礦坑涌水量的常用預(yù)測方法探析

劉立強，鄭龍日（.黑龍江省第一地質(zhì)勘察院，黑龍江 牡丹江 570；.吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六○五隊，吉林 延吉 33000）

礦坑涌水量的常用預(yù)測方法探析

劉立強1，鄭龍日2
（1.黑龍江省第一地質(zhì)勘察院，黑龍江 牡丹江 157011；2.吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六○五隊，吉林 延吉 133000）

在礦產(chǎn)資源開采過程中，由于地下含水層深度不一致，結(jié)構(gòu)存在不合理之處，在預(yù)測礦坑涌水量過程中存在很多不確定因素，這種影響因素會對最終的計算結(jié)果的精確造成危害，因此合理分析礦坑涌水量確定過程中存在的不確定因素，找到既定的預(yù)測方法就顯得十分重要。

礦產(chǎn)生產(chǎn)；礦坑涌水量；影響因素；預(yù)測方法

在礦產(chǎn)資源開采過程中必須對礦坑涌水量進行精確計算，將影響礦坑涌水量預(yù)測的影響因素充分考慮進去，預(yù)測和分析礦井中的正常涌水量和最大涌水量，從而為礦井突然進水提供相應(yīng)的地質(zhì)材料支撐，為保證礦井安全、高效和科學(xué)生產(chǎn)奠定堅實基礎(chǔ)。

1　礦坑涌水量預(yù)測的影響因素分析

1.1礦坑補給水條件對礦坑涌水量預(yù)測產(chǎn)生的影響

進入礦坑內(nèi)的水分主要包含了礦坑開發(fā)過程以及巖石和地表周圍存在的地下水，通過不同巖石結(jié)構(gòu)層和不同途徑進入礦坑的地下水資源。在某些突發(fā)情況下，礦坑還需要承擔(dān)來自深層水源的沖擊，因此，在對礦坑涌水量進行預(yù)測過程中，首先應(yīng)該將用水量持續(xù)的時間和強度考慮到計算影響因素中，然后確定礦坑充水量、范圍，確定好充水的界限。在礦坑涌水量預(yù)測過程中，自然降雨是最不能人為控制的因素，過多的降水會直接或者間接對礦坑中的涌水量產(chǎn)生影響，最終對礦坑內(nèi)涌水量變化速率、變化幅度和持續(xù)的時間造成影響。

此外，礦坑周圍具體的水文地質(zhì)條件的好壞，補給水區(qū)域的遠近和埋水層的范圍都會對礦坑涌水量預(yù)測產(chǎn)生不小的影響。一般情況下，離補水區(qū)域近，埋水層比較淺的礦坑用水量變化比較明顯，其變化幅度也比較大，而離補水區(qū)域較遠以及埋水層深度較深影響效果就會小很多。雨季降水量大，降雨持續(xù)時間長，對于礦坑涌水量預(yù)測產(chǎn)生的影響最大，旱季產(chǎn)生的影響就小很多。地表水如江河湖泊對礦坑涌水量預(yù)測影響主要取決于礦坑和地表水的距離以及聯(lián)系程度，距離越近，聯(lián)系越緊密，礦坑涌水量變化就會越大，導(dǎo)致礦產(chǎn)資源開采難度增加。

1.2礦坑的開采方式對礦坑涌水量預(yù)測產(chǎn)生的影響

在礦坑涌水量預(yù)測過程中，不同的礦床開采方式，會顯著影響到礦床的充水程度和進水條件。因此，在對礦坑涌水量進行預(yù)測過程中，除了將自然因素、地質(zhì)條件以及水文條件考慮進去之外，還需要將礦坑的開采形式進行全面的分析和研究。

從總體角度分析，礦坑開采一般分為地上露天開采和地下開采兩種形式。地下開采又包含了豎井開采和坑道開采兩種形式。對于坑道開采多數(shù)都是采用傾斜坑道施工，在地下傾斜坑道開采過程中，對于礦坑涌水量的預(yù)測當(dāng)傾斜角小于45°時，按照水平坑道計算公式計算，對于傾斜角度大于45°的應(yīng)該按照垂直坑道計算方法計算。在露天礦產(chǎn)開采過程中。礦坑涌水量的預(yù)測，實際上就是計算好影響礦井半徑范圍內(nèi)種地表水的儲量大小。在很多礦坑中，由于地表巖石的承載能力不足，地表水可以通過巖石裂縫進入到礦床中。而礦坑的動儲備量主要與開采范圍內(nèi)的降雨量和集水區(qū)域內(nèi)的降水量有著密切的聯(lián)系。

