Курсовая

Курсовая на тему Оценка гидрогеологических и инженерно геологических условий Стойле

Работа добавлена на сайт bumli.ru: 2014-12-12
Федеральное агентство по образованию
Московский государственный горный университет
Кафедра геологии
Курсовая работа
по гидрогеологии и инженерной геологии
по теме «Оценка гидрогеологических и инженерно-геологических условий Стойленского месторождения»
Выполнил: ст. гр. ТО-3-08
Романов В. В.
Проверил: д.т.н. проф. Гальперин А.М.
к.т.н. Щекина М. В.
Москва, 2009 г.

Оглавление:
1. Введение
2. Характеристика Стойленского железорудного месторождения
3. Графическая часть:
План поверхности участка месторождения, гидроизогипс безнапорного водоносного горизонта и гипсометрии кровли водоупора.
План поверхности участка месторождения, гидроизопьез напорного водоносного горизонта и гипсометрии почвы верхнего водоупора. Гидрогеологический разрез по линии II-II
Сводная инженерно-геологическая и гидрогеологическая колонка
4. Расчетная часть
4.1 Определение гидрогеологических параметров
4.2 Определение скоростной высоты
4.3 Движение подземных вод
4.3.1 Движение подземных вод в напорном пласте. Определение расхода подземного потока в напорном пласте.
4.3.2 Движение подземных вод в безнапорном пласте. Определение расхода подземного потока в безнапорном пласте
4.4 Движение подземных вод к искусственным дренам
4.4.1 Движение напорных вод к совершенной вертикальной дрене. Определение величины притока воды к дрене
4.4.2 Движение безнапорных вод к совершенной вертикальной дрене. Определение величины притока воды к дрене
4.5 Определение инженерно-геологических условий месторождения
4.5.1 Определение показателей состояния горных пород
4.5.2 Гранулярный состав горных пород. Обработка результатов комбинирования гранулометрического анализа песчано-глинистых пород
5. Заключение
6. Список литературы
1. Введение
Теоретической основой при выполнении курсовой работы являются знания, при изучении цикла геологических дисциплин – «Основы геологии», «Месторождения полезных ископаемых», «Гидрогеология и инженерная геология».
Полученные в результате анализа имеющихся данных гидрогеологической разведки и расчетов показатели позволяют оценить характер и режимы водоносных горизонтов и принять действенные меры по дренированию горных выработок. Умение построить, читать и анализировать гидрогеологические планы, разрезы и другую документацию является неотъемлемой частью подготовки горных инженеров. Выполненное задание является исходным материалом для написания геологической части дипломных проектов и проектирования дренажных работ.

