1.船型水文地质验算实例
砂金矿附近河流枯水期最小流量为45.51/s，河水是唯一的采矿水源。砂层平均厚度为7.8米，漂石含量为4.5%，最大直径为600毫米。潜水含水层岩性为砂砾石层，平均厚度为8.5m，渗透系数为K7.8m/d，砂金矿床拟采用采矿船开采，需通过水文地质计算核实合适的船型。
决定该矿采矿船船型的主要水文地质因素是:所选采矿船所需供水量不应大于河流最小流量。分别选取以下100l和50l船舶进行供水检查。
(1) Bl00采矿船
这种船的下列技术数据是已知的:
船体长度д = 27m，宽度щ = 13.4m，吃水H1=1.3m，安全高度H2=0.9m，最大水下开挖高度Hk=1.5m，最大水下开挖深度Hd=7.5m，允许孤石率5%，允许孤石直径Dc=300mm。
1.根据经验公式，计算开采池的长度(l)和宽度(b)。
l = 1.5д= 1.5×27 = 40.5米
b=2щ=2×13.4=26.8(m)
2.设计生产和采矿池的水深。
该矿床含水层厚度大于矿层厚度，沙层厚度d=7.8m，B100船最大水下开挖深度Hd=7.5m为了开采矿池水下的所有矿层，矿池的设计水深应等于船的最大水下开挖深度，如图1所示。此时，矿坑水面以上的煤层厚度=d-Hd=7.8-7.5=0.3(m)
图1采矿池设计水深示意图
h-含水层的厚度；d——矿砂层厚度；
HD——采矿船的最大水下挖掘深度(等于采矿池的设计水深)；s——水位下降值
B100船在水上的最大挖掘高度Hk为1.5m，因此设计开采池水位以上的煤层可以全部开采。
3.验证开采池的设计水深是否能满足漂浮深度要求。
砂层中砾石率为4.5%，低于B100船的允许值(5%)。漂石的最大直径为600毫米，已经超过了该型船的最大允许直径(300毫米)。浮动深度H0值计算如下:
H0 = H1+[H2+(Dd-Dc)]= 1.3+[0.9+(0.6-0.3)]= 2.4m
计算结果表明，采矿池的设计水深为7.5m，能够满足漂浮深度要求。
4.计算含水层到采矿池的渗透流量(QL)。
开采池参考半径:
含水层的降低值:s = h-HD = 8.5-7.5 = 1(m)；
影响半径:；
引用半径:R0=R+r0=16.3+19.5=35.8(米)
5.计算应向生产池供应的水量(Q)。
根据《船舶采砂水文地质计算》中各种采矿船选矿需水量和最小淡水补充量要求表，B100型船选边用水量为100l/s Qc。补充到采矿池的水量为:
Q=Qc-Ql=100-7.58=92.42(升/秒)
由于河水是矿床开采的唯一供水水源，其最小流量仅为45.5l/s，因此不能选用B100船。
(2)W50ⅱ采矿船
这种船的下列技术数据是已知的:
船体长度д= 22.2米，宽度щ= 11.4米，吃水h1 = 1.1m米，安全高度h2 = 0.9m米，最大水下开挖高度hk = 1.5m米，最大水下开挖深度hd = 6.5m米，允许孤石率5%，允许孤石直径dc = 250mm毫米。
1.根据经验公式，计算开采池的长度(l)和宽度(b)。
l = 1.5Д = 1.5× 22.2 = 33.3米
b=2щ=2×11.4=22.8(m)
2.设计生产和采矿池的水深。
W50船的最大水下挖掘深度HD为6.5m，而矿层D的厚度为7.8m，为了完成底部矿层的开采，生产采矿池的设计水深应与该船的最大水下挖掘深度相同，即6.5m，示意图仍如图1所示。
此时，矿坑水面以上的煤层厚度:
高清= 7.8-6.5 = 1.3米
另一方面，W50船的最大挖掘高度Hk为1.5m，因此设计开采池水位以上的煤层也可开采。因此，需要降低含水层水位:
S=H-Hd=8.5-6.5=2(米)
3.检查采矿池的设计水深是否能满足漂浮深度的要求。
H0 = H1+[H2+(Dd-Dc)]= 1.1+[0.9+(0.6-0.25)]= 2.35(m)
砂层中砾石含量低于W50船允许值，考虑大砾石影响计算的上述漂浮深度也低于采矿池设计水深，满足漂浮深度要求。
4.计算含水层到采矿池的渗透流量(QL)。
挖掘池参考半径:；
含水层的降低值:s = h-HD = 8.5-6.5 = 2(m)；
影响半径:；
影响半径:R0=32.6+16.4=49(米)
5.计算应向生产池供应的水量(Q)。
根据《船舶采砂水文地质计算》中各种采矿船选矿需水量和最低淡水补充量要求表，W50船用水量Qc为50l/s。补充到采矿池的水量为:
Q=Qc-QL=50-7.86=42.14(升/秒)
该值小于河水的最小流量，因此河水的水量可以满足W50船的选矿用水要求。
根据以上校核结果，该矿应选择W50船。
二。砂矿床设计水文地质计算实例
某砂金矿床设计为采矿船开采，开采地点为第一开采地点。该位置砂层厚度d=7m，含泥量4.5%，砾石潜水层厚度H=5m，渗透系数K=3.56m/d..根据气象资料，设计频率日暴雨量HP = 120mm = 0.12m，矿井拟采用1501型船下行开采。基建开发阶段和生产阶段都需要进行水文地质计算。
(1)船体建造阶段的水文地质计算
1.基坑地下水渗透(QL)
已知150升船的以下技术数据:
船体长度д= 35.2米，宽度щ= 15.4米，尾矿斜槽长度k = 20m米，吃水深度h1 = 1.8m米，安全高度h2 = 0.9m米，水上最大开挖高度hk = 1.5m米，水下最大开挖深度hd = 9.5m米。
已开发基坑的长度(L)、宽度(B)和深度(H)按《基础设施开发水文地质计算》中已开发基坑尺寸的计算公式计算:
；
h = 0.8 h1+г+H2 = 0.8×1.8+1.2+0.9 = 2.54米
扩大基坑面积a:
A=l b=71.6×46.4=3323平方米
含水层的水位降低值s(其值等于Ha，见图2):
s = Ha = h1-(d-H)= 3.54-(7-5)= 1.54(m)
图2船体建造阶段基坑示意图
d——矿砂层厚度；h-含水层的厚度；H1——基坑深度；ha——含水层水位至基坑底的距离
基坑参考半径:；
影响半径:；
影响半径:r0 = r+r0 = 13+34 = 47(m)；
基坑地下水渗透:
2.直接降雨量
Qb=A马力=3323×0.12=399(m3/d)
3.基坑设计位移(Q)
Q=QL+Qb=453+399=852(m3/d)
q是船体建造阶段确定基坑排水设备的依据。
(2)船上机械设备安装阶段的水文地质计算。
图3设备安装阶段基坑示意图
d——矿砂层厚度；h-含水层的厚度；HJ——基坑深度；h --基坑水位的标高；
H1-草案；H2——安全高度；H0——漂浮深度；ha——含水层水位至基坑底的距离
安装机械设备时，船舶在基坑中的漂浮深度要求(见图3):
H0=H1+H2=1.8+0.9=2.7(米)
含水层静水位至基坑底的距离:
Ha=hJ-(d-H)=3.54-(7-5)=1.54(m)
由于HA < H1+H2，基坑内的水位应增加，增加的数值为:
h = H0-哈=2.7-1.54=1.16(米)
水从基坑向含水层渗透
上述公式中各参数的值为:
k为含水层的渗透系数，3.56米/天；
h '为基坑内水位距含水层底部的高度，h ' = h+h = 5+1.16 = 6.16(m)；
h为基坑水位上升值，1.16米；；
R0为基坑参考半径，34m；
R0是参考影响半径，；；。
将上述参数值代入:
Qy是指应该用于开发基坑的补充水量。
(3)船舶生产阶段的水文地质计算
当船在采矿时，采矿池的设计水深与船的挖掘深度和高度有关。10 L船上最大开挖高度Hk=1.5m，淹没位置以上煤层厚度=d-H=7-5=2(m)。如果矿池的设计水位与淹没位置一致，水面上会有一条0.5m厚的缝无法开挖。因此，矿池的设计水位应提高0.5m，然后当水位提高h=0.5m时就会出现渗水现象，如图4所示。
图4生产阶段开采池示意图
d-厚砂层；h-含水层的厚度；h——矿池水位的标高高度；HK-水上采矿船的最大挖掘高度
船舶在生产中应向矿池补充的水量由两部分组成:矿池渗出量和选矿水量。
1.采矿池渗水
渗透系数k应进行修正。由于煤层含泥量小于5%，是原地勘报告提供值3.56m/d的一半，即1.78m/d；
h’——基坑内水位距含水层底板的高度，h’= h+h = 5+0.5 = 5.5(m)；
H——基坑水位上升值，0.5m；
R0——基坑参考半径，34m；
R0——参考影响半径，
将上述参数值代入:
2、选矿水补充
150L船舶的选矿水最小补充量可从《船舶采砂水文地质计算》中各种采矿船舶的选矿需水量和清水最小补充量表中得到:QC = 540m3/h = 12960m3/d。
3.采矿船在第一个采矿区段生产时应向采矿池补充的总水量。
Q=Qy+Qc=319+12960=13279(m3/d)
