防排水技術(shù)(2010-5-1)

1、第三部分第三部分 礦坑涌水量定量評價礦坑涌水量定量評價地下水防治技術(shù)與方法地下水防治技術(shù)與方法定量評價目的定量評價目的預(yù)測地下施工階段進入坑道系統(tǒng)的涌水量大小,為地下水防治提供依據(jù) 涌水量預(yù)測， 涌水量預(yù)測對象涌水量預(yù)測對象 坑道涌水量、疏干排水量坑道涌水量、疏干排水量坑道涌水量坑道涌水量 在地下施工過程中，單位時間流入坑道系統(tǒng)的水量; m3/s; m3/min; m3/h; m3/d疏干排水量疏干排水量 在規(guī)定時間內(nèi)，將地下水位降至預(yù)定深度所需的排水強度； m3/s; m3/min; m3/h; m3/dQ：坑道涌水量、疏干排水量區(qū)別與聯(lián)系：坑道涌水量、疏干排水量區(qū)別與聯(lián)系 ?一、定量評價目

2、的與意義一、定量評價目的與意義一、定量評價目的與意義一、定量評價目的與意義 是促進水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展的推動力是促進水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展的推動力涌水量定量評價是一個礦區(qū)勘查工作必不可少的內(nèi)容；“條件分析勘探邊界概化定量評價預(yù)測開采設(shè)計施工”是一個完整的系統(tǒng)工程，在后期開采過程中，涌水量大小是檢驗充水條件分析、定量評價方法選擇正確與否最直接檢驗； 是礦山設(shè)計部門必需的關(guān)鍵依據(jù)是礦山設(shè)計部門必需的關(guān)鍵依據(jù)各種防、排、治水方案的設(shè)計，排水設(shè)備的配備，排水方案的選擇、確定等，均離不開涌水量評價！一、定量評價目的與意義一、定量評價目的與意義 是礦山技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境問題評價時必須考慮的是礦山技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境問題評價時

3、必須考慮的主要因素主要因素當(dāng)?shù)V床的儲量、品位均符合要求，此時，涌水量的大小成為決定礦床開采與否的關(guān)鍵因素，需要從技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)境等方面進行綜合的可行性評價；環(huán)境、生態(tài)以及社會效益等均與涌水量大小有關(guān)二、涌水量預(yù)測的現(xiàn)狀與問題二、涌水量預(yù)測的現(xiàn)狀與問題總體上講，礦坑涌水量預(yù)測的準確度不高總體上講，礦坑涌水量預(yù)測的準確度不高 據(jù)對我國55個重點巖溶充水礦床回訪調(diào)查資料顯示，預(yù)測值與實際值的誤差比較結(jié)果是：n 50%的礦區(qū)占總數(shù)的 80%；n 極個別礦區(qū)的誤差可到100倍。n 有些許多礦區(qū)基建到一半，因?qū)嶋H涌水量太大導(dǎo)致工程中途下馬；即使部分勉強開工，排水費用過高，開采成本升高，市場競爭力降低；馬坑

4、鐵礦涌水量預(yù)測結(jié)果比較馬坑鐵礦涌水量預(yù)測結(jié)果比較福建八隊福建八隊中國地質(zhì)大學(xué)中國地質(zhì)大學(xué)誤差誤差+300 m 預(yù)測預(yù)測預(yù)測預(yù)測實際涌水量實際涌水量八隊；地大八隊；地大正常涌水量正常涌水量 （m3/d）1130019543 54.8%；21.8%雨季礦坑涌水量雨季礦坑涌水量（m3/d）11589203572500053.6%；18%+200m正常涌水量（正常涌水量（m3/d）193622719644.68%；22.2%雨季礦坑最大涌水量雨季礦坑最大涌水量（m3/d）20662287473500040.96%；17.8%二、涌水量預(yù)測容易出現(xiàn)的問題二、涌水量預(yù)測容易出現(xiàn)的問題n例 山東萊蕪葉莊鐵礦

5、山東萊蕪葉莊鐵礦n 勘探階段預(yù)測，預(yù)測50m水平的涌水量 609m3/d;n大型放水實驗過程地下水位從174m降到 59m，涌水量達到 10.6萬 m3/d,比預(yù) 測值高出174倍！n例 河北楊二莊鐵礦河北楊二莊鐵礦n專門水文地質(zhì)勘探階段預(yù)測 100m 中段涌水量19萬 m3/d；該報告未獲批準通過；n補充勘探預(yù)測結(jié)果：同樣開采水平預(yù)測涌水量0.5萬m3/d, 兩次預(yù)測值相差32倍；n實際開采時的涌水量（100m中段）為0.1 萬 m3/d;二、涌水量預(yù)測容易出現(xiàn)的問題二、涌水量預(yù)測容易出現(xiàn)的問題造成礦坑涌水量預(yù)測準確度不高原因歸納為如下幾方面：造成礦坑涌水量預(yù)測準確度不高原因歸納為如下幾方面

6、：水文地質(zhì)條件認識不清，水文地質(zhì)問題暴露不充分水文地質(zhì)條件認識不清，水文地質(zhì)問題暴露不充分 水文地質(zhì)勘探工作僅局限于礦體附近，對礦區(qū)地下水邊界、地下水補徑排條件、開采前后的變化狀況等均未查清；如葉莊鐵礦、楊二莊鐵礦等類2. 計算方法選用不當(dāng)，脫離具體條件計算方法選用不當(dāng)，脫離具體條件例 山東張馬屯鐵礦: 利用單個抽水孔資料預(yù)測：（最大降深4.77m，K=21.81m/d），依此進行外推214m中段涌水量為3.15萬m3/d (降深200m); 但放水試驗結(jié)果表明，涌水量高達24.9萬m3/d，比預(yù)測值高了7倍；違反了外推法的一般準則，抽水試驗規(guī)模太小，并沒有充分“暴露”該礦區(qū)充水條件二、涌水量

7、預(yù)測容易出現(xiàn)的問題二、涌水量預(yù)測容易出現(xiàn)的問題造成礦坑涌水量預(yù)測準確度不高的原因歸納為如下幾方造成礦坑涌水量預(yù)測準確度不高的原因歸納為如下幾方面（續(xù)）面（續(xù)）：3. 勘探工作布置沒有考慮涌水量預(yù)測的需求 設(shè)計和步驟勘探工作時，并未考慮礦坑涌水量計算的需要，致使勘探的大量數(shù)據(jù)很難利用，邊界的控制、上下含水層的聯(lián)系，地下水與外界的聯(lián)系、等水位線圖無法獲得等；只能套用公式，預(yù)測的準確度自然不高。 4. 沒有很好利用新技術(shù)、新方法、新模型 水文地質(zhì)人才不足，專業(yè)素養(yǎng)不夠，時間與人力物力等也投入不夠（一般都沒有進行大型、群孔的抽水試驗）。 三、礦坑涌水量預(yù)測的一般步驟三、礦坑涌水量預(yù)測的一般步驟 一般應(yīng)