2. Характеристика Стойленского месторождения
Общие сведения о районе месторождения
Территория занимает часть Среднерусской возвышенности и в морфологическом отношении представляет невысокое плато, изрезанное оврагами и балками. Наиболее крупные реки – Сейм, Оскол, характеризующиеся равнинным режимом с высоким весенним половодьем и низкой летней меженью, средняя величина модуля стока составляет 4 л/с с 1 км2.
Климат территории умеренно-континентальный с продолжительным летом и холодной зимой. Среднесуточные температуры воздуха ниже 0оС устанавливаются в конце ноября – начале декабря; среднесуточная температура самого холодного месяца (января) -8,4оС; абсолютная минимальная температура -41оС, наибольшая глубина промерзания почвы 180см; снеготаяние начинается в мае. Среднемесячная температура самого жаркого месяца (июня) +41оС. По количеству выпавших осадков территория относится к умеренно-влажной зоне. В году 130-170 дней с осадками. Средняя многолетняя сумма годовых остатков 400-600 мм; максимум осадков приходится на летние месяцы – в июле при ливнях выпадает 100 мм осадков и более. Однако вследствие ливневого характера и высокого испарения почвы (до 75% общей суммы осадков) дождевые воды почти не пополняют запасы подземных вод.
Значительная инфильтрация происходит осенью при длительных моросящих дождях и весной при снеготаянии. Зимой преобладают ветры юго-западного направления, весной – восточного и юго-восточного направлений, летом – западного и северо-западного.
Скорость ветра на территории изменяется от 2-2,8 м/с летом и до 4-6 м/с зимой.
Месторождение приурочено к  исконам Воронежского докембрийского кристаллического массива асимметричного строения. Северный склон довольно пологий, южный – крутой. Рельеф докембрийского массива отличается большой сложностью. Сбросы, возникшие в процессе образования Днепровско-Донецкой впадины, обуславливают наличие в ней системы уступов, а денудация и выветривание привели к образованию обширной густой сети глубоких впадин (древняя эрозионная сеть). Кристаллический массив сложен сланцами, гнейсами, кварцитами, известняками протерозойского возраста, отличающимся высокой степенью метаморфизма. В результате тектонических движений породы протерозойского комплекса собраны в сложную систему складок. Верхняя зона этих пород под воздействием процессов сильно изменена, в результате окисления железистых кварцитов образовались мартитовые, мартитово-магнетитовые и мартито-железнослюдковые кварциты. К коре выветривания железистых кварцитов приурочены залежи богатых железных руд.
Кристаллические породы перекрыты комплексом палеозойских и кайнозойских осадочных пород, преимущественно морского происхождения. Наличие сравнительно мощных пластов выдержанных по площади водонепроницаемых пород предопределяет общие потоки подземных вод на территории КМА, которая является областью распространения Днепровско-Донецкого (северо-восточное крыло) и Московского (южное крыло) артезианских бассейнов.
Геологическое строение месторождения
Стойленское месторождение железных руд и железистых кварцитов расположено в центральной части северо-восточной полосы КМА. В геологическом строении месторождении участвуют сильно дислоцированные метаморфические породы докембрия, в которых выделяются железорудная свита Курской серии протерозоя. Их трансгрессивно перекрывают осадочные породы палеозойского, мезозойского и кайнозойского возрастов мощностью от 50 до 200 м. Осадочные породы сверху вниз представлены суглинками, песками, песчаниками, рудными и безрудными брекчиями.
Кора выветривания железистых кварцитов, имеющая мощность от 5 до 80 м, представлена богатыми рудами, переходящими с глубиной в окисленные и полуокисленные железистые кварциты.
Литолого-стратиграфическое подразделение и характерные особенности в геологическом разрезе месторождения отражены в стратиграфической колонке (табл. 1).
Месторождение приурочено к юго-восточной части Тим-Ястребовской синклинали. Породы смяты в сложные, глубокие и узкие синклинальные и антиклинальные складки, преимущественно северо-западного простирания с крутым (60о-90о), нередко опрокинутым падением крыльев. В северной части месторождения развиты интрузии диоритов и габбро-диоритов, в юго-восточной части – интрузии конгломератов.
Широкое развитие имеют межпластовые и секущие дайки, а также жилы ультраосновных пород – диорит-порфиритов и гранитов мощностью от 10 см до 20 см. Железорудная свита сложена железистыми кварцитами и сланцами. Мощность ее изменяется от 400 м на северо-востоке до 800 м на юго-западе. В составе ее выделяют две подсвиты кварцитов и две подсвиты сланцев. Интенсивная складчатость докембрийских образований обусловила крутое, нередко почти вертикальное залегание рудных пластов. Площадь залежи железистых кварцитов по кровле составляет 4,1 км2, детальная разведка выполнена до глубины 460 м (отметка – 250 м ), отдельными скважинами до 700 м. Граница рудных тел с осадочной толщей резкая, неровная.
Характеристика полезного ископаемого
Граница между богатыми рудами и кварцитами чаще всего четкая. По степени окисления и технологическим свойствам железистые кварциты разделяют на неокисленные Feраст/Feмаг > 0,6, полуокисленные Feраст/Feмаг =0,6-0,3, окисленные Feраст/Feмаг  < 0,3. Неокиленные кварциты слагают 93,7% запасов месторождения.
Залежь неокисленных кварцитов имеет сложное строение, характеризуется частым переслаиванием различных минералогических разновидностей железистых кварцитов и наличием прослоев сланцев, на ряде  участков она пересекается большим количеством даек диорит-порфиритов. Мощность пластов и пачек отдельных типов кварцитов от 1-2 до 10-20 м , изредка достигает 50 м; мощность даек изменяется от 10 до 20 м . Полуокисленные кварциты (0,7% запасов) образуют подзону неполного окисления железистых кварцитов. На месторождении выделяют восемь разобщенных линзообразных залежей полуокисленных кварцитов площадью от 16 до 550 тыс. м2 и общей площадью 1,5 км2, мощность их достигает 27,2 м, в среднем составляет 4,5 м. Почва и кровля залежей неровные, с уступами и впадинами. Рудоносность полуокисленных кварцитов на всех участках почти одинакова.
Окисленные кварциты представляют собой подзону полного окисления железистых кварцитов, которая сплошной покровной залежью перекрывает окисленные и полуокисленные кварциты. Мощность их колеблется от 0,2 до 56 м. На долю окисленных кварцитов приходится 5,6% запасов. Основные породообразующие минералы железистых кварцитов – кварц, магнетит, рудная слюда; в разных залежах присутствуют магнезиально-железистые алюмосиликаты. В зависимости от минерального состава и количественного соотношения минералов, железистые кварциты подразделяются на 4 типа: магнетитовые (47,5% общих запасов), силикатно-магнетитовые (37,2%), железнослюдково-магнетитовые (14,6%), а также слаборудные кварциты (0,7%).
Кварциты месторождения тонкозернистые, размеры зерен в среднем равны 0,05-0,08 мм, размеры агрегатов магнетита 0,1-0,5 мм. В зависимости от минералогического состава материнских пород на месторождении выделяются следующие разновидности богатых руд: магнетито-мартитовые – 50%, лимонито-мартитовые и лимонитовые – 25% и железнослюдково-мартитовые – 10% общих запасов. Главные рудообразующие минералы – мартит, магнетит, лимонит, железная слюда и кварц; второстепенные – сидерит, кальцит, хлорит, пирит. Содержание железа в рудах колеблется от 25 до 68%. По морфологии и особенностям залежи железистых кварцитов в пределах месторождений выделяются западный, центральный, северо-восточный и юго-восточный участки.
Западная часть залежи характеризуется относительно простым строением и равномерной рудоносностью; содержание Feобщ колеблется в блоках от 32,25 до 36,92%; Fe связанного с магнетитом – от 28,54 до 29,77%.
Центральная часть залежи имеет сложное внутреннее строение по сравнению с другими частями и характеризуется наименьшей рудоносностью, что обусловлено большим количеством даек диорит-порфиритов, наличием зон дробления и повышенным количеством сланцев в рудной зоне. При среднем объемном количестве даек в контуре, равном 3,3%, в центральной части количество их составляет 6,3-12,7% общего объема. Содержание Feобщ  в блоках колеблется от 32,7 до 34,06%, связанного с магнетитом от 26,36 до 28,3%. На участке замыкания центральной антиклинали, на границе со сланцами, наблюдается обеднение железистых кварцитов – содержание Feраст снижается до 22-25%, связанного с магнетитом до 16,2-18,2%.
Северо-восточная часть залежи характеризуется сложным строением и относительно высокой рудоносностью. Содержание Feобщ составляет 34,52-36,10%, связанного с магнетитом – 27,6-29,38%. Наиболее высокое содержание Feобщ (38,27-39,39%) и связанного с магнетитом (33,10-33,77%) наблюдается в северо-восточной части месторождения. Юго-восточная часть залежи характеризуется относительно простым строением. Но в пределах ее развито наибольшее количество даек диорит-порфиритов.
Общая рудоносность по строению структуры юго-восточной части выдержана. Содержание Feобщ в блоках составляет от 33,4 до 34,84%, а связанного с магнетитом от 27,3 до 28,55%. Здесь так же, как и в центрально части залежи, наблюдается обеднение железистых кварцитов.
Гидрогеологические условия месторождения
Гидрогеологические условия месторождения обусловлены геоморфологическими и структурными особенностями его расположения на водораздельном плато, расчлененным глубоко врезанной овражной сетью, и ограничением с севера, юга и востока долинами рек Осколька, Чуфички, Оскола, а также двухъярусным строением массива.
На месторождении имеет сплошное распространение сеноман-альбский каньон – туронский и рудно-кристаллический водоносные горизонты (табл.2). В целом для них характерна гидравлическая взаимность и связь с поверхностными водами, невыдержанность мощности и состава вмещающих пород, однородность состава и незначительная минерализация вод, общность источников питания и дренирования.
Приуроченные к сеноман-альбской толще, водоносный горизонт характеризуется безнапорным или слабо напорным режимом. Расходы горизонта компенсируются инфильтрующей частью дождевых и талых вод в местах выхода трещиноватых меловых пород на поверхность. Юрские и неокомские песчано-глинистые отложения вследствие их частичного размыва являются лишь относительным водоупором.
Рудно-кристаллический напорный горизонт приурочен к выветренной зоне докембрийского комплекса пород. Водообильность горизонта определяется характером трещиноватости пород. Питание осуществляется за счет вышележащего водоносного горизонта на участках выветривания или в местах малой мощности юрских и неокомских песчано-глинистых отложений. Среднее значение коэффициента фильтрации для выветривания кварцитов 2-2,5 м/сут, невыветрелых 0,02-0,07 м/сут. В связи со сложными гидрогеологическими условиями разработка месторождения производится при предварительном осушении, осуществляемом комбинированным способом – глубинным водоотливом.

