情况,一是确实缺少基本资料,包括在不同含水层、断层破碎带的钻孔抽水试验及矿区地下水露头的流量观测等资料。也就是说,矿山基础水文地质工作程度较低,是需要补充工作的。但也有不少情况是,矿山水文地质调查已发现有很多泉水及泉水流量观测资料,但报告并没有把它作为可利用的资料,也没有用来作为含水层富水性划分的依据。根据《综合水文地质图编图方法与图例》,对基岩裂隙水,在泉水较多地方,可结合泉流量与地下径流模数进行富水性的划分:按常见泉水流量<0.1l/s、0.1—1l/s与>1l/s作为三级划分;相应的枯季地下径流模数为<1l/s.km、1—3l/s.km与>3l/s.km作为三级划分的依据。在广西,含水层补给条件较好,泉流量常用<1/s、1—10/s与>10l/s来划,地下径流模数则取<3l/s.km、3—6l/s.km与>6l/s.km作为三级划分的依据。
本人以为,对碎屑岩及相类似的富水性弱的矿区,当补充钻探工程进行抽水试验难度大、成本太高时,对含水层富水性的划分,应充分利用泉水流量、渗透性试验求得的渗透系数等资料。这也是补充水文地质测绘所要解决的重要问题之一。
(四)、矿区含水层与区域强含水层或地表水、地下水集中径流带的关系。查明矿区含水层与区域强含水层、地下水集中径流带的关系,是研究矿山开采对含水层破坏与含水层疏干影响的基本条件。这里要解决的是什么算是与区域强含水层(地下水集中径流带)有联系。这显然与问题(一)密切相关。作为必要的条件,必需查明矿区及邻近地段含水层的空间分布、地下水的富水性以及地下水的水位、动态等基本条件,分析他们与矿区含水
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层的接触关系及与矿山最低开采标高的关系,推断在开采条件下这些相邻含水层或地下水强径流带是否将成为对矿坑的充水水源,影响大的,要进行专门性的分析、计算。
(五)、老窿(老窑)水、大气降水经冒落裂隙带集中渗漏对矿坑的威胁程度。
老窿(老窑)水对矿山安全的影响,近年来已有越来越多的例子。因此,凡老矿山及被民采老窑破坏的新立矿山,要重视对老窿与老窑积水的调查,以便提出有针对性的防水措施。这也是充水水源分析要强调的问题。现状的问题是,许多报告对问题的分析往往不认真,只是空乏地谈,而不分析采场与采空区、老窿在哪里,与今后开采的关系。我们知道,并非有采空区就一定有积水,有积水就一定对采场充水有影响,必需具体问题具体分析。
另有一类矿山,矿体埋藏较浅,采空区冒落裂隙带已到达地面,大气降水可直接经过冒落裂隙带进入矿坑,水量大的可能引起矿坑突水。因此有必要对冒落裂隙带的形态特征与接受大气降水的条件进行分析论证。应该说明的是,这本质上属于降水入渗含水层的增量。但它不同于正常的含水层受降水季节性变动而入渗增加的情况,而是带有集中补给的特征,且主要发生在暴雨期间。因此,在计算矿坑最大涌水量时才考虑。定量计算困难的是如何确定入渗系数。对正常开采的矿山,可以通过分析排水量的分析来获取。对没有开采或缺乏排水资料的矿山,我个人认为,应以场次降雨量、日最大降雨量作为计算依据,入渗系数只能估计,一般不宜大于0.1;计算范围,用沉陷区面积。
(六)、矿坑正常涌水量的大小、矿山疏干排水对区域含水
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层破坏与影响程度。矿坑涌水量的大小,一定程度上决定了矿区水文地质条件的复杂程度。按矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范,矿井出水量大于10000t/d,属于复杂类型,3000---10000,为中等复杂,小于3000t/d,为简单类型。同时,排水量大,疏干漏斗的范围就大,对含水层的破坏也就相对严重。可能影响当地群众的用水水源。因此,在计算矿坑涌水量的同时,我们要求计算(估算)矿坑排水的影响半径,以便分析是否会影响到周边群众的各类用水水源。
关于矿坑涌水量计算。
