Оценка горно-геологических условий возведения горных выработок

Федеральное агентство по образованию

Московский  государственный горный университет 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа по гидрогеологии на тему:

«Оценка горно-геологических условий возведения горных выработок» 
 
 
 
 
 
 

Выполнила: студентка гр.ГГ -2-07

Черкасова Я.С.

Проверил: Зайцев В.С. 
 

Москва  – 2008  

Содержание 

Введение……………………………………………………………………….3

1.Составление гидрогеологической документации:

        1.1   Карта гидроизогипс……………………………………………………4

        1.2  Карта гидроизопьез…….…………………….…………………………5

3. Гидрогеологический разрез…...………………………………………...6
2. Обработка карт………..…………………………………………...………….7
3. Расчет скоростной высоты………………….………………….…………...10
4. Расчет притоков воды в горную выработку…………..…………..………..11
5. Расчет осадки горных пород………………………...………………………15
6. Оценка вероятности прорыва воды в горную выработку……..………….16
7. Предельная точность масштабов………………..…………………………..17
8. Расчет водно-физических показателей горных пород…………………..…-
9. Сводная инженерно-геологическая колонка……………...………………..19

      Заключение……….…………………………………………..……………...20

      Список литературы……..………………………………..…………………..21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Гидрогеология – рассматривает происхождение, размещение, движение подземных вод и процессы их взаимодействия с горными породами, изучает особенности физических свойств подземных вод, находящихся  во взаимодействии с поверхностными водами земли. Основными задачами гидрогеологического обеспечения  горных работ относятся:

• Установление общих закономерностей техногенного режима подземных вод при строительстве и эксплуатации горнодобывающих предприятий;
• Изучение фильтрационных процессов, определение фильтрационных параметров и оценка условий питания водоносных горизонтов, дренируемых в ходе горных работ или подлежащих охране;
• Прогноз водопритоков в горные выработки, обоснование направления дренажных мероприятий и определение параметров дренажных систем, контроль эффективности дренажных мероприятий;
• Изучение и прогноз механических процессов, развивающихся в обводненных массивах горных пород при ведении горных работ;
• Проведение специальных гидрогеологических исследований по прогнозу и контролю загрязнения и истощения  подземных вод и обоснование мероприятий по охране водных ресурсов геологической среды.

Целью данной курсовой работы ,является определение и оценка  условий возведение горных выработок  на конкретно заданном участке шахтного поля, используя основные методы и  законы гидрогеологии. 
 
 
 
 

2. Обработка карт

Обработка карты гидроизогипс

1)Определяем  направление движения подземного  потока, для того воспользуемся  понятием о гидродинамической  сетке. Под действием гидравлического градиента происходит  перемещение (фильтрация) водного потока в зону разгрузки. Гидравлический градиент – это потеря напора на единицу длины пути фильтрации, и он равен

 ;

где  Н₁  и Н₂- уровни водоносного горизонта, а l_1-2-расстояние между уровнями водоносного горизонта,м:

i==0,0005

    2) Определяем приведенную скорость фильтрации, используя линейный закон фильтрации ( Анри Дарси) выраженный через скорость фильтрации

    _,

    где к_ф=5 -коэффициент фильтрации; к_ф=5 м/сут;

      м/сут.

3)Действительная (фактическая) скорость фильтрации вод

,

 где µ - эффективная пористость  породы, численно равная величине водоотдачи, µ=0,02

  м/сут

    4) Определяем глубину вскрытия первого безнапорного водоносного горизонта, м:

    

з.в

где _пов.- абсолютная отметка поверхности,м; h_з.в.- абсолютная отметка зеркала воды,м;

Скважина №5 h_вск.=  179-176=3м  
 

    5) Определяем мощность первого безнапорного водоносного горизонта 

    H  = h_з.в.- h_{кровли водоу}

    где h _з.в – абсолютная отметка зеркала воды,м; h_{кр.водоуп.} – абсолютная отметка кровли водоупора, м

     Скважина  №22 Н =176-167= 9 м. 

      Обработка карты гидроизопьез

      1)Определяем  гидравлический градиент:

                                                   _,

      где  Н₁  и Н₂- уровни  водоносного горизонта, м; l_1-2-расстояние между уровнями  водоносного горизонта ,м: 

      2)Определяем  приведенную скорость фильтрации, используя линейный закон фильтрации  (Анри Дарси) выраженный через  скорость фильтрации, м/сут:

      _,

      где ν-приведенная скорость  фильтрации,м/сут.; К_ф- коэффициент фильтрации           К_ф=12 м/сут: 

      3) Определяем действительную скорость  фильтрации, м/сут:

      ,

      где эффективная пористость породы, численно равная величине водоотдачи,=0,01. 

