Groundwater flow modeling for pit wall stability and floor heave analyses, Mae Moh mine

การสร้างแบบจำลองการไหลของน้ำใต้ดินเพื่อการวิเคราะห์เสถียรภาพผนังบ่อเหมืองและการยกตัวของพื้นเหมือง เหมืองแม่เมาะ

Name: Sarayoot Netsakkasame

LCSH: Mae Moh mine

LCSH: Coal mines and mining

LCSH: Hydrodynamics

LCSH: Groundwater flow

LCSH: Groundwater

Abstract: Mae Moh mine is a large open pit coal mine located in Mae Moh basin, in Lampang province, Thailand. The mine has been operated by Electricity Generating Authority of Thailand (EGAT) since 1955 and supplies up to 45,000 tons of lignite daily to feed EGAT’s power plant. Groundwater is the common problems for mine operation especially while developing the deep pit below groundwater level. Poorly controlling of groundwater movement will have negative impact on the safety, efficiency and economic situation of mining. This research is aimed to simulate groundwater system in mining area for groundwater management to help prevent the problems of pit wall instability and floor heave from groundwater pressure. The model uses the An application of 3-D GMS® software (Groundwater Modeling System) which is the finite difference groundwater flow model to simulate the groundwater system of basement formation aquifers in mining area. The geological, hydrological, hydrogeological data are collected and analyzed in order to formulate the conceptual model. After that, the numerical model was formulated with input data from the conceptual model such as boundary conditions, hydraulic properties of aquifers and other initial conditions.Transient state model was simulated using initial input data from the database such as hydraulic properties of the aquifer units, boundary conditions, recharge rates, geohydrological stress period and etc. Calibration of several simulations were run using trial and error process by varying of some parameters until the calculated and measured heads were compatible. Eventually water balance for particular times can be calculated with the root mean square of the simulation results. The parameter sensitivity analysis is also carried out. The calibration process and sensitivity analysis are performed until the piezometric levels from the model are consistent with the results from observation wells measurements. The slope stability in C1 west wall pit is analyzed using limit equilibrium method. The floor heave is evaluated as well. The instability of slope and floor heave conditions are defined. The calibrated model is used to predict the range of depletion of groundwater table. The planning for dewatering of each mine stage until the year 2049 is suggested. The results indicate that upon the completion of groundwater flow modelling simulations, it appears that the model is a realistic predictive method, to use for simulating aquifer depressurization. The calibration results show that the accuracy of groundwater flow model is 98.64% ; the comparison of contour lines between measured heads and calculated heads provides good results, the groundwater levels and shape in contour maps are consistent. Flowing production wells located in the Basement Tr4 boundary will be the main method to achieve mine depressurization. The simulation results suggest that, in order to ensure safe mining from slope instability and floor heave, the dewatering requirements from 2021 to 2049 are at an average of 5,153 cubic meters per day, or 1.88 million cubic meters per year. With this prediction, the groundwater level will be depressed to be lower than the lowest pit floor, on a yearly basis, until the final stage plan in year 2049.

