（高清版）DZT 0342-2020 礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算規(guī)程

中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Specificationforwateryield中華人民共和國(guó)自然資源部發(fā)布IDZ/T0342—2020前言 Ⅱ1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14總則 24.1基本原則 24.2基本要求 25礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算的條件和程序 35.1礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算的條件 35.2礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算的程序 36井工礦礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算 36.1水文地質(zhì)比擬法 36.2涌水量一降深曲線(xiàn)法 46.3相關(guān)分析法 46.4水均衡法 56.5解析法 66.6數(shù)值法 67露天礦礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算 77.1基本要求 77.2露天采坑地下水涌水量計(jì)算 77.3地表水匯入采坑水量計(jì)算 77.4降水滲入采坑水量計(jì)算 78預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果的應(yīng)用 78.1基本應(yīng)用 78.2其他應(yīng)用 8附錄A(資料性附錄)水文地質(zhì)比擬法常用計(jì)算公式 9附錄B(資料性附錄)涌水量一降深曲線(xiàn)法常用計(jì)算公式 附錄C(資料性附錄)相關(guān)分析法計(jì)算公式 附錄D(資料性附錄)水均衡法常用計(jì)算公式 附錄E(資料性附錄)解析法模型建立及常用計(jì)算公式 附錄F(資料性附錄)數(shù)值模擬及計(jì)算公式 25附錄G(資料性附錄)露天礦礦坑涌水量計(jì)算公式 28 Ⅱ本標(biāo)準(zhǔn)按GB/T1.1—2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫(xiě)》給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國(guó)自然資源部提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)自然資源與國(guó)土空間規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC93)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：自然資源部礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)審中心、山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院、中交鐵道設(shè)計(jì)研究總院有限公司、中國(guó)自然資源經(jīng)濟(jì)研究院、四川省煤田地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院。1礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算規(guī)程1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了固體礦產(chǎn)礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算的基本原則和基本要求、條件和程序，井工礦、露天礦礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算、預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果的應(yīng)用等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于礦產(chǎn)地質(zhì)勘查及礦山生產(chǎn)階段礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T12719礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范GB/T13908固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則GB50027供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范MT/T778數(shù)值法預(yù)測(cè)礦井涌水量技術(shù)規(guī)范3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。