Тема: Расчет параметров фильтрационно-дренажных систем

Цель занятия: Познакомиться с простейшими методами расчета параметров фильтрационно-дренажных систем для условий карьера.

Работа рассчитана на 2 часа.

Притоки подземных вод в карьер определяются:

1) динамическими притоками, проходящими через водоносный пласт "транзитом" из каких-либо внешних областей питания (река, озеро и т.п.);

2) притоками, формирующимися за счет статических запасов самого пласта, при этом, возможные притоки в карьер за счет поверхностного стока дождевых и талых вод оцениваются отдельно.

При расположении карьера поблизости от области питания подземных вод основное значение имеют динамические притоки, статические запасы могут не учитываться и все расчетные оценки водопритоков могут вестись по формулам установившегося движения, не учитывающим скоростей изменения напоров подземных вод (время в эти зависимости явно не входит). В этих условиях фильтрационные свойства пласта учитываются в расчетных формулах одним главным параметром – водопроводимостью . Водопроводимость слоистого пласта равна сумме водопроводимостей слоев.

При большом удалении границ питания необходимо учитывать и водопритоки из статических запасов водоносного пласта, значение которых обычно максимально в период строительства карьера. Так как проявление емкости пласта зависит от скорости изменения напоров, то расчетные формулы соответствуют неустановившемуся движению вод (в них входит время).

Для типичных напорных пластов коэффициент уровнепроводности м²/сут, так что уже через несколько месяцев после начала водопонижения зона влияния карьера достигает границ водоносного пласта, удаленных от карьера на несколько километров. В типичных безнапорных пластах м²/сут, поэтому в безнапорных пластах неустановившийся режим движения может протекать более продолжительное время (), чем в напорных.

16

Время неустановившегося режима движения ориентировочно определяется по формуле:

, сут,

где – расстояние от центра карьера до ближайшей области питания водоносного пласта, м;

–расчетный радиус карьера по горизонту вскрытия пласта, м;

,

–периметр карьера, м.

В начальный период работы карьера (при <) общий приток воды к карьеру:

, м³/сут,

где – водопроводимость, м²/сут;

–разность отметок исходной поверхности уровней и горизонта высачивания воды в карьер, м (рисунок 3).

Рисунок 3 – Схема к расчету притока воды в карьер:1 – река; 2 – карьер; 3 – депрессионная (пьезометрическая) кривая; 4 – исходное положение уровня подземных вод; АА' – плоскость отсчета

17

В дальнейшем (при >) приток воды в карьер, зона влияния которого распространяется до прямолинейной границы питания водоносного пласта (например, до реки), определяется по следующей формуле:

, м³/сут,

где и– напоры на контурах реки и карьера, м.

Распределение удельных (на 1м) притоков по периметру карьера остается примерно равномерным, пока не сказывается влияние границ пласта:

.

При близком расположении границы, когда < 2, для оценки удельных притоков на участке карьера, примыкающем к реке, используется формула:

, м²/сут,

где – расстояние от реки до контура борта карьера, м.

2. Контурный ряд скважин или фильтров, параллельный откосу рабочего борта (рисунок 4, а), может рассчитываться с помощью графика, приведенного на рисунке 4, б.

18

Безразмерный коэффициент заслона "" определяет долю удельного притока к борту, которая перехватывается дренажным рядом, и рассчитывается по формуле:

,

где и– удельные притоки на 1 м борта карьера при работе дренажного ряда и без него.

Рисунок 5 – Схема и график у расчету контура водопонижающих скважин вблизи карьера: 1 – карьер; 2 – ряд водопонижающих скважин; 3 – м; 4 –м;– радиус скважины;– расстояние между скважинами;,– расстояние от скважин дренажного ряда соответственно до контура питания и до карьера, м

Величина определяется по расчетному притоку в карьер, а допустимый удельный приток воды к откосу рабочего бортаопределяется горнотехническими факторами или требованиями устойчивости фильтрующего откоса.

Параметр при близком расположении контура питания (< 2) определяется по формуле, а при>>можно считать.

Для овладения практическими навыками простейших расчетов дренажных систем предлагаются следующие задания.

19

Задание 1. На расстоянии м от карьера находится озеро. Периметр карьерам. Пласт типичный безнапорный, для которого величинам²/сут. Определить время неустановившегося режима движения воды .

Задание 2. Определить приток воды в карьер в процессе его эксплуатации вблизи реки, находящейся на расстоянии 210 м от центра карьера, и распределение удельных притоков по периметру карьерапри следующих данных: водопроводимостьм²/сут; напоры на контурах реки и карьера м им; радиус карьерам.

Задание 3. Пользуясь графиком на рисунке 12, определить расстояние между водопонижающими скважинами в дренажном ряду, расположенном на расстоянии 75 м от карьера, приняв коэффициент заслона 50 %. Радиус карьера 50 м, расстояние от карьера до реки 300 м, радиус водопонижающих скважин 0,2 м.

20

3. Список рекомендуемой литературы:

1. Гальперин, А.М. Геомеханика открытых горных работ: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки дипломирования специалистов «Горное дело». – М. Горная книга, 2012. – 480 с.

2. Гальперин, А.М. Геомеханика открытых горных работ учебник для вузов / Моск. Гос. Горн. Ун-т. – М.: Изд-во МГГУ, 2003. – 473 с.

3. Астафьев, Ю.П. Управление состоянием массива горных пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых : учебник для вузов / Ю. П. Астафьев, Р. В. Попов, Ю. М. Николашин. – Киев; Донецк; Высшая школа, 1986. – 272 с.

4. Арсентьев, Ф. И. Устойчивость бортов и осушение карьеров: учебник / А. И. Арсентьев, И. Ю. Букин, В. А. Мироненко. – М.: Недра, 1982. – 165 с.

5. Правила обеспечения откосов на угольных разрезах: утв. Госгортехнадзором РФ 16.03.1998г. / М-во топлива и энергетики РФ, РАН, Гос. Науч-исслед. ин-т горн. геомеханики и маркшейд. дела. Межотрасл. науч. центр ВНИМИ, 1998. – 208 с.

21

Учебное издание

Составители:

Лобанова Татьяна Валентиновна

Ремизов Алексей Валериевич

ГЕОМЕХАНИКА

Методические рекомендации к самостоятельной работе для студентов

заочной формы обучения

Напечатано в полном соответствии с авторским оригиналом

Подписано в печать 15.01.2016

Формат бумаги 60×80 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 2,03. Уч.-изд. л. 2,28. Тираж 25 экз. Заказ .

Сибирский государственный индустриальный университет