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矿产地质勘查中矿坑涌水量预测
摘要:本文是作者结合实际的工作经验总结的,主要的对矿产地质勘查中矿坑涌水量预测方法的论述。该方法具有对井巷类型适应能力强、快速、简便、经济等优点,是最常用的基本方法。
关键词:矿坑;涌水量;预测中
1 解析法的应用条件
解析法预测矿坑涌水量时,以井流理论和用等效原则构造的“大井”为主,井流理论指将各种形态的井巷与坑道系统,用具有等效性的“大井”表示,称“大井”法。因此,矿坑涌水量计算的最大特点是“大井法”与等效原则的应用,而供水则以干扰井的计算为主。
稳定井流解析法:应用于矿坑疏干流场处于相对稳定状态的矿坑涌水量预测,包括:;,计算地下水位降深(或压力疏降)值。
非稳定井流解析法:用于矿床疏干过程中地下水位不断下降,疏干漏斗持续不断扩展,非稳定状态下的矿坑涌水量预测,包括:(S)、疏干时间(t),求涌水量(Q); Q、S,求疏干某水平或漏斗扩展到某处的时间(t); Q、t 求 S,以确定漏斗发展的速度和漏斗范围内各点水头函数随时间的变化规律,用于规划各项开采措施。在勘探阶段,以选择疏干量和计算最大涌水量为主。
2 计算方法
分析疏干流场的水力特征
矿区的疏干流场是在天然背景条件下,叠加开采因素演变而成。分析时,应以天然状态为基础,结合开采条件做出合理概化。
区分稳定流与非稳定流
矿山基建阶段,疏干流场的内外边界受开拓井巷的扩展所控制,以消耗含水层储存量为主,属非稳定流;进入回采阶段后,井巷输廊大体己定,疏干流场主要受外边界的补给条件控制,当存在定水头补给条件时,矿坑水量被侧向补给量或越流量所平衡,流场特征除受气候的季节变化影响外,呈现相对稳定状态。基本符合稳定流的“建模”条件,或可以认为两者具等效性;反之,均属非稳定流范畴。
区分达西流与非达西流
在矿坑涌水量计算时,常遇到非达西流问题,它涉及解析法的应用条件。
暗河管道岩溶充水矿床,地下水运动为压力管道流与明渠流。此外,分水岭地段的充水矿床,矿坑涌水量直接受垂向入渗降雨强度控制,与水位降深无关。
局部状态的非达西流,常发生在大降深疏干井巷附近或某些特殊构造部位,非达西流对参数计算产生影响,对参数的代表性也存在影响。在宏观上,它是一个流态概化问题,不存在解析法的应用条件问题。
区分平面流与空间流
严格讲,在大降深疏干条件下,地下水运动的垂向速度分量不能忽略,均为三维空间流问题,但完整井巷的地下水三维流运动的范围仅限于井巷附近,均为含水层厚度的 ~ 倍距离。因此,在矿坑涌水量预测中,大多将其纳入二维平面流范畴,在宏观上不影响预测精度。计算时应根据井巷类型做出不同的概化。
如竖井的涌水量计算,可概化为平面径向流问题,以井流公式表达。计算水平巷道涌水时,与剖面平面流近似,可采用单宽流量解析公式,但其两端上往往也产生辐射流,需要考虑它的存在,并采用平面径向流公式补充计算巷道端部的进水口。
坑道系统则复杂得多,根据“大井法”原理,一般以近似的径向流概化,但当坑道系统近于带状的狭长条形时,也可概化为剖面流问题。