Таблица 2

Водоносный горизонт
Режим
Преобладающая
Мощность, м
Абсолютная отметка
статического уровня,
м
Качественная характеристика водоносного горизонта
Коэффициент фильтрации, м/сут
Водоотдача, %
питание
разгрузка
I
Мергельно-
меловой подгоризонт
-
15-20
-
-
-
2,5
1-5
II
Песчаный подгоризонт
-
28-35
137-142
-
-
12-25
25-40
III
Песчано-меловой горизонт
-
40-50
137-142
Инфильт-рационное
Долина р.Осколец
10-20
15-34
IV
Рудно-кристаллический горизонт
70-80
20-40
137-142
За счет перетекания из вышележащих водоносных горизонтов
Движение потока в сторону Днепровско-Донецкой впадины
0,1-0,5
0,5-2
Инженерно-геологические условия
Геологический разрез месторождения характеризуется многоярусным строением; инженерно-геологические ярусы составляют два структурных этажа – верхний и нижний.
Верхний этаж представлен породами осадочного комплекса. Лессовидные суглинки по физико-механическим свойствам близки к аналогичным породам Михайловского месторождения. Наиболее слабыми являются аллювиальные глины. Мергельно-меловые породы представлены трещиноватым мелом, переходящим на отдельных участках в трещиноватый мергель. Прочность этих пород определяется трещиноватостью массива. Высыхание мелов в приповерхностных зонах и процессы выветривания приводят к их осыпанию. Под воздействием динамических нагрузок происходят тектонические изменения. Сеноман-альбские пески представлены средне- и мелкозернистыми разностями, слабо сцементированными окислами железа. Пески обладают хорошей водоотдачей, коэффициент неоднородности Кн=3-5, на участке высачивания отмечается оплывание, в сцементированных разностях – фильтрационный вынос вдоль трещин.
Неокомские и юрские глинистые пески и песчаные гидрослюдистые глины достаточно однородны по механическим свойствам. Небольшим набуханием обладают юрские глины при нормальных нагрузках до 2 кг/см2 (0,2 МПа) (в песчаных глинах неокома около 0,5 кг/см2 (0,05 МПа)). Ощутимое разупрочнение пород (сцепление падает до 50% исходного) отмечается в местах удаленных от поверхности обнажения на 4-5 м; с увеличением глубины прочность пород не уменьшается. Девонские отложения имеют ограниченное распространение и состоят из нерудных брекчий, песчаников, пестро-цветных плотных глин, характеризуются относительно высоким показателем прочности. Нижний этаж представлен скальными и полускальными разностями, при этом наименее прочными являются межрудные сланцы, породы даек и рыхлых руд. На участках распространения рыхлых разновидностей руд в ходе разработки отмечаются осыпи; обводненность пород рудной толщи не влияет на их устойчивость.

4. Расчетная часть
4.1 Определение гидрогеологических параметров
I. Расчет для безнапорного водоносного горизонта
1. Гидравлический градиент – это потеря напора на единицу длины пути фильтрации:
H1-H2                                 177-176
i =                          =                           = 0.002
l                             540
2. Приведенная скорость фильтрации - скорость, принимаемая из условий проницаемости минерального скелета породы- определяется по формуле Дарси:
v=i* kф=0,002*5=0,01 м/сут,
где kф =5 м/сут – коэффициент фильтрации (для БВГ).
3. Действительная (фактическая) скорость фильтрации воды в породах с учетом их физического состояния(трещина, поры и т.п.)
V            0.01
U=         =         =0.5м/сут,
µ            0.02
где µ - эффективная пористость породы, численно равная величине водоотдачи.
4. Глубина залегания зеркала воды определяется разностью абсолютных отметок поверхности земли и зеркала воды, взятых для одной и той же точки.