8、遵循如下三個基本步驟一般應(yīng)遵循如下三個基本步驟 條件概化建立正確的水文地質(zhì)模型選擇合適的計算方法與數(shù)學(xué)模型 模擬、計算與結(jié)果分析評價1231.建立正確的水文地質(zhì)概念模型建立正確的水文地質(zhì)概念模型準確預(yù)測涌水量的關(guān)鍵取決于正確判斷充水條件按數(shù)學(xué)模型的要求來簡化實際水文地質(zhì)條件，得到某種在數(shù)學(xué)上可以描述的概化模型該過程稱水文地質(zhì)條件概化。概化后的水文地質(zhì)模型 水文地質(zhì)概念模型，它是地質(zhì)實體與數(shù)學(xué)模型之間的“橋梁”。（1） 概化已知狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件；（2） 給出未來開采狀態(tài)下的內(nèi)邊界條件；（3） 預(yù)測未來開采狀態(tài)下的外邊界條件。一個可靠水文地質(zhì)模型的建立，必須貫穿整個勘探一個可靠水文地質(zhì)模型的建

9、立，必須貫穿整個勘探過程，并大致經(jīng)歷三個階段。即：過程，并大致經(jīng)歷三個階段。即：第一階段：通過對區(qū)域及勘探資料的整理，提出水文地質(zhì)模型的“雛型”，作為下一步勘探設(shè)計的依據(jù)。尤其對大型抽（放）水試驗的設(shè)計具有特殊重要的意義；第二階段：根據(jù)進一步勘探提供的各種信息數(shù)據(jù)。特別是大型抽(放)水資料，通過流場分析或數(shù)值模擬，完成對“雛型”模型的調(diào)整，建立水文地質(zhì)模型的“校正型”；第三階段：在“校正型”的基礎(chǔ)上，按開采方案給出疏干工程的內(nèi)邊界條件，根據(jù)勘探資料預(yù)測不同疏干條件下的外邊界條件，建立符合實際的預(yù)測模型。 2. 選擇合適的計算方法與數(shù)學(xué)模型選擇合適的計算方法與數(shù)學(xué)模型建立或選擇與水文地質(zhì)概念模型

10、相適應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；什么是相適應(yīng)的模型？ 一是對礦床水文地質(zhì)條件的適應(yīng)性：指能否正確刻畫水一是對礦床水文地質(zhì)條件的適應(yīng)性：指能否正確刻畫水文地質(zhì)條件的基本特征；文地質(zhì)條件的基本特征； 二是考慮與勘探階段的適應(yīng)性（是否可充分利用勘探數(shù)二是考慮與勘探階段的適應(yīng)性（是否可充分利用勘探數(shù)據(jù)信息；所選數(shù)學(xué)模型要求的勘探信息是否有保證）據(jù)信息；所選數(shù)學(xué)模型要求的勘探信息是否有保證）。詳勘階段均要求選擇2個或2個以上的計算方法，以相互檢驗和映證。3.3.模擬、計算與結(jié)果分析評價應(yīng)該指出：不能把數(shù)學(xué)模型的解僅僅看作是不能把數(shù)學(xué)模型的解僅僅看作是一個單純的數(shù)學(xué)計算，而應(yīng)看作是對水文地質(zhì)一個單純的數(shù)學(xué)計算，而應(yīng)看作

11、是對水文地質(zhì)模型和數(shù)學(xué)模型進行全面驗證識別過程，也是模型和數(shù)學(xué)模型進行全面驗證識別過程，也是對礦區(qū)水文地質(zhì)條件從定性到定量在回到定性對礦區(qū)水文地質(zhì)條件從定性到定量在回到定性的不斷深化的認識過程。的不斷深化的認識過程。不能僅僅依靠模型與觀測數(shù)據(jù)資料擬合程度的簡單比較！4、礦坑涌水量預(yù)測的特點、礦坑涌水量預(yù)測的特點(與水資源定量評價比較與水資源定量評價比較 )水資源評價: 以持續(xù)穩(wěn)定開采確?？菟诎踩_采量為目標；而礦坑涌水量預(yù)測則以疏干豐水期的最大涌水量為目標；參數(shù)不易控制參數(shù)不易控制：礦床大多分布于基巖山區(qū)，含水介質(zhì)非均質(zhì)性突出、邊界條件復(fù)雜，參數(shù)代表性不易控制；非確定性因素多；內(nèi)邊界條件復(fù)雜

12、內(nèi)邊界條件復(fù)雜：礦山井巷類型及分布千變?nèi)f化，開采方法、開采速度與規(guī)模等生產(chǎn)條件復(fù)雜且不穩(wěn)定，與供水的取水建筑物簡單、分布有序、生產(chǎn)穩(wěn)定形成顯明對比，給礦坑涌水量預(yù)測帶來諸多不確定性因素。水文地質(zhì)條件可能變化大水文地質(zhì)條件可能變化大：開采條件對水文地質(zhì)條件的改變難以預(yù)料和量化，這與供水小降深開采有明顯差異。四、幾種常用的涌水量預(yù)測方法四、幾種常用的涌水量預(yù)測方法水文地質(zhì)比擬法水文地質(zhì)比擬法 相關(guān)分析法相關(guān)分析法水均衡法水均衡法 解析法解析法 數(shù)值法數(shù)值法 請回憶水資源定量評價常用的有幾種方法？請回憶水資源定量評價常用的有幾種方法？概念 利用充水條件相似，開采條件相似的礦區(qū)生產(chǎn)資料，預(yù)測新礦區(qū)或下

13、一開采水平的礦坑涌水量；特點是一種半定量的經(jīng)驗半定量的經(jīng)驗方法n以穩(wěn)定流穩(wěn)定流為基礎(chǔ)；n在涌水量計算時，比擬關(guān)系式的確定、比擬的因子選擇等帶有人為性，這些取決于應(yīng)用者對礦區(qū)充水條件的認識程度（經(jīng)驗）；計算結(jié)果是一種近似值n水文地質(zhì)條件、開采條件完全一致的礦區(qū)是不存在的比擬法之一比擬法之一 排水系數(shù)法排水系數(shù)法 排水系數(shù)的概念排水系數(shù)的概念Q0一定時間段內(nèi)的礦坑涌水總量（一定時間段內(nèi)的礦坑涌水總量（m3）；P0 同時間段內(nèi)礦的開采量（同時間段內(nèi)礦的開采量（ T）; K0 = 單位采礦量的排水量（m3/T）;應(yīng)用形式應(yīng)用形式 設(shè)Q1、P1分別為新礦區(qū)或新水平條件下的涌水量和開采量 Q0/P0=Q1

14、/P1 Q1=（Q0/P0） P1 問題：條件要求苛刻，故應(yīng)用不多不僅水文地質(zhì)條件相似，開拓進度、采礦技術(shù)要求基本一致不僅水文地質(zhì)條件相似，開拓進度、采礦技術(shù)要求基本一致排水系數(shù)值受人為因素影響大排水系數(shù)值受人為因素影響大000PQK比擬法之二比擬法之二 單位涌水量法單位涌水量法單位涌水量的概念單位涌水量的概念單位開采面積，單位降深的涌水量，即單位開采面積，單位降深的涌水量，即 q=Q/(FS)nq 單位涌水量，無量綱；單位涌水量，無量綱；nQ一一 礦坑涌水總量（礦坑涌水總量（m3）；nF開采面積（開采面積（m2）;nS地下水位降深（地下水位降深（m）;應(yīng)用：應(yīng)用：方法一：方法一：n假定單位涌

