6并工矿矿坑涌水量预测计算

在同一地区，地质、水文地质条件（以及开 排水量预测新开采地段的涌水量。

6.1.1.2新建矿井与生产矿井的地质、水文地质条件基本相似，生产矿井有长期的排水量观测资料，涌 水量与各影响因子之间数学表达式可靠。

6.1.2.1当计算矿区与生产矿井的水文地质条件相似、开采方法基本相同时管材标准，可用生产矿井的排水资料 比拟计算矿区的涌水量。

6.1.2.1当计算矿区与生产矿井的水文地质条件相似、开采方法基本相同时，可用生产矿井的排水资料 比拟计算矿区的涌水量。 6.1.2.2水文地质比拟法适用于各类矿床，特别适用于有多年排水量观测资料的生产矿井。根据已开 采水平(或中段)的实际排水资料，预测延伸水平(或中段)的涌水量，或根据生产采区的排水资料，预测新 广大平区的涌水量

公式选取参见附录A。不同的充水条件可以选择不同的比拟因子，可根据实践经验和生产矿井的资 料，通过分析影响因素，建立适用于预测矿区的比拟公式。

6.2涌水量一降深曲线法

6.2. 1 应用前提

6.2.1.1根据稳定流理论，生产矿井的涌水量（Q）与水位降深（s）之间可用Q一3曲线的函数关系表示， 利用单孔稳定流抽（放）水试验资料，建立涌水量与水位降深之间的曲线方程，通过Q一s曲线外推，预测 矿坑涌水量。 6.2.1.2三次以上水位降深的抽（放）水试验。根据不同矿区情况，采用大口径、大降深抽水，尽量接近 未来的开采条件；长时间抽水，充分揭露水文地质条件。 6.2.1.3下一开采水平（或中段）的采坑（或开采）面积，应与上一开采水平（或中段）相同。 6.2.1.4外推预测时，推断的范围一般不应超过抽水试验最大降深的2~3倍。

6.2.2.1适用于建井初期的并筒涌水量预测。

6.2.2.2适用于已开采水平（或中段）疏干资料外推延伸开采水平（或中段）的涌水量，以及矿床规模小、 矿体分布集中、边界条件和含水层结构复杂而难以建立数学模型的矿区，也适用于难以取得水文地质参 数的矿区。 6.2.2.3不用求取各种水文地质参数的情况

6.2.2.3不用求取各种水文地质参数的情

6. 2. 3 公式选取

公式选取参见附录B。不同矿区实际涌水量曲线方程形式多样。随着降深不同，影响范围发生变 化，同一条Q一s曲线方程的不同段可能满足不同的函数形式，在实际应用过程中可以分段采用不同 函数。

5.3.1.1矿坑涌水量受多种因素影响，对难以确定函数关系、存在某种统计关系的矿床， 可米用数理装 计分析方法建立统计模型，预测矿坑涌水量。

求每一抽水试验或坑道放水试验一般不少于两次

6.3.1.4原始数据的采集要求如下。

DZ/T03422020

a）代表性：要求不少于一个水文年（包括丰水期、平水期、枯水期)的抽水试验或坑道放水试验动态 观测数据，同时数据量不少于30个。 b）一致性：应与预测对象条件一致。 C 独立性与相关性：即多自变量有独立的变化规律，相互之间关系不大；自变量与涌水量之间相关 系数不低于70%

6. 3. 2 适用条件

6.3.2.1相关分析法属稳定流范畴，至少有两个相对稳定的涌水量和水位降深值。对矿区的水文地质 边界条件无特殊要求。 6.3.2.2对主要进水方向、相对隔水边界、主要导水构造应有控制性观测孔，并能够控制矿区地下水降 落漏斗的发展 6.3.2.3为充分揭露矿区水文地质条件，求取更有代表性的各项参数，应尽量采用大降深、定流量抽 （放）水试验，最大水位降深要求达到第一生产中段底板以下。 6.3.2.4引用降深下推倍数不宜过大，下推降深一般不超过抽（放）水试验最大降深的3倍。 6.3.2.5在抽（放)水试验过程中，应编绘s一r(r为虚构抽水大井组半径或观测孔至矿坑中心点距离） 曲线图，对未落在曲线上的钻孔要及时查明原因， 6.3.2.6适用于非均质程度高的岩溶充水矿床，抽水降深可以很大、含水层富水性较弱的矿床，以及以 大气降水作为主要充水水源的矿床。不适用于以储水量作为主要充水水源的矿床，以及新建矿井（勘查 阶段抽水试验降深比较小）