т.1   187-177=10м
т.2   188-176=12м
5. Мощность водоносного горизонта определяется разностью абсолютной отметки зеркала воды и кровли водоупора, на котором сформировался водоносный горизонт.
т.1   177-154=23м
т.2   176-153,5=22,5м
II. Расчетная часть для напорного водоносного горизонта
1. Определяем гидравлический градиент
H1-H2                                 173-172
i =                          =                           = 0,003
l                            350
2. Приведенная скорость фильтрации
v=i k =0,003*12=0,036 м/сут,
где k=12 м/сут – коэффициент фильтрации для НБГ
3. Действительная (фактическая) скорость фильтрации воды.
V            0.036
U=          =              =3,6 м/сут,
µ            0.01
где µ - эффективная пористость породы, численно равная величине водоотдачи.
4. Глубина залегания ПУНВГ (установившегося пьезометрического уровня) равна разности отметок поверхности земли и отметок ПУНВГ.
т.1   188-173=15м
т.2   187-172=15м
5. Мощность НВГ равна мощности вмещающих его трещиноватых известняков перхуровского возраста и составляет 15м
6. Определяем напорность НВГ, которая равна разности отметок ПУНВГ и кровли водоносного пласта (почвы верхнего водоупора)
т.1  173-147,5=25,5м
т.2  172-151,5=20,5м.
4.2 Определение скоростной высоты
Вода в состоянии покоя при отсутствии внешних сил и на свободной поверхности обладает гидростатическим давлением.
P=    *h*g=1*8*9,8=78,4 т/м2=0,78кПа,
где     - плотность воды,
h=8м – высота столба метра,
g=9,8м-с2– ускорение свободного падения.
На поверхности воды, связанной с атмосферой, атмосферное давление Р=100КПа=0,1МПа.
Энергетическим показателем воды, которая находится в порах горных пород, является гидростатический напор Нг, представляющий совокупность пьезометрической hp  и геометрической z  высот. Для безнапорного водоносного горизонта в центральной скважине  применительно к выбранной т.А.
HГ=hp+ z=8+20=28м.
Вода при движении обладает и кинетической энергией, доля которой оценивается величиной скоростного напора (или скоростной высотой) hv.
u2        3,62      (3.6/86400)2
hv=       =            =                      =8.85.10-6м,
2g        19,6              19,6
где u – действительная скорость движения воды, размерность которой при расчетах переводится в м/с.
Тогда HГ=hp+ z+ hv=28+8,85.10-6 м,
где hвысота столба воды в выработке с проницаемыми стенками или дном, измеряемая от дна выработки, z- это геометрическая высота от дна выработки до горизонтальной плоскости сравнения напоров.
Т. к. скоростная высота слишком мала и стремиться к нулю, то ею можно пренебречь.
4.3 Движение подземных вод
4.3.1 Движение подземных вод в напорном пласте
Рассчитаем приток воды НВГ в подземную выработку шириной В=100м, находящуюся между скважинами   и   и вскрывающую водоносный пласт трещиноватых известняков на всю его мощность т.
Определяем расход потока с учетом действительной скорости движения вод
mBkф(H1-H2)
Q=                     =m.B.u=6*100*3,6=2160 м3/сут.
l .

Расход потока на его ширине, равной единице, называется единичным расходом и обозначается q. Для нашей выработки определяем q на 1 погонный метр:
mkф(H1-H2)            B
q=                    = m         u=6*3,6=21,6 м3/сут.
l                  .100
Единичный расход позволяет оперативно определить приток воды в выработку при проходке и вовремя вводить в действие откачивающее оборудование. Например. Если за смену пройдено 6 м штрека, то дополнительный расход составит
Q=q6=21,6 . 6=129,6 м3/сут.
Уравнение депрессионной кривой
x                             175
Н=Н1-        (H1-H2)=172-         (172-171)=171,5 м;
l                             350
x                            180
Н=Н1-        (H1-H2)=173-         (173-172)=172,5 м;
l                            360
x                             260
Н=Н1-         (H1-H2)=174-        (174-173)=173,5 м.
l                            520
Таким образом, депрессионная кривая подземных вод для данного примера является прямой линией, что свидетельствует об установившемся режиме движения подземных вод.

4.3.2 Движение подземных вод в безнапорном пласте
Определяем приток воды в траншею длиной 100 м, пройденную перпендикулярно направлению фильтрации между скважинами и до плотных глин московского возраста.
Расход потока при его ширине В равен с учетом фактической (действительной) скорости движения воды в БВГ
Bkф(H12-H22)       100 . 5(1762-1752)
Q=qB=                      =                                 =8775 м3/сут.
2l .                2 . 350  . 0.02
Уравнение для единичного расхода потока через известный напор H1 и неизвестный напор Н в сечении на расстоянии х от начала координат:
kф(H12-H22)          5(1762-1752)
q=                       =                           =87,75 м3/сут.
2l .                 2 . 350  . 0.02
Уравнение депрессионной кривой
x                                         175
Н=   H1-       (H12-H22)  =      1762-           (1762-1752)  =175,5 м;
l                                         350
x                                         270
Н=   H1-       (H12-H22)  =      1772-           (1772-1762)  =176,5 м;
l                                         540
x                                         160
Н=   H1-       (H12-H22)  =      1792 -          (1792-1782)  =178,5 м.
l                                         320
Задаваясь любыми значениями х в пределах х<l и получая соответствующие им значения Н, можно по точкам построить депрессионную кривую между скважинами. Эта кривая является параболой.
4.4 Движение подземных вод к искусственным дренам
Горные выработки, из которых производится откачка воды, являются искусственными дренами водоносного пласта. Они подразделяются на горизонтальные (канавы, траншеи, галереи, штреки и т.п.) и вертикальные (скважины, стволы, колодцы, шурфы и т.п.). как вертикальные, так и горизонтальные горные выработки по степени вскрытия водоносного пласта делятся на совершенные (вскрывающие пласт на всю мощность и по всей его мощности имеющие водопроницаемые стенки) и несовершенные (вскрывают только часть пласта или имеют водопроницаемые стенки не по всей мощности).
Линия пересечения депрессионной воронки, образующейся вокруг выработки, из которой производится откачка воды, с вертикальной плоскостью, проходящей через ось выработки, называется депрессионной кривой, которая имеет максимальный наклон у стены  выработки, а по мере удаления от нее постепенно выполаживается и практически сопрягается с линией первоначального напора Н. Расстояние от оси колодца до точки сопряжения депрессионной кривой с линией первоначального напора называется радиусом влияния выработки R.
Сниженный в результате продолжительной откачки уровень воды в вертикальной выработке (например, скважине), соответствующий напору ho в ней, называется динамическим уровнем, в отличие от статического уровня, который соответствует первоначальному напору Н в пласте. Величина S, на которую понижается уровень воды в скважине, называется понижением. Следовательно, понижение S=Hh. Уровень воды в дренажной скважине ниже уровня воды h за стенкой ее на величину   h=h - ho, называемой гидравлическим скачком или высотой высачивания.