單位時(shí)間內(nèi)流入礦坑(包括各種巷道和開(kāi)拓開(kāi)采系統(tǒng))的水量。開(kāi)拓開(kāi)采系統(tǒng)達(dá)到某一標(biāo)高(水平或中段)時(shí)，正常狀態(tài)下(指有變化規(guī)律的充水因素，不包含井巷突水、地表水倒灌等)礦坑涌水量的正常值。開(kāi)拓開(kāi)采系統(tǒng)達(dá)到某一標(biāo)高(水平或中段)時(shí)，正常狀態(tài)下(指有變化規(guī)律的充水因素，不包含井巷突水、地表水倒灌等)礦坑涌水量的最大值。礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算wateryieldestimationofmine根據(jù)礦山水文地質(zhì)條件、礦坑充水條件和礦山開(kāi)拓井巷系統(tǒng)條件，對(duì)礦井涌水量的預(yù)先測(cè)算。2開(kāi)拓井巷涌水量wateryieldduringexcava包括井筒(立井、斜井)和巷道(平巷、斜巷、石門(mén))在開(kāi)拓過(guò)程中的涌水量。疏干工程的排水量displacementofdrainageworks在規(guī)定的疏干時(shí)間內(nèi)，將開(kāi)拓開(kāi)采系統(tǒng)某一水平或中段的水位降低到某一規(guī)定標(biāo)高(疏干降深)時(shí)，對(duì)應(yīng)的疏干排水量。礦井突水量minewateroutburst礦井采掘過(guò)程中在某些因素的作用下，有關(guān)水源，如老窿水(包括老空水和采空區(qū)水)、封閉巖溶水、離層水、相鄰強(qiáng)含水層中的地下水、地表水等，突然涌人開(kāi)拓開(kāi)采系統(tǒng)的水量。突水水源不屬于有變化規(guī)律的充水因素，4.1基本原則4.1.1應(yīng)與水文地質(zhì)條件、可開(kāi)采資源儲(chǔ)量分布和開(kāi)采設(shè)計(jì)緊密結(jié)合確定預(yù)測(cè)計(jì)算范圍。4.1.2一般應(yīng)由上到下、由淺到深進(jìn)行。4.1.3以最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)為原則，避免使用過(guò)于復(fù)雜的計(jì)算公式。4.1.4宜結(jié)合礦區(qū)探采對(duì)比總結(jié)規(guī)律，選擇最接近礦區(qū)實(shí)際的預(yù)測(cè)計(jì)算方法。4.1.5提倡采用數(shù)值法，慎用穩(wěn)定流法。4.2基本要求4.2.1一般分為井工礦和露天礦進(jìn)行礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算。a)井工礦。新建礦對(duì)影響礦床開(kāi)拓的主要充水含水層計(jì)算礦坑涌水量；對(duì)次要充水含水層，主要是井筒穿越過(guò)程中的富水含水層，或礦層基底的高水頭富水含水層，以及未來(lái)采空塌陷形成的導(dǎo)水裂隙帶延伸導(dǎo)通的含水層等，相應(yīng)涌水量的計(jì)算難度較大，可結(jié)合開(kāi)拓實(shí)踐或鄰區(qū)開(kāi)采情況進(jìn)行提示性安全預(yù)測(cè)；基底含水層富水性中等以上的帶壓開(kāi)采的礦層，應(yīng)進(jìn)行突水系數(shù)計(jì)算并進(jìn)行突水危險(xiǎn)性分區(qū)。對(duì)延伸開(kāi)拓的生產(chǎn)礦，應(yīng)結(jié)合坑道各中段的出水狀況、巖層賦水條件和構(gòu)造特征，在綜合分析的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)計(jì)算涌水量，包含了所有充水因素涌入礦坑的水量。b)露天礦。一般應(yīng)預(yù)測(cè)計(jì)算露天采坑地下水涌水量(Q?)、地表水匯入采坑水量(Q?)、降水滲入采坑水量(Q?)。修建有截水溝的礦山，預(yù)測(cè)計(jì)算地下水涌水量(Q?)、截水溝圈定范圍內(nèi)地表水匯入采坑水量(Q?)、降水滲入采坑水量(Q?)。對(duì)位于侵蝕基準(zhǔn)面以上或地下水位以上順坡開(kāi)采的露天礦，大氣降水即降即排的，可不預(yù)測(cè)計(jì)算礦坑涌水量(Q?);大氣降水不能即降即排的，計(jì)算地表水匯入采坑水量(Q?)、降水滲入采坑水量(Q?)。4.2.2在對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)條件認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，根據(jù)掌握的水文地質(zhì)信息的可靠程度，合理確定涌水量計(jì)算方法。