Оценка гидрогеологических и инженерно-геологических условий Стойленского месторождения

      H_Г=h_p+ z=7+25=32м. 

      Вода  при движении обладает и кинетической энергией, доля которой оценивается величиной скоростного напора (или скоростной высотой) h_v. 

                 u²        0.66²      (0.66/86400)²     

 h_v= = =                =3.2^.10^-12м,

           2g        20.8              20 

где u – действительная скорость движения воды, размерность которой при расчетах переводится в м/с. 

      Тогда H_Г=h_p+ z+ h_v=32+3,2^.10^-12 м, 

где h – высота столба воды в выработке с проницаемыми стенками или дном, измеряемая от дна выработки, z- это геометрическая высота от дна выработки до горизонтальной плоскости сравнения напоров.

      Т. к. скоростная высота слишком мала и  стремиться к нулю, то ею можно пренебречь. 
 
 
 
 
 
 
 

     Движение  подземных вод. 

I. Движение подземных вод в напорном пласте. 

     Рассчитаем  приток воды НВГ в подземную выработку  шириной В=100м, находящуюся между скважинами   и   и вскрывающую водоносный пласт трещиноватых известняков на всю его мощность т.

     Определяем  расход потока с учетом действительной скорости движения вод 

            mBk_ф(H₁-H₂)               6 ^.100^{. .}  12(171-170)

      Q=       =m^.B^.u= =2250 м³/сут.

                  l ^.m 320 ^.0.01 

     Расход  потока на его ширине, равной единице, называется единичным расходом и обозначается q. Для нашей выработки определяем q на 1 погонный метр: 

           mk_ф(H₁-H₂)            B           6 ^. 12(171-170)

      q= = m u= = 22.5 м³/сут.

               l ^.m 100              320 ^. 0.01 

     Единичный расход позволяет оперативно определить приток воды в выработку при проходке и вовремя вводить в действие откачивающее оборудование. Например. Если за смену пройдено 6 м штрека, то дополнительный расход составит  

     Q=q6=22.5 ^. 6=135 м³/сут. 

     Уравнение депрессионной кривой   

               x                          160

      Н=Н₁- (H₁-H₂)=171- (171-170)=170,5 м;

                  l                           320 

                  x                           120

      Н=Н₁- (H₁-H₂)=171- (171-170)=170,63 м;

                  l                           320 

                 x                            80

      Н=Н₁- (H₁-H₂)=171- (171-170)=170,75 м;

                  l                           320 
 

                  x                           40

      Н=Н₁- (H₁-H₂)=171- (171-170)=170,88 м;

                  l                           320 

                  x                           20

      Н=Н₁- (H₁-H₂)=171- (171-170)=170,94 м.

                  l                           320 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Таким образом, депрессионная кривая подземных вод для данного примера является прямой линией, что свидетельствует об установившемся режиму движения подземных вод. 
 
 
 
 
 
 
 

II. Движение подземных вод в безнапорном пласте. 

     Определяем  приток воды в траншею длиной 100 м, пройденную перпендикулярно направлению фильтрации между скважинами  и   до плотных глин московского возраста.

     Расход  потока при его ширине В равен с учетом фактической (действительной) скорости движения воды в БВГ 

                    Bk_ф(H₁²-H₂²)       100 ^. 5(176²-175²)

      Q=qB=  = =11546,1 м³/сут.

                      2l ^. m 2 ^. 380  ^. 0.02 

     Уравнение для единичного расхода потока через  известный напор H₁ и неизвестный напор Н в сечении на расстоянии х от начала координат: 

            k_ф(H₁²-H₂²)           k_ф(H₁²-H²)        5(176²-175²)  

      q= =      =  = 115,46 м³/сут.

              2l ^. m                    2 ^. m              2 ^. 380  ^. 0.02  

     Уравнение депрессионной кривой 
 

                          x                                         190

      Н=   H₁²  - (H₁²-H₂²)  =      176²- (176²-175²)  =175,5 м;

                         l                                         380 
 
 

                          x                                         150

      Н=   H₁²  - (H₁²-H₂²)  =      176²- (176²-175²)  =175,61 м;

                         l                                         380 
 
 

                          x                                         100

      Н=   H₁²  - (H₁²-H₂²)  =      176² - (176²-175²)  =175,75м;

                         l                                         380 
 
 

                          x                                         60

      Н=   H₁²  - (H₁²-H₂²)  =      176²- (176²-175²)  =175,84 м;

                         l                                         380 
 

                          x                                         20

      Н=   H₁²  - (H₁²-H₂²)  =      176²- (176²-175²)  =175,95 м.

                         l                                         380 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Задаваясь любыми значениями х в пределах х>l и получая соответствующие им значения Н, можно по точкам построить депрессионную кривую между скважинами. Эта кривая является параболой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Движение подземных вод к искусственным дренам. 

     Горные  выработки, из которых производится откачка воды, являются искусственными дренами водоносного пласта. Они подразделяются на горизонтальные (канавы, траншеи, галереи, штреки и т.п.) и вертикальные (скважины, стволы, колодцы, шурфы и т.п.). как вертикальные, так и горизонтальные горные выработки по степени вскрытия водоносного пласта делятся на совершенные (вскрывающие пласт на всю мощность и по всей его мощности имеющие водопроницаемые стенки) и несовершенные (вскывают только часть пласта или имеют водопроницаемые стенки не по всей мощности).

     Линия пересечения депрессионной воронки, образующейся вокруг выработки, из которой  производится откачка воды, с вертикальной плоскостью, проходящей через ось выработки, называется депрессионной кривой, которая имеет максимальный наклон у стены выработки, а по мере удаления от нее постепенно выполаживается и практически сопрягается с линией первоначального напора Н. Расстояние от оси колодца до точки сопряжения депрессионной кривой с линией первоначального напора называется радиусом влияния выработки R.

      Сниженный в результате продолжительной  откачки уровень воды в вертикальной выработке (например, скважине), соответствующий  напору h_o в ней, называется динамическим уровнем, в отличие от статического уровня, который соответствует первоначальному напору Н в пласте. Величина S, на которую понижается уровень воды в скважине, называется понижением. Следовательно, понижение S=H – h. Уровень воды в дренажной скважине ниже уровня воды h за стенкой ее на величину  h=h - h_o, называемой гидравлическим скачком или высотой высачивания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

I. Движение напорных вод к совершенной вертикальной дрене. 

     Данные  для выполнения расчетов: 

     k_ф=12 м/сут – коэффициент фильтрации;

     m=6 м – мощность водоносного пласта;

     S – понижение

     r=1 м – радиус выработки;

     

      R=1,73     at – радиус влияния дрены, м,  

            k_ф H

      a= - коэффициент уровнепроводности, м²/сут;

             m

     t=1год=365суток,время для которого определяется радиус влияния. 

     Предположим, что мы 365 суток производим откачку  воды из т.1. принимаем водопонижение  до середины пласта трещиноватых известняков  московского горизонта – отметка 150м. Следовательно, водопонижение составит S=H₁-150=171-150=21 м.