      4)Определяем  глубину вскрытия второго напорного   водоносного пласта:

      

      где h_пов- абсолютная отметка дневной поверхности , м;

              h_{поч.водоуп.}- абсолютная отметка почвы водоупора ,м.

    Скважина  №5 h_вск.=  179-162=17 м 

    5)Мощность НВГ равна мощности вмещающих его трещиноватых известняков перхуровского возраста и составляет 6,0 м.

    6)Определяем установившийся (пьезометрический) уровень вскрытого напорного водоносного горизонта который численно равен разности отметок ПУНВГ и кровли напорного водоносного горизонта (почвы верхнего водоупора).

      Н₂=h_пунвг – h_{почв.водоуп.}

      где h_пунвг – абсолютная отметка ПУНВГ,м; h_{почв.водоуп} – абсолютная отметка почвы верхнего водоупора,м

        Скважина №5 Н₂= 169-162=7 м.

      То  есть при вскрытии НВГ выроботкой его уровень повысится на 20,5 м. 
 

3. Оценка величины скоростной высоты

Для оценки величины скоростной высоты используем данные полученные при обработке карт гидроизогипс и гидроизопьез, а так же следующую  формулу для расчета:                                    

  ,

где  g=9.8 ; V-действительная скорость фильтрации , м/с²;

1.Определяем  скоростную высоту для безнапорного  водоносного горизонта,м;

              =0,6м/сут.

h_ν==35.4∙10^-8м.

     2.Определяем  скоростную высоту для напорного  водоносного горизонта, м:

                  =0,125м/сут.

h_ν==7.3∙10^-8 м.

Обычно при  гидрогеологических расчетах данной величиной  принебригают, ввиду малых значений скоростей высоты. Скоростная высота определяет дополнительный подъем воды в пьезометре, обусловленный движением  жидкости. 
 
 
 
 
 
 

4. Расчет притоков воды в горную выработку

  Движение безнапорных  вод к  совершенной  вертикальной дрене.

     Данные  для выполнения расчетов:

     Выполнить расчет притоков при трех значениях  понижений. ( S₁=0,3H;  Q₂  ; S₂=0,6;  Q₃; S₃=H. Н- статический напор.)

     Н=15.2м

     k_ф=5 м/сут – коэффициент фильтрации;

     r=1 м – радиус выработки;

     R=1,5    – радиус влияния дрены, м,

          - коэффициент уровнепроводности  принимаем равным 10⁴ м²/сут, t- время для которого определяется радиус влияния.

     Предположим, что мы 30суток производим откачку воды из СКВ. 23,

     Время, для которого определяется радиус влияния  t=30 суток.

     Определяем  радиус влияния дрены:

           R= = =822м.

     S₁=0,3∙15.2=5м.

     S₂=0,6∙15.2=9м

     S₃=H=15.2м

     Q=  

     Q₁=∙5=299,98 м³/сут

     Q₂==454,9м³/сут

     Q₃==545.7 м³/сут

   

       Расчет депрессионной кривой для БВГ.

     Расчет  осуществляется по формуле

     y=

;

     где h-динамический напор у стенок выработки; R-радиус депрессионной воронки; r-радиус выработки; S-понижение уровня воды в выработке; х- произвольное значение изменяющееся от r до R.

     Принимаем Н=15.2м; h=5м; S=10.2м.

     x₁=R∙0,2=822∙0,2=164,4 м

     x₂=R∙0,4=822∙0,4=328,8 м

     x₃=R∙0,6=822∙0,6=493,2 м

     x₄=R∙0,8=822∙0,8=657,6 м

     y₁==13,5м;

     y₂==14,3м;

     y₃==14,7м;

     y₄==15,0м; 

  Движение напорных  вод к  совершенной  вертикальной дрене.

     Данные  для выполнения расчетов:

     Выполнить расчет притоков при трех значениях  понижений. ( S₁=0,3H;  Q₂  ; S₂=0,6;  Q₃; S₃=H. H- статический напор.)

     Н=19м

     k_ф=12 м/сут – коэффициент фильтрации;

     m=6 м – мощность водоносного пласта;

     r=1 м – радиус выработки;

     R=1,5    – радиус влияния дрены, м,

          - коэффициент пьезопроводности  равен 2,2∙10⁵ м²/сут.