生產(chǎn)階段應(yīng)選定符合礦山實(shí)際的預(yù)測(cè)計(jì)算方法。4.2.3新建礦山應(yīng)預(yù)測(cè)先期開(kāi)采地段或第一開(kāi)采水平(或中段)的礦坑涌水量，生產(chǎn)礦山應(yīng)在現(xiàn)有水文3地質(zhì)條件基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)下一開(kāi)采水平(或中段)的礦坑涌水量。4.2.4普查階段，了解水文地質(zhì)條件，一般不需要預(yù)測(cè)計(jì)算礦坑涌水量。詳查階段，應(yīng)根據(jù)掌握的水文地質(zhì)信息，預(yù)測(cè)計(jì)算礦坑涌水量?？碧诫A段，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)獲取水文地質(zhì)參數(shù)，預(yù)測(cè)計(jì)算礦坑涌水量，礦區(qū)水文地質(zhì)條件中等及以上的，應(yīng)采取兩種及以上方法進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比分析評(píng)價(jià)。生產(chǎn)階段，應(yīng)根據(jù)開(kāi)采前后的水文地質(zhì)條件變化，預(yù)測(cè)計(jì)算礦坑涌水量。4.2.5應(yīng)對(duì)礦坑涌水量計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評(píng)述，評(píng)述的主要內(nèi)容有：對(duì)本區(qū)水文地質(zhì)單元、水文地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)是否正確，選擇的計(jì)算模型是否符合礦床水文地質(zhì)條件，計(jì)算參數(shù)的來(lái)源及取值是否合理，計(jì)算結(jié)果可能偏大或偏小的原因及其主要的影響因素，計(jì)算結(jié)果的可信程度等。4.2.6應(yīng)對(duì)礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)值修約，保留2～3位有效數(shù)字。修約規(guī)則按GB/T8170執(zhí)行。5礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算的條件和程序5.1礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算的條件查明水文地質(zhì)條件，包括查明礦坑充水水源(尤其是隱伏的承壓水源、老窿水源及充水?dāng)嗔褞吹?、礦坑充水途徑及其相互影響關(guān)系；根據(jù)當(dāng)?shù)亟邓霛B條件和地下水補(bǔ)給、徑流、排泄特點(diǎn)，預(yù)測(cè)分析開(kāi)采條件下地下水系統(tǒng)補(bǔ)給、徑流、排泄特征的變化；按GB/T12719確定含水層厚度，確定水文地質(zhì)邊界，并獲得主要充水巖層具有代表性的水文地質(zhì)參數(shù)。確定計(jì)算對(duì)象、計(jì)算水平(或中段)及計(jì)算范圍。5.2礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算的程序5.2.1從水文地質(zhì)實(shí)體出發(fā)，對(duì)礦床水文地質(zhì)條件進(jìn)行概化，構(gòu)建水文地質(zhì)概念模型，再建立水文地質(zhì)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)輸入數(shù)學(xué)模型需要的水文地質(zhì)參數(shù)求取涌水量(見(jiàn)圖1)。概念模型和數(shù)學(xué)模型的建立，應(yīng)貫穿于從礦床勘查到開(kāi)采的全過(guò)程，隨著對(duì)礦床水文地質(zhì)條件認(rèn)識(shí)的深入不斷優(yōu)化。圖1涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算程序圖5.2.2構(gòu)建水文地質(zhì)概念模型。概化已知狀態(tài)下礦區(qū)水文地質(zhì)條件；給出未來(lái)開(kāi)采井巷的內(nèi)部邊界條件；預(yù)測(cè)未來(lái)開(kāi)采條件下的外部邊界條件。概念模型在地質(zhì)實(shí)體與數(shù)學(xué)模型之間起橋梁作用。5.2.3確定水文地質(zhì)數(shù)學(xué)模型。應(yīng)考慮礦區(qū)水文地質(zhì)條件、礦山的疏干工程及巷道系統(tǒng)的布局，與礦床水文地質(zhì)條件以及勘探工程的控制程度相適應(yīng)，正確反映水文地質(zhì)條件的基本特征，充分利用勘探工程提供的各種信息。