主要是对矿坑雨季正常涌水量与最大涌水量进行预测。(矿坑正常水量:有变化规律的充水因素(不含井巷突水、地表水倒灌等)所形成的矿坑涌水量的常见值。矿坑最大涌水量:有变化规律的矿坑充水因素(不含井巷突水、地表水倒灌等)所形成矿坑涌水量的最高峰值,计算方法依矿区的气象和水文地质条件具体情况确定。考虑到南方旱季通常补给量很小,矿坑涌水量预测主要是雨季的正常涌水量及最大涌水量,旱季涌水量的计算意义不大。计算时,对降雨量,前者可采用雨季降雨日平均降雨量作为补给条件,后者可采用多年最大日降雨量作为补给条件。另外,最大降水期间,往往地下水位也高,且含水层浅部的渗透性也大,计算时k值的取值也不同于正常涌水量计算时的值。如有含水层在剖面上分段的参数,可以用加权平均的方法来求k值等参数。因此,解析法计算中着重考虑水位、渗透系数等的合理取值。
关于矿坑涌水量的计算方法参考有关的手册、教科书。这里提出矿井涌水量预测的几个方法及公式
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L.1 比拟法
比拟法是一种应用相当广泛的传统方法。它是当新矿井与生产矿井的水文地质条件相类似时,用生产矿井的资料来预测新矿井涌水量的方法,虽属一种近似的预测方法,但往往可以获得满意的效果,特别是对于那些水文地质条件简单或者中等的矿井。比拟法包括富水系数法、矿井单位涌水量比拟法、相关关系分析法等。其中富水系数法、矿井单位涌水量比拟法的计算结果准确性较差,已不常采用,目前趋向于采用以实际观测资料为基础的矿井单位涌水量比拟法。
1、富水系数法
Q=Kp×P……………………………(L1) Kp =P1……………………………(L2) 式中: Q——新矿井预计涌水量(m/a); Kp——富(含)水系数(m/t); P——新矿井设计产量(t/a); Q1——生产矿井年涌水量(m/a); P1——生产矿井年产煤量(t/a)。 2、矿井单位涌水量比拟法
当矿井涌水量增长幅度与开采面积、水位降低呈直线比例的情况下:
Q1q0 =F1P133
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Q1 ……………………………(L3)
Q=q0×F×S……………………………(L4)
当矿井涌水量增长幅度与开采面积、水位降低不呈直线比例时:
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Q=Q1nFmSF1S1……………………………(L5)
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式中: Q——新矿井预计涌水量(m/a); F——新矿井设计开采面积(m); S——新矿井设计水位降低(m); q0——生产矿井单位涌水量; Q1——生产矿井总涌水量(m/a); F1——生产矿井开采面积(m); S1——生产矿井水位降低(m);
m 、n——地下水流态系数,根据两年以上生产矿井涌水量采用最小二乘法或图解法求得。
3、相关关系分析法
通过矿井涌水量和生产条件之间的相关分析,合理选择相关要素,建立它们的相关关系式作为比拟依据,可以预测新井涌水量。这种方法的比拟要素和关系的建立是以生产矿井的实际资料为基础,要求生产矿井要有比较系统的和完善的观测资料。总结生产矿坑涌水量的变化规律,根据实际情况,找出主要影响因素建立相关关系式,是用比拟法计算水文地质条件类似的新矿井矿坑涌水量的值得提倡的方法。
当生产矿井涌水量与两个影响因素存在直线关系时,采用下述三元直线相关数学表示式预算新井矿井涌水量(Q):
Q=b0+b1x1+b2x2……………………………(L6) 式中: x1 、x2——影响矿井涌水量的二个因素变量; b1 、b2——称为Q对x1 、x2的回归系数。在多元回归中,Q对某一自变量的回归系数表示当其它自变量都固定时,该自变量
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