15、水量為常數(shù)假定單位涌水量為常數(shù)n設(shè)兩個礦區(qū)（兩個開采水平）的涌水量、開采面積與降深分別為：設(shè)兩個礦區(qū)（兩個開采水平）的涌水量、開采面積與降深分別為： Q1、 Q2、 F1、 F2、 S1、 S2，則，則n Q1 /(F1 S1)= Q2 /(F2 S2) Q2= Q1 （ F2 / F1 ）（ S2 / S1 ）n該公式表示某種線性關(guān)系、僅適用于穩(wěn)定流狀態(tài)；該公式表示某種線性關(guān)系、僅適用于穩(wěn)定流狀態(tài)；比擬法之二比擬法之二 單位涌水量法單位涌水量法應(yīng)用（續(xù)）應(yīng)用（續(xù)）方法二：方法二：n單位涌水量為常數(shù)的情況在實際中很難見到，為此對其作了如下改進：單位涌水量為常數(shù)的情況在實際中很難見到，為此對其作

16、了如下改進：n設(shè)兩個礦區(qū)（兩個開采水平）的涌水量、開采面積與降深分別為：設(shè)兩個礦區(qū)（兩個開采水平）的涌水量、開采面積與降深分別為： Q1、 Q2、 F1、 F2、 S1、 S2，則，則nmSSFFQQ121212m,n為待定系數(shù)，需要通過對涌水量與開采面積、降深的統(tǒng)計關(guān)系進行取值。水文地質(zhì)比擬法的優(yōu)缺點水文地質(zhì)比擬法的優(yōu)缺點優(yōu)點優(yōu)點方便靈活、簡單、經(jīng)濟方便靈活、簡單、經(jīng)濟回避求取水文地質(zhì)參數(shù)的復(fù)雜過程回避求取水文地質(zhì)參數(shù)的復(fù)雜過程適用于水文地質(zhì)條件較簡單、且變化不大的地區(qū)；適用于水文地質(zhì)條件較簡單、且變化不大的地區(qū)；不足不足要求條件相似的情況下應(yīng)用，限制了應(yīng)用范圍；要求條件相似的情況下應(yīng)用，限

17、制了應(yīng)用范圍；公式的提出，建立，多以經(jīng)驗為基礎(chǔ)，人為影響成分大；公式的提出，建立，多以經(jīng)驗為基礎(chǔ)，人為影響成分大；預(yù)測結(jié)果往往偏大，特別是對于線性關(guān)系假設(shè)的情況；預(yù)測結(jié)果往往偏大，特別是對于線性關(guān)系假設(shè)的情況；只能在穩(wěn)定流或似穩(wěn)定流狀態(tài)下應(yīng)用；只能在穩(wěn)定流或似穩(wěn)定流狀態(tài)下應(yīng)用；2. Q2. QS S 曲線法曲線法Q-SQ-S曲線法曲線法根據(jù)抽（放）水試驗資料，建立涌水量（根據(jù)抽（放）水試驗資料，建立涌水量（Q）與降深（）與降深（S）的）的Q - S曲曲線方程，根據(jù)試驗階段與未來開采階段條件的相似性，利用線方程，根據(jù)試驗階段與未來開采階段條件的相似性，利用QS曲曲線外推，進而預(yù)測更大降深條件下的

18、坑道涌水量。線外推，進而預(yù)測更大降深條件下的坑道涌水量。實質(zhì)上屬于水文地質(zhì)比擬法的外實質(zhì)上屬于水文地質(zhì)比擬法的外延，或水文地質(zhì)比擬法是其中的延，或水文地質(zhì)比擬法是其中的一種（線性）特例，因此具有類一種（線性）特例，因此具有類似的有缺點。似的有缺點。思考題：圖中各類思考題：圖中各類 QS曲線反映了什曲線反映了什么充水條件？么充水條件？QSIIIIIIIV實際點預(yù)測點外推曲線2. Q2. QS S 曲線法曲線法應(yīng)用條件：應(yīng)用條件： 試驗對象在抽水疏干條件下，基本可以滿足穩(wěn)定井流（或擬穩(wěn)定流）條件；抽水試驗的各種條件應(yīng)與預(yù)測對象的疏干條件接近： （1） 抽水試驗孔應(yīng)布置在預(yù)測對象的分布地段，保證水文

19、地質(zhì)條件的一致性； （2）采用大口徑（或孔組）試驗，計算時為消除井徑對涌水量的影響，需做井徑換算； （3）抽水降深應(yīng)大于疏干水位高度的1/21/3，計算時的外推疏干降深不應(yīng)超過1.75倍的抽水降深； （4）用枯季抽水試驗預(yù)測正常涌水量，根據(jù)雨季試驗預(yù)測季節(jié)性最大涌水量； 湖南某礦運用湖南某礦運用Q QS S曲線法預(yù)測涌水量結(jié)果比較曲線法預(yù)測涌水量結(jié)果比較bSa計算方法不同降深的涌水量預(yù)測結(jié)果52.45m73.33m99.47m水量（m3/d）誤差（%）水量（m3/d）誤差（%）水量（m3/d）誤差（%）計算實際計算實際計算實際S=aQ+bQ21514516937-10.601822323644

20、-22.902151431155-31.0014840-12.4018093-23.5021582-30.703. 相關(guān)分析法相關(guān)分析法相關(guān)分析法相關(guān)分析法 通過研究礦坑涌水量與主要影響因子之間的相關(guān)關(guān)系（隨通過研究礦坑涌水量與主要影響因子之間的相關(guān)關(guān)系（隨機機,非確定性關(guān)系）非確定性關(guān)系）,建立用于預(yù)測涌水量的統(tǒng)計模型；建立用于預(yù)測涌水量的統(tǒng)計模型；l 模型的求解基于最小二乘法；模型的求解基于最小二乘法；l 優(yōu)點：優(yōu)點：n不需要掌握因果之間具體的物理機制與過程，不需要掌握因果之間具體的物理機制與過程，n回避水文地質(zhì)參數(shù)獲取的復(fù)雜過程；回避水文地質(zhì)參數(shù)獲取的復(fù)雜過程；n應(yīng)用條件比比擬法更寬松應(yīng)

21、用條件比比擬法更寬松不足不足n 不一定存在因果關(guān)系，得出的結(jié)論只是一種可能；不一定存在因果關(guān)系，得出的結(jié)論只是一種可能；n只能用于內(nèi)插，原則上不能外推預(yù)測只能用于內(nèi)插，原則上不能外推預(yù)測相關(guān)分析法應(yīng)用時應(yīng)該注意的幾個問題：相關(guān)分析法應(yīng)用時應(yīng)該注意的幾個問題：1. 必須有足夠長的觀測（試必須有足夠長的觀測（試驗）序列資料驗）序列資料真正刻畫影響因子與涌水量的統(tǒng)真正刻畫影響因子與涌水量的統(tǒng)計規(guī)律，需要選擇合適的數(shù)據(jù)長計規(guī)律，需要選擇合適的數(shù)據(jù)長度，太短數(shù)據(jù)系列無法反映真實度，太短數(shù)據(jù)系列無法反映真實情況；情況；例例 小降深與大降深情況小降深與大降深情況例例 涌水量與采區(qū)面積的變化；涌水量與采區(qū)面積

22、的變化；例例 雨季與非雨季，風(fēng)水年與枯雨季與非雨季，風(fēng)水年與枯水年等水年等QF采區(qū)面積采區(qū)面積F F與涌水量與涌水量Q Q關(guān)系關(guān)系擬合段預(yù)測段實際曲線相關(guān)分析法應(yīng)用時應(yīng)該注意的幾個問題（續(xù)）：相關(guān)分析法應(yīng)用時應(yīng)該注意的幾個問題（續(xù)）： 2 . 正確選擇相關(guān)因子正確選擇相關(guān)因子n結(jié)合具體條件選擇真正的主要影響因素，避免假相關(guān)；結(jié)合具體條件選擇真正的主要影響因素，避免假相關(guān)；n注意相關(guān)因子之間的獨立性；注意相關(guān)系數(shù)或估計標準差一起使用注意相關(guān)因子之間的獨立性；注意相關(guān)系數(shù)或估計標準差一起使用注意預(yù)測外推的范圍注意預(yù)測外推的范圍n理論上講，統(tǒng)計模型只能用于內(nèi)插，不能外推；實踐中，在把握條件理論上講，