6井工礦礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算6.1水文地質(zhì)比擬法6.1.1應(yīng)用前提6.1.1.1在同一地區(qū)，地質(zhì)、水文地質(zhì)條件(以及開(kāi)采方式、規(guī)模)相同或相似的礦坑，可根據(jù)已有開(kāi)采地段的實(shí)際排水量預(yù)測(cè)新開(kāi)采地段的涌水量。46.1.1.2新建礦井與生產(chǎn)礦井的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件基本相似，生產(chǎn)礦井有長(zhǎng)期的排水量觀測(cè)資料，涌水量與各影響因子之間數(shù)學(xué)表達(dá)式可靠。6.1.2適用條件6.1.2.1當(dāng)計(jì)算礦區(qū)與生產(chǎn)礦井的水文地質(zhì)條件相似、開(kāi)采方法基本相同時(shí)，可用生產(chǎn)礦井的排水資料比擬計(jì)算礦區(qū)的涌水量。6.1.2.2水文地質(zhì)比擬法適用于各類(lèi)礦床，特別適用于有多年排水量觀測(cè)資料的生產(chǎn)礦井。根據(jù)已開(kāi)采水平(或中段)的實(shí)際排水資料，預(yù)測(cè)延伸水平(或中段)的涌水量，或根據(jù)生產(chǎn)采區(qū)的排水資料，預(yù)測(cè)新擴(kuò)大采區(qū)的涌水量。6.1.2.3對(duì)預(yù)測(cè)礦區(qū)的水文地質(zhì)邊界條件無(wú)特殊要求。6.1.3公式選取公式選取參見(jiàn)附錄A。不同的充水條件可以選擇不同的比擬因子，可根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)礦井的資料，通過(guò)分析影響因素，建立適用于預(yù)測(cè)礦區(qū)的比擬公式。6.2涌水量一降深曲線(xiàn)法6.2.1應(yīng)用前提6.2.1.1根據(jù)穩(wěn)定流理論，生產(chǎn)礦井的涌水量(Q)與水位降深(s)之間可用Q-s曲線(xiàn)的函數(shù)關(guān)系表示。利用單孔穩(wěn)定流抽(放)水試驗(yàn)資料，建立涌水量與水位降深之間的曲線(xiàn)方程，通過(guò)Q一s曲線(xiàn)外推，預(yù)測(cè)礦坑涌水量。6.2.1.2三次以上水位降深的抽(放)水試驗(yàn)。根據(jù)不同礦區(qū)情況，采用大口徑、大降深抽水，盡量接近未來(lái)的開(kāi)采條件；長(zhǎng)時(shí)間抽水，充分揭露水文地質(zhì)條件。6.2.1.3下一開(kāi)采水平(或中段)的采坑(或開(kāi)采)面積，應(yīng)與上一開(kāi)采水平(或中段)相同。6.2.1.4外推預(yù)測(cè)時(shí)，推斷的范圍一般不應(yīng)超過(guò)抽水試驗(yàn)最大降深的2～3倍。6.2.2適用條件6.2.2.1適用于建井初期的井筒涌水量預(yù)測(cè)。6.2.2.2適用于已開(kāi)采水平(或中段)疏干資料外推延伸開(kāi)采水平(或中段)的涌水量，以及礦床規(guī)模小、礦體分布集中、邊界條件和含水層結(jié)構(gòu)復(fù)雜而難以建立數(shù)學(xué)模型的礦區(qū)，也適用于難以取得水文地質(zhì)參數(shù)的礦區(qū)。6.2.2.3不用求取各種水文地質(zhì)參數(shù)的情況。6.2.3公式選取公式選取參見(jiàn)附錄B。不同礦區(qū)實(shí)際涌水量曲線(xiàn)方程形式多樣。隨著降深不同，影響范圍發(fā)生變化，同一條Q-s曲線(xiàn)方程的不同段可能滿(mǎn)足不同的函數(shù)形式，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可以分段采用不同函數(shù)。6.3相關(guān)分析法6.3.1應(yīng)用前提6.3.1.1礦坑涌水量受多種因素影響，對(duì)難以確定函數(shù)關(guān)系、存在某種統(tǒng)計(jì)關(guān)系的礦床，可采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法建立統(tǒng)計(jì)模型，預(yù)測(cè)礦坑涌水量。6.3.1.2為反映除降深外的其他影響因素，宜采用多元復(fù)相關(guān)因子建立回歸方程。56.3.1.3要求每一抽水試驗(yàn)或坑道放水試驗(yàn)一般不少于兩次落程。6.3.1.4原始數(shù)據(jù)的采集要求如下。a)代表性：要求不少于一個(gè)水文年(包括豐水期、平水期、枯水期)的抽水試驗(yàn)或坑道放水試驗(yàn)動(dòng)態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)量不少于30個(gè)。b)一致性：應(yīng)與預(yù)測(cè)對(duì)象條件一致。c)獨(dú)立性與相關(guān)性：即多自變量有獨(dú)立的變化規(guī)律，相互之間關(guān)系不大；自變量與涌水量之間相關(guān)系數(shù)不低于70%。6.3.2適用條件6.3.2.1相關(guān)分析法屬穩(wěn)定流范疇，至少有兩個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的涌水量和水位降深值。