4.4.1 Движение напорных вод к совершенной вертикальной дрене
Данные для выполнения расчетов:
kф=12 м/сут – коэффициент фильтрации;
m=6 м – мощность водоносного пласта;
Sпонижение
r=1 м – радиус выработки;
 

R=1,73     atрадиус влияния дрены, м,
kф H
a=            - коэффициент уровнепроводности, м2/сут;

t=1год=365суток, время для которого определяется радиус влияния.
Предположим, что мы 365 суток производим откачку воды из т.1. принимаем водопонижение до середины пласта трещиноватых известняков московского горизонта – отметка 150м. Следовательно, водопонижение составит S=H -150=173,5-150=23,5 м.
Радиус выработки r=1 м;
Коэффициент уровнепроводности с учетом фактической скорости
kф . i . H       12 . 0,003 . 173,5
движения воды,  a=                  =                         =624,6 м2/сут;
                    0,01
Время, для которого определяется радиус влияния  t=365 суток.
Определяем радиус влияния дрены:
 

R=1,73     at =1,73   624,6 . 365=826 м.
Расход Q потока подземных вод к выработке через это сечение
2,73 kф m S        2,73 . 12 . 6 . 23,5          4619,16
Q =                       =                            =                   = 1593 м3/сут.
lgR – lgr         lg826 – lg 1                     2,9
Уравнение депрессионной кривой имеет вид:
Q
y = H – 0,366            (lgR – lgx).
kф m
Для построения кривой принять:
х1=0,1R=0,1 . 826=82,6м;
x2=0,15R=0,15 . 826=123,9м;
х3=0,2R=0,2 . 826=165,2м;
x4=0,3R=0,3 . 826=247,8м;
x5=0,5R=0,5 . 826=413м;
x6=0,8R=0,8 . 826=660,8м.
Тогда:
1593
y1=173,5 – 0,366               (lg826 – lg82,6)=165,4;
6 . 12
1593
y2=173,5 – 0,366              (lg826 – lg123,9)=166,9;
6 . 12
1593
у3=173,5 – 0,366              (lg826 – lg165,2)=167,9м;
6 . 12

1593
y4=173,5 – 0,366              (lg826 – lg247,8)=169,3м;
6 . 12
1593
y5=173,5 – 0,366              (lg826 – lg413)=171,1м;
6 . 12
1593
y6=173,5 – 0,366              (lg826 – lg660,8)=172,9м.
6 . 12
4.4.2 Движение безнапорных вод к совершенной вертикальной дрене
Данные для выполнения расчетов:
kф=5 м/сут – коэффициент фильтрации;
m=6 м – мощность водоносного пласта;
Sпонижение
r=1 м – радиус выработки;
R=1,5    atрадиус влияния дрены, м,
kф H
a=            - коэффициент уровнепроводности, м2/сут;

t=1год=365суток,время для которого определяется радиус влияния.
Предположим, что мы 365 суток производим откачку воды из т.1. принимаем водопонижение до середины пласта трещиноватых известняков московского горизонта – отметка 170м. Следовательно, водопонижение составит S=H1-166=176,5-166=10,5 м.
Радиус выработки r=1 м;
Коэффициент уровнепроводности с учетом фактической скорости

kф . i . H       5 . 0,002 . 176,5
движения воды,  a=                  =                           =88,25 м2/сут;
                    0,02
Время, для которого определяется радиус влияния  t=365 суток.
Определяем радиус влияния дрены:
 

R=1,5    at =1,5  88,25 . 365=269,2 м.
Расход Q потока подземных вод к выработке через это сечение
1,37 kф (2H-S)S        1,37 . 5(2 . 176,5 –10,5)10,5
Q =                       =                                               = 10264.3 м2/сут.
lgRlgr             lg269.2 – lg 1
Уравнение депрессионной кривой имеет вид:
 

(lgx – lgr)
y =     h2 +S(2H-S)
(lgRlgr)
Для построения кривой принять:
х1=0,1R=0,1 . 269,2 =26,92м;
x2=0,15R=0,15 . 269,2 =40,38м;
х3=0,2R=0,2 . 269,2=53,84м;
x4=0,3R=0,3 . 269,2=80,76м;
x5=0,5R=0,5 . 269,2=134,6м;
x6=0,8R=0,8 . 269,2=215,36м.

