ΓΕΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ ΑΝΟΙΚΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗΣ ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΗΣ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΟΥ

Transcript

1 ΓΕΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ ΑΝΟΙΚΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗΣ ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΗΣ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΟΥ Εισαγωγή Όπως είναι γνωστό στις ανοικτές µεταλλευτικές εκµεταλλεύσεις εκτός από την εισροή εντός αυτών των ατµοσφαιρικών κατακρηµνισµάτων και πιθανώς µέρους των επιφανειακών απορροών των γύρω περιοχών, συχνά αντιµετωπίζονται σοβαρά προβλήµατα και από τα υπόγεια νερά. Σκοπός της εισήγησης αυτής είναι να δείξει ακριβώς τη χρησιµότητα της γνώσης των υδρογεωλογικών συνθηκών µιας περιοχής στην διάνοιξη και λειτουργία µιας ανοικτής επιφανειακής εκµετάλλευσης ενός κοιτάσµατος. Η γνώση των συνθηκών αυτών επιτρέπει τον υπολογισµό των αποθεµάτων νερού, των συνθηκών ροής, των χωροχρονικών µεταβολών τους και βοηθάει στην κατανόηση των προβληµάτων που εµφανίζονται κατά τη διάρκεια των εργασιών εκµετάλλευσης του ορυκτού πόρου, τα οποία συνδέονται µε τα υπόγεια νερά. Είναι προφανές ότι οι τοπικές συνθήκες ροής του υπόγειου νερού σε µια µεταλλευτική περιοχή γίνονται καλύτερα κατανοητές υπό το φως των υφισταµένων υδρογεωλογικών συνθηκών της περιβάλλουσας ευρύτερης έκτασης. Επίδραση του υπόγειου νερού στην επιφανειακή µεταλλευτική δραστηριότητα. Προφανώς οποιαδήποτε µεταλλευτική δραστηριότητα διαταράσσει τον υδρολογικό κύκλο µιας περιοχής. Λόγω των εισροών των επιφανειακών και υπόγειων νερών µέσα στους χώρους της εκµετάλλευσης παρουσιάζονται αρνητικά φαινόµενα τόσο στις επιφανειακές όσο και στις υπόγειες µεταλλευτικές εργασίες, φαινόµενα που µπορούν να καταστήσουν ακόµη και απαγορευτική την εκµετάλλευση του ορυκτού πόρου λόγω τεχνικών και οικονοµικών προβληµάτων. Τα υπόγεια νερά έχουν τη δυνατότητα να παρακωλύουν τις µεταλλευτικές δραστηριότητες σε συγκεκριµένες περιοχές, µε πληµµύρες π.χ. στις ανοικτές εκσκαφές, καθώς και προβλήµατα ευστάθειας των πρανών της εκσκαφής και της απόθεσης των στείρων. Πρωταρχικώς εποµένως στόχος της εφαρµογής της επιστήµης της υδρογεωλογίας στις ανοικτές εκσκαφές, είναι να βοηθήσει στην αναζήτηση της τεχνικοοικονοµικά βέλτιστης λύσης για την σωστή εκµετάλλευση και ασφάλεια του µεταλλείου αφαιρώντας στο µέγιστο δυνατό βαθµό τις αρνητικές επιδράσεις των επιφανειακών και υπόγειων νερών στις µεταλλευτικές δραστηριότητες. Στη συνέχεια παρατίθενται επιγραµµατικά οι επιδράσεις του υπόγειου νερού σε κάθε µια από τις λειτουργίες και παραµέτρους της επιφανειακής µεταλλευτικής δραστηριότητας.