對(duì)礦區(qū)的水文地質(zhì)邊界條件無(wú)特殊要求。6.3.2.2對(duì)主要進(jìn)水方向、相對(duì)隔水邊界、主要導(dǎo)水構(gòu)造應(yīng)有控制性觀測(cè)孔，并能夠控制礦區(qū)地下水降落漏斗的發(fā)展。6.3.2.3為充分揭露礦區(qū)水文地質(zhì)條件，求取更有代表性的各項(xiàng)參數(shù)，應(yīng)盡量采用大降深、定流量抽(放)水試驗(yàn)，最大水位降深要求達(dá)到第一生產(chǎn)中段底板以下。6.3.2.4引用降深下推倍數(shù)不宜過(guò)大，下推降深一般不超過(guò)抽(放)水試驗(yàn)最大降深的3倍。6.3.2.5在抽(放)水試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)編繪s-r(r為虛構(gòu)抽水大井組半徑或觀測(cè)孔至礦坑中心點(diǎn)距離)曲線(xiàn)圖，對(duì)未落在曲線(xiàn)上的鉆孔要及時(shí)查明原因。6.3.2.6適用于非均質(zhì)程度高的巖溶充水礦床，抽水降深可以很大、含水層富水性較弱的礦床，以及以大氣降水作為主要充水水源的礦床。不適用于以?xún)?chǔ)水量作為主要充水水源的礦床，以及新建礦井(勘查階段抽水試驗(yàn)降深比較小)。6.3.3公式選取公式選取參見(jiàn)附錄C。6.4水均衡法6.4.1應(yīng)用前提6.4.1.1通過(guò)研究某一時(shí)期(均衡期)礦區(qū)(均衡區(qū))地下水各補(bǔ)給項(xiàng)、排泄項(xiàng)之間的關(guān)系，建立地下水均6.4.1.2應(yīng)建立地下水與降水量的長(zhǎng)期觀測(cè)站，形成包括由鉆孔、生產(chǎn)井巷、老窿采空區(qū)、有代表性的泉與地下暗河、有意義的地表匯水區(qū)等組成的長(zhǎng)期觀測(cè)網(wǎng)，圈定均衡區(qū)域、選擇均衡期，建立可靠的均衡模型。6.4.2適用條件6.4.2.1礦區(qū)在一個(gè)完整的水文地質(zhì)單元內(nèi)，補(bǔ)給量和排泄量確定，且有長(zhǎng)期觀測(cè)資料。6.4.2.2適用于小型封閉集水盆地中第四系堆積物覆蓋下的露天礦。6.4.2.3適用于位于分水嶺地段區(qū)域地下水位以上的礦床。地下水位于下伏弱含水層的頂端，水層薄，6.4.3公式選取公式選取參見(jiàn)附錄D。天然條件下的水均衡關(guān)系，在礦床開(kāi)采過(guò)程中常遭受破壞，應(yīng)充分考慮開(kāi)采條件下的影響。66.5.1應(yīng)用前提6.5.1.1一般用穩(wěn)定流解析法。通過(guò)對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)條件的合理概化，構(gòu)造理想化的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)解析解求取礦坑涌水量。6.5.1.2坑道系統(tǒng)能概化成理想的“大井”?？拥老到y(tǒng)排水時(shí)，其周邊逐漸形成一個(gè)降落漏斗，在穩(wěn)定的補(bǔ)給條件下可將形狀復(fù)雜的坑道系統(tǒng)看成是一個(gè)理想的“大井”在工作，整個(gè)坑道面積，相當(dāng)于該“大井”6.5.2適用條件6.5.2.1含水層必須有補(bǔ)給源，達(dá)到穩(wěn)定流條件。6.5.2.2充水巖層為大面積分布的強(qiáng)透水層，當(dāng)?shù)V山排水疏干至某一水平(或中段)后，水位基本穩(wěn)定，可視為達(dá)到穩(wěn)定流條件。6.5.2.3當(dāng)?shù)叵滤幱跇O其緩慢的非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)時(shí)，可近似地看作相對(duì)穩(wěn)定流。6.5.2.4最大水位降深抽水一般是非穩(wěn)定流，不宜用穩(wěn)定流解析法進(jìn)行最大疏干量計(jì)算。6.5.2.5不適用于礦坑充水水源以含水層儲(chǔ)存量為主、補(bǔ)給量明顯不足的礦床，以及主要充水含水層富水性極不均一且埋藏、補(bǔ)給和邊界條件復(fù)雜的礦床。6.5.3公式選取6.5.3.1模型建立及公式選取參見(jiàn)附錄E。6.5.3.2勘探階段，以預(yù)測(cè)先期開(kāi)采地段或第一開(kāi)采水平(或中段)的涌水量為主。6.5.3.3回采階段可視為穩(wěn)定流，礦坑疏干流場(chǎng)處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，宜采用穩(wěn)定流解析法進(jìn)行涌水量6.5.3.4開(kāi)拓階段為非穩(wěn)定流，礦坑疏干過(guò)程中地下水位不斷下降，疏干漏斗持續(xù)擴(kuò)展，不宜采用穩(wěn)定流解析法進(jìn)行涌水量預(yù)測(cè)。