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1、ICS73.020D10ICS73.020D10中华人民共和国地质矿产行业标准中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/T03422020DZ/T03422020矿坑涌水量预测计算规程矿坑涌水量预测计算规程Specification for water yield estimation of mine2020-04-30发布2020-04-30 实施中华人民共和国自然资源部发 布2020-04-30发布2020-04-30 实施中华人民共和国自然资源部发 布IDZ/T 03422020目次目次前言.1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14总则.24.1基本原则.24.2基本要求.25矿坑涌水
2、量预测计算的条件和程序.35.1矿坑涌水量预测计算的条件.35.2矿坑涌水量预测计算的程序.36井工矿矿坑涌水量预测计算.36.1水文地质比拟法.36.2涌水量一降深曲线法.46.3相关分析法.46.4水均衡法.56.5解析法.66.6数值法.67露天矿矿坑涌水量预测计算.77.1基本要求.77.2露天采坑地下水涌水量计算.77.3地表水汇入采坑水量计算.77.4降水渗入采坑水量计算.78预测计算结果的应用.78.1基本应用基本应用.78.2其他应用.8附录A(资料性附录)水文地质比拟法常用计算公式.9附录B(资料性附录)涌水量一降深曲线法常用计算公式.12附录C(资料性附录)相关分析法计算公
3、式.15附录D(资料性附录)水均衡法常用计算公式.17附录E(资料性附录)解析法模型建立及常用计算公式.20附录 F(资料性附录)数值模拟及计算公式.25附录G(资料性附录)露天矿矿坑涌水量计算公式.28参考文献参考文献.30DZ/T03422020DZ/T03422020前言前言本标准按 GB/T1.12009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写给出的规则起草。本标准由中华人民共和国自然资源部提出。本标准由全国自然资源与国土空间规划标准化技术委员会(SAC/TC93)归口。本标准起草单位：自然资源部矿产资源储量评审中心、山东省第一地质矿产勘查院、中交铁道设计研究总院有限公司、中国自然资源
4、经济研究院、四川省煤田地质工程勘察设计研究院。本标准起草人：张明燕、于义强、王延涛、申文金、李娟、李玉喜、钱学溥、修艳敏、宾德智、李文鹏、韩再生、王珏、王婉琼、刘建芬。1DZ/T03422020DZ/T03422020矿坑涌水量预测计算规程矿坑涌水量预测计算规程1范围1范围本标准规定了固体矿产矿坑涌水量预测计算的基本原则和基本要求、条件和程序，井工矿、露天矿矿坑涌水量预测计算、预测计算结果的应用等。本标准适用于矿产地质勘查及矿山生产阶段矿坑涌水量预测计算。2规范性引用文件2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文
5、件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T12719矿区水文地质工程地质勘探规范GB/T13908固体矿产地质勘查规范总则GB50027供水水文地质勘察规范MT/T778数值法预测矿井涌水量技术规范3术语和定义3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1矿坑涌水量water yield of mine3.1矿坑涌水量water yield of mine单位时间内流入矿坑(包括各种巷道和开拓开采系统)的水量。注：包括矿坑正常涌水量和矿坑最大涌水量。3.2矿坑正常涌水量usual water yield of mine3.2矿坑正
6、常涌水量usual water yield of mine开拓开采系统达到某一标高(水平或中段)时，正常状态下(指有变化规律的充水因素，不包含井巷突水、地表水倒灌等)矿坑涌水量的正常值。3.3矿坑最大涌水量ultimate water yield of mine3.3矿坑最大涌水量ultimate water yield of mine开拓开采系统达到某一标高(水平或中段)时，正常状态下(指有变化规律的充水因素，不包含井巷突水、地表水倒灌等)矿坑涌水量的最大值。3.43.4矿坑涌水量预测计算water yield estimation of mine根据矿山水文地质条件、矿坑充水条件和矿山开拓
7、井巷系统条件，对矿井涌水量的预先测算。2DZ/T034220203.5DZ/T034220203.5开拓井巷涌水量water yield during excavation包括井筒(立井、斜井)和巷道(平巷、斜巷、石门)在开拓过程中的涌水量。3.6疏干工程的排水量displacement of drainage works3.6疏干工程的排水量displacement of drainage works在规定的疏干时间内，将开拓开采系统某一水平或中段的水位降低到某一规定标高(疏干降深)时，对应的疏干排水量。3.7矿井突水量3.7矿井突水量mine water outburst矿井采掘过程中在某
8、些因素的作用下，有关水源，如老窿水(包括老空水和采空区水)、封闭岩溶水、离层水、相邻强含水层中的地下水、地表水等，突然涌人开拓开采系统的水量。突水水源不属于有变化规律的充水因素，4总 则4.1基本原则4.1.14总 则4.1基本原则4.1.1应与水文地质条件、可开采资源储量分布和开采设计紧密结合确定预测计算范围。4.1.24.1.2一般应由上到下、由浅到深进行。4.1.34.1.3以最佳技术经济为原则，避免使用过于复杂的计算公式。4.1.44.1.4宜结合矿区探采对比总结规律，选择最接近矿区实际的预测计算方法。4.1.54.1.5提倡采用数值法，慎用稳定流法。4.2基本要求4.2.14.2基本
