III. Метод водного балансу.
Метод заснований на урахуванні усіх складових живлення й розвантаження підземних вод в умовах їх відбору при осушуванні родовища.
Як правило, балансовий метод використовується для орієнтовних оцінок. Більш надійні результати він може дати для оцінки загальних водопритоків у виробки при відборі води з пластів обмеженого розповсюдження (наприклад, замкнені або напівзамкнені пласти).
Рівняння балансу має такий загальний вигляд:
Q=Qпружні запаси + Qстатичні запаси + Qінфільтрація по площі + ΔQзменшення випаровування + Qводотоків та водойм + ΔQперетікання + Qштучне живлення - Qрозвантаження підземних вод джерелами та в процесі водовідбору
Найчастіше використовуються скорочені балансні рівняння.
IV. Гідродинамічний метод з використанням
аналітичних розрахунків або моделювання.
Цей метод дозволяє не тільки визначній загальний водоприток, але й здійснювати прогноз формування депресійної або п’єзометричної воронки.
Слід знати, що метод дозволяє враховувати й неусталений характер руху.
Можливості методу досить широкі. У відповідності із способом відробки родовища застосовують ті чи інші засоби, системи і режими осушення.
В складних гідрогеологічних умовах спосіб використовується відповідно до його гідрогеологічної специфіки і способу осушення.
Розрахункові методи поділяють на аналітичні та на методи моделювання гідрогеологічних умов.
Формули динаміки підземних вод в ряді випадків можуть безпосередньо використовуватись для визначення притоків води. Але при цьому потрібно враховувати ряд специфічних особливостей, пов'язаних з інтенсивністю розвитку гірничих робіт у часі, а також з розмірами великого колодязя.
V. Методи математичної статистики.
Визнання суттєвості статистичних методів пов'язане із значним розвитком статистичної методології, можливостями реалізації відповідних методик на ПК. Статистичні залежності, розглянуті у даних вказівках, спрощені й обмежені внаслідок неможливості охоплення всього широкого спектру статистичних засобів. Опис більш тонких і складних сучасних методів можна знайти у спеціальній літературі з обчислювальної статистики.
Питання й завдання для самоконтролю:
1.Що вивчає гідрогеологія родовищ корисних копалин ?
2.Охарактеризуйте основні методи визначення водопритоків у гірські виробки.
3.Назвіть шляхи боротьби з водо притоками і способи осушення родовищ.
Рекомендована література:
(4) - с. 132 - 185; (6) - с. З - 12: (9) - с. 320 - 329.
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;
Нп – потужність водоносного шару до початку відкачування, м;
hк − 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 = Hп-Hк (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;
Нп – потужність водоносного шару до початку відкачування, м;
Нк − 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;
Нп – потужність водоносного шару до початку відкачування, м;
Нк − 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 м3/доба, в тому числі:
1)у водоносний горизонт, замкнений в алювіальних відкладах, - 600 м3/доба
К= 18 м/доба;
h = 15 м (потужність потоку біля кар'єра);
Нп = 20 м (потужність потоку в природних умовах);
2)у водоносний горизонт, замкнений в бучакських відкладах. - 200 м3/доба
К = 10 м/доба;
m = 8м (потужність потоку, горизонт напірний);
(Нп - h) = 10 м (перепад напорів, природного і біля кар'єру);
3)у водоносний горизонт, пов'язаний із тріщинуватими кристалічними
породами докембрію, - 80 м3/доба
K = 0,2 м/доба
m = 70 м (потужність потоку, горизонт напірний);
(Нп-h) = 6м.
Для майбутнього кар'єру:
К = 20 м/доба, h = 18м, Нп = 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, Квапняк= 5,7м/доба, Кпісок =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.