2 Γεωτεχνική ασφάλεια Ο όρος αυτός ερµηνεύεται ως εξασφάλιση της ευστάθειας των πρανών της ανοικτής εκσκαφής, τόσο των πλευρικών όσο και του µετώπου, εξασφάλιση της ευστάθειας των πρανών των αποθέσεων των στείρων, προστασία της εκσκαφής από εισροές νερού και πληµµύρες, εξασφάλιση της φέρουσας ικανότητας των δαπέδων εκµετάλλευσης και διάνοιξης κ.λ.π. Το υπόγειο νερό έχει καθαρά αρνητική επίδραση όσον αφορά την γεωτεχνική ασφάλεια. Σχήµα 1 : Απλοποιηµένο µοντέλο ευστάθειας πρανούς 1) Υποτιθέµενη επιφάνεια αστοχίας 2) Βάρος φέτας υπερκείµενης της επιφάνειας αστοχίας 3) Συνιστώσα του βάρους κάθετη στην επιφάνεια αστοχίας 4) Συνιστώσα του βάρους παράλληλη στην επιφάνεια αστοχίας 5) Αντιστέκουσες δυνάµεις: δυνάµεις τριβής και συνοχής Το υπόγειο νερό προωθεί την αστάθεια των πρανών καθόσον αυξάνει τις κινητήριες δυνάµεις, εις βάρος των σταθεροποιητικών, αντιστεκουσών δυνάµεων (Σχήµα 1). Επίσης προκαλεί αύξηση των δυνάµεων ροής κατά τη φυσική αποστράγγιση του µέσα στην εκσκαφή. Συνεπώς, για µια δοθείσα και προκαθορισµένη για διάφορους λόγους γωνία κλίσης του πρανούς, ένα αποστραγγισθέν πρανές είναι περισσότερο ευσταθές από ένα κορεσµένο. Αυτό φαίνεται παραστατικότατα σ ένα διάγραµµα του KENNEY (1972) (Σχήµα 2) που απεικονίζει την επίδραση της αποστράγγισης διαφόρων υλικών στην γωνία κλίσης µε την οποία µπορούν να διατηρηθούν σε ισορροπία τα πρανή τους. Στο διάγραµµα αυτό δίδονται δύο καµπύλες. Η µια αντιστοιχεί στην φυσική αποστράγγιση, όταν δηλαδή το υπόγειο νερό ρέει προς το πρανές και η άλλη αντιστοιχεί σε τέλεια αποστράγγιση κατά την οποία όλο το υπόγειο νερό αποκλίνει µακριά από το πρανές. 2

3 Σχήµα 2 : Επίδραση της αποστράγγισης στο σχεδιασµό της γωνίας κλίσης του πρανούς της εκσκαφής (KENNEY, 1972) α) ιογκωµένη άργιλος β) Άργιλος γ) Άµµος A) Τέλεια αποστράγγιση B) Φυσική αποστράγγιση Εξ αιτίας του υπόγειου νερού είναι δυνατόν επίσης να προκληθεί ανύψωση και διάρρηξη του δαπέδου λόγω υδροστατικής πίεσης υποκείµενου υδροφόρου ορίζοντα. Εξόρυξη και εκρηκτικά Η ύπαρξη υπόγειου νερού µπορεί να έχει αρνητικές επιδράσεις στις εργασίες εξόρυξης, όταν αυτή γίνεται µε τη βοήθεια εκρηκτικών υλών (δηλ. στην διάτρηση, γόµωση και πυροδότηση των διατρηµάτων). Αυτές είναι: Πρόκληση καταπτώσεων των τοιχωµάτων των διατρηµάτων που οδηγούν στην καταστροφή τους. Μεγιστοποίηση της δυναµικής της έκρηξης. Αύξηση του κόστους των εκρηκτικών, καλωδίων και συνδέσεων. Χρονοβόρα γόµωση. 3

