CHƯƠNG 5: SỰ HÌNH THÀNH DÒNG NGẦM CHẢY VÀO MỎ, TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC CHẢY VÀO MỎ KHI KHAI THÁC ĐẾN CỐT (-150)M
5.2. Tính toán các nguồn nước chảy vào mỏ
5.2.2. Lượng nước chảy vào mỏ vào mùa mưa ở mức -150m trong trường hợp
a. Lượng nước dưới đất thực tế chảy vào mỏ ở mức -150m
Trong thực tế sản xuất khi khai thác đến mức (-150)m các đường lò xuyên vỉa, dọc vỉa chính của mỏ vẫn phải duy trì để thông gió và làm lò vận chuyển đi lại. Do vậy một phần lượng nước dưới đất ngấm xuống (-150)m đã được thoát ra theo đường lò này, theo đường lò ở mức trên (mức -25, -80).
Trong trường này, lượng nước chảy vào mỏ khi khai thác đến mức (- 150)m được xác định theo công thức:
QTT = Q(-150) - QTho x a (m3/ng) ( 5.10) Trong đó:
QTT : Lưu lượng nước thực tế chảy vào lò ở mức -150m (m3/ng).
QTho: Lưu lượng nước thoát ra ở đường lò ở mức trên (m3/ng).
a: Hệ số ảnh hưởng do khai thác mức trên ngấm xuống mức dưới (a = 70% tổng lưu lượng nước thoát ra). Khi tiến hành khai thác ở các mức dưới do sự phá hoả đã dẫn đến sự phát triển các khe nứt từ hệ thống khai thác mức dưới lên hệ thống khai thác mức trên. Do vậy 30% lượng nước chảy vào lò ở mức trên sẽ theo các khe nứt chảy xuống hệ thống lò khai thác ở mức dưới.
Số liệu đưa vào tính toán:
Giá trị Q-150 đã tính toán ở phần trên: Q-150 = 71363 m3/ng
QTho là lượng nước chảy vào mỏ ở mức -80m, được tính toán ở phần trên QTho = Q-80 = 54750 m3/ng
Thay giá trị vào công thức (5.10) ta có kết quả tính toán lượng nước dưới đất thực tế chảy vào mức -80 và -150m:
QTT = 71363 - 54750 x 0,7 = 33037,89 (m3/ng)
b. Lượng nước thực tế chảy vào mỏ vào mùa mưa ở mức -150m
Áp dụng công thức (5.9) tính toán lưu lượng nước dưới đất chảy vào mỏ ở mức -150m:
QTT(max) = QTT x K2 (m3/ng).
Trong đó:
QTT: Lưu lượng thực tế nước dưới đất chảy vào mỏ ở mức -150 (m3/ng).
Qtt(max): Lưu lượng nước chảy vào mùa mưa ở mỏ (m3/ng).
K2 : Hệ số biến đổi lưu lượng theo mùa.
Số liệu đưa vào tính toán:
Giá trị QTT đã tính toán ở phần trên: QTT = 33037,89 m3/ng K2 : Hệ số biến đổi lưu lượng theo mùa: K2 = 3,5.
Áp dụng công thức (5.9), lượng nước mùa mưa chảy vào mức -150 là:
QTT(max)= 33037,89 x 3,5 = 115633 m3/ng
Tổng hợp kết quả tính toán lượng nước thực tế chảy vào mỏ khi khai thác đến cốt cao (-150)m trường hợp duy trì đường lò thoát nước mức -80 xem trong bảng (5.6).
Bảng 5.6: Lưu lượng nước chảy vào mức-150 khi duy trì đường lò thoát nước ở mức (-80).
Cốt cao khai thác
Hệ số thấm
Độ cao mực nước tĩnh
Trị số hạ thấp mực nước
Chiều dầy tầng chứa nước
Diện tích khai thác
BK giếng
lớn
Bán kính ảnh hưởng
Bán kính ảnh hưởng
tính toán
Lưu lượng
chảy vào mỏ
Lưu lượng thoát ra
Lưu lượng TTchảy vào mỏ mức -
150
Hệ số biến
đổi lưu lượng
Lưu lượng
lớn nhất chảy vào mỏ
K Z S =H m F r0 R0 R Q Qtho QTT K2 QTTmax
(m) (m/ng) (m) (m) (m) (m2) (m) (m) (m) (m3/ng) (m3/ng) (m3/ng) (m3/ng)
-80 0.095 195 275 115.5 13160000 2047 848 2895 54750 54750 3.5 191625
-150 0.095 195 345 144.9 13160000 2047 1063 3111 71363 54750 33038 3.5 115633
Nhận xét:
Qua kết quả tính toán lượng nước chảy vào mỏ khi khai thác đến cốt cao - 150m, cho thấy kết quả tính toán có độ chính xác cao, sát thực với điều kiện sản xuất thực tế đang khai thác tại mỏ Mạo Khê: Trong trường hợp duy trì tốt hệ thống đường lò vận chuyển, thông gió, thoát nước mức (-80) thì lượng nước chảy vào mỏ khi khai thác đến mức -150m sẽ giảm 46% so với trường hợp không duy trì hệ thống đường lò mức mức (-80) xem trong bảng (5.7).