6. 4. 1应用前提

6.4.1.1通过研究某一时期(均衡期)矿区（均衡区）地下水各补给项、排泄项之间的关系，建立地下水均 衡方程，可计算矿坑涌水量。 6.4.1.2应建立地下水与降水量的长期观测站，形成包括由钻孔、生产井巷、老隆采空区、有代表性的泉 与地下暗河、有意义的地表汇水区等组成的长期观测网，圈定均衡区域、选择均衡期，建立可靠的均衡 模型，

6. 4. 2 适用条件

4.2.1矿区在一个完整的水文地质单元内，补给量和排泄量确定，且有长期观测资料。 4.2.2适用于小型封闭集水盆地中第四系堆积物覆盖下的露天矿。 4.2.3适用于位于分水岭地段区域地下水位以上的矿床。地下水位于下伏弱含水层的项端，水 位埋深变幅大、升降迅速，抽水试验困难，地下水动态与降水直接相关，补给路径短，以垂向补给为

6. 4. 3公式选取

公式选取参见附录D。天然条件下的水均衡关系，在矿床开采过程中常遭受破坏 件下的影响。

6. 5. 1应用前提

6.5.1.1一般用稳定流解析法。通过对矿区水文地质条件的合理概化，构造理想化的数学模型，根据解 析解求取矿坑涌水量。 6.5.1.2坑道系统能概化成理想的“大井”。坑道系统排水时，其周边逐渐形成一个降落漏斗，在稳定的 补给条件下可将形状复杂的坑道系统看成是一个理想的“大井”在工作，整个坑道面积，相当于该“大井” 的面积，整个坑道系统的涌水量，相当于“大井”的涌水量。

6.5.2.1含水层必须有补给源，达到稳定流条件。 6.5.2.2充水岩层为大面积分布的强透水层，当矿山排水疏于至某一水平（或中段）后，水位基本稳定， 可视为达到稳定流条件。 6.5.2.3当地下水处于极其缓慢的非稳定流运动时，可近似地看作相对稳定流。 6.5.2.4最大水位降深抽水一般是非稳定流，不宜用稳定流解析法进行最大疏干量计算。 6.5.2.5不适用于矿坑充水水源以含水层储存量为主、补给量明显不足的矿床，以及主要充水含水层富 水性极不均一且埋藏、补给和边界条件复杂的矿床

6.5.3.1模型建立及公式选取参见附录E。 6.5.3.2勘探阶段，以预测先期开采地段或第一开采水平（或中段）的涌水量为主。 6.5.3.3回采阶段可视为稳定流，矿坑疏干流场处于相对稳定状态，宜采用稳定流解析法进行涌水量 预测。 6.5.3.4开拓阶段为非稳定流，矿坑疏干过程中地下水位不断下降，疏干漏斗持续扩展，不宜采用稳定 流解析法进行涌水量预测。

6. 6. 1 应用前提

6.6.1.1在水文地质条件复杂、非均质的空间，通过实测取得较可靠的水文地质参数，地下水流场的边 界条件和补给水源基本确定，可把地下水流场剖分为若干单元，根据实测值赋予每个单元接近实际的水 文地质参数，采用有限差分法或有限元法，建立矿坑排水条件下地下水流场随时间变化的模型，以计算不 司时段、不同开采水平（或中段）的矿坑涌水量。 6.6.1.2实测取得较可靠的、大量的水文地质参数等基础资料；查明矿区主要充水含水层的边界条件和 补给水源；有一定数量的观测孔控制较准确的等水位线图，各节点的水头值可靠。 6.6.1.3地下水流场模型较全面反映各种地质因素，包括：含水层平面上和垂向上的非均质性、多个含 水层的越流补给、“天窗”、河流的渗漏，以及复杂边界条件等。 6.6.1.4宜采用对各个水文地质要素模拟仿真能力较强的地下水数值模拟软件

5.6.2.1勘查精度要求高。平面上基本查明各类水头边界和隔水边界，垂向上基本查明含水系统的结 构。若是单一含水层，需确定其层状非均质性质并进行分区；对于多个含水层组成的含水系统，要基本查 清彼此之间水力联系的位置和方式。对于主要岩性、“天窗”要基本查清其分布范围，在“天窗”部位和相

邻含水层处有水位观测孔控制通过“天窗”的水头差。 6.6.2.2数据资料要求高。需要给出初始时刻（可任意取，但一般取抽水试验的开始时刻)各节点的水 位。所有观测孔尽可能同时观测水位，形成等水位线图。所有的抽（注)水、矿坑突水点及泉的流量应有 观测资料，应有含水层顶底板标高资料等。 6.6.2.3对一般中小型矿山.以及水文地质条件简单的矿床，不宜采用数值法进行涌水量预测