Тогда:
 

                                 lgx – lgr                                               lg26,92 – lg1
y1=   h2 + S(2H – S)                = 1662+10,5(2 .176,5 –10,5)                        
                                  lgR – lgr                                                lg269,2 – lg 1   
                                  1,43 
  =    27556+3596,25          = 172,3
                                 2,41
 

                                 lgx – lgr                                               lg40,38 – lg1
y2=   h2 + S(2H – S)                  =  1662+10,5(2 .176,5 – 10,5)                       =                                          lgR – lgr                                                   lg269,2 – lg 1      
 

                                  1,6
  =   27556+3596,25        = 173,04
                                  2,41
 

                                  lgx – lgr                                             lg53,84 – lg1
y3=   h2 + S(2H – S)                  =  1662+10,5(2 .176,5 –10,5)                        
                                 lgR – lgr                                            lg269,2 – lg 1        
 

                                  1,73
   =   27556+3596,25           = 173,5
                                   2,41
 

                                  lgx – lgr                                               lg80,76 – lg1
y4=   h2 + S(2H – S)                 =   1662+10,5(2 . 17 6,5–10,5)                          
                                   lgR – lgr                                                   lg269,2 – lg 1
 

                                    1,9
    =    27556+3596,25           = 174,3
                                    2,41
 

                                  lgx – lgr                                                    lg134,6 – lg1
y5=   h2 + S(2H – S)                 =   1662+10,5(2 . 176,5–10,5)                        
                                  lgR – lgr                                                    lg269,2 – lg 1
 

                                    2,12
    =    27556 +3596,25           = 175,2
                                    2,41
 

                                  lgx – lgr                                             lg215,36 – lg1
y6=   h2 + S(2H – S)                  =  1662+10,5(2 . 17 6,5–10,5)                        
                                 lgRlgr                                             lg269,2 – lg 1       
 

                                     2,23
   =   27556+ 3596,25           = 176,1.
                                     2,42
 
4.5 Определение инженерно-геологических условий месторождения
4.5.1 Определение показателей состояния горной породы
Образец породы V0=64 см3 и массой q0=127,5 г после высушивания при температуре 105оС занимает объем  Vс=47 см3 и весит  qс=113,2 г.
1. Плотность – масса единицы объема горной породы естественного сложения и влажности, численно равная отношения массы породы к ее объему:
       q0             127,5
=           =             = 1,9  г/ см3.
V0                 64
2. Плотность сухой породы – масса единицы объема твердой части породы естественного сложения, численно равная отношению массы минерального скелета к ее объему:
       qс              113,2
с =           =             = 1,8  г/ см3.
V0                 64

3. Плотность минеральных частиц – масса минерального скелета породы в единице его объема, численно равная отношению массы минеральных частиц к их объему:
  qс            113,2
=           =             = 2,4  г/ см3.
Vc                 47
4. Пористость – это отношение объема пор ко всему объему горной породы.
         V0  -  Vc            64– 47                               - gс            2,4 – 1,8
n=                   =                 = 0,26 или n=               =                      = 0,26 (26%)
   V0                        64                                                    2,4
5. Коэффициент пористости – это отношение объема пор в горной породе к объему ее твердой части.

      
         V0  -  Vc              64 – 47                             n             0,26
e =                   =                  = 0,36   или e =            =                      = 0,36
            Vc                  47                                 1 – n      1 – 0,26
6. Весовая влажность W – это отношение массы воды qв, заполняющей поры породы, к массе сухой породы qс :
qв             q0   -  qc           127,5 – 113,2
W =         =               =                          = 0,12 доли единиц или 12%
qc                   qc                        113,2
7. Объемная влажность Wо – отношение объема воды Vв  этой породы:
          qв                     qo   -  qc           127,5 – 113,2
Wо=        :Vo =               =                          = 0,216 доли единиц или 21,6%
              в                        в  Vo                    1   . 64

         W  . gс       0,12  . 1,8  
Wо=           =                    = 0,216 доли единиц или 21,6%.
              в                     1
8. Коэффициент водонасыщения – отношение объема воды Vв  в горной породе к объему пор Vn:
         q0   -  qc                                             q0   -  qc                  127,5 – 113,2
G=               :( V0  -  Vc)=                         =                      =0,84
             в                                                   в ( V0  -  Vc)      1(64 –47)
         W         0,12. 2,4  
G=           =                       =0,84 
          в e          1 . 0,36
Вывод: по величине G=0 : 10 выделяют породы: маловлажные (0 : 0,5); влажные (0,5 : 0,8); водонасыщенные (>0,8), следовательно рассматриваемая порода является водонасыщенная.
4.5.2 Гранулярный состав горных пород
Состояние и свойства горных пород находятся в зависимости от степени заполнения объема горных пород минеральным веществом, структура минерального скелета и парового пространства, физической природы связи между минеральными частицами, фазового состояния породы. Это факториальные характеристики. На основании этого все породы, независимо от их происхождения, можно разделить на 3 основные группы: твердые; связные (глинистые); раздельно-зернистые.
Состояние и свойства связных и раздельно-зернистых горных пород определяет гранулярный (зерновой) состав, т. е. весовое содержание в породе частиц различной крупности в процентах от общей массы породы в абсолютно сухом состоянии.
Размеры частиц – от нескольких метров (крупные глыбы в крупнообломочных породах) до тысячных и миллионных долей миллиметров (коллоидные и глинистые частицы) в глинистых породах.
Гранулярный состав определяет такие показатели, как влажность, пористость, пластичность, сопротивление сдвигу, сжимаемость, водопроницаемость, набухание и т. п. Для определения гранулярного состава проводят гранулометрический анализ, который бывает прямой (непосредственное изменение диаметра частиц) и косвенный (через скорость осаждения частиц в воде ли воздухе).
Разберем комбинированный метод, основанный на комбинации ситового метода (прямого) и метода пипетки (косвенного).
Ситовой – определение гранулярного состава раздельно-зернистых и песчано-глинистых пород. Набор из 9 сит с размерами отверстий: 10; 7; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм. Процентное содержание фракции составляет
q1 . 100
Ф1=              , где q1 – масса фракций, q – масса образца.
q
Метод пипетки – оценка гранулярного состава песчано-глинистых пород через скорость осаждения частиц в приготовленной суспензии. Отбор проб суспензии через определенный интервал времени пипеткой с различной глубины с последующим высушиванием и взвешиванием.
Основной способ изображения гранулярного состава песчано-глинистых пород – кривая в полулогарифмическом масштабе.
Породы делятся по размерам частиц: валуны (камни) – более 200мм, галька (щебень) – 10-20мм; гравий (дресва) – 2-10мм; пески – 0,05-2мм; пыль – 0,005-0,05мм; глины - <0,005мм.
Количественный показатель гранулярной кривой – коэффициент неоднородности Кн = d60 / d10, где d60 и d10 – контролирующий и эффективный диаметры, определяемые с кривой грансостава. Для однородных пород Кн     1, равномерным распределением фракций - Кн =  25 – 100 (песок считается однородным при Кн <3.
Классификация глинистых пород по грансоставу
 SHAPE  \* MERGEFORMAT
Название пород                             Процентное содержание частиц d<0,005мм
Песчаных частиц (d=0,05-2,0) больше, чем пылеватых (d=0,005-0,05)
 1 Глина тяжелая                                                                             >60%
 2 Глина                                                                                      от 30 до 60 %
3. Суглинок:
Тяжелый                                                          от 20 до 30%
Средний                                                          от 10 до 20%
Легкий                                                             от 6 до 10 %
4. Супесь:
Тяжелая                                                            от 3 до 6 %
Легкая                                                                   < 3 %
Пылеватых частиц (d=0,005-0,05) больше, чем песчаных (d=0,05-2,0)
 5 Пылеватая глина                                                                         > 30%
 6 Пылеватый суглинок                                                             от 30 до 10
 7 Пылеватая супесь                                                                  от 10 до 3
                                    Для раздельно зернистых пород
- Песок крупнозернистый – масса всех частиц крупнее 0,5 мм составляет более 50 %
- Песок мелкозернистый – масса всех частиц крупнее 0,1 мм составляет 75 % и более
 
