礦坑涌水量的常用預測方法探析

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

礦坑涌水量的常用預測方法探析

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

在礦產資源開采過程中，由于地下含水層深度不一致，結構存在不合理之處，在預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，找到既定的預測方法就顯得十分重要。

礦產生產；礦坑涌水量；影響因素；預測方法

在礦產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測的影響因素充分考慮進去，預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的地質材料支撐，為保證礦井安全、高效和科學生產奠定堅實基礎。

1　礦坑涌水量預測的影響因素分析

1.1礦坑補給水條件對礦坑涌水量預測產生的影響

進入礦坑內的水分主要包含了礦坑開發過程以及巖石和地表周圍存在的地下水，通過不同巖石結構層和不同途徑進入礦坑的地下水資源。在某些突發情況下，礦坑還需要承擔來自深層水源的沖擊，因此，在對礦坑涌水量進行預測過程中，首先應該將用水量持續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生影響，最終對礦坑內涌水量變化速率、變化幅度和持續的時間造成影響。

此外，礦坑周圍具體的水文地質條件的好壞，補給水區域的遠近和埋水層的范圍都會對礦坑涌水量預測產生不小的影響。一般情況下，離補水區域近，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，降雨持續時間長，對于礦坑涌水量預測產生的影響最大，旱季產生的影響就小很多。地表水如江河湖泊對礦坑涌水量預測影響主要取決于礦坑和地表水的距離以及聯系程度，距離越近，聯系越緊密，礦坑涌水量變化就會越大，導致礦產資源開采難度增加。

1.2礦坑的開采方式對礦坑涌水量預測產生的影響

在礦坑涌水量預測過程中，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測過程中，除了將自然因素、地質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測當傾斜角小于45°時，按照水平坑道計算公式計算，對于傾斜角度大于45°的應該按照垂直坑道計算方法計算。在露天礦產開采過程中。礦坑涌水量的預測，實際上就是計算好影響礦井半徑范圍內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的降雨量和集水區域內的降水量有著密切的聯系。

自然降水對礦井產生的影響是露天礦坑涌水量增加的主要因素，因此，礦坑內的排水能力要隨著降雨季節的來臨進行動態的調整。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測的范圍較小。對于地下開采的礦坑涌水量預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顯著的變化，如果地下礦井的水分是靜態的，在開采過程中就會出現最大涌水量，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一定的函數比例關系。

2　礦坑涌水量預測方法分析

2.1水文地質比較法

這種礦坑涌水量預測方法主要是應用類似于水文地質條件礦山地下水涌量的實際材料進行相應的預測。應用該種預測方法需要具備一定的條件，預測的礦坑需要和比較礦坑的水文地質條件基本相似，參照礦坑和比較礦坑之間的水文地質參數之間存在的一定的關系，并且能夠用相應的數學表達形式進行描述。在預測過程中，兩個礦坑之間的相似性越高，最終確定的礦坑涌水量數值也就越精確。這種礦坑涌水量預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的涌水量。水文地質比較法的優點是礦區的邊界不需要進行明確，操作比較簡單，省時省力，但是缺點是應用范圍的比較狹窄，受到前提條件限制較多。

2.2相關分析法

相關分析在礦坑涌水量預測過程中是一種統計分析方法，具體應用中需要結合礦井涌水量和相關影響因素進行相應的統計學分析，建立相應方程。這種方法應用的前提條件是要建立在Q～s曲線基礎上。同時，這種礦坑涌水量預測方法對原始材料有著嚴格的要求，其數據必須是一個水文年以上的動態觀測數據，總數據量不得少于三十。在預測過程中，要保證預測對象一致。應用相關分析法對礦坑涌水量進行預測，優點是避免了預測過程中各個參數對涌水量的影響，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據，模型建立具有一定地域性，適應性不高。

2.3水均衡法

這種預測方法是結合某一時期礦區內地下水的各個均衡組分之間存在的某種關系，結合物質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測和分析。該種預測方法應用前提條件，是要保證數據資料是一個水文年以上的動態觀測數據。這種預測方式適合長期觀測的礦床，并且礦坑內的各個組分容易確定。應用水均衡法優點是需要的參數數據較少，對相應的數據資料要求不太高，但是計算精度不高，難以確定地下水分的各個組成部分。

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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，主要從事水文地質研究。