9、要求4.2.1一般分为井工矿和露天矿进行矿坑涌水量预测计算。a)井工矿。新建矿对影响矿床开拓的主要充水含水层计算矿坑涌水量；对次要充水含水层，主要是井筒穿越过程中的富水含水层，或矿层基底的高水头富水含水层，以及未来采空塌陷形成的导水裂隙带延伸导通的含水层等，相应涌水量的计算难度较大，可结合开拓实践或邻区开采情况进行提示性安全预测；基底含水层富水性中等以上的带压开采的矿层，应进行突水系数计算并进行突水危险性分区。对延伸开拓的生产矿，应结合坑道各中段的出水状况、岩层赋水条件和构造特征，在综合分析的基础上预测计算涌水量，包含了所有充水因素涌入矿坑的水量。b)露天矿。一般应预测计算露天采坑地下水涌水量
10、(Q)、地表水汇入采坑水量(Q)、降水渗入采 坑水量(Q)。修建有截水沟的矿山，预测计算地下水涌水量(Q)、截水沟圈定范围内地表水汇 入采坑水量(Q)、降水渗入采坑水量(Q)。对位于侵蚀基准面以上或地下水位以上顺坡开采 的露天矿，大气降水即降即排的，可不预测计算矿坑涌水量(Q);大气降水不能即降即排的，计 算地表水汇入采坑水量(Q)、降水渗入采坑水量(Q)。4.2.24.2.2在对矿区水文地质条件认识的基础上，根据掌握的水文地质信息的可靠程度，合理确定涌水量计算方法。生产阶段应选定符合矿山实际的预测计算方法。4.2.34.2.3新建矿山应预测先期开采地段或第一开采水平(或中段)的矿坑涌水量，生
11、产矿山应在现有水文3DZ/T03422020DZ/T03422020地质条件基础上预测下一开采水平(或中段)的矿坑涌水量。4.2.44.2.4普查阶段，了解水文地质条件，一般不需要预测计算矿坑涌水量。详查阶段，应根据掌握的水文地质信息，预测计算矿坑涌水量。勘探阶段，应通过试验获取水文地质参数，预测计算矿坑涌水量，矿区水文地质条件中等及以上的，应采取两种及以上方法进行计算和对比分析评价。生产阶段，应根据开采前后的水文地质条件变化，预测计算矿坑涌水量。4.2.5应对矿坑涌水量计算结果进行评述，评述的主要内容有：对本区水文地质单元、水文地质条件的认识是否正确，选择的计算模型是否符合矿床水文地质条件，
12、计算参数的来源及取值是否合理，计算结果可能偏大或偏小的原因及其主要的影响因素，计算结果的可信程度等。4.2.6应对矿坑涌水量预测计算结果进行数值修约，保留23位有效数字。修约规则按GB/T8170执行。5矿坑涌水量预测计算的条件和程序5.1矿坑涌水量预测计算的条件5矿坑涌水量预测计算的条件和程序5.1矿坑涌水量预测计算的条件查明水文地质条件，包括查明矿坑充水水源(尤其是隐伏的承压水源、老窿水源及充水断裂带水源等)、矿坑充水途径及其相互影响关系；根据当地降水入渗条件和地下水补给、径流、排泄特点，预测分析开采条件下地下水系统补给、径流、排泄特征的变化；按 GB/T12719确定含水层厚度，确定水文
13、地质边界，并获得主要充水岩层具有代表性的水文地质参数。确定计算对象、计算水平(或中段)及计算范围。5.2矿坑涌水量预测计算的程序5.2矿坑涌水量预测计算的程序5.2.1从水文地质实体出发，对矿床水文地质条件进行概化，构建水文地质概念模型，再建立水文地质数学模型，通过输入数学模型需要的水文地质参数求取涌水量(见图1)。概念模型和数学模型的建立，应贯穿于从矿床勘查到开采的全过程，随着对矿床水文地质条件认识的深入不断优化。输入水文地质参数模型识别与检验水文地质实体水文地质概念模型水文地质数学模型水文地质条件概化矿坑涌水量图 1涌水量预测计算程序图图 1涌水量预测计算程序图5.2.2构建水文地质概念模
14、型。概化已知状态下矿区水文地质条件；给出未来开采井巷的内部边界条件；预测未来开采条件下的外部边界条件。概念模型在地质实体与数学模型之间起桥梁作用。5.2.3确定水文地质数学模型。应考虑矿区水文地质条件、矿山的疏干工程及巷道系统的布局，与矿床水文地质条件以及勘探工程的控制程度相适应，正确反映水文地质条件的基本特征，充分利用勘探工程提供的各种信息。6井工矿矿坑涌水量预测计算6.1水文地质比拟法6.1.1应用前提6.1.1.16井工矿矿坑涌水量预测计算6.1水文地质比拟法6.1.1应用前提6.1.1.1在同一地区，地质、水文地质条件(以及开采方式、规模)相同或相似的矿坑，可根据已有开采地段的实际排水
15、量预测新开采地段的涌水量。4DZ/T034220206.1.1.2DZ/T034220206.1.1.2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适用条件6.1.2.16.1.2适用条件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。6.1.2.26.1.2.2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，预测新扩大采
16、区的涌水量。6.1.2.3对预测矿区的水文地质边界条件无特殊要求。6.1.3公式选取6.1.3公式选取公式选取参见附录 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6.2.1.16.2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-s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。6.2.1.26.2.1.2三次以上水位降