- Песок пылеватый – масса всех частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75 %
Подпись: Название пород                             Процентное содержание частиц d<0,005мм

Песчаных частиц (d=0,05-2,0) больше, чем пылеватых (d=0,005-0,05)

 1 Глина тяжелая                                                                             >60%

 2 Глина                                                                                      от 30 до 60 % 

3. Суглинок: 

Тяжелый                                                          от 20 до 30%

Средний                                                          от 10 до 20%

Легкий                                                             от 6 до 10 %

4. Супесь:

Тяжелая                                                            от 3 до 6 %

Легкая                                                                   < 3 %

Пылеватых частиц (d=0,005-0,05) больше, чем песчаных (d=0,05-2,0)

 5 Пылеватая глина                                                                         > 30%

 6 Пылеватый суглинок                                                             от 30 до 10

 7 Пылеватая супесь                                                                  от 10 до 3

 			 Для раздельно зернистых пород

- Песок крупнозернистый – масса всех частиц крупнее 0,5 мм составляет более 50 %

- Песок мелкозернистый – масса всех частиц крупнее 0,1 мм составляет 75 % и более

 
- Песок пылеватый – масса всех частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75 %
 

Исходные данные:
q1 – масса образца (г); Wг – гигроскопическая влажность; qв.с. – масса водорастворимых солей; Vc – объем суспензии; Vп– объем пипетки.
q1 = 17,25 г; Wг  = 1,10 %; qв.с. = 0,41 г; В = 10= Ф2,0-0,5
Vc =1000 см3; Vп = 25 см3; А0,5-0,25=0,52 г ; А0,25-0,1=0,74г;
А <0,05=0,29г; А <0,01=0,25г; А <0,005=0,21г; А <0,001=0,16г.
Необходимо:
- рассчитать процентное содержание фракций 0,5-0,25; 0,25-0,1; 0,1-0,05; 0,05-0,01; 0,01-0,005; 0,005-0,001; <0,001 мм;
- построить суммарную кривую гранулярного состава;
- определить процентное содержание глинистых, пылеватых и песчаных частиц;
- установить наименование породы.
1. Вводим поправку в величину массы воздушно-сухого образца на содержание гигроскопической влажности:
100 .  q      100  17,45
q1г =              =                     = 17,06 г.
100+W      100+1,10
2. Водим поправку в величину массы воздушно-сухого образца на содержание водорастворимых солей:
q0 =q1г  - qв.с. = 17,25-0,41=16,84г.
3. Определяем в образце содержание фракций, выделенных ситовым методом:
а) Ф2-0,5= В = 10%;
А(100-В)      0,52(100-10)
б) Ф0,5-0,25=                      =                        = 2,77%
q0                  16,84
в)                 А(100-В’)      0,74(100-12,77)
Ф0,25-0,1 =                    =                          = 3,93%
q0                     16,84
В’=В+ Ф0,5-0,25 = 10+2,77=12,77%
4. Определяем совокупное содержание в образце фракций, выделенных пипеточным способом:
А Vc (100-В”)      0,29 . 1000(100-16,7)
а) Ф<0.05 =                          =                                      = 57,38%
q0 Vп                    16,84. 25
В”= В’+ Ф0,25-0,1 = 12,77+3,93 = 16,7 %
А Vc (100-В”)      0,25 . 1000(100-16,7)
б) Ф<0.01 =                          =                                      = 57,38%
q0 Vп                    16,84. 25
А Vc (100-В”)      0,21 . 1000(100-16,7)
в) Ф<0.005 =                         =                                      = 41,55%
q0 Vп                    16,84. 25
А Vc (100-В”)      0,16 . 1000(100-16,7)
г) Ф<0.001 =                         =                                      = 31,65%
q0 Vп                    16,84. 25
5. Определяем интервальное содержание фракций, выделенных пипеточным способом:
а) Ф0,1-0,05 = 100- В”- Ф<0.05 =100 – 16,7 – 57,38= 25,92%
б) Ф0,05-0,01 = Ф<0.05 -  Ф<0.01 = 57,38– 49,46= 7,92%
в) Ф0,01-0,005 = Ф<0.01 -  Ф<0.005 = 49,46– 41,55= 7,91%
г) Ф0,005-0,001 = Ф<0.005 -  Ф<0.001 = 41,55– 31,65= 9,9%
6. Ф = В + Ф0,5-0,25 + Ф0,25-0,1 +  Ф0,1-0,5  +  Ф0,05-0,01 + Ф0,01-0,005 + Ф0,005-0,001 + +Ф<0.001 = 10 + 2,77+ 3,93+ 25,92+ 7,92+ 7,91+ 9,9+ 31,65= 100%
7. Результаты расчетов:
                                                          Содержание частиц
                в интервальном виде                                               в совокупном виде
         d, мм                                Ф, %                               d, мм                               Ф, %
        2,0 – 0,5                              10                                <2,0                                100
        0,5 – 0,25                           2,77                              <0,5                                90
        0,25 – 0,1                           3,93                              <0,25                             87,23
        0,1 – 0,05                          25,92                             < 0,1                              83,3
       0,05 – 0,01                         7,92                               <0,05                             57,38
      0,01 – 0,005                        7,91                               <0,01                             49,46
    0,005 – 0,001                         9,9                               <0,005                            41,55
         <0,001                             31,65                              <0,001                           31,65
 