23、統(tǒng)計模型只能用于內(nèi)插，不能外推；實踐中，在把握條件相似或變化不大的情況下，可以進行適當(dāng)?shù)耐馔祁A(yù)測；相似或變化不大的情況下，可以進行適當(dāng)?shù)耐馔祁A(yù)測；n但外推范圍不宜過大，特別是對于水文地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)；但外推范圍不宜過大，特別是對于水文地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)；n一般含水系統(tǒng)的規(guī)模愈大，系統(tǒng)變化條件愈小，外推結(jié)果愈可靠；一般含水系統(tǒng)的規(guī)模愈大，系統(tǒng)變化條件愈小，外推結(jié)果愈可靠；n經(jīng)驗：外推范圍一般為原取最大值的經(jīng)驗：外推范圍一般為原取最大值的1.5-2.0倍之內(nèi)。倍之內(nèi)。 4. 所建立的預(yù)測方程應(yīng)及時根據(jù)新的觀測數(shù)據(jù)進行修正、更所建立的預(yù)測方程應(yīng)及時根據(jù)新的觀測數(shù)據(jù)進行修正、更新，保證模型盡可能符合

24、變化的條件，使預(yù)測結(jié)果更可靠。新，保證模型盡可能符合變化的條件，使預(yù)測結(jié)果更可靠。4.4.水均衡法水均衡法原理原理根據(jù)礦區(qū)地下水在一定時間段內(nèi)的收支平衡，預(yù)測礦坑根據(jù)礦區(qū)地下水在一定時間段內(nèi)的收支平衡，預(yù)測礦坑最大涌水量；最大涌水量；關(guān)鍵在于選擇均衡項、均衡要素、均衡期等關(guān)鍵在于選擇均衡項、均衡要素、均衡期等優(yōu)缺點優(yōu)缺點是一種確定性評價方法，理論上講，是最準確的一種方是一種確定性評價方法，理論上講，是最準確的一種方法，關(guān)鍵在于水均衡要素的準確選??；法，關(guān)鍵在于水均衡要素的準確選??；水均衡要素、水均衡項都可能隨時間變化水均衡要素、水均衡項都可能隨時間變化;只能預(yù)測均衡期內(nèi)涌水量大小，無法預(yù)測礦坑

25、地下水的只能預(yù)測均衡期內(nèi)涌水量大小，無法預(yù)測礦坑地下水的疏干深度；疏干深度；4.4.水均衡法水均衡法優(yōu)缺點優(yōu)缺點只能計算出均衡期均衡區(qū)中水只能計算出均衡期均衡區(qū)中水量體積的變化量體積的變化V;V在礦區(qū)空間分布受許多因素，在礦區(qū)空間分布受許多因素，如給水度如給水度()、含水層分布面積、含水層分布面積(F) 等因素影響；等因素影響；即使由即使由V=Fh求出地下水位，求出地下水位，它也是一個平均水位，而疏干它也是一個平均水位，而疏干過程中地下水位呈漏斗狀；過程中地下水位呈漏斗狀；該法不能預(yù)測礦體是否被疏干該法不能預(yù)測礦體是否被疏干均衡區(qū)4.4.水均衡法水均衡法應(yīng)用條件：應(yīng)用條件： 唯有降水補給的露天

26、采礦，預(yù)測最大涌水量；唯有降水補給的露天采礦，預(yù)測最大涌水量；分水嶺地段，以暗河管道為主巖溶充水礦床，預(yù)測最大分水嶺地段，以暗河管道為主巖溶充水礦床，預(yù)測最大礦坑涌水量礦坑涌水量與外界無水力聯(lián)系的獨立水文地質(zhì)單元內(nèi)礦坑總涌水量；與外界無水力聯(lián)系的獨立水文地質(zhì)單元內(nèi)礦坑總涌水量；特別指出，盡管有許多局限，但是一種檢驗、指導(dǎo)條件分特別指出，盡管有許多局限，但是一種檢驗、指導(dǎo)條件分析和模型計算結(jié)果比較可靠的方法析和模型計算結(jié)果比較可靠的方法條件分析時，可以根據(jù)經(jīng)驗參數(shù)初步估算地下水量，雖條件分析時，可以根據(jù)經(jīng)驗參數(shù)初步估算地下水量，雖然結(jié)果不十分精確，但不會出現(xiàn)數(shù)量級上的偏差然結(jié)果不十分精確，但不會

27、出現(xiàn)數(shù)量級上的偏差概念概念用數(shù)學(xué)方法求解描述地下水運動規(guī)律的微分、偏微分方程用數(shù)學(xué)方法求解描述地下水運動規(guī)律的微分、偏微分方程,獲取一獲取一定條件下的解析公式，以此預(yù)測礦坑涌水量、疏干深度、疏干范定條件下的解析公式，以此預(yù)測礦坑涌水量、疏干深度、疏干范圍和疏干時間等。圍和疏干時間等。基本公式分類：基本公式分類：n 穩(wěn)定流理論的裘布依公式穩(wěn)定流理論的裘布依公式n非穩(wěn)定流理論的泰斯井流公式非穩(wěn)定流理論的泰斯井流公式基本應(yīng)用條件基本應(yīng)用條件邊界條件可簡化、可映射為無限含水層問題邊界條件可簡化、可映射為無限含水層問題 在此基礎(chǔ)上在此基礎(chǔ)上,根據(jù)預(yù)測對象選擇合適計算公式或模型：根據(jù)預(yù)測對象選擇合適計算公

28、式或模型：n 穩(wěn)定流只能預(yù)測某一降深時的涌水量，無法預(yù)測疏干時間和過程；穩(wěn)定流只能預(yù)測某一降深時的涌水量，無法預(yù)測疏干時間和過程；n 但許多防排水設(shè)計不僅需要涌水量大小，還要控制疏干漏斗的發(fā)展過但許多防排水設(shè)計不僅需要涌水量大小，還要控制疏干漏斗的發(fā)展過程和時間，以便對疏干過程、施工進度的先后順序進行優(yōu)化。程和時間，以便對疏干過程、施工進度的先后順序進行優(yōu)化。5. 解析法解析法 解析法的核心解析法的核心 泰斯井流（非穩(wěn)定井流）泰斯井流（非穩(wěn)定井流） 如承壓狀態(tài)：如承壓狀態(tài)： Q 涌水量涌水量 ； S 水位（水頭）降深；水位（水頭）降深； t 抽水時間抽水時間 1 已知水位降深（已知水位降深（s

29、）和疏干時間（）和疏干時間（t）,預(yù)測疏干排水量（預(yù)測疏干排水量（Q）適用于新建礦區(qū)：例如在底板穩(wěn)定性評價后確定了安全水頭值，適用于新建礦區(qū)：例如在底板穩(wěn)定性評價后確定了安全水頭值，要求回答：在預(yù)定時間（要求回答：在預(yù)定時間（t）內(nèi)，將水（頭）位降低到安全高度）內(nèi)，將水（頭）位降低到安全高度（即疏干降深），應(yīng)設(shè)計配備多大疏干排水量（即疏干降深），應(yīng)設(shè)計配備多大疏干排水量Q？)4(42atrWTQS5. 解析法解析法2 已知水位疏干深度（已知水位疏干深度（ s ）和排水流量（）和排水流量（Q），預(yù)測疏干時間（），預(yù)測疏干時間（t）n適用于淹沒礦井的恢復(fù)時間預(yù)測；適用于淹沒礦井的恢復(fù)時間預(yù)測；n計