17、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。6.2.1.36.2.1.3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23倍。6.2.2适用条件6.2.2.16.2.2适用条件6.2.2.1适用于建井初期的井筒涌水量预测。6.2.2.26.2.2.2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
18、的矿区。6.2.2.3不用求取各种水文地质参数的情况。6.2.3公式选取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-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。6.3相关分析法6.3.1应用前提6.3.1.16.3相关分析法6.3.1应用前提6.3.1.1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，可采用数理统计分析方法建立统计模型，预测矿坑涌水量。6.3.1.26.3.1.2为反映除降深外的其他影响因素，宜采用多元复相关因子建立回归方程。5DZ/T03422
19、0206.3.1.3DZ/T034220206.3.1.3要求每一抽水试验或坑道放水试验一般不少于两次落程。6.3.1.46.3.1.4原始数据的采集要求如下。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6.3.2.16.3.2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.
20、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。6.3.2.36.3.2.3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。6.3.2.46.3.2.4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。6.3.2.56.3.2.5在抽(放)水试验过程中，应编绘s-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。6.3.2.66.3.2.6适用于非均质程度高的岩溶充水矿床，抽水降深可以很大
21、、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)。6.3.3公式选取6.3.3公式选取公式选取参见附录C。6.4水均衡法6.4.1应用前提6.4.1.16.4水均衡法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。6.4.1.26.4.1.2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、老窿采空区、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
22、可靠的均衡模型。6.4.2适用条件6.4.2.16.4.2适用条件6.4.2.1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。6.4.2.26.4.2.2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。6.4.2.36.4.2.3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顶端，水层薄，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，以垂向补给为主。6.4.3公式选取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，应充分考虑开采条件下的影响。6DZ/T034220206
23、.5解析法6.5.1应用前提6.5.1.1DZ/T034220206.5解析法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。6.5.1.26.5.1.2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适用条件6.5.2.16.5.2适用条件6.5.2.1含水层必须有补给源，达到稳定流条件。6.5.2.26.5.2.2
24、充水岩层为大面积分布的强透水层，当矿山排水疏干至某一水平(或中段)后，水位基本稳定，可视为达到稳定流条件。6.5.2.36.5.2.3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。6.5.2.46.5.2.4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。6.5.2.56.5.2.5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公式选取6.5.3.16.5.3公式选取6.5.3.1模型建立及公式选取参见附录E。6.5.3.26.5.3.2勘探阶段，以预测先期开采地段
25、或第一开采水平(或中段)的涌水量为主。6.5.3.36.5.3.3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。6.5.3.46.5.3.4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数值法6.6.1应用前提6.6.1.16.6数值法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
