В. А. Мироненко динамика ползших поп московский

\
n—1
+2 л,
i — 1
^ri
. *
4 at
. *
4 at
/ J
где

другие бассейны промышленных стоков), которые могут являться источниками дополнительного питания. Все это обычно приводит к резким нарушениям гидродинамического режима, к развитию неста­ционарных процессов фильтрации на площадях, измеряемых подчас сотнями, а то и тысячами квадратных километров. Характерно, что из-за больших (сотни метров) понижений напоров на контурах карь­еров часто отмечается интенсивное истощение водоносных структур — постепенное сокращение их обводненной мощности или (при на­клонном водоупоре) площади. Это обычно делает фильтрационный процесс сильно нелинейным (см. раздел 2.3). Поэтому при прогнозе водопритоков к открытым горным выработкам должны быть тща­тельно учтены не только природные, но и технологические факторы, в частности:
|Т) изменения условий питания и разгрузки водоносных гори­зонтов, связанные с проходкой горных и дренажных выработок и созданием сопутствующих гидротехнических сооружений;
[~2~| технология ведения горных и гидротехнических работ, в том числе порядок вскрытия водоносных горизонтов, изменение по­ложения контура горных работ в плане, режим строительства и экс­плуатации гидротехнических сооружений, распространение и ха­рактер техногенных отложений в пределах бассейнов промышлен­ных стоков.
Если основной объем информации о природных факторах, опре­деляющих притоки в горные выработки, может быть получен уже на стадии гидрогеологической разведки, то многие из упомянутых из­менений в условиях питания и разгрузки, обусловленных техноген­ными факторами, оцениваются на этой стадии лишь весьма прибли­женно (на основе аналогии с подобными объектами). Между тем именно этими изменениями определяются граничные условия филь­трации, и поэтому они обязательно должны изучаться дополнитель­но в период проходки открытой горной выработки - путем постановки и интерпретации режимных наблюдений на базе решения обратных задач (см. раздел 7.2) с последующей корректировкой первоначаль­ных прогнозных оценок.
Прогнозируемые величины водопритоков оцениваются с пози­ций их влияния на условия эксплуатации горнотранспортного обору­дования и на устойчивость откосов карьера (см. раздел 8.1). Если водопритоки превышают допустимые значения, то необходимы дре­нажные мероприятия, обеспечивающие проходку и устойчивость бортов горной выработки (см. раздел 8.2).

2. 
   Схематизация условий фильтрации
   

Прогнозу водопритоков предшествует обоснование исходной расчетной гидродинамической схемы, охарактеризованной количе­ственно фильтрационными параметрами водоносных горизонтов, ус­ловиями на их внешних и внутренних границах, интенсивностью инфильтрационного питания и параметрами перетекания, а также параметрами горных работ. Непосредственный расчет водопритоков к горной выработке производится либо по аналитическим зависимо­стям — для сравнительно простых (типовых) расчетных схем, либо с привлечением математического моделирования — для слож­ных схем. 0 этоц связи полезно указать следующие признаки типо­вых схем, которые и предполагались нами в предшествующих главах при выводе аналитических зависимостей:
|~Г| простейшая конфигурация области фильтрации в плане (как правило, это схемы неограниченного и полуограниченного пла­стов или пласт-полоса между двумя параллельными границами);
2 однородность и изотропность водоносной толщи или, в неко­
торых частных вариантах, ее упорядоченное (слоистое) строение;
[З] отсутствие дополнительного (по сравнению с естествен- нымУпитания рассматриваемого водоносного горизонта по площади, что позволяет не учитывать площадное питание в явном виде (см. раздел 3.3);
|~4~] совершенство гидродинамических границ области фильт­рации;
[~5] простейшие типовые условия на этих границах (обычно - постоянные условия первого или второго родов);
0 горизонтальное залегание водоупоров, подстилающих без­напорные потоки (в противном случае требуются узко специальные аналитические решения — см. раздел 3.1.7);
0 линейность процессов фильтрации.
Переход от реальных гидрогеологических условий к типовой или сложной расчетной схеме (геофильтрационная схематизация) явля­ется наиболее важным этапом, от которого во многом зависит каче­ство всех последующих прогнозных оценок. Схематизацию целесо­образно проводить по отдельным аспектам расчетной схемы, что дает возможность использовать определенные критерии, контролирую­щие правомерность замены сложной схемы более простой (в частно­сти, допустимость перехода к типовым расчетным условиям). Оста­новимся на основных элементах такой схематизации.
[Т] Фильтрация к открытым горным выработкам, пройденным в удалении от границ обеспеченного питания, обычно является резко нестационарным процессом, однако в области, прилегающей к выра­ботке, реальное нестационарное движение может быть сведено к квазистационарной расчетной схеме. При оценке притока к одиноч-
Мой выработке со стабильными условиями на ее контуре эта цель достигается введением расчетного радиуса зоны квазистационарного режима, который для каждого момента определяется формулой

29. 
    . При наличии границы обеспеченного питания, удаленной от центра горной выработки на расстояние R*, водоприток к выработке с приведенным радиусом г_с может рассчитываться по формулам ста­ционарной фильтрации по истечении времени t > (г* — г₀)²/п а* (см. формулу 4.38).
    

[~2~| При прогнозе водопритоков к горной выработке контур последней рассматривается как граница дренажа всех вскрываемых ею водоносных горизонтов; на этой границе задаются условия перво­го рода — напоры здесь отвечают отметке нижнего водоупора водо­носного пласта, вскрытого карьером. Если водоносный горизонт за­легает в подошве горной выработки и отделен от нее слоем слабопро­ницаемых пород, то по площади выработки следует задавать условие третьего рода (см. раздел 2.4), — исходя из предпосылок перетекания (см. раздел 2.3.2); впрочем, его можно также трансформировать в условие первого рода, пользуясь принципом эквивалентных фильт­рационных сопротивлений (см. разделы 3.4 и 3.5).
[~3~] Для аналитических оценок водопритоков чаще всего необ­ходимо привести реальные условия к схеме однородного водоносного горизонта, полностью вскрытого горной выработкой, что допустимо лишь при выполнении определенных требований, уже отраженных в предшествующих главах. Так, при вскрытии слоистых водоносных толщ, характеризующихся малым соотношением проводимостей от­дельных слоев (в пределах порядка), движение в них может рассмат­риваться как плановое (см. раздел 3.1); поэтому переход к схеме однородного пласта возможен путем суммирования проводимостей - при напорном режиме, или введением функции Гиринского — для безнапорной фильтрации в горизонтально залегающих слоях (см. раздел 3.1). При больших соотношениях проводимостей отдельных слоев используются предпосылки перетекания (см. раздел 2.3.2); для двухслойных безнапорных толщ в последнем варианте расчет водо­притоков к горной выработке можно вести исходя из проводимости нижнего (относительно проницаемого) слоя и водоотдачи, соответст­вующей емкостным характеристикам верхнего слоя (см. раздел 2.5). Наконец, профильно-анизотропные пласты сводятся к изотропным простым преобразованиям координат (см. раздел 2.5).
4 Максимальные отклонения структуры потока от одномер­ной (вразрезе) наблюдаются вблизи несовершенных горных вырабо­ток. Схематизация структуры потока в этом случае осуществляется с применением локальных профильных математических моделей (см. разделы 3.4 и 3.5) и сводится к определению дополнительного фильтрационного сопротивления, одновременно учитывающего де­формацию потока вблизи выработки и профильную неоднородность фильтрующей толщи. Для однородных пластов и некоторых типов слоистых толщ получены аналитические выражения для расчета до­полнительных фильтрационных сопротивлений [34 ], которые могут быть учтены при рассмотрении планового потока в целом или выде­ленных лент тока.
Принцип эквивалентных фильтрационных сопротивлений или аналогичный ему принцип виртуальных длин (см. раздел 3.1.6) ис­пользуется и для приведения неоднородных в плане пластов к одно­родным.

2. 
   Прогнозы водопритоков на базе аналитических методов
   

Если схематизация позволяет привести реальные условия к ти­повой расчетной схеме, то, как уже отмечалось, прогнозные оценки базируются преимущественно на аналитических зависимостях, а мо­делирование играет лишь вспомогательную роль.
При очертаниях внешних границ обеспеченного питания, соот­ветствующих типовым схемам (пласт ограничен прямолинейной гра­ницей, пласт-полоса, круговой пласт), определение водопритоков в стационарном режиме проводится по формуле «большого колодца» (3.50), в которой фигурируют соответствующий приведенный радиус области фильтрации R и приведенный радиус карьера г₀ (см. поясне­ния к формуле (3.50)). Наоборот, при существенно удаленных гра­ницах, пока определяемый согласно формуле (4.38) расчетный ради­ус влияния R(t) < R* (R* — расстояние до ближайшей границы), притоки в карьер можно определять как для «большого колодца» по формуле (4.36). При этом величина г. в упомянутых формулах заме­няется на приведенный радиус выраоотки г₀.
В общем случае, при сложной структуре потока в плане, расчет водопритоков к горной выработке целесообразно вести по выделен­ным фрагментам (лентам тока). Боковыми границами фрагментов являются линии хокд, построенные между внешними контурами пласта и контурами горной выработки. Линии тока можно строить на моделях либо непосредственно, либо графически. В последнем вари­анте кажду линию тока проводят от горной выработки в сторону внешних границ обеспеченного питания ортогонально ко всем лини­ям равных напоров (гидроизогипсам).
Стационарный фильтрационный расход рассчитывают незави­симо по каждой денте — по формулам для одномерного плоскопарал­лельного потока (см. раздел 3.1) — после вычисления расчетной длины плоской ленты шириной В_к (рис. 8.9):

ще п — число отсеков между контуром выработки и внешней
границей - контуром питания;