6.6.3.1数值模拟及计算公式参见附录F。 6.6.3.2反演模拟一般是通过对一次大型抽（放)水试验的模拟来实现的，试验主井宜与未来生产井处 于相同位置，观测孔分布宜较均匀，每一非均质区特别是对未来预测结果影响较大的区段，宜设有观 侧孔。 6.6.3.3数值模型一经建立，地下水流动方程、边界条件以及含水层参数等在预测中保持不变。当矿山 生产后，在高强度、长时间排水条件下，边界条件和含水层参数都可能发生变化，如人为边界变动、含水层 承压转无压、弹性给水变为重力给水等，须根据具体情况进行一定的技术处理。 6.6.3.4有限元法多用于处理有复杂边界（特别是动边界）的问题；有限差分法可直接从达西定律和水 均衡原理出发建立方程，物理意义明确，数学原理简明。

7露天矿矿坑涌水量预测计算

矿坑涌水量包括露天采坑地下水涌水量（Q1）、地表水汇人采坑水量（Q）、降水渗人采坑水量（

7.2露天采坑地下水涌水量计算

露天采坑地下水涌水量计算，可采用井工矿矿坑涌水量预测计算中的解析法、比拟法预测计算 水涌水量。公式参见附录G。

7.3地表水汇入采坑水量计算

按汇水面积计算地表水汇入采坑水量。有排洪沟的，以排洪沟圈定的面积作为汇水面积。公立 附录G。

7.4降水渗入采坑水量计算

计算降水渗人采坑水量，应进行年（日)平均降水量计算和最大日降水量计算。最大日降水量应 预率的概念。根据多年(一般10a以上)连续降水量观测数据，通过经验频率计算或理论频率计算 获得一日暴雨降水渗人采坑水量。公式参见附录G。

8.1.1.1可用来预测计算矿区先期开

.1.1.1可用来预测计算矿区先期开 水平（或中段）的正常和最大涌水量 3.1.1.2可用来预测计算最低开拓水平(或中段)的正常和最大涌水量。

3.1.1.3对于主矿体在侵蚀基准面以上，水文地质条件简单的矿区，可用来预测计算全矿区的正常和最 大涌水量。

8. 1. 2 矿山设计

有充分依据说明预测计算的矿坑涌水量偏大或偏小的原因，以及正确分析矿床开采后矿坑充水因素 和涌水量的变化趋势的前提下，可推荐作为先期开采地段或第一开采水平（或中段）疏干排水设计的 依据。

可根据上一开采水平（或中段）的涌水量实测数据预测计算下一开采水平（或中段)的正常利 水量。

作为预测计算竖井、运输大巷、基坑、隧道排水量白

A.1降深一面积比拟法（单位涌水量比拟法）

实践表明，某些矿山正常生产条件下，矿坑涌水量与矿坑面积或体积的扩大成正比。通过收集现有 生产矿排水资料、矿坑面积或体积、水位降低值，即可换算出新的矿坑涌水量。 疏干面积和水位降深是矿井涌水量变化的主要影响因素。根据生产矿井有关资料求得的单位涌水 量（g.），可作为预测类似条件下新矿并在某个开采面积和水位降深条件下涌水量的依据

Q。 =q。= Fs Foso 已建矿 新建矿

................... (A.)

式中： Q。—生产矿井排水量，单位为立方米每年(m/a)； F。一一生产矿井疏干面积，单位为平方米（m）； 生产矿井水位降深，单位为米（m）； Q一一设计矿井排水量，单位为立方米每年（m"/a）； F一一设计矿井疏干面积，单位为平方米（m）； 一设计矿井水位降深，单位为米（m）。 如果涌水量与开采面积和水位降深之间的关系不成正比（非直线），则应按下式预测类似条件下的矿 井涌水量。

Q=Q:(F)(二)" (n<1,m≥2) ..........

在一定时期内，某些矿山正常生产条件下，从矿坑中排出的水量与同一时期开采出的矿石质量 常数，称为富水系数(K，）,即

kp一一富水系数，单位为立方米每吨（m/t)； Q。矿坑排水量，单位为立方米每年（m"/a）： P。—矿坑的矿石开采量，单位为吨每年(t/a)。 在地质、水文地质条件和开采条件相同或相似的新开采地段，矿坑的总涌水量（Q)为

一新开采矿坑的设计矿右开采量，单位为吨每年（t/

富水系数不仅取决于矿区的自然条件，而且还与开采条件有关，因此还要充分考虑开采方法、范围 进度等方面的相似性，

为了排除生产条件的影响，某些矿山正常生产条件下，可采用综合平均值作为比拟的依据。 a)水位降深

式中： kF——面积系数，单位为米每年（m/a）； F—设计矿井实际开采面积，单位为平方米（m）； F。一已知矿井实际开采面积，单位为平方米（m）。 c）采掘长度：

k——长度系数，单位为平方米每年(m/a)； L—设计矿井巷道开采长度，单位为米（m）； L。——已知矿井实际开采巷道长度，单位为米(m)。 d）采空体积：

(A.5) S Q=k,= Q (A.6)

kv=: Q V。 Q=kvV=

式中： V——设计矿井采空区体积，单位为立方米（m"）； V。—已知矿井采空区体积，单位为立方米（m"）；

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如根据统计资料，排水量与降深，或采空区面积，或采掘长度，或采空区体积不成正比，则应按 则类似条件下的矿坑涌水量。 a)隆深比拟法：