26、下地下水流场随时间变化的模型，以计算不同时段、不同开采水平(或中段)的矿坑涌水量。6.6.1.26.6.1.2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。6.6.1.36.6.1.3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。6.6.1.46.6.1.4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。6.6.2适用条件6.6.2.16.6.2适用条件6.6.2.1勘查精度要求高
27、。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7DZ/T03422020DZ/T03422020邻含水层处有水位观测孔控制通过“天窗”的水头差。6.6.2.26.6.2.2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
28、.36.6.2.3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公式选取6.6.3.16.6.3公式选取6.6.3.1数值模拟及计算公式参见附录F。6.6.3.26.6.3.2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，宜设有观测孔。6.6.3.36.6.3.3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
29、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。6.6.3.46.6.3.4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7.1基本要求7露天矿矿坑涌水量预测计算7.1基本要求矿坑涌水量包括露天采坑地下水涌水量(Q)、地表水汇入采坑水量(Q)、降水渗入采坑水量(Q)。7.2露天采坑地下水涌水量计算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、比拟法预测计算地下水涌水量。公式参见附录G。7.3地表水汇入采坑水量计算7
30、.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。公式参见附 录G。7.4降水渗入采坑水量计算7.4降水渗入采坑水量计算计算降水渗入采坑水量，应进行年(日)平均降水量计算和最大日降水量计算。最大日降水量应具有频率的概念。根据多年(一般10 a 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，可以获得一日暴雨降水渗入采坑水量。公式参见附录G。8预测计算结果的应用8.1基本应用8.1.1勘查阶段8.1.1.18预测计算结果的应用8.1基本应用8.1.1勘查阶段8.1.1.1可用来预测计算矿区先期开采地段或第一开采水平(或中段)的正常和
31、最大涌水量。8.1.1.28.1.1.2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。8DZ/T034220208.1.1.3DZ/T034220208.1.1.3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。8.1.3矿山生产8.1.3矿山生产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)的正常和
32、最大涌水量。8.2其他应用8.2其他应用可作为预测计算竖井、运输大巷、基坑、隧道排水量的参考。9DZ/T03422020附录A(资料性附录)水文地质比拟法常用计算公式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(q),可作为预测类似条件下新矿井在某个开采面积和水位降深条件下涌水量的依据。(A.1)式中：Q 生产矿井排水量，单位为立方米每年(m/a);F?生产
33、矿井疏干面积，单位为平方米(m);s?生产矿井水位降深，单位为米(m);Q 设计矿井排水量，单位为立方米每年(m/a);F 设计矿井疏干面积，单位为平方米(m);s 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。(n1,m2)(A.2)式中：n、m地下水流态系数。矿井的条件不同，n、m 值也不同，可根据经验通过计算或曲线拟合确定。A.2富水系数法在一定时期内，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之比为一常数，称为富水系数(kp),即(A.3)式中：kp富水系数，单位为立方米每吨
34、(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Q=kpP(A.4)式中：P新开采矿坑的设计矿石开采量，单位为吨每年(t/a)。10DZ/T 03422020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。A.3比拟系数法则则则则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：(A.5)(A.6)式中：Q?已知矿井实际排水量，单位为立方米每年(m/a);Q 设计