4 Μεταφορά Απόθεση και Επεξεργασία αγόνων υλικών Η ύπαρξη νερού κατά τις διεργασίες αυτές : Αυξάνει το κόστος µεταφοράς. Προωθεί την αστάθεια τόσο της εσωτερικής όσο και της εξωτερικής απόθεσης των στείρων. Επιβάλλει µια πρόσθετη επεξεργασία και ανακατανοµή των αγόνων υλικών προς επίτευξη της ευστάθειας της απόθεσης και συνεπώς µείωση της παραγωγικότητας. Μεταφορά και επεξεργασία µεταλλεύµατος Η ύπαρξη νερού κατά τις διεργασίες αυτές προκαλεί : Αύξηση του κόστος µεταφοράς. ηµιουργία καθυστερήσεων και φθορών κατά την µεταφορά. Πιθανή η αναγκαιότητα ξήρανσης του µεταλλεύµατος. Οικονοµικότητα, Ασφάλεια, Λειτουργικότητα και Παραγωγικότητα της Εκµετάλλευσης Το υπόγειο νερό επιβάλλει µια µεγαλύτερη σχέση αποκάλυψης. Μείωση των δραστηριοτήτων δεδοµένου εξοπλισµού σε κάθε βαθµίδα. Μη ικανοποιητική λειτουργία βαρύ εξοπλισµού κάτω από λασπώδεις και υγρές συνθήκες. Αύξηση του κόστους συντήρησης του εξοπλισµού αυτού. Πρόκληση σηµαντικών καθυστερήσεων, απώλειες µεταλλεύµατος και εξοπλισµού λόγω κατολισθήσεων. Μετά από τα παραπάνω συµπεραίνεται ότι τα συστήµατα αποστράγγισης, για τη λειτουργία της συνεχούς ανοικτής εκµετάλλευσης (STRIP MINING), θα πρέπει να έχουν τρεις στόχους 1) να ταπεινώνουν τον υδροφόρο ορίζοντα πίσω από το πρανές 2) να αναπτύσσουν ικανοποιητικές δυνάµεις ροής προς την αντίθετη από την εκσκαφή κατεύθυνση και 3) να αποσυµπιέζουν τον υποκείµενο του δαπέδου υδροφόρο ορίζοντα. Ο υπολογισµός του κόστους των επιπτώσεων από τη µη αποστράγγιση είναι αναγκαίος για να συγκριθεί µε το κόστος της άντλησης και ιδιαίτερα να διαπιστωθεί εάν η σταδιακή αποστράγγιση, µε τις ευεργετικές επιδράσεις της µπορεί να δικαιολογηθεί οικονοµικά. Μεγάλης κλίµακας αποστράγγιση θα εµπλέξει αναγκαστικά λογιστικές θεωρήσεις για την ελαχιστοποίηση της αλληλεπίδρασης µεταξύ των µεταλλευτικών εργασιών και της εγκατάστασης, λειτουργίας και συντήρησης των συστηµάτων αποστράγγισης. Αν και τα συστήµατα αυτά έχουν σκοπό την τροποποίηση των συνθηκών υδροφορίας µε την προχώρηση των µεταλλευτικών εργασιών, µερικές λειτουργίες αποστράγγισης πρέπει να ακολουθούν και να συντηρούνται στη γειτονιά του µετώπου εκµετάλλευσης. Μεταξύ των παραγόντων που απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή είναι ο χρόνος πτώσης της στάθµης, οι ρυθµοί αποκάλυψης, οι απαιτήσεις σε ενέργεια κ.λ.π. 4

5 Επίδραση της επιφανειακής µεταλλευτικής δραστηριότητας στα αποθέµατα του υπόγειου νερού Το υψηλό επίπεδο γνώσεων που αφορούν τις υδρογεωλογικές συνθήκες ενός κοιτάσµατος είναι χρήσιµο και απαραίτητο όχι µόνο για να εξασφαλίσουµε ικανοποιητικές συνθήκες για την εκµετάλλευση του ορυκτού πόρου, αλλά επίσης για την µελέτη των αλλαγών στην οικολογία του πεδίου. Ο παράγων αυτός δεν είναι αµελητέος γιατί τα υπόγεια νερά καλύπτουν σήµερα σηµαντικό ποσοστό των υδατικών αναγκών του ανθρώπου. Όλες οι βιοµηχανικές χώρες αντιµετωπίζουν το πρόβληµα των σταθερά αυξανόµενων απαιτήσεων τους για νερό, η λύση του οποίου οδηγεί σε µια εκ των προτέρων µεγαλύτερη και σωστότερη χρήση των φυσικών αποθεµάτων νερού. Το υπόγειο νερό είναι