30、算公式：計算公式：3 已知排水量（已知排水量（Q）和疏干時間（）和疏干時間（t），預(yù)測各點水位降深（），預(yù)測各點水位降深（s）：）：預(yù)測疏干范圍，控制降落漏斗的發(fā)展過程預(yù)測疏干范圍，控制降落漏斗的發(fā)展過程計算公式：計算公式： )4(14120QTswart)4(420iiatrWTQS5. 解析法解析法地下疏干遇到幾種特殊問題的處理地下疏干遇到幾種特殊問題的處理 1 定降深、變流量問題的處理定降深、變流量問題的處理問題的提出問題的提出: 為降低地下水位，設(shè)計的抽排水量為降低地下水位，設(shè)計的抽排水量 補給量，即排水量中補給量，即排水量中除了補給量外，尚包含一部分貯存量；除了補給量外，尚包含一部分

31、貯存量；當(dāng)達到設(shè)計疏干水位后，為了控制地下水位進一步降低，當(dāng)達到設(shè)計疏干水位后，為了控制地下水位進一步降低，（盡可能不破壞水資源和環(huán)境），應(yīng)該減少排水量，（盡可能不破壞水資源和環(huán)境），應(yīng)該減少排水量，要求回答：什么時間開始減少，減少多少量才能保持并穩(wěn)要求回答：什么時間開始減少，減少多少量才能保持并穩(wěn)定在安全水位？定在安全水位？假設(shè)：抽水流量假設(shè)：抽水流量Qk；達到安全水位的降深；達到安全水位的降深Sk ； 到達時間為到達時間為tk 5. 解析法解析法原理如圖：原理如圖：n以以Qk 流量抽水，出現(xiàn)水位（頭）下降流量抽水，出現(xiàn)水位（頭）下降S，經(jīng)過經(jīng)過t k時間，水位降至預(yù)定深度時間，水位降至預(yù)定

32、深度 Sk ，開始減少排水量；以保證地下水保持在開始減少排水量；以保證地下水保持在Sk 高度。高度。n由于實際中流量遞減是個連續(xù)過程，需由于實際中流量遞減是個連續(xù)過程，需將其離散化，而后運用疊加原理進行處將其離散化，而后運用疊加原理進行處理；理；1.Q可視為增加一個注入量為可視為增加一個注入量為Q的注的注水井，這樣，如果排水量仍保持為水井，這樣，如果排水量仍保持為Qk，由于二者的共同作用（由于二者的共同作用（ Qk Q ）使）使水位不再下降，穩(wěn)定在水位不再下降，穩(wěn)定在SkttkSSkQQK5. 解析法解析法計算方法計算方法:設(shè)疏干排水量設(shè)疏干排水量Q k ,經(jīng)時間經(jīng)時間 tk后后,達到疏干降達

33、到疏干降深深 Sk，此后，此后 要使要使Sk保持不變，需不斷減少保持不變，需不斷減少排水量排水量Q；為了計算方便，需將減少量進行離散處理為了計算方便，需將減少量進行離散處理;不同時刻的減少量不同時刻的減少量 Q1; Q2 ; Q3 ， Q n；因此，在因此，在Qk與與Q的共同作用下的共同作用下,地下水位保地下水位保持不變：所以存在持不變：所以存在 Sk Sn 據(jù)泰斯井流公式：先考慮據(jù)泰斯井流公式：先考慮 tk 時刻降深為：時刻降深為：)4(40kkkatrWTQS25. 解析法解析法)4(4)(4(41201120atrWTQttarWTQSSkkk因因SkSn；在在t tk kt t1 1時

34、刻有：時刻有：)4()4()(4120201201atrWatrWttarWQQkkk可以確定在可以確定在t tk kt t1 1 時，減少的抽水量時，減少的抽水量 Q Q1 1 )4(40kkkatrWTQS25. 解析法解析法因有：因有：S Sk k = S = S1 1 = S = S2 2 = = S = = Sn n我們可以得到我們可以得到Q2、 Q3、 Qn，即，即t1 時刻時刻 ： 衰減量為衰減量為Q1 排水量排水量Qk Q1t2 時刻時刻 ： 衰減量為衰減量為Q2Q1； 排水量排水量Qk (Q2+Q1)t3 時刻時刻 ： 衰減量為衰減量為Q3Q2Q1； 排水量排水量Qk(Q3+

35、Q2+Q1)tn 時刻時刻 ： 衰減量為衰減量為Qi ； 排水量排水量Qk Qitn ，衰減量，衰減量Qn 0， Qi C ; 此時的排水量此時的排水量Qk Qi = C 開采條件下的補給量開采條件下的補給量)(4)(4()4()(4()2(12111222nnniiniknkknttarWttarWQatrWttarWQnQ00005. 解析法解析法 井、泉對疏干排水預(yù)測的干擾處理井、泉對疏干排水預(yù)測的干擾處理 問題的提出問題的提出:在同一地下水含水系統(tǒng)中，同時存在開采井或大泉排泄，預(yù)測時要考慮同一水動力場內(nèi)井泉相互干擾問題； 以課程設(shè)計為例：礦區(qū)范圍地下水以泉群方式排泄，地下水疏干過程中將

36、降低地下水位，必然會影響泉的流量大小 出現(xiàn)衰減；泉流量衰減結(jié)果反之會影響礦坑疏干效果。抽水井抽水井泉群泉群5. 解析法解析法 解決問題的基本思路（如圖）解決問題的基本思路（如圖）：當(dāng)?shù)V坑排水，對泉點位置的地下水位（頭）產(chǎn)生一個水頭消減值當(dāng)?shù)V坑排水，對泉點位置的地下水位（頭）產(chǎn)生一個水頭消減值h，為此泉流量也將減少為此泉流量也將減少Q(mào)；泉流量的減少等效于在該點加入了一口注水井，注水井的流量等于泉流量的減少等效于在該點加入了一口注水井，注水井的流量等于泉流量的減少值泉流量的減少值Q ；此時，礦區(qū)內(nèi)任一點疏干降深此時，礦區(qū)內(nèi)任一點疏干降深 S實實 應(yīng)該是應(yīng)該是礦坑排水礦坑排水與與“注水井注水井”共共

37、同作用的結(jié)果。同作用的結(jié)果。Q疏Q泉Lr1r2預(yù)測點泉疏實SSS泉疏實SSSS泉S泉5. 解析法解析法（1）預(yù)測點疏干降深預(yù)測點疏干降深 S疏疏計算計算)4(421natrWTQS疏疏Q疏Q泉Lr1r2預(yù)測點tntkSS實實QQ疏疏S疏 5. 解析法解析法（2）考慮疏干排水對泉的干擾作用考慮疏干排水對泉的干擾作用設(shè)設(shè)Q疏疏為疏干排水量，某時刻為疏干排水量，某時刻 t對泉產(chǎn)生的對泉產(chǎn)生的水頭消減值為水頭消減值為H：Q疏Q泉Lr1r2預(yù)測點設(shè)設(shè)Q Q泉泉為泉流量的減少值，為泉流量的減少值， 那么它與水頭削減值那么它與水頭削減值H H的關(guān)系如何？的關(guān)系如何？假設(shè)天然條件下假設(shè)天然條件下Q Q泉泉水頭

