6. Расчет водопонизительной установки
Предполагается строительство вертикальной дренажной установки для понижения пьезометрического уровня воды при проходке шахтного ствола, пройденного в районе скважины №16. Согласно заданию необходимо построить схематический разрез водопонижения, определить количество скважин в водопонизительной установке для эффективного понижения пьезометрического уровня воды в шахтном стволе, а также время, необходимое для проектируемого водопонижения.
Скважины располагаются по контуру с приведенным радиусом ro = 50 м. Для расчета принимаем величину напора, мощность водоносного горизонта и коэффициент фильтрации, используемые при расчете водопритока в шахтный ствол. Эффективное понижение в шахтном стволе принимаем равное 0,9Нn, радиус водопонизительной скважины r = 0,25 м.
Схематический разрез водопонижения приведен в приложении3, рис.2
Порядок выполнения работы:
а) Определяем радиус влияния водопонизительной скважины (R) и радиус водопонизительной установки (Ro). Согласно формуле Зихардта (14) радиус скважины при полном водопонижении S = Hn составляет
, м (44)
Радиус водопонизительной установки:
,
м (45)
ro – радиус размещения скважин в установке.
б) Находим дебит одной водопонизительной скважины при различном их числе в установке (n = 2, 5, 8, 10, 15)
,
м3/сут (46)
Qn – дебит одной скважины при их количестве n, м3/сут;
S – понижение уровня воды в скважине, м;
М – мощность напорного водоносного горизонта, м;
n – количество водопонизительных скважин в дренажной установке;
r – радиус водопонизительных скважин, м,
rо – приведенный радиус установки, м.
Строим график зависимости Q=f(n).
в) Определяем положение уровня напорного водоносного горизонта в центре дренажной установки при различном числе водопонизительных скважин (n = 2, 5, 8, 10, 15).
,
м (47)
Hn – величина пьезометрического напора, м.
уо – положение пьезометрического уровня в центре дренажной установки, м.
Строим график зависимости yo=f(n)
Qn,
у0, м
м3/сут
Qn = f(n)
Y0 = f(n)
Qn
утреб
nтреб n nтреб n
г) Зная требуемое понижение уровня в центре установки Sэф = 0,9Нn м,
определяем утреб = Нn - Sэф = 0,1Нn . Определяем количество скважин по графику yo = f(n), а затем на графике Qn = f(n) согласно nтреб определяем дебит одной скважины Qn. Суммарный дебит дренажной установки определяется по формуле:
,
м3 /сут (48)
д) Время, необходимое для достижения требуемого водопонижения, находим по графику St = f(t). График строим на основании расчета St при заданном времени t, сут.
,
м3/сут,
(49)
откуда
,
м (50)
St – водопонижение в дренажной системе, зависящее от продолжительности откачки, м;
Q – дебит дренажной установки, м3/сут;
kф – коэффициент фильтрации, м/сут;
М – мощность напорного водоносного горизонта, м;
ro – радиус расположения скважин в установке, принятый согласно заданию ro=50 м;
t – время откачки в сутках, принимаемое равным 20, 50, 80, 100 и 120 суткам;
ау – коэффициент пьезометрической уровнепроводности грунтово-артезианского горизонта;
Нn – величина пьезометрического напора, м.
,
м2/сут (51)
μ – коэффициент водоотдачи трещиноватых известняков, равный 0,05
Строим график зависимости St = f(t)
S t ,м
St
= f(t)
Sэф
tтреб
t, сут
На графике зависимости St = f(t) находим St = Sэф и соответствующее время, необходимое для его достижения.