η κύρια πηγή προµήθειας νερού υψηλής ποιότητας για ύδρευση, άρδευση και βιοµηχανική χρήση, όµως σήµερα περισσότερο παρά ποτέ άλλοτε η ροή του επηρεάζεται από διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες. Από τη στιγµή που τµήµατα µεγάλων επιφανειακών µεταλλείων κείνται κάτω από τον υδροφόρο ορίζοντα, το σχήµα της πιεζοµετρικής επιφάνειας του τοπικού υδροφόρου ορίζοντα αλλοιώνεται κατά την εκµετάλλευση του κοιτάσµατος. Ενώ το ορυχείο λειτουργεί, το νερό εισερχόµενο σ αυτό αντλείται έξω απ αυτό και διοχετεύεται σε ρυάκια και λίµνες. Η ανοικτή εκσκαφή γίνεται έτσι ένα µεγάλων διαστάσεων όρυγµα άντλησης εξ αιτίας της οποίας, δηµιουργείται µια πιεζοµετρική επιφάνεια που κλίνει προς το ορυχείο και διατηρεί τη ροή του υπόγειου νερού προς αυτό. Το κωνικό σχήµα της πιεζοµετρικής επιφάνειας γύρω από το ορυχείο είναι γνωστό ως "κώνος αποσυµπίεσης" ή "κώνος ταπείνωσης" ή "κώνος επιρροής" (Σχήµα 3). Όταν το ορυχείο εγκαταλειφθεί και σταµατήσουν οι αντλήσεις, η εκσκαφή θα πληρωθεί από το υπόγειο νερό και θα αποκατασταθεί πάλι ένα επίπεδο ισορροπίας του νερού. Σχήµα 3 : Περίπτωση υπό πίεση υδροφόρου ορίζοντα 1) Κώνος ταπείνωσης λόγω της άντλησης πριν από την διάνοιξη εκσκαφής. 2) Ελεύθερη επιφάνεια µετά την διάνοιξη της εκσκαφής. 3) Κώνος ταπείνωσης λόγω άντλησης µετά την διάνοιξη εκσκαφής. 5

6 Έτσι τα κυριότερα φαινόµενα που παρατηρούνται µε την εξέλιξη της εξορυκτικής δραστηριότητας αλλά και της αναγκαίας γι αυτήν αποστράγγισης είναι : Μείωση της παροχής ή και αποξήρανση φυσικών πηγών και υδροληπτικών έργων. Εντονότερη διήθηση του νερού από ποτάµια ή λίµνες που µπορεί να οδηγήσει και σε εποχιακή αποξήρανση τους. ιαφορικές καθιζήσεις λόγω συνίζησης των αποστραγγγισθέντων χαλαρών σχηµατισµών. Μείωση της υγρασίας των εδαφών. Ρύπανση των υπόγειων νερών. Υπερβολική ανύψωση της πιεζοµετρικής επιφάνειας, στο χώρο της απόθεσης, σε σχέση µε το σηµείο που αυτή βρισκόταν στην φυσική κατάσταση του αδιατάρακτου εδάφους. Όπως έχουµε προαναφέρει τα αποθέµατα του υπόγειου νερού χρειάζονται σωστή διαχείριση η οποία είναι και η µοναδική λύση στα περισσότερα από τα προαναφερθέντα περιβαλλοντικά προβλήµατα. Συστήµατα αποστράγγισης Το σύστηµα αποστράγγισης είναι ένα πολύ σηµαντικό τµήµα των έργων ενός επιφανειακού µεταλλείου που διανοίγεται κάτω από την υδροστατική στάθµη του υπόγειου νερού. Σε πολλές περιπτώσεις η δυνατότητα µιας ικανοποιητικής αποστράγγισης είναι ένας οριακός παράγοντας στη διάνοιξη του µεταλλείου. Σε πολλές περιπτώσεις το σύστηµα αποστράγγισης επηρεάζει άµεσα και το σχεδιασµό της εκµετάλλευσης. Οι µέθοδοι αποστράγγισης περιλαµβάνουν ένα µεγάλο εύρος τρόπων αποµόνωσης του ορυχείου από τα υπόγεια νερά, όπως : Υδραυλική προστασία µε υπερεντατικές αντλήσεις σε γεωτρήσεις