38、降低值水頭降低值S S泉泉 為線性關(guān)系，而且如果在疏干條件下，這為線性關(guān)系，而且如果在疏干條件下，這種關(guān)系仍存在，則：種關(guān)系仍存在，則：)4LW(T42atQH疏H泉泉泉QSQatLWTQSQSQH44Q2疏泉泉泉泉泉5. 解析法解析法（3）預(yù)測點的負降深計算）預(yù)測點的負降深計算泉流量減少泉流量減少Q(mào)泉泉，可視為在泉點增加，可視為在泉點增加了一注入量為了一注入量為Q泉泉的注水井，它在預(yù)的注水井，它在預(yù)測點產(chǎn)生的負降深是；測點產(chǎn)生的負降深是；)4W(T422atrQS泉由于泉流量的衰減為一連續(xù)過程，要計算不同時刻泉衰減在預(yù)測點產(chǎn)生的降深，由于泉流量的衰減為一連續(xù)過程，要計算不同時刻泉衰減在預(yù)測點

39、產(chǎn)生的降深，需將這種連續(xù)變化簡化為階梯流量處理（如圖）：需將這種連續(xù)變化簡化為階梯流量處理（如圖）：則第一時段則第一時段)0()2(4)2(440121021tatLWTQSQttaLWTQSQQ疏泉泉疏泉泉 t0 t1 t2 . tn Qn Q3 Q1Qt5. 解析法解析法（3）預(yù)測點負降深計算）預(yù)測點負降深計算(續(xù)續(xù))第二時段時：第二時段時：類似地有第類似地有第 n時段時段)(2(4)2(442121222ttaLWTQSQttaLWTQSQQ疏泉泉疏泉泉)(2(412nnnttaLWTQSQQ疏泉泉這樣，可以得到各時段因泉流量衰減、在預(yù)測點產(chǎn)生的負降深計算公式：這樣，可以得到各時段因泉流

40、量衰減、在預(yù)測點產(chǎn)生的負降深計算公式：第一時段第一時段)4(412211atrWTQS5. 解析法解析法（3）預(yù)測點負降深計算）預(yù)測點負降深計算(續(xù)續(xù))將將Qi分別代入上式，得分別代入上式，得：第二時段第二時段 )4()2()4(1221221atrWatLWTQSQS疏泉泉)(4(4)4(412221222212ttarWTQQatrWTQS)(4(4)(4(4)4(423222313221232213ttarWTQQttarWTQQatrWTQS第三時段第三時段注意：注意：Q2-Q1)4(412211atrWTQS5. 解析法解析法各時段泉流量衰減處理圖示各時段泉流量衰減處理圖示)4(41

41、2211atrWTQS)(4(4)4(412221222212ttarWTQQatrWTQS t0 t1 t2 . tn Qn Q3 Q1Qt Q2 Q2 Q1 Q3 Q2Q1)(4(4)(4(4)4(423222313221232213ttarWTQQttarWTQQatrWTQS（3）預(yù)測點負降深計算）預(yù)測點負降深計算(續(xù)續(xù))n第第n時段時段：將將Qn代入上式，在預(yù)測點因泉水流量衰減產(chǎn)生總的負降深為代入上式，在預(yù)測點因泉水流量衰減產(chǎn)生總的負降深為:)(4(4.)(4(4)(4(4)4(412212222312212221nnnnnnnnttarWTQQttarWTQQttarWTQQatr

42、WtQSniiniiiinnttarWttaLwttaLwTQSQatrWatLWTQSQS212212212222122)(4()(2()(2()4()4()2()4(疏泉泉疏泉泉5. 解析法解析法（4）最終計算預(yù)測點的實際降深大小最終計算預(yù)測點的實際降深大小S實實 S疏疏 - S n 礦坑排水對泉必將產(chǎn)生影響，如果在計算中不考慮反補給作礦坑排水對泉必將產(chǎn)生影響，如果在計算中不考慮反補給作用，預(yù)測時我們計算的疏干時間偏短，屆時實際的降深值不用，預(yù)測時我們計算的疏干時間偏短，屆時實際的降深值不能滿足設(shè)計的降深值。能滿足設(shè)計的降深值。5. 解析法解析法 3 直線孔排（或疏干巷道）條件直線孔排（或

43、疏干巷道）條件下的疏干計算問題下的疏干計算問題 問題提出：問題提出：當(dāng)充水巖層為急傾斜狀態(tài)，或疏干對象呈當(dāng)充水巖層為急傾斜狀態(tài)，或疏干對象呈帶狀含水層時，疏干排水孔的布置常為直帶狀含水層時，疏干排水孔的布置常為直線排列或用疏干巷道來疏干強含水層；線排列或用疏干巷道來疏干強含水層；19631963年年, , 前蘇聯(lián)學(xué)者鮑切維爾提出了無界前蘇聯(lián)學(xué)者鮑切維爾提出了無界含水層中直線孔排疏干計算方法含水層中直線孔排疏干計算方法. . 如右圖：如右圖：yM(x,y)2lxZ5. 解析法解析法直線孔排的疏干計算（續(xù)）直線孔排的疏干計算（續(xù)）直線孔排長度直線孔排長度 為為 2l, 則降深則降深Rn孔排阻力系數(shù)

44、孔排阻力系數(shù);)(4承壓nRTQS)()(4無壓nRSHKQS),(yxfRnlyylxxlat;2yM(x,y)2lxZ5. 解析法解析法（1）當(dāng)計算點位于）當(dāng)計算點位于x軸或軸或y軸，可查直線孔排抽水阻力系數(shù)曲線；軸，可查直線孔排抽水阻力系數(shù)曲線； (2) 當(dāng)計算點位于排孔中心，且當(dāng)疏干時間一定時便可滿足當(dāng)計算點位于排孔中心，且當(dāng)疏干時間一定時便可滿足22220225. 2ln)(25,01. 04:4 .16ln)64(ratuWartatrulatRlatyxn時，類似于時，（3）當(dāng)計算點位于孔排端點時）當(dāng)計算點位于孔排端點時 （中心點的降深大于端點降深中心點的降深大于端點降深）201

45、1 . 4ln64, 0, 1latRyxyxn時且即：該方法應(yīng)用的關(guān)鍵是該方法應(yīng)用的關(guān)鍵是Rn的確定，它類似于泰斯公式中的井函數(shù)的確定，它類似于泰斯公式中的井函數(shù)W,為為一復(fù)雜的函數(shù)積分，在一些特殊情況下，也可以簡化處理：一復(fù)雜的函數(shù)積分，在一些特殊情況下，也可以簡化處理：)0(xRn（4）點點的的影影響響為為：此此單單井井對對，涌涌水水量量為為水水可可概概化化為為孔孔排排中中心心有有遠遠離離排排孔孔中中心心，孔孔排排抽抽點點。當(dāng)當(dāng)排排孔孔計計算算，替替代代的的目目的的方方便便直直線線替替代代產(chǎn)產(chǎn)生生的的誤誤差差時時當(dāng)當(dāng)總總MQQMuWtQsRTQslyyandlxxniin1.%10)(4

