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时间:2018-04-09
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1、矿井涌水量的计算与评述钱学溥(国土资源部,北京100812)摘要:文章讨论了矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字。文章推荐了反求影响半径、作图法求解矿井涌水量的方法。关键词:矿井涌水量;勘查;计算;精度级别;允许误差;有效数字根据1998年国务院“三定方案”的规定,地下水由水利部门统一管理。水利部2005年发布了技术文件SL/Z322-2005《建设项目水资源论证导则(试行)》。该技术文件6.7款规定,地下水资源包括地下水、地热水、天然矿泉水和矿坑排水。6.1.2款规定,计算的地下水资源量要认定它的精度级别。我们认为,认定计算的矿井涌水量的级别和允许误
2、差,不仅是水利部门要求编写《建设项目水资源论证》的需要,而且有利于设计部门的使用。在发生经济纠纷的情况下,也有利于报告提交单位和报告评审机构为自己进行客观的申辩。下面,围绕这一问题,对矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字等方面,作一些论述和讨论。1矿井涌水量与水文地质勘查矿井涌水量比较大,要求计算的矿井涌水量精度就比较高,也就需要投入比较多的水文地质勘查研究工作。表1,可以作为部署水文地质工作的参考。表1矿井涌水量与水文地质勘查Table1Mineinflowandhydrogeologicalexploration矿山类型多年生产的矿山特大涌水矿山疏
3、干开采矿山大水矿山中水矿山小水矿山矿井涌水量(m3/d)具有10年以上观测资料大于500005000~50000500~5000小于500抽水试验的类型和数量不需要进行抽水试验多孔抽水试验1~5组,群孔抽水试验1组多孔抽水试验1~5组单孔抽水试验1~5孔不一定需要进行抽水试验12涌水量的主要计算方法作图法、数理统计数值法、数理统计比拟法、解析法加水均衡计算、作图法比拟法、解析法、作图法比拟法、解析法、地下水径流模数法、泉水流量统计法勘探、核实或检测地质报告预算井涌水量需要提交的精度ABB、CB、C、DD、E注:多年生产的矿山是指:开采水平不变、开采面积基本不变的多年生
4、产的矿山,如即将闭坑或是即将破产的矿山,即是这种多年生产的矿山。多孔抽水试验,是指带观测孔的一个抽水主孔的抽水试验,持续抽水几天。群孔抽水试验是指带观测孔的多个抽水主孔的抽水试验,其抽水总量,一般要达到计算矿井涌水量的1/3~3/4,持续抽水几十天。利用地下水动力学计算公式,计算矿井涌水量,就属于解析法的范畴。大井法、集水廊道法就是常用的解析法。数理统计包括一元线性回归、多元线性回归、逐步回归、系统理论分析、频率计算等(参考钱学溥,娘子关泉水流量几种回归分析的比较,《工程勘察》1983第4期,中国建筑工业出版社)。可以把水位抽降、巷道开拓面积、矿产产量、降水量等作为自
5、变量,把矿井涌水量作为因变量。数值法也就是计算机模拟,是通过利用计算机模拟地下水流场的变化,计算矿井涌水量的一种方法。常用的大井法、集水廊道法等解析法计算矿井涌水量,只考虑了含水层的导水性,没有考虑地下水的补给量。因此,只有进行了解析法和水均衡的计算,用地下水的补给量验证解析法计算的结果,计算的矿井涌水量的精度才能达到C级。2稳定流、非稳定流公式应用的主要条件2.1一般报告采用的解析解大井法、集水廊道法,是基于稳定流理论推导的地下水动力学计算公式。它要求地下水有比较充分的补给条件,要求在该水平开采的几年到几十年内,矿井排水计算的地下水影响半径边界上的水头高度,永远稳定
6、在计算采用的高度上。2.2基于非稳定流理论推导的地下水动力学计算公式,恰恰相反,它的使用条件是地下水没有补给,含水层分布无限,地下水影响半径不断向外扩大。2.3由于采用大井法、集水廊道法,一般都没有考虑地下水补给量的问题,因此,计算的结果可能有较大的误差,它的精度一般只有D级。123影响半径的计算3.1计算影响半径的经验公式有很多,它们计算的结果有相当大的误差。如常用的库萨金经验公式对于裂隙水来说,计算的值一般偏小2~5倍。吉哈尔经验公式对承压水含水层,可以作近似的计算,但计算的结果一般偏小(参考《供水水文地质手册》第二册,地质出版社1977,第268页)。3.2影响
7、半径,处在矿井涌水量计算公式分母的位置,因此,计算的影响半径偏小,就会导致计算的矿井涌水量偏大。这是一般地质报告计算矿井涌水量偏大的主要原因。3.3利用经验公式计算的承压水影响半径一般偏小,从而计算的矿井涌水量偏大。为此,最好是利用实测的影响半径,或是利用大井法、集水廊道法公式反求的影响半径,预算矿井涌水量。3.4据甘肃省安新煤田大柳井田勘探报告,该井田开采侏罗系煤层。经实测,相距4000m的新周煤矿建井,水位已影响到大柳煤矿的井筒。估计影响半径可能有5000m。3.5内蒙古自治区东胜煤田王家坡煤矿距宏景塔一矿2km。王家坡煤矿利用实测的资料,采用大
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