0. 2. Определение водопритока в шахтный ствол

А. Грунтовые воды.

Согласно заданию необходимо определить водоприток в шахтный ствол по мере его проходки на глубину h, соответствующую 0,1Н; 0,3Н; 0,5Н; 0,7Н и Н. Для выполнения расчета строим геологическую колонку шахтного ствола, который предполагается пройти в районе скважины №16. По мере проходки шахтного ствола фильтруют как стенки так и дно ствола, за исключением этапа проходки ствола на полную глубину, когда фильтрация через дно прекращается, т.к. у глинk_ф= 0. Величину водопритока через стенки ствола определяем по формуле:

, м³/сут (17)

Q_ст – величина водопритока через стенки ствола, м³/сут;

k_фср – средний коэффициент фильтрации, м/сут;

Н – мощность водоносного горизонта, м;

S– величина водопонижения на глубину проходки стволаh, м;

R_t– неустановившийся радиус депрессионной воронки при водопонижении на глубину проходкиh, м;

r_o– радиус ствола, принимаемый равным 3,0 м.

Неустановившийся радиус депрессии определяем по формуле И.П. Кусакина:

, м (18)

при малом r₀может быть использована формула Е.Е. Керкиса:

,м (19)

R_t – неустановившийся радиус депрессионной воронки при водопонижении на глубину проходкиh, м;

h– глубина проходки, м;

μ – коэффициент водоотдачи песков равный 0,25;

t – время откачки с учетом скорости проходки ствола.

, сут (20)

S– величина водопониженияcсоответствующая глубине проходкиh, м;

V - скорость проходки ствола, принимаемая 2 м/сут.

Величина водопритока через дно определяется в соответствии с глубиной проходки по формуле Форхгеймера:

, м³/сут (21)

Суммарный приток в шахтный ствол на каждой глубине составляет:

, м³/сут (22)

Данные расчета заносятся в таблицу. Строится график зависимости дебита от понижения Q=f(S).

S, м	t, сут	Rt, м	Qст, м3/сут	Qдн, м3/сут	(Qст+Qдн), м3/сут

Q, м³/сут

Q=f(S)

S, м

Определяем положение уровня депрессионной кривой при полном пересечении шахтным стволом безнапорного водоносного горизонта. Высоту столба воды на расстоянии от оси ствола равной 0,1R_t5; 0,3R_t5; 0,5R_t5; 0,7R_t5 иR_t5определяем по формуле:

, м (23)

х– расстояние от оси ствола.

Строим график зависимости y=f(x), соответствующий положению депрессионной кривой в пределах радиуса водопонижения шахтного ствола.

у, мy=f(x)

х	у
х1=0,1Rt5 х2=0,3Rt5 х3=0,5Rt5 х4=0,7Rt5 х5= Rt5	у1= у2= у3= у4= у5=

х, м

Графики строятся в масштабе.

Б. Напорные воды.

Водоприток в шахтный ствол за счет напорного водоносного горизонта по мере проходки осуществляется за счет стенок и дна ствола за исключением конечной глубины проходки, где дно уже не фильтрует, т.к. шахтный ствол достиг водоупора.

Водоприток из стенок ствола составляет:

, м³/сут(24)

Q_ст– величина водопритока через стенки ствола, м³/сут;

k_ф– коэффициент фильтрации, м/сут;

т – мощность водоносного горизонта на глубину проходки, м;

S– величина понижения пьезометрического уровня при углублении ствола

на глубину m, м;

R_t- радиус депрессионной воронки при углублении в напорный горизонт на глубинуm, м;

r_o– радиус шахтного ствола, принимаемый равным 3,0 м.

, м (25)

Н_n– величина пьезометрического напора, м;

М – мощность напорного водоносного горизонта, м.

Величину mпринимаем равной 0,1М; 0,3М; 0,5М; 0,7М, и М. Величина неустановившегося радиуса влияния при заглублении на величинуmопределяется по формуле И.П.Кусакина (18):

, м

при малом r₀по формуле Е.Е. Керкиса (19):

, м²/сут

μ – водоотдача, принимаемая для трещиноватых известняков равной 0,05;

t – время заглубления ствола на величину m, сут.

, сут (26)

V - скорость проходки ствола в известняках, принимается равной 1,5 м/сут.

Величина водопритока через дно определяется по формуле Форхгеймера (21):

, м³/сут

Суммарный приток в шахтный ствол на каждой глубине составляет:

, м³/сут

Данные расчета заносятся в таблицу. Строится график зависимости дебита от понижения на время проходки напорного водоносного горизонта Q=f(S).

S, м	t, сут	Rt, м	Qст, м3/сут	Qдн, м3/сут	(Q,cт+Qдн) м3/сут

Q, м³/сут

Q=f(S)

S, м

Положение депрессионной воронки на момент полного пересечения стволом напорного водоносного горизонта определяем по формуле:

, м (27)

у– высота напора на расстояниихот оси ствола.

Расстояние хпринимаем равным 0,1R_t5; 0,3R_t5; 0,5R_t5; 0,7R_t5 иR_t5. Данные заносим в таблицу и строим график зависимостиy=f(x),соответствующий положению депрессионной кривой в пределах радиуса водопонижения шахтного ствола.

у, м y = f(x)

х	у
х1 = 0,1Rt5 х2 = 0,3Rt5 х3 = 0,5Rt5 х4 = 0,7Rt5 х5 = Rt5	у1= у2= у3= у4= у5=

х, м

Графики выполняются в масштабе.