γύρω από την εκσκαφή και φράγµατα. ηµιουργία αποστραγγιστικών τάφρων εντός και εκτός του ορυχείου. Αντλήσεις από αντλιοστάσια εντός των εκσκαφών. Απόκλιση του νερού σε υπόγειες δεξαµενές µε φρέατα. Οριζόντιες αποστραγγιστικές στοές και γεωτρήσεις. Απόφραξη µε γόµωση των υδροφόρων ρωγµών, εισάγοντας χηµικά πρόσθετα στις διαρρήξεις του πετρώµατος. Επενδύσεις αργίλου. Στεγανά τοιχώµατα. Υπόγεια διαφράγµατα. Στοές και φρέατα αποστράγγισης. Παρέκκλιση της κοίτης ποταµών και υδατορευµάτων κ.λ.π. 6

7 Η επιλογή της µεθόδου ή του συνδυασµού των µεθόδων εξαρτάται από το κόστος της κάθε µιας σε σχέση µε την οικονοµία που παρέχει λόγω της αποστράγγισης. Παρακάτω θα ασχοληθούµε εκτενέστερα µε την µέθοδο της υδραυλικής προστασίας, γιατί είναι η ευρύτερα χρησιµοποιούµενη µέθοδος αποστράγγισης ανοικτών εκσκαφών. Εφαρµογή της υδραυλικής προστασίας Τα φρέατα αποστράγγισης πρέπει να σχεδιασθούν για να υποβιβάσουν τη στάθµη του υδροφόρου ορίζοντα για όσο χρονικό διάστηµα απαιτεί το έργο, όσο πιο οικονοµικά και γρήγορα είναι δυνατόν και να διατηρήσει τη στάθµη αυτή κατά τη διάρκεια της εκµετάλλευσης. Τα φρέατα οµαδοποιούνται το ένα κοντά στο άλλο ώστε να παρουσιάζουν ένα φαινόµενο επικάλυψης των επιδράσεων τους και να επιφέρουν ένα πιο ενεργό υποβιβασµό της στάθµης του υδροφόρου ορίζοντα από ότι ένα µοναδικό φρέαρ. Η υδραυλική προστασία µπορεί να χρησιµοποιηθεί για αποστράγγιση πρακτικά κάτω από όλες τις υδρογεωλογικές συνθήκες (ελεύθερος ή και υπό πίεση υδροφόρος ορίζοντας, διαπερατότητας λόγω πορώδους ή και λόγω διακλάσεων, όταν το σύστηµα των διακλάσεων είναι καλώς διασυνδεµένο). Γενικά για την υδραυλική προστασία δηµιουργείται ένα σύστηµα γεωτρήσεων (Σχήµα 4) που βρίσκονται κοντά η µία µε την άλλη και τοποθετείται στη κοντινότερη δυνατή απόσταση από το άκρο ή από το κέντρο του χώρου που θέλουµε να αποστραγγίσουµε. Σχήµα 4 : Κλειστή υδραυλική προστασία ανοικτής εκσκαφής 7

8 Συχνά είναι δυνατόν να συναντηθεί ένα µη κλειστό υδραυλικό σύστηµα προστασίας (Σχήµα 5). Το σύστηµα αυτό παρουσιάζει σηµαντική οικονοµία εγκατάστασης µε ασήµαντη αύξηση κόστους λειτουργίας. Μπορεί να εφαρµοσθεί κατ αρχάς για την αποστράγγιση περιοχών µε σηµαντικές διαστάσεις προς µια κατεύθυνση. Η µη κλειστή υδραυλική προστασία, τοποθετηµένη κατά µήκος της µεγαλύτερης πλευράς της περιοχής που θέλουµε να αποστραγγιστεί, συνήθως εξασφαλίζει την απαιτούµενη µείωση της πιεζοµετρίας και προς την κατεύθυνση της µικρότερης διάστασης. Στη περίπτωση µικρής εισροής υπόγειου νερού µέσα στην αποστραγγιζόµενη περιοχή είναι πιο πρόσφορο να προτιµηθεί η µη κλειστή προστασία. Σχήµα 5 : Ανοικτή υδραυλική προστασία ανοικτής εκσκαφής Είναι αποδεδειγµένο ότι σε όλες τις προαναφερθείσες περιπτώσεις η σειρά των γεωτρήσεων που