Abstract: เหมืองแม่เมาะเป็นเหมืองถ่านหินแบบเปิดที่ตั้งอยู่ในพื้นที่แอ่งแม่เมาะ จังหวัดลำปาง ประเทศไทย ซึ่งการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ได้ดำเนินการทำเหมืองตั้งแต่ปี พ.ศ.2498 เป็นต้นมาจนถึงปัจจุบัน โดยในปัจจุบันได้ขุดขนถ่านจำนวน 45,000 ตันต่อวันเพื่อนำส่งให้ไรงไฟฟ้าแม่เมาะเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า น้ำบาดาลนับเป็นปัญหาหนึ่งที่มักพบได้ในการทำเหมือง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการทำเหมืองจนกระทั่งพื้นบ่อเหมืองอยู่ในระดับที่ลึกกว่าระดับน้ำใต้ดิน การจัดการน้ำใต้ดินอย่างไม่ถูกต้องเหมาะสมจะส่งผลต่อความปลอดภัย ประสิทธิภาพตลอดจนสภาวะด้านเศรษฐศาสตร์ในการทำหมือง งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายในการจำลองระบบน้ำใต้ดินในพื้นที่เหมืองแม่เมาะ สำหรับใช้ในวางแผนจัดการน้ำใต้ดินเพื่อช่วยป้องกันปัญหาทางด้านเสถียรกาพ และการยกตัวของพื้นบ่อเหมืองอันเนื่องมาจากแรงดันน้ำใต้ดิน การสร้างแบบจำลองการไหลของน้ำใต้ดิน ในรูปแบบ 3 มิติ อาศัยซอฟแวร์ GMS (Groundwater Modeling System) ซึ่งได้จำลองการไหลของน้ำใต้ดินจากชั้นหินฐานซึ่งวางตัวใต้พื้นที่การทำเหมือง ด้วยวิธีการ ไฟไนต์ดิฟเฟอเรนซ์ (Finite Difference Method) การสร้างแบบจำลองการไหลของน้ำใต้ดินเริ่มจากการรวบรวมข้อมูลทางด้านธรณีวิทยา, อุทกวิทยา และอุทกธรณีวิทยา เพื่อจัดทำแบบจำลองเชิงมโนทัศน์ (Conceptual Model) และแปลงแบบจำลองเชิงมโนทัศน์ให้เป็นแบบจำลองเชิงคณิตศาสตร์ (Numerical Model) โดยกำหนดเงื่อนไขขอบ, เงื่อนไขเริ่มต้น, คุณสมบัติทางชลศาสตร์ และสภาพทางอุทกธรณีในแต่ละช่วงเวลา แล้วจึงจำลองการไหล และสอบเทียบการไหลของน้ำใต้ดินในสภาวะไม่คงที่ โดยการปรับค่าพารามิเตอร์ของหินอุ้มน้ำ, ระดับแรงดันน้ำใต้ดิน, สมดุลของน้ำใต้ดิน และทำการวิเคราะห์ความอ่อนไหวของพารามิเตอร์ร่วมด้วย จนกระทั่งค่าระดับแรงดันน้ำใต้ดินที่ได้จากการคำนวณมีค่าใกล้เคียงกับค่าระดับแรงดันน้ำใต้ดินที่ได้จากการตรวจวัด จึงถือว่าแบบจำลองผ่านการสอบเทียบ พร้อมกันนี้ได้ทำการประเมินเสถียรภาพผนังบ่อเหมือง โดยวิธีสมดุลจำกัด (Limit Equilibrium Method) ในพื้นที่ตะวันตกของบ่อ C1 และประเมินโอกาสในการยกตัวของพื้นบ่อเหมือง จากนั้นจึงทำการจำลองในการวางแผนลดระดับแรงดันน้ำเพื่อมิให้เกิดปัญหาทางด้านเสถียรภาพผนังบ่อเหมืองในพื้นที่ตะวันตกของบ่อ C1 และปัญหาการยกตัวของพื้นบ่อเหมืองจนกระทั่งสิ้นสุดการทำเหมืองในปี พ.ศ. 2592 จากการจำลองการไหลของน้ำใต้ดินพบว่าสามารถจำลองการไหลของน้ำใต้ดินได้ใกล้เคียงกับสภาพการไหลของน้ำใต้ดินตามธรรมชาติ สามารถนำไปวางแผนลดระดับแรงดันน้ำใต้ดินจากชั้นหินอุ้มน้ำชนิดมีแรงดันได้ ซึ่งผลการสอบเที่ยบระดับแรงดันน้ำใต้ดินจากแบบจำลองกับระดับแรงดันน้ำจากการตรวจวัดพบว่ามีความแม่นยำ 98.64 เปอร์เซ็นด์ เมื่อเปรียบเทียบเส้นชั้นความสูงของระดับแรงดันน้ำใต้ดินที่ได้จากแบบจำลองกับเส้นชั้นความสูงของระดับแรงดันน้ำใต้ดินที่ได้จากการตรวจวัดพบว่ามีลักษณะสอดคล้องไปทิศทางเดียวกัน โดยเมื่อนำแบบจำลองการไหลของน้ำใต้ดินมาวางแผนลดระดับแรงดันน้ำใต้ดินในพื้นที่บ่อเหมืองพบว่าการลดระดับแรงดันน้ำใต้ดินในพื้นที่บ่อเหมืองต้องระบายน้ำจากชั้นหินฐาน Tr4 ซึ่งเป็นชั้นหินอุ้มน้ำชนิดมีแรงดันด้วยการสูบระบายน้ำใต้ดินจากหลุมสูบในชั้นหินฐาน Tr4 อย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปัจจุบันด้วยอัตราการสูบระบายเฉลี่ย 5,153 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน หรือเท่ากับ 1.88 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อปีจนกระทั่งสิ้นสุดการทำหมืองในปี พ.ศ. 2592 เพื่อรักษาระดับแรงดันน้ำใต้ดินให้ต่ำกว่าระดับพื้นบ่อเหมืองอันจะเป็นการป้องกันมิให้เกิดปัญหาเสถียรภาพผนังบ่อเหมือง และการยกตัวของพื้นบ่อเหมืองขึ้นในอนาคต

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Kriengsak Srisuk

Role: Chairman

Name: Amarin Boontun

Role: Member

Name: Schradh Saenton

Role: Member

Name: Cheowchan Leelasukseree

Role: Member

Created: 2021

Modified: 2022-10-16

Issued: 2022-10-16

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Mining Engineering

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	590635902.pdf	34.96 MB

ใช้เวลา

0.024781 วินาที