Тема 2. Методи аналогії, засновані на гідродинамічних залежностях

При вивченні цієї теми необхідно знати такі вихідні залежності (з курсу динаміки підземних вод):

1. Формула Дюпюі для досконалих ґрунтових колодязів (безнапірний пласт) (рис.1)

Рис. 1. До визначення водопритоків у досконалу вертикальну виробку, що розкриває безнапірний водоносний горизонт (ґрунтові води).

)

Розрахункова формула:

(5)

де,

Q – кількість води відкачної за одиницю часу, м3/доба;

К – коефіцієнт фільтрації, м/доба;

Н_п – потужність водоносного шару до початку відкачування, м;

h_к − висота стовпа води в колодязі, м;

R − радіус впливу виробки, м;

r − радіус колодязю (радіус виробки), м.

Формула Дюпюі для досконалих артезіанських колодязів (напірний пласт) (рис. 2).

Розрахункова формула:

(6)

Враховуючи, що S = H_п-H_к (зниження напору досягнуте в процесі відкачування, формула набуває наступного вигляду:

(7)

де,

Q – кількість води відкачної за одиницю часу, м3/доба;

К – коефіцієнт фільтрації, м/доба;

Н_п – потужність водоносного шару до початку відкачування, м;

Н_к − висота стовпа води в колодязі, м;

S − зниження напору досягнуте в процесі відкачування

m − потужність пласту, м;

R − радіус впливу виробки, м;

r − радіус колодязю (радіус виробки), м.

Формула Дюпюі для визначення водопритоку в досконалу вертикальну виробку при переході напірного потоку в безнапірний (Рис. 3).

Розрахункова формула:

(8)

де,

Q – кількість води відкачної за одиницю часу, м3/доба;

К – коефіцієнт фільтрації, м/доба;

Н_п – потужність водоносного шару до початку відкачування, м;

Н_к − висота стовпа води в колодязі, м;

S − зниження напору досягнуте в процесі відкачування

m − потужність пласту, м;

R − радіус впливу виробки, м;

r − радіус колодязю (радіус виробки), м.

Практичне заняття №1

Тема: Методи аналогії, засновані на гідродинамічних залежностях.

Задача 1. Визначення водопритоків в напірних та безнапірних умовах при усталеному русі. Задача являє собою приклад практичного використання методу гідрогеологічних аналогій,-- заснованого на гідродинамічних залежностях Дюпюі. Умова.

Визначити водоприток у майбутній кар'єр за такими даними:

притік води в аналогічний діючий кар'єр склав 880 м^3/доба, в тому числі:

1)у водоносний горизонт, замкнений в алювіальних відкладах, - 600 м^3/доба

К= 18 м/доба;

h = 15 м (потужність потоку біля кар'єра);

Н_п = 20 м (потужність потоку в природних умовах);

2)у водоносний горизонт, замкнений в бучакських відкладах. - 200 м^3/доба

К = 10 м/доба;

m = 8м (потужність потоку, горизонт напірний);

(Н_п - h) = 10 м (перепад напорів, природного і біля кар'єру);

3)у водоносний горизонт, пов'язаний із тріщинуватими кристалічними

породами докембрію, - 80 м^3/доба

K = 0,2 м/доба

m = 70 м (потужність потоку, горизонт напірний);

(Н_п-h) = 6м.

Для майбутнього кар'єру:

К = 20 м/доба, h = 18м, Н_п = 24м;

К = 15 м/доба, m = 10м, (Н-h)=15м;

К = 0,3 м/доба, m = 80 м, (Н-h) = 8 м.

На основі загальної формули (4) запишемо залежність для розв’язку задачі

Притік води у діючий кар’єр по формулі Дюпюі (5) складає:

(9)

Залежність для визначення притоку у проектний кар’єр для першого (безнапірного) водоносного горизонту має вигляд:

(10)

Якщо радіуси впливу − R та радіуси кар’єрів − r рівні, то співвідношення рівнянь (9) та (10) дає вираз (з врахуванням скорочення константи):

(11)

З формули (11) отримуємо розрахункову залежність для першого (безнапірного) водоносного горизонту, що за структурою аналогічна формулі (4) методу гідрогеологічних аналогій:

(12)

Аналогічно можна отримати розрахункову залежність для другого та третього (напірних) водоносних горизонтів за формулою (8):

(13)

Практичне заняття №2

Тема: Методи аналогії, засновані на гідродинамічних залежностях.

Задача 2. Визначення водопритоків в напірно-безнапірних умовах.

Умова. Визначити загальний водоприток у шахтний стовбур, зображений на рис 4, при пониженнях РГВ на 1 м; 1,7 м; 4 м; 5 м; 15 м. Радіус впливу R = 2000 м для шахти, r = 2м, m = 10,25 м, К_вапняк= 5,7м/доба, К_пісок =2,6 м/доба

Рис. 4. Схема геологічної будови у місці розташування шахтного стовбуру.

За «нульову» поверхню приймаємо підошву пісків.

При пониженнях 1; 1,7; 4 м маємо напірний характер руху.

При напірному русі застосовуємо формулу:

При пониженнях 5; 15; м будемо мати напірно-безнапірний характер руху. За "нульову" поверхню приймаєм підошву пісків.

При напірно-безнапірпому характері руху приймемо формулу:

Питання і завдання для самоконтролю:

1.У чому повинна полягати аналогія запроектованого і діючого кар'єрів

(ділянок) родовищ при використанні методу гідрогеологічних аналогій?

2.Охарактеризуйте точність методу гідрогеологічних аналогій для

визначення водопритоків у гірські виробки.

Рекомендована література:

(4)-с. 146-156; (7)-с. 309-328; (10) - ч. З, с. 12-28.