δηµιουργούν το υδραυλικό φράγµα, πρέπει να τοποθετείται στην πλευρά προς την οποία προϋπάρχει εισροή υπόγειου νερού. Εάν η εισροή αυτή κατευθύνεται αντίθετα προς την κατεύθυνση των µεταλλευτικών εργασιών, η υδραυλική προστασία ίσως χρειασθεί να τοποθετηθεί επανειληµµένα σ ένα πεδίο, µπροστά από το εκάστοτε µέτωπο του ορυχείου. Ο ρυθµός της υπόγειας εισροής, µαζί µε τις εισροές του επιφανειακού νερού και των ατµοσφαιρικών κατακρηµνισµάτων µέσα στην περίµετρο του ορυχείου, υπαγορεύουν το ρυθµό λειτουργίας των αντλιών για να αποφευχθεί πληµµύρα. Αν είναι επιθυµητό να ταπεινωθεί η πιεζοµετρία του υδροφορέα κάτω από το εκάστοτε επίπεδο εκµετάλλευσης, είναι αναγκαίο να συνυπολογισθεί και η διάσταση του χρόνου. Σε µια ανασκόπηση των περιπτώσεων ορυχείων µε προβλήµατα νερού είναι εντυπωσιακός ο µεγάλος αριθµός των περιπτώσεων στις οποίες προέκυψαν επιπρόσθετες δαπάνες λόγω µη ικανοποιητικού χρόνου ανάπτυξης των έργων αποστράγγισης. Όταν αρχίσει η αποστράγγιση, κατ αρχάς ταπεινώνεται η πιεζοµετρία στη γειτονιά του ορυχείου, µε περιµετρικά φρέατα στα οποία γίνονται αντλήσεις. Ο ρυθµός ανανέωσης 8

9 εξαρτάται από τα κατακρηµνίσµατα και τη διαπερατότητα. Εάν η άντληση ξεπερνά την ανανέωση του υπόγειου νερού τότε ταπεινώνεται η στάθµη, του υδροφόρου ορίζοντα αλλά ο υδροφόρος ορίζοντας πρέπει να αποστραγγιστεί σε µια διαρκώς αυξανόµενη περιοχή. Ο ρυθµός άντλησης και λιγότερο ο ρυθµός ανανέωσης του υπόγειου νερού δίνει το ρυθµό που υποβιβάζεται η στάθµη. Ο µέγιστος δυνατός ρυθµός άντλησης µετά τον αναγκαίο υποβιβασµό εξαρτάται από το ρυθµό πλευρικής ροής για τον οποίο µιλήσαµε προηγουµένως. Η µείωση της στάθµης του υδροφόρου ορίζοντα απαιτεί µεγαλύτερο ρυθµό άντλησης παρά αυτόν που απαιτείται για να διατηρηθεί η στάθµη σε µια χαµηλότερη θέση. Σε καλής διαπερατότητας υδροφόρα στρώµατα, όπου αντλούνται µεγάλες ποσότητες νερού και οι κώνοι επίδρασης είναι αβαθείς, για την αναγκαία πτώση της στάθµης απαιτείται ένας µεγάλος αριθµός γεωτρήσεων της υδραυλικής προστασίας. Αυτό γίνεται περισσότερο κατανοητό στη περίπτωση κλειστής προστασίας για αποστράγγιση µεγάλων περιοχών. Στην περίπτωση αυτή για την αναγκαία πτώση της στάθµης µέχρι το κεντρικό τµήµα της περιοχής η προστασία συµπληρώνεται µ ένα σύστηµα από αβαθείς γεωτρήσεις που ανορύσσονται στο χαµηλότερο επίπεδο του ορυχείου που έχει ήδη αποστραγγιστεί µε τις αντλήσεις από τις περιφερειακές γεωτρήσεις, στη συνέχεια δε αντλούνται κι αυτές για να συνδράµουν στη διατήρηση της χαµηλής στάθµης των υπόγειων νερών. Για αποστράγγιση µικροστρωµάτων ή ανοικτών εκσκαφών µικρού προφίλ είναι δυνατόν να χρησιµοποιηθεί ένα σύστηµα από οριζόντιες γεωτρήσεις. Τέλος οι αποστραγγιστικές τάφροι πλεονεκτούν ως συµπληρωµατικό σύστηµα αποστράγγισης. Κάτω από