Wykorzystanie modelowania do rozbudowy systemu odwodnienia w odkrywkowej kopalni węgla brunatnego

• Autorzy: Wiencław E. , Koda E.

Warianty tytułu

EN

Numerical modelling for dewatering system development in a lignite open pit mine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano przykład obliczeń numerycznych przepływu wód podziemnych, wykonanych na potrzeby wspomagania projektowania zwałowiska wewnętrznego w wyrobisku kopalni węgla brunatnego Turów. Głównym celem przeprowadzonych obliczeń była prognoza zawodnienia zwałowiska nadkładu i jego bezpośredniego otoczenia. Opracowano model numeryczny przepływu wód podziemnych dla obecnie istniejącej/rozpoznanej sytuacji hydrogeologicznej w rejonie zwałowiska i poddano go weryfikacji w odniesieniu do stanu z lipca 2006 r. Wykorzystując zweryfikowany model przepływu wód podziemnych, opracowano model prognostyczny przepływu wód podziemnych dla projektowanego stanu formowania północnego zwałowiska wewnętrznego, przypadającego na 2015 r., i przeprowadzono na nim badania przepływu wód podziemnych. Obliczenia wykonano z wykorzystaniem programu numerycznego FEMWATER z pakietu GMS. W prezentowanym przykładzie przepływ analizowano jako ustalony w czasie i przy założeniu idealnego zabezpieczenia terenu zwałowiska przed infiltracją opadów atmosferycznych. Wyniki badań modelowych wykazały, że teren zwałowiska będzie podtapiany. Wyniki obliczeń przepływu wód podziemnych są wykorzystywane do projektu rozbudowy systemu odwodnienia odkrywki i zwałowiska oraz rozbudowy monitoringu potencjalnych zagrożeń stateczności skarp zwałowiska w sąsiedztwie obiektów chronionych. Główne obiekty podlegające zabezpieczeniu w rejonie projektowanego zwałowiska to: filar Nysy Łużyckiej, droga międzynarodowa Trzciniec–Sieniawka oraz zaplecze techniczne i magazynowe kopalni. Wyniki obliczeń będą również wykorzystane do zaprojektowania technicznych zabezpieczeń zwałowiska w rejonie tych obiektów.

EN

The paper presents the example of numerical modelling of groundwater flow, performed for the design assistance of waste soil dump from the Turów lignite open pit mine. The main purpose of the modelling was to predict water logging of the waste soil dump and its surroundings. Construction of a numerical model of groundwater flow for the currently recognized hydrogeological conditions in the waste soil dump area, and its verification as of July 2006, was performed. Using the verified model of groundwater flow, a prognostic model was developed for the year of 2015, since mining operations are intended to be extended into the northern part. The calculations were performed with the use of FEMWATER/GMS numerical program. The groundwater flow was analysed as a steady state through time, with an assumption of ideal protection of the waste soil dump against precipitation. The results of modelling indicate that the waste soil dump will be logged. Modelling test results of the groundwater flow will be applied for designing a dewatering system extension and a monitoring system of potential threat of slope stability of the waste soil dump constructed close to the protected objects. The main objects which need special protection during waste soil dump construction and dewatering are as follows: the Nysa Łużycka river bank, international road Trzciniec–Sieniawka and industrial infrastructure around the Turów lignite open mine. The modelling results will also be applied in designing adequate technical safety solutions to protect these objects.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie numeryczne; przepływ wód podziemnych; zwałowisko; kopalnia odkrywkowa; odwodnienia

EN

numerical modelling; groundwater flow; waste soil dump; open pit mine; dewatering

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2008
• Tom: nr 431, Hydrogeologia
• Strony: 267--273
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Wiencław E.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Wydział Inżynierii i Kształtowania Środowiska, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

autor

Koda E.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Wydział Inżynierii i Kształtowania Środowiska, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

Bibliografia

• 1. CARSEL R.F., PARRISH R.S., 1988 – Developing joint probability of soil-water retention characteristics, Water Resour. Res., 24, 5: 755-769.
• 2. DĄBROWSKI S., GÓRSKI J., KAPUŚCIŃSKI J., PRZYBYŁEK J., SZCZEPAŃSKI A., 2004 – Metodyka określania zasobów eksploatacyjnych wód podziemnych. Wyd. Medyczne Borgis, Warszawa.
• 3. DZIEDZIAK J., WOŹNIAK M., PACHOLEWSKI A., 2002 – Objaśnienia do Mapy hydrogeologicznej Polski w skali 1:50 000, ark. Bogatynia. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 4. EL-HAMES A.S., RICHARDS K.S., 1995 – Testing the numerical difficulty applying Richards’ equation to sandy and clayey soils. J. Hydrol., 167: 381-391.
• 5. EMRL, 2005 – Groundwater modeling system tutorial volume I-IV. Brigham Young University, UT.
• 6. LIN H.C., RICHARDS D.R., YEH G.T., CHENG J.R., CHENG H.P., JONES N.L., 1997 - FEMWATER: a three-dimensional finite element computer model for simulating density-dependent flow and transport in variably saturated media. Technical Report CHL-97-12, U.A. Army Corps for Engineers.
• 7. MACIOSZCZYK T., 1999 – Matematyczne podstawy opisu ruchu i migracji wód podziemnych dla modelowania i sterowania ich zasobami. Biul. Państw. Inst. Geol., 388: 157-178.
• 8. MAŁECKI J.J., NAWALANY M., WITCZAK S., GRUSZCZYŃSKI T., 2006 – Wyznaczanie parametrów migracji zanieczyszczeń w ośrodku porowatym dla potrzeb badań hydrogeologicznych i ochrony środowiska. Poradnik metodyczny. Uniwersytet Warszawski, Warszawa.
• 9. MAREK Z., JAKIEL A., 2004, 2006 – Raporty o stanie odwodnienia i zagrożeń wodnych KWB Turów. Arch. KWB Turów, Bogatynia.
• 10. PACIA G., SOWIŃSKI L., TYLIKOWSKI M., 2002 – Dokumentacja geologiczno-inżynierska i hydrogeologiczna podłoża i otoczenia projektowanego północnego zwałowiska wewnętrznego w KWB „Turów” S.A. Arch. Biuro Projektów Górniczych i Geologicznych Sp. z o.o., Wrocław.
• 11. PACIA G., TOMCZYSZYN E., TYLIKOWSKI M., 2004 – Projekt formowania północnego zwałowiska wewnętrznego i jego zboczy transportowych. Arch. Biuro Projektów Górniczych i Geologicznych Sp. z o.o., Wrocław.
• 12. Van GENUCHTEN M.T., 1980 – A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soil. Soil Sc. Soc. J., 44: 892-898.
• 13. YEH G.T., 1987 – 3D FEMWATER: a three-dimensional finite element computer model for water flow through saturated-unsaturated media. PSU Technical Report. Department of Civil Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA.