矿坑涌水量的常用预测方法探析

刘立强，郑龙日（.黑龙江省第一地质勘察院，黑龙江 牡丹江 570；.吉林省有色金属地质勘查局六○五队，吉林 延吉 33000）

矿坑涌水量的常用预测方法探析

刘立强1，郑龙日2
（1.黑龙江省第一地质勘察院，黑龙江 牡丹江 157011；2.吉林省有色金属地质勘查局六○五队，吉林 延吉 133000）

在矿产资源开采过程中，由于地下含水层深度不一致，结构存在不合理之处，在预测矿坑涌水量过程中存在很多不确定因素，这种影响因素会对最终的计算结果的精确造成危害，因此合理分析矿坑涌水量确定过程中存在的不确定因素，找到既定的预测方法就显得十分重要。

矿产生产；矿坑涌水量；影响因素；预测方法

在矿产资源开采过程中必须对矿坑涌水量进行精确计算，将影响矿坑涌水量预测的影响因素充分考虑进去，预测和分析矿井中的正常涌水量和最大涌水量，从而为矿井突然进水提供相应的地质材料支撑，为保证矿井安全、高效和科学生产奠定坚实基础。

1　矿坑涌水量预测的影响因素分析

1.1矿坑补给水条件对矿坑涌水量预测产生的影响

进入矿坑内的水分主要包含了矿坑开发过程以及岩石和地表周围存在的地下水，通过不同岩石结构层和不同途径进入矿坑的地下水资源。在某些突发情况下，矿坑还需要承担来自深层水源的冲击，因此，在对矿坑涌水量进行预测过程中，首先应该将用水量持续的时间和强度考虑到计算影响因素中，然后确定矿坑充水量、范围，确定好充水的界限。在矿坑涌水量预测过程中，自然降雨是最不能人为控制的因素，过多的降水会直接或者间接对矿坑中的涌水量产生影响，最终对矿坑内涌水量变化速率、变化幅度和持续的时间造成影响。

此外，矿坑周围具体的水文地质条件的好坏，补给水区域的远近和埋水层的范围都会对矿坑涌水量预测产生不小的影响。一般情况下，离补水区域近，埋水层比较浅的矿坑用水量变化比较明显，其变化幅度也比较大，而离补水区域较远以及埋水层深度较深影响效果就会小很多。雨季降水量大，降雨持续时间长，对于矿坑涌水量预测产生的影响最大，旱季产生的影响就小很多。地表水如江河湖泊对矿坑涌水量预测影响主要取决于矿坑和地表水的距离以及联系程度，距离越近，联系越紧密，矿坑涌水量变化就会越大，导致矿产资源开采难度增加。

1.2矿坑的开采方式对矿坑涌水量预测产生的影响

在矿坑涌水量预测过程中，不同的矿床开采方式，会显著影响到矿床的充水程度和进水条件。因此，在对矿坑涌水量进行预测过程中，除了将自然因素、地质条件以及水文条件考虑进去之外，还需要将矿坑的开采形式进行全面的分析和研究。

从总体角度分析，矿坑开采一般分为地上露天开采和地下开采两种形式。地下开采又包含了竖井开采和坑道开采两种形式。对于坑道开采多数都是采用倾斜坑道施工，在地下倾斜坑道开采过程中，对于矿坑涌水量的预测当倾斜角小于45°时，按照水平坑道计算公式计算，对于倾斜角度大于45°的应该按照垂直坑道计算方法计算。在露天矿产开采过程中。矿坑涌水量的预测，实际上就是计算好影响矿井半径范围内种地表水的储量大小。在很多矿坑中，由于地表岩石的承载能力不足，地表水可以通过岩石裂缝进入到矿床中。而矿坑的动储备量主要与开采范围内的降雨量和集水区域内的降水量有着密切的联系。

自然降水对矿井产生的影响是露天矿坑涌水量增加的主要因素，因此，矿坑内的排水能力要随着降雨季节的来临进行动态的调整。而地下开采和露天开采存在巨大的差异，自然降水对井下开采矿坑涌水量预测的范围较小。对于地下开采的矿坑涌水量预测是水平坑道和垂直坑道的综总合。我们以水平坑道举例，其矿坑涌水量程度是随着揭露岩层的含水量升高而升高，同时，还要充分考虑到矿坑开采过程中对岩石造成裂缝而出现充水情况。在施工过程中，随着坑道深度和面积的变化，矿坑涌水量也会出现显著的变化，如果地下矿井的水分是静态的，在开采过程中就会出现最大涌水量，随后涌水量会越来越小，如果其中存在大量的动态储量水源，在地下矿井开采过程中，一开始涌水量较小，随着地下坑道不断深入，涌水量会显著增加，涌水量的增加的量和坑道开挖的深度以及面积呈现一定的函数比例关系。

2　矿坑涌水量预测方法分析

2.1水文地质比较法

这种矿坑涌水量预测方法主要是应用类似于水文地质条件矿山地下水涌量的实际材料进行相应的预测。应用该种预测方法需要具备一定的条件，预测的矿坑需要和比较矿坑的水文地质条件基本相似，参照矿坑和比较矿坑之间的水文地质参数之间存在的一定的关系，并且能够用相应的数学表达形式进行描述。在预测过程中，两个矿坑之间的相似性越高，最终确定的矿坑涌水量数值也就越精确。这种矿坑涌水量预测方法适合矿床扩建，对矿山进行改造，用上一阶段的矿坑涌水量去推测下一阶段可能会出现的涌水量。水文地质比较法的优点是矿区的边界不需要进行明确，操作比较简单，省时省力，但是缺点是应用范围的比较狭窄，受到前提条件限制较多。

2.2相关分析法

相关分析在矿坑涌水量预测过程中是一种统计分析方法，具体应用中需要结合矿井涌水量和相关影响因素进行相应的统计学分析，建立相应方程。这种方法应用的前提条件是要建立在Q～s曲线基础上。同时，这种矿坑涌水量预测方法对原始材料有着严格的要求，其数据必须是一个水文年以上的动态观测数据，总数据量不得少于三十。在预测过程中，要保证预测对象一致。应用相关分析法对矿坑涌水量进行预测，优点是避免了预测过程中各个参数对涌水量的影响，处理比较简单，但是这种方法也有自身缺点，它需要大量的原始数据，模型建立具有一定地域性，适应性不高。

2.3水均衡法

这种预测方法是结合某一时期矿区内地下水的各个均衡组分之间存在的某种关系，结合物质守恒定律建立地下水量均衡方程，从而利用已知组分的变化矿坑涌水量进行预测和分析。该种预测方法应用前提条件，是要保证数据资料是一个水文年以上的动态观测数据。这种预测方式适合长期观测的矿床，并且矿坑内的各个组分容易确定。应用水均衡法优点是需要的参数数据较少，对相应的数据资料要求不太高，但是计算精度不高，难以确定地下水分的各个组成部分。

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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

刘立强（1988-），男，黑龙江五常人，本科，助理工程师，主要从事水文地质研究。