6.6數(shù)值法6.6.1應(yīng)用前提6.6.1.1在水文地質(zhì)條件復(fù)雜、非均質(zhì)的空間，通過(guò)實(shí)測(cè)取得較可靠的水文地質(zhì)參數(shù)，地下水流場(chǎng)的邊界條件和補(bǔ)給水源基本確定，可把地下水流場(chǎng)剖分為若干單元，根據(jù)實(shí)測(cè)值賦予每個(gè)單元接近實(shí)際的水文地質(zhì)參數(shù)，采用有限差分法或有限元法，建立礦坑排水條件下地下水流場(chǎng)隨時(shí)間變化的模型，以計(jì)算不同時(shí)段、不同開(kāi)采水平(或中段)的礦坑涌水量。6.6.1.2實(shí)測(cè)取得較可靠的、大量的水文地質(zhì)參數(shù)等基礎(chǔ)資料；查明礦區(qū)主要充水含水層的邊界條件和補(bǔ)給水源；有一定數(shù)量的觀測(cè)孔控制較準(zhǔn)確的等水位線(xiàn)圖，各節(jié)點(diǎn)的水頭值可靠。6.6.1.3地下水流場(chǎng)模型較全面反映各種地質(zhì)因素，包括：含水層平面上和垂向上的非均質(zhì)性、多個(gè)含6.6.1.4宜采用對(duì)各個(gè)水文地質(zhì)要素模擬仿真能力較強(qiáng)的地下水?dāng)?shù)值模擬軟件。6.6.2適用條件6.6.2.1勘查精度要求高。平面上基本查明各類(lèi)水頭邊界和隔水邊界，垂向上基本查明含水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。若是單一含水層，需確定其層狀非均質(zhì)性質(zhì)并進(jìn)行分區(qū)；對(duì)于多個(gè)含水層組成的含水系統(tǒng)，要基本查7鄰含水層處有水位觀測(cè)孔控制通過(guò)“天窗”的水頭差。6.6.2.2數(shù)據(jù)資料要求高。需要給出初始時(shí)刻(可任意取，但一般取抽水試驗(yàn)的開(kāi)始時(shí)刻)各節(jié)點(diǎn)的水位。所有觀測(cè)孔盡可能同時(shí)觀測(cè)水位，形成等水位線(xiàn)圖。所有的抽(注)水、礦坑突水點(diǎn)及泉的流量應(yīng)有觀測(cè)資料，應(yīng)有含水層頂?shù)装鍢?biāo)高資料等。6.6.2.3對(duì)一般中小型礦山，以及水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦床，不宜采用數(shù)值法進(jìn)行涌水量預(yù)測(cè)。6.6.3公式選取6.6.3.1數(shù)值模擬及計(jì)算公式參見(jiàn)附錄F。6.6.3.2反演模擬一般是通過(guò)對(duì)一次大型抽(放)水試驗(yàn)的模擬來(lái)實(shí)現(xiàn)的，試驗(yàn)主井宜與未來(lái)生產(chǎn)井處于相同位置，觀測(cè)孔分布宜較均勻，每一非均質(zhì)區(qū)特別是對(duì)未來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)果影響較大的區(qū)段，宜設(shè)有觀測(cè)孔。6.6.3.3數(shù)值模型一經(jīng)建立，地下水流動(dòng)方程、邊界條件以及含水層參數(shù)等在預(yù)測(cè)中保持不變。當(dāng)?shù)V山生產(chǎn)后，在高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間排水條件下，邊界條件和含水層參數(shù)都可能發(fā)生變化，如人為邊界變動(dòng)、含水層承壓轉(zhuǎn)無(wú)壓、彈性給水變?yōu)橹亓o水等，須根據(jù)具體情況進(jìn)行一定的技術(shù)處理。6.6.3.4有限元法多用于處理有復(fù)雜邊界(特別是動(dòng)邊界)的問(wèn)題；有限差分法可直接從達(dá)西定律和水均衡原理出發(fā)建立方程，物理意義明確，數(shù)學(xué)原理簡(jiǎn)明。7露天礦礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算7.1基本要求礦坑涌水量包括露天采坑地下水涌水量(Q?)、地表水匯入采坑水量(Q?)、降水滲入采坑水量(Q?)。7.2露天采坑地下水涌水量計(jì)算露天采坑地下水涌水量計(jì)算，可采用井工礦礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算中的解析法、比擬法預(yù)測(cè)計(jì)算地下水涌水量。公式參見(jiàn)附錄G。7.3地表水匯入采坑水量計(jì)算按匯水面積計(jì)算地表水匯入采坑水量。有排洪溝的，以排洪溝圈定的面積作為匯水面積。公式參見(jiàn)7.4降水滲入采坑水量計(jì)算計(jì)算降水滲入采坑水量，應(yīng)進(jìn)行年(日)平均降水量計(jì)算和最大日降水量計(jì)算。最大日降水量應(yīng)具有頻率的概念。根據(jù)多年(一般10a以上)連續(xù)降水量觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算或理論頻率計(jì)算，可以獲得一日暴雨降水滲入采坑水量。