自然降水對礦井產(chǎn)生的影響是露天礦坑涌水量增加的主要因素，因此，礦坑內(nèi)的排水能力要隨著降雨季節(jié)的來臨進行動態(tài)的調(diào)整。而地下開采和露天開采存在巨大的差異，自然降水對井下開采礦坑涌水量預(yù)測的范圍較小。對于地下開采的礦坑涌水量預(yù)測是水平坑道和垂直坑道的綜總合。我們以水平坑道舉例，其礦坑涌水量程度是隨著揭露巖層的含水量升高而升高，同時，還要充分考慮到礦坑開采過程中對巖石造成裂縫而出現(xiàn)充水情況。在施工過程中，隨著坑道深度和面積的變化，礦坑涌水量也會出現(xiàn)顯著的變化，如果地下礦井的水分是靜態(tài)的，在開采過程中就會出現(xiàn)最大涌水量，隨后涌水量會越來越小，如果其中存在大量的動態(tài)儲量水源，在地下礦井開采過程中，一開始涌水量較小，隨著地下坑道不斷深入，涌水量會顯著增加，涌水量的增加的量和坑道開挖的深度以及面積呈現(xiàn)一定的函數(shù)比例關(guān)系。

2　礦坑涌水量預(yù)測方法分析

2.1水文地質(zhì)比較法

這種礦坑涌水量預(yù)測方法主要是應(yīng)用類似于水文地質(zhì)條件礦山地下水涌量的實際材料進行相應(yīng)的預(yù)測。應(yīng)用該種預(yù)測方法需要具備一定的條件，預(yù)測的礦坑需要和比較礦坑的水文地質(zhì)條件基本相似，參照礦坑和比較礦坑之間的水文地質(zhì)參數(shù)之間存在的一定的關(guān)系，并且能夠用相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達形式進行描述。在預(yù)測過程中，兩個礦坑之間的相似性越高，最終確定的礦坑涌水量數(shù)值也就越精確。這種礦坑涌水量預(yù)測方法適合礦床擴建，對礦山進行改造，用上一階段的礦坑涌水量去推測下一階段可能會出現(xiàn)的涌水量。水文地質(zhì)比較法的優(yōu)點是礦區(qū)的邊界不需要進行明確，操作比較簡單，省時省力，但是缺點是應(yīng)用范圍的比較狹窄，受到前提條件限制較多。

2.2相關(guān)分析法

相關(guān)分析在礦坑涌水量預(yù)測過程中是一種統(tǒng)計分析方法，具體應(yīng)用中需要結(jié)合礦井涌水量和相關(guān)影響因素進行相應(yīng)的統(tǒng)計學(xué)分析，建立相應(yīng)方程。這種方法應(yīng)用的前提條件是要建立在Q～s曲線基礎(chǔ)上。同時，這種礦坑涌水量預(yù)測方法對原始材料有著嚴(yán)格的要求，其數(shù)據(jù)必須是一個水文年以上的動態(tài)觀測數(shù)據(jù)，總數(shù)據(jù)量不得少于三十。在預(yù)測過程中，要保證預(yù)測對象一致。應(yīng)用相關(guān)分析法對礦坑涌水量進行預(yù)測，優(yōu)點是避免了預(yù)測過程中各個參數(shù)對涌水量的影響，處理比較簡單，但是這種方法也有自身缺點，它需要大量的原始數(shù)據(jù)，模型建立具有一定地域性，適應(yīng)性不高。

2.3水均衡法

這種預(yù)測方法是結(jié)合某一時期礦區(qū)內(nèi)地下水的各個均衡組分之間存在的某種關(guān)系，結(jié)合物質(zhì)守恒定律建立地下水量均衡方程，從而利用已知組分的變化礦坑涌水量進行預(yù)測和分析。該種預(yù)測方法應(yīng)用前提條件，是要保證數(shù)據(jù)資料是一個水文年以上的動態(tài)觀測數(shù)據(jù)。這種預(yù)測方式適合長期觀測的礦床，并且礦坑內(nèi)的各個組分容易確定。應(yīng)用水均衡法優(yōu)點是需要的參數(shù)數(shù)據(jù)較少，對相應(yīng)的數(shù)據(jù)資料要求不太高，但是計算精度不高，難以確定地下水分的各個組成部分。

［1］ 尹尚先，張祥維，徐慧，劉明，徐斌“.大井法”中滲透系數(shù)及含水層厚度的優(yōu)化［J］.煤田地質(zhì)與勘探，2015，（05）：53-56.

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General prediction method of the mine pit water inflow

LIULi-qiang1，ZHENGLong-ri2
（1.First Geological Exploration Institute ofHeilongjiangProvince，Mudanjiang157011，China；2.Jilin Nonferrous Metals Geological Exploration Bureau No.605 Team，Yanji 133000，China）

In the process of exploitation of mineral resources，due to different depth of underground aquifer and the unreasonable structure，there are many uncertain factors in predicting mine pit water inflow，which will affect the calculation of the final result.Therefore，reasonable analysis of uncertainties in mine pit water inflow and an established prediction method is very important.

Mineral production；Mine pit water inflow；Influence factors；Prediction method

TD 742

B

1674-8646（2016）11-0020-02

2016-03-10

劉立強（1988-），男，黑龍江五常人，本科，助理工程師，主要從事水文地質(zhì)研究。