涌水量计算(2)

2019-03-11 15:26

1南区采坑面积120×10m,2注:○北区采坑面积150×10m,合计采坑面积F=270×10m。○3一日最大降水形成参考地质出版社《水文地质手册》,暴雨地表径流系数?值选用0.7。○

424242

的采坑涌水量 Q1?F?H??。

根据上述计算的结果,一日最大降水直接降落在采坑中的水量:100年一遇的是19.0万m3/d;20年一遇的是14.5万m3/d;10年一遇的是12.4万m3/d;5年一遇的是10.2万m3/d;多年平均值是7.0万m3/d。

考虑一日最大降水量的观测序列(n)长达23年;但暴雨地表径流系数?值选用0.7有较大的误差。参照GB 15218-94《地下水资源分类分级标准》,报告计算的一日最大降水直接降落在采坑中的水量(Q1),其精度相当C级,最大误差大体在50%以内。

4.3露天开采,应计算地下水涌入采坑的水量和一日最大降水直接降落在采坑中的水量。二者相比,前者水量很小,一般只有后者的1/10~1/100。

4.4露天开采,涌入采坑的地下水量和一日最大降水直接降落在采坑中的水量,都是可能被利用的地下水资源。因此,对上述计算的水量,都应认定它们的精度级别和误差。

4.5选用的暴雨地表径流系数?值,具有较大的误差。最好是根据实测的一日最大降水量和实测的采坑或邻近采坑的积水量,反求暴雨地表径流系数?值。

5 作图法求解矿井的涌水量

5.1可以利用作图法求解矿井涌水量。金属矿床一般具有较大的倾角,开采时,往往有几个甚至几十个不同深度的开采中段。当煤层的倾角较大时,如新疆的准南煤田、内蒙古的贺兰山煤田,也具有较多的开采水平。在这种情况下,可以利用多层实测的开采中段或开采水平的矿井涌水量,采用作图的方法,预测下一个开采中段或开采水平的矿井涌水量。以湖南省沃溪矿区金锑钨矿为例,该矿1~7中段年矿井涌水量41.7万m3/a, 8~16中段年矿井涌水量38.9万m3/a,17~20中段年矿井涌水量36.4万m3/a,21~36中段年矿井涌水量30.2万m3/a,全矿1~36中段年矿井总涌水量为147.2万m3/a。通过作图法,可以预测37~42中段的年矿井涌水量为25.2万m3/a,它的精度大体相当B级(参阅图2)。

6

ma

图2 作图法求B级矿井涌水量

Figure 2 Calculated mine inflow of B degree using graph method

5.2作图法计算过程简单、直观。由于设计部门对预算的矿井涌水量的精度,要求不是很高,因此,作图法求解的矿井涌水量,一般可以满足设计的要求。

6 含水层突水量的计算

6.1对岩溶含水层的突水量,可以进行粗略的计算。以安徽省涡阳县耿皇煤矿为例,计算石炭系太原统石灰岩的突水量——根据淮北各煤矿的实践,工作面突水面积一般采用工作面的长度a=30m,宽b=15m,坑道系统的大井引用半径

r0?ab??30?15??11.97m。利用公式Q?2.73KMS, R?10SK,以及R0lgr0R0?R?r0,计算太原统石灰岩地下水的可能突水量为740m3/h。

6.2实际上,这种计算的方法,是把太原统石灰岩的突水,看作是一个半径为11.97m的承压水大井。突水面积采用工作面的长度a=30m,宽b=15m。其宽度,是参考周期来压的长度,是一个具有地方性的经验数字。由于计算采用的突水面积误差很大,参照GB 15218《地下水资源分类分级标准》,上述报告计算的灾变性涌水量,其精度相当D级,误差大体在80%以内。

7 对计算的矿井涌水量进行评述的内容

GB 12719-91《矿区水文地质工程地质勘探规范》4.5.4款,要求对计算的

1应用的参数,是实测的矿井涌水量进行详细的评述。详细评述的内容应包括:○

参数、半实测的参数还是经验的参数,可靠程度如何。单孔抽水试验,其影响半

7

径是经验公式计算的结果,因此,计算的渗透系数属于半实测的参数。大井或集

2矿井涌水水廊道的影响半径,一般是经验公式计算的结果,属于经验的参数。○3量计算的公式是理论公式,还是经验公式。不常见的公式,要说明它的出处。○

当地的水文地质条件,是否适合报告使用的稳定流或是非稳定流矿井涌水量计算

4计算的结果可能偏大还是可能偏小,理由是甚麽。○5参照GB 15218-94公式。○

《地下水资源分类分级标准》,报告计算的矿井涌水量的精度属于哪个级别,它

6计算的矿井涌水量考虑了哪些充水因素,的误差有多少以及误差的计算方法。○

7报告提交的矿井涌水量精度,没有考虑哪些充水因素。○是否可以满足矿山设计

的要求。

8 矿井涌水量精度的级别

8.1 地下水可开采量和矿井涌水量,都是地下水资源。参照GB 15218-94《地下水资源分类分级标准》、GB 50027-2001《供水水文地质勘察规范》以及GB/T 17766-1999《固体矿产资源/储量分类》,地下水可开采量和矿井涌水量按勘查研究程度,分为以下5级。地下水资源量与固体矿产资源量不同的是,由于地下水资源具有可以恢复、可以再生的特点,因此,地下水资源量多了一级验证过的资源量:

A级——验证过的地下水可开采量、验证过的矿井涌水量

B级——探明的地下水可开采量、探明的矿井涌水量 C级——控制的地下水可开采量、控制的矿井涌水量 D级——推断的地下水可开采量、推断的矿井涌水量 E级——预测的地下水可开采量、预测的矿井涌水量

8.2参照GB 15218-94《地下水资源分类分级标准》,不同的勘查研究程度、不同的计算方法求得的矿井涌水量,可以认定为不同的精度级别。常见的实例如下:

A级——开采水平或开采中段不变,开采面积基本不变,经过多年开采实践,利用多年观测的矿井涌水量,预测未来几年的矿井涌水量,属于A级的精度。如即将闭坑或是即将倒闭的矿山预测的矿井涌水量。

B级——具有3个以上开采水平或开采中段的矿山,利用2个或2个以上开采水平或开采中段涌水量观测数据,采用数理统计、相关分析的方法或是采用作图延长曲线的方法,计算的下一个开采水平或开采中段的矿井涌水量,属于B级的精度。

C级——利用第一开采水平或是第一开采中段实测的矿井涌水量,采用水文

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地质比拟的方法,计算的第二开采水平或是第二开采中段的矿井涌水量;利用邻近水文地质条件近似矿山的矿井涌水量,采用水文地质比拟的方法,计算的矿井涌水量,属于C级的精度。

D级——利用单孔抽水试验求取渗透系数,采用大井法或是集水廊道法计算的矿井涌水量,属于D级的精度。

E级——根据水文地质和气象等条件、根据地下水径流模数、泉水流量,由有经验的水文地质技术人员估计、估算的矿井涌水量,属于E级的精度。

9 矿井涌水量的允许误差

9.1计算的地下水可开采量的精度和计算的矿井涌水量的精度,都分为A、B、C、D、E五级,但同一级别,地下水可开采量允许误差,小于矿井涌水量允许误差,

1供水对可开采量的保证程度要求较高,一般农其差值大体有20%。这是因为:○

业用水要求保证率为75%,生活用水和工业用水要求保证率为90%,火力发电厂

2计算地下水可开用水要求保证率为97%。而矿井排水量的保证程度要求较低。○

3供水管采量,对水位抽降不作严格的限定,而矿井排水则有确定的水位抽降。○

井井径有限,井内安装水泵,抽水量和水位抽降受到严格的约束;矿井排水,地下空间较大,利用高压水泵扬水,排水的设计和调整,都比较简便和经济。因此,同一勘查阶段,提交矿井涌水量精度的级别,一般也低于地下水可开采量的级别。如:水源地勘探阶段,以提交B级地下水可开采量为主;固体矿产勘探阶段,则以提交D级矿井涌水量为主。

9.2参照GB 15218-94《地下水资源分类分级标准》、GB 50027-2001《供水水文地质勘察规范》以及GB/T 17766-1999《固体矿产资源/储量分类》,计算的地下水可开采量的允许误差:

A——10%; B——20%; C——35%; D——50%; E——80%

计算的矿井涌水量的允许误差:

A——10~20%; B——20~40%; C——40~60%;

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D——60~80%; E——80~90%

9.3允许误差计算的方法,都是以计算值和实测值的差值作分子,计算值和实测值中的大值作分母,再乘以100%。如计算的地下水可开采量或矿井涌水量为3700m3/d,实测的地下水可开采量或是矿井涌水量为2400m3/d,则误差为

3700?2400×100%=35%。

37009.4考虑计算参数误差的大小、当地水文地质条件与计算公式的适用程度等因素,报告计算的矿井涌水量的允许误差,可以认定在一定的范围以内,如D级的精度,其误差可以认定为60%、70%或80%。

9.5上述的“允许误差”与固体矿产的“精度”互为补数,即若 “允许误差”为30%,“精度”即为70%。“精度”的计算是以计算的固体矿产储量和实际的固体矿产储量中的大值作分母,以计算的固体矿产储量和实际的固体矿产储量中的小值作分子,再乘以100%(参考GB/T 13908-2002《固体矿产地质勘查规范总则》C2款)。

10 水文地质参数和水资源量的有效数字

10.1地下水流量的计量误差有1~3%,因此,以地下水流量为基础,计算的水文地质参数和地下水资源量的有效数字,就不能超过2~3位。根据GB 8170-87《数值修约规则》和GB 15218-94《地下水资源分类分级标准》3.10款的规定,计算的水文地质参数和地下水资源量,修约成2位或3位有效数字。

10.2一个数据只能保留最后一位可疑数字,它是下一位4舍5入进上来的,也就是说,有效数字的最后一位可能有正负1的误差。一个正确表达的数据,可以大体表达出它的误差。2位有效数字:9.9~1.0,它的误差是1%~10%(0.1÷9.9×100%=1.0%;0.1÷1.0×100%=10%);3位有效数字:9.99~1.00,它的误差是0.1%~1%(0.01÷9.99×100%=0.1%;0.01÷1.00×100%=1.0%)。可以看出,2位有效数字,基本符合计算的水文地质参数和地下水资源量误差的范围。由于预算的矿井涌水量的误差较大,如果选择3位有效数字,则第3位有效数字应该说是多余的。

11、2、3、4、5、6、7、8、9是有效数字。○2这些数字左侧10.3科学计数——○

3科学计数就是小数点前,的0不是有效数字;这些数字右侧的0是有效数字。○

保留一位有效数字,再乘以10的n次方。例如:2位有效数字的科学计数,就

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