46、4:5, 5 . 15 . 1.4xWT4Q4ZWT4QRT4QS222m算過程來考慮，大大方便了計可作為一點井含水層，反映后的孔排反映法將其處理為無限態(tài)時，可以用于當(dāng)含水層為一有限狀這種等效處理的好處在）（）（總總總atyatn5. 解析法解析法如圖條件：計算如圖條件：計算 孔排中心點孔排中心點 m 的水頭降深的水頭降深 SmnnmRTQRTQS44總總河流河流m直線孔排中心直線孔排中心m 孔排中心點的降深由兩部分組成：孔排中心點的降深由兩部分組成：(1)孔排抽水影響的結(jié)果孔排抽水影響的結(jié)果 ; (2) 邊界反映處理后（虛）直線孔排的影響邊界反映處理后（虛）直線孔排的影響)(44 .16ln

47、4)4)2(44222atWTQlatTQatWTQRTQSnm總總總總反映孔排可處理為大井反映孔排可處理為大井幾種特定條件下礦坑涌水量預(yù)測方法（續(xù)）幾種特定條件下礦坑涌水量預(yù)測方法（續(xù)）4. 非均質(zhì)情況的處理非均質(zhì)情況的處理 n問題的提出問題的提出n解析法前提解析法前提含水層均質(zhì)各向同性，邊界規(guī)則，且可處理為無限問題含水層均質(zhì)各向同性，邊界規(guī)則，且可處理為無限問題n許多實際情況難以滿足，對于非均質(zhì)特別明顯的含水層，只能用數(shù)值法許多實際情況難以滿足，對于非均質(zhì)特別明顯的含水層，只能用數(shù)值法求解；求解；n但對于某些非均質(zhì)性不十分顯著的情況，可用平均參數(shù)法處理；但對于某些非均質(zhì)性不十分顯著的情況，

48、可用平均參數(shù)法處理；n如果非均質(zhì)明顯，但變化規(guī)則，可作一些技術(shù)處理后可用解析法求解如果非均質(zhì)明顯，但變化規(guī)則，可作一些技術(shù)處理后可用解析法求解n下面介紹平面非均質(zhì)和層狀非均質(zhì)兩種情況下面介紹平面非均質(zhì)和層狀非均質(zhì)兩種情況5. 解析法解析法非均質(zhì)情況的處理（非均質(zhì)情況的處理（1） 規(guī)則的平面非均質(zhì)規(guī)則的平面非均質(zhì)n充水巖層的水文地質(zhì)特征在垂充水巖層的水文地質(zhì)特征在垂向上為均質(zhì)各向同性，而水平向上為均質(zhì)各向同性，而水平方向上發(fā)生有規(guī)律的變化，如方向上發(fā)生有規(guī)律的變化，如圖所示圖所示5. 解析法解析法非均質(zhì)情況處理（非均質(zhì)情況處理（1）n規(guī)則的平面非均質(zhì)規(guī)則的平面非均質(zhì)n技術(shù)處理思路：技術(shù)處理思路：

49、n即是將原來即是將原來非均質(zhì)等厚非均質(zhì)等厚含水含水層處理為層處理為均質(zhì)不等厚均質(zhì)不等厚含水層，含水層，然后分解成兩個含水層，一是然后分解成兩個含水層，一是均質(zhì)等厚無限，一是均質(zhì)等厚均質(zhì)等厚無限，一是均質(zhì)等厚半無限。半無限。 T2、2T1、15. 解析法解析法T2、2T1、1T2、2T1-T2、1- 25. 解析法解析法tTrWSTQTatarWTQSIII220222220244);4(4tTTWtTTrWSTTQtTTWTTQtTTrWTTQSIIIIIIII2121221212021212122121212021444)(44)2 ()(44)(4IIIQQQSSSQQQIIIIII無限含

50、水層半無限含水層5. 解析法解析法非均質(zhì)情況的處理（非均質(zhì)情況的處理（2）n規(guī)則的層狀非均質(zhì)規(guī)則的層狀非均質(zhì)n概念概念 充水巖層的水文地質(zhì)參數(shù)在水平方向上不變，垂向上發(fā)生充水巖層的水文地質(zhì)參數(shù)在水平方向上不變，垂向上發(fā)生變化的情況變化的情況n技術(shù)處理思路技術(shù)處理思路 分解法分解法把整個非均質(zhì)含水層在垂向上劃分為若干個均把整個非均質(zhì)含水層在垂向上劃分為若干個均質(zhì)含水層，各分層的總滲流場等效于整個含水層的滲流場，質(zhì)含水層，各分層的總滲流場等效于整個含水層的滲流場，而后采用吉林斯基勢函數(shù)，可以得到整個非均質(zhì)含水層的而后采用吉林斯基勢函數(shù)，可以得到整個非均質(zhì)含水層的精確解析解精確解析解 5. 解析法解

51、析法非均質(zhì)情況的處理（非均質(zhì)情況的處理（2）n規(guī)則的層狀非均質(zhì)（續(xù)）規(guī)則的層狀非均質(zhì)（續(xù)）n吉林斯基勢函數(shù)吉林斯基勢函數(shù)HmdZZKZHordZZKZH00)()()()(n對于層狀非均質(zhì)含水層，其吉林斯基勢函數(shù)可離散為：對于層狀非均質(zhì)含水層，其吉林斯基勢函數(shù)可離散為：分層數(shù)；）起算點），（層的中點高程（底板圍第）充水巖層的水頭（）；層的厚度，（第）層的滲透系數(shù)，（第）吉林斯基勢函數(shù)，（式中：nmZmHmiMdmiKdmZHMKiiiniiii;i;/;/)(315. 解析法解析法吉林斯基勢函數(shù)吉林斯基勢函數(shù)K1/M1K2/M2K3/M3K4/M4HZ4 Z3 Z2 Z1分層數(shù)；）起算點），（

52、層的中點高程（底板圍第）充水巖層的水頭（）；層的厚度，（第）層的滲透系數(shù)，（第）吉林斯基勢函數(shù)，（式中：nmZmHmiMdmiKdmZHMKiiiniiii;i;/;/)(31Q規(guī)則的層狀非均質(zhì)（續(xù)）規(guī)則的層狀非均質(zhì)（續(xù)）n吉林斯基勢函數(shù)（續(xù)）吉林斯基勢函數(shù)（續(xù)）n從上式可以看出，從上式可以看出，=f(H),經(jīng)地下水動力學(xué)推導(dǎo)，得層狀非經(jīng)地下水動力學(xué)推導(dǎo)，得層狀非均質(zhì)含水層非穩(wěn)定井流解析表達式均質(zhì)含水層非穩(wěn)定井流解析表達式勢勢函函數(shù)數(shù)；計計算算點點吉吉林林斯斯基基水水頭頭函函數(shù)數(shù)；初初始始吉吉林林斯斯基基水水頭頭勢勢rratrWQtr002)4(4),(5. 解析法解析法疏水方案的合理選擇疏水

53、方案的合理選擇疏水方案的確定疏水方案的確定實質(zhì)實質(zhì)就是為了就是為了達到預(yù)定降深，選擇合理的疏達到預(yù)定降深，選擇合理的疏干流量與疏干時間；干流量與疏干時間；疏水方案選擇過程疏水方案選擇過程n首先，計算不同疏干流量（首先，計算不同疏干流量（Qi）和）和不同疏干時間（不同疏干時間（tj）下的降深）下的降深（Sij）;n用計算值繪制不同疏干流量下的用計算值繪制不同疏干流量下的s-t曲線，由此得出達到疏干降深時一曲線，由此得出達到疏干降深時一系列的疏干流量與疏干時間；系列的疏干流量與疏干時間；n最后，繪制疏干流量最后，繪制疏干流量(Q)與疏干時與疏干時間間(t)曲線。曲線。StSkt1t2t3Q1Q2Q