Bảng 5.7: Lượng nước chảy vào mỏ giữa phương án duy trì và không duy trì đường lò thoát nước ở mức (-80)m.
Mức khai thác
Không duy trì đường lò thoát nước (-80)
Duy trì đường lò thoát
nước (-80) Tỷ lệ giảm
Q Qmưa QTT QTT(mưa)
(m) (m3/ng) (m3/ng) (m3/ng) (m3/ng) %
-150 71363 249770 33038 115633 46
5.3 . Tính toán lượng nước chảy vào mỏ bằng phương pháp thủy lực Trên cơ sở thí nghiệm hút nước thí nghiệm các lô khoan, dựa vào công thức kinh nghiệm của Đuypuy (phương pháp thuỷ lực) đối với tầng chứa nước có áp:
S = aQ + bQ2 (5.11) Ở đây a, b là những hệ số thực nghiệm ứng với trạng thái chảy tầng và chảy rối của nước dưới đất:
b = (S’i+1 – S’i)/(Qi+1 – Qi ) (5.12) a = Si' +1 – bQi+1 (5.13) S’ = Si/Qi ; S’i+1 = Si+1/Qi+1 (5.14)
Từ thí nghiệm hút nước thí nghiệm các lô khoan lập đồ thị quan hệ Q=f(S), nếu là đường thẳng thì phương trình quan hệ giưa Q và S có dạng:
S = aQ+b (5.15) Thay giá trị hút nước thí nghiệm xác định được Q ứng với trị số hạ thấp mực nước S dự kiến
Đồ thị Q = f(S) là đường cong lập tiếp đồ thị quan hệ bổ sung sau:
Lập đồ thị So = S/Q = f(Q):
Nếu đồ thị So = S/Q = f(Q) là đường thẳng thì quan hệ giưa Q và S có dạng S = aQ + bQ2 (5.15) Thay giá trị hút nước thí nghiệm tính được Q ứng với trị số S dự kiến Nếu đồ thị So = S/Q = f(Q) là đường cong thì lập tiếp đồ thị S=f(lgQ)
Bảng 5.8: Kết quả hút nước thí nghiệm tại lỗ khoan 840 Đợt bơm nước thí
nghiệm
Lưu lượng (l/s)
Hạ thấp mực nước (m)
Thời Gian (Giờ)
Đợt 1 0.0395 31.8 83,5
Đợt 2 0.0348 26.6 72
Đợt 3 0.0293 21.3 53
Từ bảng (5.8) ta xây dựng các mối quan hệ Q-S. Kết quả cụ thể được trình bày tại bảng (5.9)
Bảng 5.9: Mối quan hệ giữa Q-S
S(m) Q(l/s) So=S/Q LgQ LgS
21.3 0.0293 726.219 -1.533 1.328
26.6 0.0348 763.425 -1.458 1.425
31.8 0.0395 804.452 -1.403 1.502
Hình 5.7: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lưu lượng và trị số hạ thấp mực nước theo tài liệu hút nước 3 lần hạ thấp, lỗ khoan 840
Từ hình (5.7) đồ thị quan hệ Q =f(LgS) có dạng đường thẳng.
Chọn đồ thị quan hệ Q =f(LgS) để tính toán, khi hạ thấp mức nước xuống cốt (-150)m thì S = 345m.
Q-150 = 17,5 x Lg(345) – 24,91 = 15,17 l/s = 1310,31 m3/ng.
Nhận xét: Qua kết quả tính toán lượng nước chảy vào mỏ bằng phương pháp thủy lực tại lỗ khoan 840 cho thấy lượng nước chảy vào mỏ tại mức -150m là 1310,31 m3/ng, kết quả này rất thấp so với điều kiện thực tế ở mỏ. Lỗ khoan 840 hút nước thí nghiệm chỉ đại diện tính cho các vỉa than mà lỗ khoan khoan qua. Do vậy kết quả 1 lỗ khoan này không sử dụng tính lượng nước chảy vào toàn khu mỏ khi khai thác đến cốt (-150)m được.
CHƯƠNG 6