6）采空区面积比拟法：

c）单位采掘长度比拟法！

Q=Q(≤) (n≤1) (A.13) Q=Q.(F (m≥2) ..(A.14) Q=Q:() (n≤1)

2一—地下水流态系数。矿并的条件不同，n、m值也不同，可根据经验通过计算或曲线拟合确定。

水量（Q）一降深（s）曲线法可归纳为四种数学模型

适用于潜水、承压一无压井流（三维流、紊流影响的承压井流）情况。 c）幂指数曲线型（Ⅲ）：

适用于从某一降深值起，涌水量随降深的增大而增加很少的情况。 d）对数曲线型（IV）：

附录B （资料性附录） 涌水量一降深曲线法常用计算公式

Q=a+blgs （B.4） 适用于补给衰竭或水流受阻，随降深增大涌水量增量很小，曲线趋向降深轴的情况。 式(B.1)至式(B.4)中： 一水位降深，单位为米（m）； Q一涌水量，单位为立方米每秒(m/s)； a、6一系数。 e）如曲线呈反抛物线型，则可能有误，或有特殊现象发生（如原来被阻塞的裂隙、岩溶通道被突然 疏通等）。

一般认为各种曲线具有如下规律

DZ/T0342—2020

a）I型曲线，出现在承压含水层或潜水含水层（水位降深与含水层厚度相比应很小)中，地下水呈 层流状态。 b Ⅱ型曲线，在富水性强的含水层中强烈抽水，地下水在抽水井附近或强径流通道附近发生紊流 的情况下出现，这时水位降深在一些地区与流量的平方成正比。 Ⅲ、IV型曲线，在含水层规模小、补给条件差的情况下出现，一定要用真正稳定的流量和降深建 立方程。

用伸直法和曲度法判别实际的Q一s曲线类型具体如下。 伸直法：将曲线方程以直线关系式表示，并以直线关系式中的两个对应的变量建立坐标系，把抽 （放)水试验的涌水量和相应的水位降深资料，分别放到上述四种Q一s曲线类型的直线关系式 坐标系中进行伸直判别。 b）曲度法：在曲线上取抽水试验的两个实测点（Q1，s,）和（Q2，S,)，由下式求出曲度值n。

n<1,试验资料有误； n=1，为直线型； 12,为对数曲线型

确定方程中待定参数α、b的方法如下。 a），图解法：一般情况下，利用各类型的直线方程图线，可求出参数α和b b）最小二乘法：当精度要求较高时采用。 ）直线型：

Igs 2lgs1 IgQ21gQ1

DZ/T0342—2020 换算。 根据稳定井流理论市政管理，不同地下水运动（层流、紊流)状态下井径与涌水量关系可以进行换算。 层流时，

根据稳定并流理论，不同地下水运动（层流、紊流）状态下并径与涌水量关系可以进行换算 层流时，

Q并=Q孔 IgR孔一lgr孔 gR并一Igr# (B.10) Q并=Q孔 r# .. (B. 11)

Q并=Q孔 lgR并一lgr井 Q并=Q孔 r#

Q井 开间涌水量，单位为立方米每【小】时（m/h）； Q孔一一抽水孔的出水量，单位为立方米每[小)时（m/h)； R并一一井筒的引用影响半径，单位为米（m）； R孔一一抽水孔的引用影响半径，单位为米（m）； 一井筒的半径，单位为米（m）； r孔一一抽水孔的半径，单位为米（m）。 实践表明，井径对涌水量的影响一般比对数关系时大，比平方根关系时小。可用多个井径、每一井径 的二次或二次以上降深的抽水试验资料，建立由井径（d）换算涌水量的经验公式

m、n——参数,可用最小二乘法求出

Q涌水量，单位为立方米每【小】时（m/h)； 一相对稳定降深，单位为米（m）； 一虚构抽水大井组半径或观测孔至矿坑中心点距离输电线路标准规范范本，单位为米（m）； b1r的指数； b2—s的指数； 一系数。

C.2确定方程中的参数

用相关系数（R）来表示三个变量线性关系的密切程度。按相关系数定义，R=V/U/L表示回归平 方和在总变差中所占比值，式中U是回归平方和。一般情况下