54、3QtQ1Q2Q3t1t2t35. 解析法解析法礦坑充水條件的綜合歸納礦坑充水條件的綜合歸納礦床水文地質(zhì)類型的劃分定義：根據(jù)水文地質(zhì)條件劃分的礦床類型定義：根據(jù)水文地質(zhì)條件劃分的礦床類型礦床水文地質(zhì)類型礦床水文地質(zhì)類型目的：指導(dǎo)礦區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查及礦坑地下水目的：指導(dǎo)礦區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查及礦坑地下水的防治的防治劃分的原則：突出控制礦坑充水條件的主導(dǎo)劃分的原則：突出控制礦坑充水條件的主導(dǎo)因素，力求概念明確、形式簡單、便于應(yīng)用。因素，力求概念明確、形式簡單、便于應(yīng)用。礦床水文地質(zhì)類型的劃分長期的勘探與開采實踐表明：長期的勘探與開采實踐表明：相似水文地質(zhì)條件的礦床，具有基本類同的相似水文地質(zhì)條件的礦床，具

55、有基本類同的充水條件、相近的礦坑涌水量及存在類似的充水條件、相近的礦坑涌水量及存在類似的水文地質(zhì)工程地質(zhì)問題。水文地質(zhì)工程地質(zhì)問題。隨著資料和經(jīng)驗的積累，逐漸揭示了礦床所隨著資料和經(jīng)驗的積累，逐漸揭示了礦床所處的內(nèi)外環(huán)境與充水條件，充水強度之間的處的內(nèi)外環(huán)境與充水條件，充水強度之間的內(nèi)在聯(lián)系，為在理論上分類奠定了基礎(chǔ)。內(nèi)在聯(lián)系，為在理論上分類奠定了基礎(chǔ)。 礦床水文地質(zhì)類型的劃分1991年，國家技術(shù)監(jiān)督局在吸納了巖溶充水礦床水文地質(zhì)勘探類型和1982年地質(zhì)礦產(chǎn)部頒發(fā)的礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)普查勘探規(guī)范的基礎(chǔ)上，頒發(fā)了新的國家標準礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范（GB1271991）。劃分方案如下：1.

56、 首先根據(jù)礦床主要充水層的儲水空間特征主要充水層的儲水空間特征，將充水礦床劃分為三類 第一類：以第一類：以孔隙含水層孔隙含水層充水為主的礦床，簡稱充水為主的礦床，簡稱孔隙充水礦床孔隙充水礦床。第二類：以第二類：以裂隙含水層裂隙含水層充水為主的礦床，簡稱充水為主的礦床，簡稱裂隙充水礦床裂隙充水礦床。第一類：以第一類：以巖溶含水層巖溶含水層充水為主的礦床，簡稱充水為主的礦床，簡稱巖溶充水礦床巖溶充水礦床。礦床水文地質(zhì)類型的劃分巖溶充水礦床溶蝕裂隙為主的巖溶充水礦床溶蝕裂隙為主的巖溶充水礦床 以溶洞為主的巖溶充水礦床以溶洞為主的巖溶充水礦床 以暗河為主的巖溶充水礦床以暗河為主的巖溶充水礦床 亞類亞類

57、2. 按礦體（或?qū)?，下同）與主要充水含水層的空間關(guān)系孔隙充水礦床孔隙充水礦床頂?shù)装逯苯映渌牡V床頂?shù)装逯苯映渌牡V床 頂?shù)装彘g接充水的礦床頂?shù)装彘g接充水的礦床 裂隙充水礦床裂隙充水礦床巖溶充水礦床巖溶充水礦床亞類礦床水文地質(zhì)類型的劃分：包括：礦體與當(dāng)?shù)厍治g基準面的關(guān)系，地下水的補給包括：礦體與當(dāng)?shù)厍治g基準面的關(guān)系，地下水的補給條件、地表水與主要充水層水力聯(lián)系密切程度，主要條件、地表水與主要充水層水力聯(lián)系密切程度，主要充水含水層和構(gòu)造破碎帶的導(dǎo)水性，第四系覆蓋情況充水含水層和構(gòu)造破碎帶的導(dǎo)水性，第四系覆蓋情況以及水文地質(zhì)邊界的復(fù)雜程度等。以及水文地質(zhì)邊界的復(fù)雜程度等?？紤]水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度第一

58、型：水文地質(zhì)條件簡單的礦床 第二型：水文地質(zhì)條件中等的礦床 第三型：水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦床 型型一般固體礦床水文地質(zhì)分類表一般固體礦床水文地質(zhì)分類表類類亞類亞類與充水巖層的空間與充水巖層的空間關(guān)系關(guān)系型型巖溶充水礦床巖溶充水礦床溶隙溶隙頂板直接充水頂板直接充水底板直接充水底板直接充水頂板間接充水頂板間接充水底板間接充水底板間接充水水文地質(zhì)條件簡單水文地質(zhì)條件簡單溶洞溶洞地下暗河地下暗河水文地質(zhì)條件中等水文地質(zhì)條件中等裂隙充水礦床裂隙充水礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜水文地質(zhì)條件復(fù)雜孔隙充水礦床孔隙充水礦床礦床水文地質(zhì)類型的命名礦床水文地質(zhì)類型的命名例如：例如：水文地質(zhì)條件復(fù)雜、底板充水、以溶洞為主的水文

59、地質(zhì)條件復(fù)雜、底板充水、以溶洞為主的巖溶充水礦床。巖溶充水礦床。水文地質(zhì)條件中等復(fù)雜、頂板間接充水、以溶水文地質(zhì)條件中等復(fù)雜、頂板間接充水、以溶洞為主的巖溶充水礦床。洞為主的巖溶充水礦床。福建馬坑鐵礦的水文地質(zhì)類型是：福建馬坑鐵礦的水文地質(zhì)類型是： 水文地質(zhì)條件中等復(fù)雜、頂板直接充水、以溶水文地質(zhì)條件中等復(fù)雜、頂板直接充水、以溶洞為主的隱伏巖溶充水礦床。洞為主的隱伏巖溶充水礦床。巖溶充水礦床的主要特點（巖溶充水礦床的主要特點（1 1） 溶隙充水礦床溶隙充水礦床 主要分布在我國北方地區(qū)主要分布在我國北方地區(qū) 主要特點：主要特點：（1）位于巨型蓄水構(gòu)造內(nèi)：以大型向斜、單斜構(gòu)造盆地）位于巨型蓄水構(gòu)造內(nèi)：以大型向斜、單斜構(gòu)造盆地為主，形成完整的巖溶地下水系統(tǒng)；因此礦坑涌水量為主，形成完整的巖溶地下水系統(tǒng)；因此礦坑涌水量大，大，90%以上大水礦床均屬此類；以上大水礦床均屬此類；（2）以集中突水為主要突水方式；斷裂、陷落拄、底板）以集中突水為主要突水方式；斷裂、陷落拄、底板突破等為主要充水途徑；突破等為主要充水途徑；（3）疏干排水影響范圍大，礦區(qū)供排矛盾突出。）疏干排水影響范圍大，礦區(qū)供排矛盾突出。巖溶充水礦床巖溶充水礦床的基本特點（的基本特點（2 2）溶洞充水礦床溶洞充水礦床 分布在秦嶺分布在秦嶺大別山大別山淮河以南地區(qū)