Открытые горные работы

Приток воды в карьер

Приток подземных вод методом «большого колодца» и требуемая подача насосов карьерного водоотлива.

Физический смысл

Карьер, вскрывший водоносный горизонт, работает как большой колодец: вода стекается к нему со всех сторон, а уровень вокруг понижается, образуя депрессионную воронку. Приток тем больше, чем выше водопроницаемость пород и глубже понижение уровня. Насосы водоотлива должны откачивать суточный приток за время своей работы.

Формулы

r0=Fπr_0 = \sqrt{\dfrac{F}{\pi}}
R=2SkHR = 2 S \sqrt{k H}
Q=1,366⋅k⋅(2H−S)⋅Slg⁡R0−lg⁡r0Q = \dfrac{1{,}366 \cdot k \cdot (2H - S) \cdot S}{\lg R_0 - \lg r_0}
Qн=QtоткQ_{\text{н}} = \dfrac{Q}{t_{\text{отк}}}

Исходные данные

ВеличинаЕд.По умолчанию
Коэффициент фильтрации, k Коэффициент фильтрации пород водоносного горизонта. Обычно: суглинки 0,01–0,5; пески 1–50; галечники 50–500 м/сут м/сут 5
Мощность водоносного горизонта, H Высота столба воды от водоупора до статического уровня. Обычно: по разрезу м 30
Понижение уровня, S Требуемое понижение уровня воды в карьере. При полном осушении горизонта S = H. Обычно: 0 < S ≤ H м 30
Площадь карьера, F Площадь карьера в контуре осушения (по водоносному горизонту). Обычно: по плану м² 500000
Время откачки суточного притока, tотк Время, за которое рабочие насосы должны откачать нормальный суточный приток. Обычно: по правилам безопасности — не более 20 ч ч 20

Результаты

ВеличинаЕд.В примере
Приведённый радиус карьера, r0 r0 = √(F/π) — радиус круга, равновеликого карьеру. м 398,942
Радиус депрессии, R R = 2·S·√(k·H) — формула Кусакина (k в м/сут). Оценочная величина. м 734,847
Радиус влияния, R0 R0 = R + r0. м 1133,789
Приток, Q Q = 1,366·k·(2H − S)·S / lg(R0/r0). м³/сут 13 550,923
Приток, Qч Q/24. м³/ч 564,622
Подача рабочих насосов, Qн Qн = Q/tотк — откачка суточного притока за tотк часов. м³/ч 677,546
Пример расчёта со значениями по умолчанию — 4 шага
r0=500000π=398,942 мr_0 = \sqrt{\dfrac{500000}{\pi}} = 398{,}942\ \text{м}

Приведённый радиус карьера: 398,942 м

R=2⋅30⋅5⋅30=734,847 мR = 2 \cdot 30 \cdot \sqrt{5 \cdot 30} = 734{,}847\ \text{м}

Радиус депрессии: 734,847 м; радиус влияния R0 = R + r0 = 1133,789 м

Q=1,366⋅5⋅(2⋅30−30)⋅30lg⁡1133,789−lg⁡398,942=13550,923 м3/сутQ = \dfrac{1{,}366 \cdot 5 \cdot (2 \cdot 30 - 30) \cdot 30}{\lg 1133{,}789 - \lg 398{,}942} = 13550{,}923\ \text{м}^3/\text{сут}

Приток: 13550,923 м³/сут = 564,622 м³/ч

Qн=13550,92320=677,546 м3/чQ_{\text{н}} = \dfrac{13550{,}923}{20} = 677{,}546\ \text{м}^3/\text{ч}

Подача рабочих насосов: 677,546 м³/ч

Допущения

  • Водоносный горизонт безнапорный, однородный, с горизонтальным водоупором; режим установившийся.
  • Карьер заменён равновеликим круглым «большим колодцем».

Источники

  • Абрамов С.К., Газизов М.С., Костенко В.И. Защита карьеров от воды. — М.: Недра, 1976. — 230 с. — Расчёт притоков воды в карьер, метод «большого колодца».
  • Ржевский В.В. Открытые горные работы. Ч. 1. Производственные процессы: учебник для вузов. — М.: Недра, 1985. — 509 с. — Производительность экскаваторов, транспорт, отвалообразование.
  • Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых» (утв. приказом Ростехнадзора от 08.12.2020 № 505). — Высота уступа и ширина площадок — по проекту (пп. 974, 977); расстояние от гидромонитора до забоя (п. 1069); водоотлив.
Esc — закрыть