ειδικές υδρογεωλογικές συνθήκες γίνεται µια προσπάθεια να χρησιµοποιηθεί µια εναλλακτική υδραυλική προστασία µε διοχέτευση του νερού ενός υδροφόρου στρώµατος σ ένα άλλο βαθύτερο. Οι τεχνικές σταδιακής αποστράγγισης χρησιµοποιούνται επιτυχώς σε διάφορες επιφανειακές εκµεταλλεύσεις και αποδεικνύεται ότι η µέθοδος έχει πολλά πρακτικά πλεονεκτήµατα. Άσχετα µε την µέθοδο εκµετάλλευσης είναι ουσιαστικό η στάθµη του υδροφόρου ορίζοντα να διατηρείται σε κάποιο επίπεδο µε την προχώρηση του επιπέδου εκσκαφής. Η µελέτη λοιπόν µιας τέτοιας µεθόδου αποστράγγισης έχει σαν βασικό στόχο την διερεύνηση της ικανότητας άντλησης και τον καθορισµό των καλύτερων σηµείων άντλησης, ώστε το νερό να αφαιρείται µε το ελάχιστο κόστος. Στα συµπεράσµατα της παραγράφου αυτής για την εφαρµοσιµότητα της υδραυλικής προστασίας στην αποστράγγιση του µεταλλείου, είναι αναγκαίο να επεξεργαστούµε µια οικονοµική θεώρηση του όλου έργου. Μια υδραυλική προστασία σε σύγκριση µε άλλες µεθόδους αποµόνωσης του µεταλλείου από το υπόγειο νερό και κάτω από τις ίδιες συνθήκες υδροφορίας, παρουσιάζει χαµηλότερο κόστος επένδυσης, αλλά υψηλότερο κόστος λειτουργίας που οφείλεται στην συνεχή άντληση. Στις περισσότερες περιπτώσεις το κόστος λειτουργίας µπορεί να αντισταθµιστεί από το όφελος που προκύπτει µε τη 9

10 διάθεση του νερού που αντλείται (και που δεν είναι συνήθως µολυσµένο εξαιτίας της εκµετάλλευσης) για υδροδότηση, για άρδευση ή βιοµηχανική χρήση. Εποµένως ο ενεργός έλεγχος του νερού όχι µόνον εξασφαλίζει ασφάλεια στις µεταλλευτικές εργασίες αλλά προµηθεύει µε νερό καλής ποιότητας και σταθερής παροχής για διάφορες χρήσεις. Εν τούτοις η ενεργός υποβίβαση της πιεζοµετρίας επιδρά στις ποσότητες του υπόγειου νερού και έτσι δηµιουργεί ένα αξιοσηµείωτο πλήγµα στο περιβάλλον. Εάν συνεχώς αντλούνται µεγάλες ποσότητες νερού φθάνουµε σε ένα οριακό βάθος στο οποίο το κόστος, οι τεχνικές και περιβαλλοντολογικές δυσκολίες συνοδευόµενες µε τον έλεγχο των εισροών, υπερσκελίζουν τα πλεονεκτήµατα της µεθόδου. Οµοίως είναι δυνατόν να συνδυαστεί µια υδραυλική προστασία µε όλες τις άλλες µεθόδους της δραστικής και παθητικής αποµόνωσης του µεταλλείου από τα υπόγεια νερά. Ένας συνδυασµός της υδραυλικής προστασίας µε µια συµπληρωµατική µέθοδο αποστράγγισης µειώνει συνήθως την ακτίνα επίδρασης. Η ακτίνα αυτή είναι πολύ µεγάλη σε περιοχές µε µικρά δυναµικά αποθέµατα. Εάν υπάρχουν περιοχές, µέσα σε µια πιθανή ακτίνα επιρροής, που πρέπει να προστατευθούν από τον υποβιβασµό της στάθµης, είναι δυνατόν να γίνει συνδυασµός της υδραυλικής προστασίας µε "υδραυλικά φράγµατα". Τα "φράγµατα" δηµιουργούνται µε γεωτρήσεις εµπλουτισµού, µέσα στις οποίες διοχετεύεται το νερό που αντλείται από την υδραυλική προστασία. Έτσι µικραίνει ο κώνος επιρροής