Resumen

La zona excavada durante la explotación minera de tajo largo tiene una alta permeabilidad, lo que da lugar a una masa de almacenamiento de agua subterránea que provoca un peligro de irrupción de agua subterránea para la explotación minera segura. Para investigar el mecanismo de peligro de la mezcla granular de arenisca y fango (SMM) en la zona excavada, este artículo presenta un estudio experimental sobre el efecto de la relación de peso de las partículas de arenisca (SP) y las partículas de fango (MP) en la evolución de las propiedades hidráulicas no Darcy. Se ha aplicado un equipo experimental de filtración de roca granular de diseño propio para realizar los experimentos. La variación de la distribución del tamaño de las partículas fue inducida por la carga y la infiltración de agua durante la prueba, lo que indicó que las propiedades de aplastamiento y erosión de las partículas de la fangolita eran mayores que las de la arenisca. La evolución de la porosidad de la SMM estaba fuertemente influenciada por la carga (altura de la muestra) y la relación de peso SP/MP. La muestra con mayor altura de muestra y mayor relación de peso de SP alcanzó un valor de porosidad más alto. En particular, una ecuación no Darcy, para el cálculo de las propiedades hidráulicas (permeabilidad κ y coeficiente no Darcy ζ), fue suficiente para ajustar la relación entre el gradiente hidráulico y la velocidad de infiltración. Los resultados de las pruebas indicaron que, debido a la ausencia y el estrechamiento de la fractura y el vacío durante la carga, la permeabilidad κ disminuye y el coeficiente no Darcy ζ aumenta. La variación de las propiedades hidráulicas de la muestra dentro del mismo tamaño de partícula y de la relación de peso SP/MP indicó que el riesgo de irrupción de aguas subterráneas mostró una mayor probabilidad de ocurrencia en los estratos de arenisca y en la zona aplastada (por ejemplo, las fallas). Además, las fracturas y los huecos aislados fueron capaces de lograr el cambio de autoextensión a interconexión en la última etapa de carga, lo que provocó la tendencia de fluctuación de κ y ζ. La capacidad de fluctuación en la fangolita era mayor que en la arenisca. También se investigó el rendimiento de un modelo empírico para la predicción de la evolución de las propiedades hidráulicas no Darcy de los procesos de trituración y filtración. Los resultados de la predicción indicaron que el aplastamiento de las partículas y la erosión del agua provocaron el aumento de las propiedades hidráulicas, siendo la principal razón por la que los valores experimentales son típicamente más altos que los obtenidos a partir del modelo de predicción. El modelo empírico tiene un alto grado de precisión predictiva; sin embargo, κ tiene una mayor precisión predictiva que ζ. Además, la precisión predictiva de κ aumenta y la de ζ disminuye al aumentar la relación de peso de SP.

• Materias:Hidrología Permeabilidad Petróleo Yacimientos minerales Minería Geofluidos
• Subjects:Hydrology Permeability Petroleum Mineral deposits Mining Geofluids
• Palabras claves:peligro de irrupción de aguas subterráneas, propiedad hidráulica de darcy, relación de sp, evolución de la propiedad hidráulica, coeficiente de peso mp, aplastamiento de partículas, precisión de la predicción, relación de peso, zona cavada
• Keywords:groundwater inrush hazard, darcy hydraulic property, ratio of sp, hydraulic property evolution, mp weight ratio, darcy coefficient, particles crushing, predictive accuracy, weight ratio, caved zone