлению (р0 = 101 325 Па); g – ускорение 
свободного падения, м/с2, g = 9,81 м/с2; h – глубина 
по жидкости, м.

При ликвидации внезапных прорывов воды в горные 

выработки шахт очень важно знать притоки воды из прорывов, 
а также время затопления горных выработок шахты, 
от величины которых в значительной мере зависит выбор 
того или иного метода их ликвидации.

Методика определения притоков воды 
при внезапных прорывах

Определение притоков воды при внезапных прорывах 

в горные выработки приближенно производится:
1) по объему затопленных выработок;
2) по подъему воды в выработках;
3) по скорости течения воды в выработках.
Определение притоков воды по объему затопленных 

выработок производится в случаях, когда шахтный водоотлив 
не справляется с откачкой притока воды из прорыва и 
горные выработки частично или полностью бывают затоплены. 
В рассматриваемых условиях приток воды из прорыва 
может быть определен по формулам (м3/ч):
при отсутствии водоотлива

 
3
пр
, 
;
м
ч
W
q
q
= t
−
 
(1.2)

при работе водоотлива

 
3
пр
0
н, 
,
м
ч
W
q
q
q
n
t
′
=
+
−
⋅
 
(1.3)

где W – объем затопленных выработок, м3 (определяемый 
по планам горных работ); t – время от начала прорыва 
воды до момента определения притока ее, ч; q – нормальный 
приток воды в горные выработки, м3/ч; q0 – производительность 
одного насоса, м3/ч; nн – число насосов, занятых откачкой 
воды.

Общий приток воды в горные выработки

 
3
общ
пр, 
,
м
ч
Q
q
q
=
+
 
(1.4)

и, соответственно, определяется по формулам

при отсутствии водоотлива

 
3
, 
;
м
ч
W
Q
= t
 
(1.5)

при работе водоотлива

 
3
0
н, 
.
м
ч
W
Q
q
n
′ = t
+
⋅
 
(1.6)

Определение притоков воды по подъему ее уровня в горных 
выработках производится в случаях, когда шахтный водоотлив 
справляется, а также когда он и не справляется с откачкой 
дополнительного притоки воды из прорыва. Приток воды 
из прорыва, м3/ч, в этих случаях определяется по формулам:
при отсутствии водоотлива

 
(
)
2
1
3
пр
з.п

60
, 
;
м
ч
h
h
W
q
a l
q
t

−
=
⋅ −
∑
 
(1.7)

при работе водоотлива

 
(
)
2
1
3
пр
0
н
з.п

60
, 
.
м
ч
h
h
W
q
a l
q
q
n
t

−
′
=
⋅ −
+
⋅
∑
 
(1.8)

В формулах (1.7) и (1.8)

 
2
1
1
2
2
3
3
...
, 
м ,
n
n
a l
a
l
a
l
a
l
a
l
⋅ =
⋅
+
⋅
+
⋅
+
+
⋅
∑
 
(1.9)

где a1, a2, a3, …, an – средняя ширина соответствующих 

затапливаемых горных выработок, м; l1, l2, l3, …, ln – длила 
соответствующих затапливаемых горизонтальных горных 
выработок, м; h1 – высота уровня воды в горных выработках 
в начале определения притока, м; h2 – высота уровня воды 
в горных выработках в конце определения притока, м; tз.п – 
время замера притока воды, мин.