 

8. Необходимо по данным таблицы построить кривую гранулярного состава. Так как по оси абсцисс данные откладываются в полулогарифмическом масштабе, то необходимо выбрать масштаб, позволяющий разместить график на листе формата А4. Кратными значениями для десятичного логарифма будут следующие размеры частиц: 0,0001 – 0,001 – 0,01 – 0,1 – 1,0 – 10,0 мм. При размерах листа 30 см наиболее целесообразно выбрать масштаб 5 см, тогда 5 диапазонов умножить на 5 см равно 25 см. Начало координат 0,0001 мм через 5 см – 0,001, еще через 5 – 0,01 и т. д. Так как lg 1,0 = 0, то все значения менее 1,0 будут отсчитываться влево от этой величины, а более – вправо. Например, чтобы найти положение оси абсцисс значение диаметра 0,5 мм, необходимо:
- определить lg 0,5 = -0,301
- масштаб построения 5 см, поэтому: - 0,3 х 5 см = - 1,5 см
- откладываем 1,5 см влево от значения 1,0 мм (lg 1,0 = 0). Остальные значения определяются аналогично.
9. По кривой гранулярного состава определяем коэффициент неоднородности:
d60             0,0075
Кн=         =               = 25,
d10        0,00025
если Кн= 1, то порода однородная по составу, Кн= 25-1000 порода с равномерным распределением, следовательно в нашем случае порода с равномерным распределением фракций.
10. Определяем по процентному содержанию частиц d < 0,005 мм название породы по классификации.
Процентное содержание глинистых частиц – 58,31%, пылеватых частиц – 13,33 %, песчаных частиц – 17,9 %
Т. к. песчаных частиц больше пылеватых, а глинистых частиц d < 0,005 мм в исследуемой породе равно 58,31 %, следовательно, наша порода – глина.

Список используемой литературы:
1.                 Геологический словарь. – М.: Недра, 1978, Т.1; Т.2.
2.                 месторождении полезных ископаемых. // Под ред. Ермолова В. А. – М.: МГГУ, 2001, 570с.
3.                 Гальперин А. М., Зайцев В. С., Норватов Ю. А. Инженерная геология и гидрогеология. – М.:1989, 383с.
4.                 Горное дело. Терминологический словарь. // Л. И. Барон, Г. П. Деминюк, Г. Д. Лидин и др. – М.: Недра, 1981Ю 479с.
5.                 Справочник по инженерной геологии. // Под ред. М. В. Чурининокова. – М.: Недра, 1981,325с.
6.                 Горная энциклопедия в 5-ти томах. – М.: Советская энциклопедия, 1986.
7.                 Условные обозначения для горной графической документации. – М.: Недра, 1981, 304с.
8.                 Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. Энциклопедия. – М.: Недра, 1973.
9.                 Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии. В трех томах. – М.: Недра, 1969
10.            Краткий курс месторождений полезных ископаемых. /Под ред. Вахромеева С. А. – М.: Высшая школа, 1967
11.            Гальперин А. М., Зайцев В. С., Кириченко Ю. В. Практикум по инженерной геологии. – М.: МГГУ, 2001, 101с
12.            Курс рудных месторождений // Под ред. В. И. Смирнова. – М.: Недра, 1986
13.            Леоненко И. Н., Русинович И. А., Чайкин С. И. Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии. Т. З. Железные руды. – М.: «Недра», 1969, 319с.

Заключение
Полученные в результате анализа имеющихся данных гидрогеологической разведки и расчетов показатели позволяют оценить характер и режимы водоносных горизонтов и принять действенные меры по дренированию горных выработок. В ходе выполнения курсовой я научилась строить, читать и анализировать гидрогеологические планы, разрезы и другую документацию. Научилась определять гидрогеологические параметры, скоростную высоту; определять расход подземного потока в напорном и безнапорном пластах. А так же определять величины притока к дренам, определять инженерно-геологические условия месторождений, показатели состояния горных пород; научилась обрабатывать результаты комбинирования гранулометрического анализа песчано-глинистых пород.

1. Реферат на тему Dolphins Essay Research Paper DolphinsDolphins are sleek
2. Реферат на тему Defence Mechanisms Essay Research Paper Sometimes in
3. Реферат на тему Ivanhoe By Sir Walter Scott Essay Research
4. Курсовая Рост ВВП и справедливое распределение
5. Реферат Здоровье человека и природы
6. Реферат Ландшафтная архитектура
7. Реферат на тему Экологические системы
8. Реферат Изнасилование 3
9. Реферат Правосторонний гемипарез, дисциркуляторная энцефалопатия II степени
10. Реферат на тему A Farewell To Arms Love And Role