0. 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 r_o = 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 0,9Н_n, радиус водопонизительной скважиныr= 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(R_o).Согласно формуле Зихардта (14) радиус скважины при полном водопониженииS = H_nсоставляет

, м (44)

Радиус водопонизительной установки:

, м (45)

r_o– 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)

Q_n– дебит одной скважины при их количествеn, 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,

r_о– 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)

H_n – величина пьезометрического напора, м.

у_о– положение пьезометрического уровня в центре дренажной установки, м.

Строим график зависимости y_o=f(n)

Q_n, у₀, м

м³/сут

Q_n = f(n)

Y₀ = f(n)

Q_n у_треб

n_треб n n_треб n

г) Зная требуемое понижение уровня в центре установки S_эф = 0,9Н_nм,

определяем у_треб = Н_n - S_эф = 0,1Н_n . Определяем количество скважин по графикуy_o = f(n), а затем на графикеQ_n = f(n)согласноn_требопределяем дебит одной скважиныQ_n. Суммарный дебит дренажной установки определяется по формуле:

, м³/сут (48)

д) Время, необходимое для достижения требуемого водопонижения, находим по графику S_t = f(t).График строим на основании расчетаS_tпри заданном времениt,сут.

, м³/сут, (49)

откуда

, м (50)

S_t– водопонижение в дренажной системе, зависящее от продолжительности откачки, м;

Q– дебит дренажной установки, м³/сут;

k_ф– коэффициент фильтрации, м/сут;

М– мощность напорного водоносного горизонта, м;

r_o– радиус расположения скважин в установке, принятый согласно заданиюr_o=50 м;

t– время откачки в сутках, принимаемое равным 20, 50, 80, 100 и 120 суткам;

а_у– коэффициент пьезометрической уровнепроводности грунтово-артезианского горизонта;

Н_n– величина пьезометрического напора, м.

, м²/сут (51)

μ – коэффициент водоотдачи трещиноватых известняков, равный 0,05

Строим график зависимости S_t = f(t)

S_t ,м

S_t = f(t)

S_эф

t_треб t, сут

На графике зависимости S_t = f(t)находимS_t = S_эфи соответствующее время, необходимое для его достижения.