公式參見(jiàn)附錄G。8預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果的應(yīng)用8.1基本應(yīng)用8.1.1勘查階段8.1.1.1可用來(lái)預(yù)測(cè)計(jì)算礦區(qū)先期開(kāi)采地段或第一開(kāi)采水平(或中段)的正常和最大涌水量。8.1.1.2可用來(lái)預(yù)測(cè)計(jì)算最低開(kāi)拓水平(或中段)的正常和最大涌水量。88.1.1.3對(duì)于主礦體在侵蝕基準(zhǔn)面以上，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦區(qū)，可用來(lái)預(yù)測(cè)計(jì)算全礦區(qū)的正常和最大涌水量。8.1.2礦山設(shè)計(jì)有充分依據(jù)說(shuō)明預(yù)測(cè)計(jì)算的礦坑涌水量偏大或偏小的原因，以及正確分析礦床開(kāi)采后礦坑充水因素和涌水量的變化趨勢(shì)的前提下，可推薦作為先期開(kāi)采地段或第一開(kāi)采水平(或中段)疏干排水設(shè)計(jì)的依據(jù)。8.1.3礦山生產(chǎn)可根據(jù)上一開(kāi)采水平(或中段)的涌水量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)計(jì)算下一開(kāi)采水平(或中段)的正常和最大涌水量。8.2其他應(yīng)用可作為預(yù)測(cè)計(jì)算豎井、運(yùn)輸大巷、基坑、隧道排水量的參考。9A.1降深一面積比擬法(單位涌水量比擬法)疏干面積和水位降深是礦井涌水量變化的主要影響因素。根據(jù)生產(chǎn)礦井有關(guān)資料求得的單位涌水 如果涌水量與開(kāi)采面積和水位降深之間的關(guān)系不成正比(非直線(xiàn)),則A.2富水系數(shù)法A.3比擬系數(shù)法則則則則A.4其他比擬法(資料性附錄)涌水量一降深曲線(xiàn)法常用計(jì)算公式B.1數(shù)學(xué)模型涌水量(Q)一降深(s)曲線(xiàn)法可歸納為四種數(shù)學(xué)模型，見(jiàn)圖B.1。a)直線(xiàn)型(I):Q=as適用于承壓含水層或潛水含水層，水位降深與含水層的厚度相比很小，地下水呈層流狀態(tài)的條件。b)拋物線(xiàn)型(Ⅱ):適用于潛水、承壓一無(wú)壓井流(三維流、紊流影響的承壓井流)情況。c)冪指數(shù)曲線(xiàn)型(Ⅲ):適用于從某一降深值起，涌水量隨降深的增大而增加很少的情況。d)對(duì)數(shù)曲線(xiàn)型(IV):Q=a+blgs適用于補(bǔ)給衰竭或水流受阻，隨降深增大涌水量增量很小，曲線(xiàn)趨向降深軸的情況。Q——涌水量，單位為立方米每秒(m3/s);e)如曲線(xiàn)呈反拋物線(xiàn)型，則可能有誤，或有特殊現(xiàn)象發(fā)生(如原來(lái)被阻塞的裂隙、巖溶通道被突然B.2曲線(xiàn)規(guī)律一般認(rèn)為各種曲線(xiàn)具有如下規(guī)律：B.3判別Q-s曲線(xiàn)類(lèi)型用伸直法和曲度法判別實(shí)際的Q-s曲線(xiàn)類(lèi)型具體由于抽水試驗(yàn)的鉆孔孔徑遠(yuǎn)小于井筒直徑，為消除井徑的影響，應(yīng)在預(yù)測(cè)井筒涌水量時(shí)進(jìn)行井徑Q=b?+b?r1+b?s'R的取值是0<|R|≤1,越接近1,相關(guān)程度越高，回歸的規(guī)律性越強(qiáng)，效果也越好。一般要求計(jì)算精度用剩余均方根來(lái)衡量，Q'=lgQr'=lgrLoa=Zq2-(Zq')2/N………(C.11)L=2s2-(2s)2/NL,y=Er'2-(2r')2/N…L;q=Zs'Q'-(2s')(2Q')/NLrq=2r'Q'-(2r1)(2Q)/N……………Ly=Zs'γ'-(2s')(2r')/N△=L,;L;y-L};△b?=L,qL,x-L,L?a△b?=L,Lsq-L,L/α…N——所有參與計(jì)算的觀測(cè)數(shù)據(jù)組數(shù)(一個(gè)涌水量對(duì)應(yīng)一個(gè)降深，稱(chēng)為一組數(shù)據(jù));S——除自變量對(duì)因變量的線(xiàn)性影響外，因變量值隨機(jī)波動(dòng)平均變量的大小，S的取值應(yīng)當(dāng)越小K——自變量數(shù)量，對(duì)于所解的問(wèn)題K=2。D.1天然條件下地下水均衡方程的建立Q?-Q?=μF△H徑流量為0。234D.2.1含水層儲(chǔ)存量的消耗量D.2.1.2露天采礦場(chǎng)周?chē)德渎┒贩秶鷥?nèi)的儲(chǔ)存量的消耗量(q?):Q?=q?+q?D.2.2.1直接降落在露天采礦場(chǎng)X——年平均降水量(一般取豐水年數(shù)據(jù)),單位為米(m);Q?=q?