που οφείλεται στην αποστράγγιση του µεταλλείου. Η προστασία αυτή µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε πολλές περιπτώσεις µε το υψηλό κόστος της ελαφρά αυξανόµενης δυναµικότητας στις γεωτρήσεις της υδραυλικής προστασίας. Ανακεφαλαιώνοντας αναφέρουµε ότι από την µέχρι σήµερα εµπειρία αποδεδειγµένα πλεονεκτήµατα της σταδιακής αποστράγγισης µε τη µέθοδο της υδραυλικής προστασίας είναι τα εξής : 1) Μείωση της µόλυνσης των υπόγειων νερών, µια που διακόπτεται ή ελαχιστοποιείται η εισροή τους µέσα στην ανοικτή εκµετάλλευση. 2) ιάθεση του νερού για διάφορες χρήσεις µε µικρό κόστος που αντισταθµίζει το κόστος λειτουργίας. 3) Βελτίωση της ευστάθειας των πρανών λόγω της µείωσης της πίεσης του νερού κατά την προχώρηση της εκσκαφής, µε αποτέλεσµα ασφαλέστερες συνθήκες εργασίας. 4) Μείωση του κόστους µεταφοράς στείρων και µεταλλεύµατος και λιγότερα προβλήµατα όσον αφορά τον εµπλουτισµό του µεταλλεύµατος, λόγω της ελάττωσης της περιεχόµενης εντός αυτών υγρασίας. 5) Μείωση του κόστους εκρηκτικών. 6) Η µέθοδος είναι περισσότερο αποδοτική από αυτήν της άντλησης µέσα από την εκσκαφή, η οποία παρενοχλεί την κίνηση των µηχανηµάτων και την µέθοδο εργασίας µε την ανάγκη για δηµιουργία αντλιοστασίων και αγωγών µεταφοράς και κατάθλιψης του νερού έξω από το χώρο των εργασιών. 10

11 7) Οι ηλεκτρικές υποβρύχιες αντλίες µέσα σε γεωτρήσεις έχουν το χαµηλότερο κόστος σε εργατοώρες από άλλους τύπους άντλησης, δεδοµένου ότι λειτουργούν συνεχώς µε την λιγότερη δυνατή επίβλεψη. Σχεδιασµός µελέτης αποστράγγισης Η αποστράγγιση και ο έλεγχος των πληµµύρων πρέπει να λαµβάνονται υπόψη από τον µηχανικό σχεδίασης της εκµετάλλευσης στα αρχικά στάδια της. Η αναγνώριση των πιθανών προβληµάτων που συνδέονται µε τα υπόγεια νερά και η εφικτότητα λύσης τους είναι µια µη δαπανηρή προφύλαξη. Στη σχεδίαση των µελλοντικών επιφανειακών εκσκαφών είναι πάντοτε αναγκαία µια λογική εκτίµηση του όγκου και των παροχών του σώµατος του υπόγειου νερού µέσα στο οποίο θα αναπτυχθεί το ορυχείο. Βάσει της εκτίµησης αυτής θα προγραµµατισθούν τα µέτρα προστασίας της εκσκαφής. Σε µια λεπτοµερή µελέτη αποστράγγισης των επιφανειακά εκµεταλλευόµενων µεταλλευτικών περιοχών, πριν, κατά τη διάρκεια και µετά την εκµετάλλευση πρέπει να περικλείονται οι κάτωθι επιµέρους µελέτες : 1) Πλήρης υδροµετεωρολογική µελέτη της περιοχής. 2) Πλήρης υδρολογική µελέτη. 3) Μια σε βάθος υδρογεωλογική µελέτη. 4) Μελέτη υδροχηµείας. 5) Μελέτη εκτίµησης των υδραυλικών παραµέτρων του πεδίου. 6) Σχεδιασµός των έργων αποστράγγισης µε βάση κυρίως την πρόβλεψη της χωροχρονικής εξέλιξης της πιεζοµετρίας που µπορούµε να κάνουµε επεξεργαζόµενοι τα αποτελέσµατα ενός µαθηµατικού οµοιώµατος (µοντέλου) των υδροφορέων. 7) Περιβαλλοντολογική µελέτη. 11