35、矿井排水量，单位为立方米每年(m/a);k,降深系数，单位为平方米每年(m/a);s 设计矿井实际水位降深，单位为米(m);s 已知矿井实际水位降深，单位为米(m)。b)采空区面积：(A.7)(A.8)式中：kg 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已知矿井实际开采面积，单位为平方米(m)。c)采掘长度：(A.9)(A.10)式中：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.11)(A.12)11DZ/T03422020式中：V 设计矿井采空区体
36、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);ky体积系数，单位为每年(1/a)。A.4其他比拟法如根据统计资料，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，则应按下式预测类似条件下的矿坑涌水量。a)降深比拟法：b)采空区面积比拟法：c)单位采掘长度比拟法：式中：(n1)(A.13)(m2)(A.14)(n1)(A.15)n、m地下水流态系数。矿井的条件不同，n、m 值也不同，可根据经验通过计算或曲线拟合确定。12DZ/T03422020附录B(资料性附录)涌水量一降深曲线法常用计算公式B.1数学模型涌水量(Q)一降深(s)曲线法可归纳为四种数学模型，见
37、图 B.1。图 B.1Q-s曲线图a)直线型(I):Q=as(B.1)适用于承压含水层或潜水含水层，水位降深与含水层的厚度相比很小，地下水呈层流状态的条件。b)抛物线型():s=aQ+bQ(B.2)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():(B.3)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):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：s水位降深，单位为米(m);Q 涌水量，单位为立方米每秒(m/s);a、b 系数。e)如曲线呈
38、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)。B.2曲线规律一般认为各种曲线具有如下规律：13DZ/T03422020a)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)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。c)、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。B.3判别Q-s曲线类型用伸直法和曲度法判别实际的Q-s曲线类型具体如下。a)伸直法：将曲线方程以直线关
39、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-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(Q,s)和(Q,s),由下式求出曲度值n。(B.5)n1,试验资料有误；n=1,为直线型；1n2,为对数曲线型。B.4确定参数确定方程中待定参数a、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a 和 b。b)最小二乘法：当精度要求较高时采用。c)直线型：(B.6)d)抛物线型：(B.7)式中：N钻孔抽水试验降深次数。e)幂指数曲线型：(B.8)f)对数曲线型：
40、(B.9)将参数a、b及设计的水位降深值代入原方程，即可外推矿山不同水平(或中段)的涌水量。B.5井径换算由于抽水试验的钻孔孔径远小于井筒直径，为消除井径的影响，应在预测井筒涌水量时进行井径14DZ/T 03422020换算。根据稳定井流理论，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，(B.10)紊流时，(B.11)式中：Q#井筒涌水量，单位为立方米每小时(m/h);Qn 抽水孔的出水量，单位为立方米每小时(m/h);R 井井筒的引用影响半径，单位为米(m);R 孔抽水孔的引用影响半径，单位为米(m);r#井筒的半径，单位为米(m);rn 抽水孔的半径，单位为米(
41、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：Q=md”(B.12)式中：m、n参数，可用最小二乘法求出。15DZ/T 03422020附录C(资料性附录)相关分析法计算公式C.1回归方程的建立根据矿山历次抽(放)水试验资料，推断Q 是 r 和s 的非线性增函数，据此设关系式：Q=ar?(C.1)式中：Q 涌水量，单位为立方米每小时(m/h);s 相对稳定降深，单位为米(m);r 虚构抽水大井组半径或观测孔至矿坑中心点距离，单位为米(m);br 的指数；bs 的指数；a 系
42、数。C.2确定方程中的参数根据最小二乘法原理，用二元回归分析确定b、b、b。(C.2)(C.3)b?=Q-bF-b了(C.4)得回归方程：Q=b?+br+bs(C.5)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=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，式中：K 自变量数量。其中，R 的取值是00.7。16DZ/T03422020计算精度用剩余均方根来衡量，(C.7)其中，Q=lgQ(C.8)s=lgs(C.9)r=lgr(C.10)Loa=Zq-(Zq)/N(C.11)L=2s-(2s)/N(C.12)L,y=Er-(2r)/N(C.1