+q?DZ/T0342—2020(資料性附錄)解析法模型建立及常用計(jì)算公式E.1建立水文地質(zhì)概念模型在查清水文地質(zhì)條件的前提下，將復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題概化，包括四個(gè)重要方面：分析疏干流場(chǎng)的水力特征、邊界條件的概化、最大疏干水位降深的確定及確定水文地質(zhì)參數(shù)。E.1.1分析疏干流場(chǎng)的水力特征礦區(qū)的疏干流場(chǎng)是在天然背景條件下，由疊加開(kāi)采因素演變而成的。分析時(shí)，應(yīng)以天然狀態(tài)為基礎(chǔ)，結(jié)合開(kāi)采條件做出合理概化。a)區(qū)分穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流。礦山基建階段，疏干流場(chǎng)的內(nèi)外邊界均受開(kāi)拓井巷的擴(kuò)展控制，以消耗含水層儲(chǔ)量為主，屬非穩(wěn)定流。進(jìn)入回采階段，井巷輪廓大體已定，疏干流場(chǎng)主要受外邊界補(bǔ)給條件控制，當(dāng)存在定水頭(側(cè)向或越流)補(bǔ)給條件時(shí)，礦坑涌水量被側(cè)向補(bǔ)給量或越流量平衡，流場(chǎng)特征除受季節(jié)變化影響外，呈相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)?；痉戏€(wěn)定的“建模”條件，或可以認(rèn)為兩者具有等效性；反之，均屬非穩(wěn)定流范疇。b)區(qū)分達(dá)西流與非達(dá)西流。一是暗河管道巖溶充水礦床，地下水運(yùn)動(dòng)為壓力管道流與明渠流；分水嶺地段的充水礦床，礦坑涌水量直接受垂向降水入滲強(qiáng)度控制，與水位降深無(wú)關(guān)。兩者均與解析法的“建?！睏l件相距甚大。二是局部狀態(tài)的非達(dá)西流，常發(fā)生在大降深疏干井巷附近與某些特殊構(gòu)造部位，它只對(duì)參數(shù)計(jì)算與參數(shù)的代表性產(chǎn)生影響。不存在解析法的應(yīng)用條件問(wèn)題。c)區(qū)分平面流與空間流。嚴(yán)格講，在大降深疏干條件下，地下水運(yùn)動(dòng)的垂向速度分量不能忽略(為三維空間流),其分布范圍僅限于井巷附近(為含水層厚度的1.5～4.75倍)。在礦坑涌水量預(yù)測(cè)中，大多將其納入二維平面流范疇，可根據(jù)井巷類(lèi)型做出不同概化?？拥老到y(tǒng)一般以近似的徑向流概化；當(dāng)坑道系統(tǒng)近于帶狀的狹長(zhǎng)條形時(shí)，也可概化為剖面流。對(duì)于傾斜坑道，已證明坑道的傾斜對(duì)涌水量影響不大時(shí)，可根據(jù)坑道的傾斜度，分別按豎井或水平巷道進(jìn)行近似。即：若坑道傾斜度大于或等于45°時(shí)，視其與豎井近似，用井流公式計(jì)算；若坑道傾斜度小于45°時(shí)，則視其與水平巷道相似，用單寬流量公式計(jì)算。d)區(qū)分潛水與承壓水。礦坑水在降壓疏干時(shí)，承壓水往往轉(zhuǎn)化為潛水或承壓一無(wú)壓水。此外，在陡傾斜含水層分布的礦區(qū)，還可能出現(xiàn)坑道一側(cè)保持原始承壓水狀態(tài)，而另一側(cè)卻由承壓水轉(zhuǎn)化為無(wú)壓水或承壓一無(wú)壓水的現(xiàn)象。概化時(shí)，需從宏觀角度進(jìn)行等效的近似處理。E.1.2邊界條件的概化由于理想化要求與實(shí)際條件相差甚遠(yuǎn)，邊界條件的概化成為解析法應(yīng)用中的難點(diǎn)，也是解析法預(yù)測(cè)礦坑涌水量的重要環(huán)節(jié)。a)周邊邊界的概化。解析法要求將復(fù)雜的周邊邊界補(bǔ)給條件概化為隔水與供水兩種類(lèi)型；同時(shí)，將不規(guī)則的邊界形態(tài)簡(jiǎn)化為規(guī)則的。但實(shí)際問(wèn)題中一般難以具有上述理想條件，其進(jìn)水條件常常既不完全隔水，又不具有無(wú)限補(bǔ)給能力，它的分布也極不規(guī)則。為此，必須通過(guò)合理的概化，縮小理論與實(shí)際的差距，滿(mǎn)足近似的計(jì)算要求。其要點(diǎn)是：1)立足于整體的概化效果。隔水/透水邊界，或半無(wú)限直線(xiàn)、直交、斜交、平行邊界等。b)內(nèi)邊界的概化，即概化井、鉆孔或巷道系統(tǒng)的進(jìn)水邊界；確定大井法引用半徑(ro)、影響半徑F——坑道系統(tǒng)分布范圍所圈定的面積。確切地說(shuō)，近似等于為保證井田設(shè)計(jì)生產(chǎn)率所必需的解析法預(yù)算涌水量要求：坑道系統(tǒng)的長(zhǎng)度與寬度的比值應(yīng)小于10。根據(jù)中段坑道系統(tǒng)S(縫口型)式中：S——基坑長(zhǎng)度，單位為米(m)適用D式中：D?——橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)度，單位為米(m);D?——橢圓短軸長(zhǎng)度，單位為米(m)ba