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矿坑正常涌水量(计算基坑涌水量应确定哪些参数)

矿坑正常涌水量(计算基坑涌水量应确定哪些参数) 计算方法的选择对矿井涌水量计算的影响

各种计算矿井涌水量的方法都不同程度地建立在简化的水文地质模型上,其数学模型的建立也各有不同的条件和要求。因此,每种方法都有其适用的条件和范围。如果计算方法不合适,预测结果同样不可靠。下面简单介绍几种常用的矿井涌水量计算方法,供选择计算方法时参考。

(1)各类类比法要求匹配矿区水文地质条件相似,但没有要求计算矿区边界条件。因此,一般只适合老矿区采用上一水平的水量计算下一水平的水量(注意,只有当前水平的水文地质条件与上一水平相似时,才能采用这种方法)。

(2)相关分析法和Q-s曲线外推法要求尽可能多的(一般不少于三次)抽水试验或隧道排水试验的落差,以建立曲线方程或回归方程。另外,要求抽水试验或隧道排水试验的深度尽可能大,因为曲线外推方法要求外推深度不超过抽水试验或排水试验最大深度的两倍。否则,如果外推过大,预测结果的可靠性将难以保证。该方法对计算矿区水文地质边界条件无特殊要求。因此,相关分析法或曲线外推法实际上只适用于以下情况:

水位下降幅度大、含水层富水性弱的矿井;

在矿井排水或放水试验阶段,用上一水平实测的矿井涌水量计算下一水平的涌水量。

如果满足条件,以上两种方法预测的涌水量更准确。但对于新设计的矿山,这种方法并不适用于大多数,因为在勘探阶段抽水试验的降深相对较小,外推范围较大时可靠性较差。

(3)稳定流的解析方法是以达西定律为基础,由邱布依推导的地下水平面径向流的地下水动力学公式计算得出。这种方法描述了地下水在特定条件下的运动状态——地下水经过长时间达到的一种平衡状态。因此,它只能计算不随时间变化的平衡状态下的定常动态流量。由于地下水的实际运动状态是不断变化的,稳定流分析法的应用有一定的局限性。严格来说,它只适用于固定水头边界条件下的井流计算。

但相对稳定流在地下水运动过程中是客观存在的,当地下水以极其缓慢的不稳定流运动时,也可近似视为有限时间内的相对稳定流。然而,稳定流分析法不适用于以静态储水为矿井充水主要来源、动态供流不足的矿床。

此外,该分析方法是基于对自然水文地质条件的极大简化而得出的矿井涌水量计算公式。因此,当矿区的理想化水文地质模型与矿区的实际水文地质条件在本质上相差太大时,对于含水层富水性极不均匀、埋藏、补给和边界条件复杂的矿井,往往得不到预期的计算结果。

(4)与定常流观点相比,非定常流分析方法有了新的发展,它引入了时间因素。非稳定流理论认为含水层是一个可压缩的弹性体,随着排水水位下降,含水层可以释放一部分储存的水。因此,不仅在潜水层抽水是一个逐渐排干含水层的过程,在承压含水层排水也是一个不断消耗储存水的过程。因此,随着排水时间的延长,汇水建筑物的地下水流场中的任何水头总是在变化的,地下水总是处于不稳定的流动状态。因此,即使在动水补给不足、以静态蓄水为主的矿井中,也可以用非稳定流分析法预测任一点水位下降时特定时间的矿井涌水量。

但非稳定流分析法在矿井排水工程中的应用时间不长,用该方法预测矿井涌水量也仅限于个别矿井,还缺乏实践经验。而且用非稳定流分析法大幅度降低深度甚至抽干整个含水层是否有问题,目前还存在不同意见。因此,非稳定流分析法在一般矿山使用时,最好与其他方法配合使用,以防出现较大误差。

(5)数值解法是目前计算矿井涌水量最完善的方法。它能反映复杂矿区水文地质条件下含水层的横向和纵向非均质性、多个含水层的溢流补给、河流的“天窗”和渗漏以及复杂边界条件等多种因素的影响。因此,虽然在数学上是近似解,但矿井涌水量的计算结果比解析法更接近实际。但是,这种方法需要大量的基础数据。除了矿区主要充水含水层的边界条件外,还需要一定数量的观测井提供整个计算区域的精确等水文图,以提供各节点的水头值。

总之,在矿床开采的设计阶段,应根据勘探部门提供的资料,对矿区的水文地质条件进行综合分析和研究。在掌握含水层的性质、特征、埋藏分布、补给、径流、排泄、边界等水文地质条件后,结合矿床开采的具体情况,确定合理的计算方法,可以取得比较可靠的计算结果。

 
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