43、3)L;q=ZsQ-(2s)(2Q)/N(C.14)Lrq=2rQ-(2r)(2Q)/N(C.15)Ly=Zs-(2s)(2r)/N(C.16)=L,;L;y-L;(C.17)b=L,qL,x-L,La(C.18)b=L,Lsq-L,L/(C.19)式中：剩余平方和；N所有参与计算的观测数据组数(一个涌水量对应一个降深，称为一组数据);S除自变量对因变量的线性影响外，因变量值随机波动平均变量的大小，S的取值应当越小越好；K自变量数量，对于所解的问题K=2。17DZ/T 03422020附录D(资料性附录)水均衡法常用计算公式D.1天然条件下地下水均衡方程的建立对于地下水来说，天然条件下，地下水
44、的补给与排泄始终处于动态平衡状态。在一个水文年内，地下水补给量大于排泄量，地下水储存量增加，水位上升；地下水排泄量大于补给量，地下水储存量减少，水位下降。以无压含水层重力储水为例，公式为Q-Q?=FH(D.1)式中：Q均衡期内地下水系统的天然补给总量，单位为立方米(m);Q。均衡期内地下水系统的天然排泄总量，单位为立方米(m);含水层给水度，数值用“%”表示；F均衡区含水层的分布面积，单位为平方米(m);H均衡期内地下水水位变化幅度，单位为米(m)。一个水文年内的地下水补给量和排泄量总处在变化状态，地下水水位随补给与排泄关系有所变化，但从多年来看，地下水补给量和排泄量基本是相等的，即天然条件下
45、，地下水多年天然补给量等于多年天然排泄量。天然条件下，地下水的均衡方程为：Q=Q?(D.2)D.2补给来源分析详细分析矿区地下水来源，分别计算不同补给来源的矿坑涌水量，总涌水量等于各部分涌水量的总和。以降水补给为主的露天采矿场(见图D.1)为例，假定采矿场周围漏斗范围外的地表水汇入采矿场的径流量为0。2341砂砾潜水层；2基岩裂隙潜水层；3水位；4 矿体。r。采矿场底板半径；R疏干排水影响半径；R。引用影响半径，Ra=ra+R;h 疏干水位降幅。图D.1矿区剖面示意图18DZ/T 03422020D.2.1含水层储存量的消耗量D.2.1.1露天采矿场范围内储存量的消耗量(q):(D.3)式中：
46、q露天采矿场面积上储存量的消耗量，单位为立方米每天(m/d);W 露天采矿场内被疏干的水量，单位为立方米(m);V 露天采矿场内含水层被剥离疏干的体积，单位为立方米(m);含水层的给水度或裂隙度；t 疏干时间，单位为天(d);A 露天采矿场内被剥离含水层的面积，单位为平方米(m);h 露天采矿场内含水层平均疏干厚度，单位为米(m)。D.2.1.2露天采矿场周围降落漏斗范围内的储存量的消耗量(q):(D.4)式中：q 露天采矿场周围降落漏斗范围内的储存量的消耗量，单位为立方米每天(m/d);R 疏干时形成的降落漏斗的影响半径，由露天采矿场边缘轮廓线算起，单位为米(m);L 疏干地段(露天采矿场边
47、缘)的周长，单位为米(m)。D.2.1.3含水层储存量的消耗量(Q):Q=q+q(D.5)D.2.2降水补给量D.2.2.1直接降落在露天采矿场内的大气降水量(q):(D.6)式中：q 直接降落在露天采矿场内的大气降水量，单位为立方米每天(m/d);X 年平均降水量(一般取丰水年数据),单位为米(m);F 露天采矿场的面积，单位为平方米(m);t一年时间，单位为天(d)。D.2.2.2采矿场外围降水入渗量(q):(D.7)式中：q露天采矿场外围降水入渗量，单位为立方米每天(m/d);F 露天采矿场外矿坑积水面积(即降落漏斗范围，不包括F),单位为平方米(m);a 大气降水入渗系数。D.2.2.
48、3总补给量(Q):Q=q+q(D.8)19DZ/T 03422020D.2.3露天采矿场总涌水量露天采矿场总涌水量露天采矿场总涌水(Q)计算公式如下：Q=Q+Q=q+q+q+q(D.9)如果露天采矿场除有降水入渗补给外，还有地表水补给时，则式(D.9)应再加上地表水补给量(qs):qs=Y-Y(D.10)式中：Y河流流入露天采矿场的流量，单位为立方米每天(m/d);Y河流流出露天采矿场的流量，单位为立方米每天(m/d)。同理，当还有其他补给水源时，都应当参加水均衡计算。20DZ/T03422020附录E(资料性附录)解析法模型建立及常用计算公式DZ/T03422020附录E(资料性附录)解析法
49、模型建立及常用计算公式E.1建立水文地质概念模型建立水文地质概念模型在查清水文地质条件的前提下，将复杂的实际问题概化，包括四个重要方面：分析疏干流场的水力特征、边界条件的概化、最大疏干水位降深的确定及确定水文地质参数。E.1.1分析疏干流场的水力特征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，由叠加开采因素演变而成的。分析时，应以天然状态为基础，结合开采条件做出合理概化。a)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均受开拓井巷的扩展控制，以消耗含水层储量为主，属非稳定流。进入回采阶段，井巷轮廓大体已定，疏干流场主要受外边界补给条件控制，当存在定水头(侧向或越流)补给条
50、件时，矿坑涌水量被侧向补给量或越流量平衡，流场特征除受季节变化影响外，呈相对稳定状态。基本符合稳定的“建模”条件，或可以认为两者具有等效性；反之，均属非稳定流范畴。b)区分达西流与非达西流。一是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；分水岭地段的充水矿床，矿坑涌水量直接受垂向降水入渗强度控制，与水位降深无关。两者均与解析法的“建模”条件相距甚大。二是局部状态的非达西流，常发生在大降深疏干井巷附近与某些特殊构造部位，它只对参数计算与参数的代表性产生影响。不存在解析法的应用条件问题。c)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(为三维空间流),