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 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 (R_o). Согласно формуле Зихардта (14) радиус скважины при полном водопонижении S = H_n составляет

, 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 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,

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_n м,

определяем у_треб = Н_n - S_эф = 0,1Н_n . Определяем количество скважин по графику y_o = f(n), а затем на графике Q_n = f(n) согласно n_треб определяем дебит одной скважины Q_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 расчета S_t при заданном времени t, 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 заданию r_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) находим S_t = S_эф и соответствующее время, необходимое для его достижения.