DZ／T 0342-2020标准规范下载简介

DZ／T 0342-2020 矿坑涌水量预测计算规程.pdf

合部力用*重的感 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人采矿场的 径流量为0。

图D.1××矿区部面示意图

D.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（

SL/T 341-2021 水土保持信息管理技术规程露天采矿场范围内储存量的消耗量（g.）：

q1 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一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"）； 从 含水层的给水度或裂隙度； 疏干时间，单位为天（d)； A一一露天采矿场内被剥离含水层的面积，单位为平方米（m²）； h。一一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(g2)：

RLμhp q2 3t1

Q2——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一一疏干时形成的降落漏斗的影响半径，由露天采矿场边缘轮廊线算起，单位为米(m)； L一一疏干地段（露天采矿场边缘）的周长，单位为米（m）。 D.2.1.3含水层储存量的消耗量（Q,）：

D.2.2.1直接降落在露天采矿场内的大气降水

直接降落在露天采矿场内的大气降水量（g3）：

D.2. 2. 2采矿场外围降水人渗量(g2)

露天采矿场外围降水人渗量，单位为立方米每天（m"/d)； F一—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"）； α大气降水人渗系数。

D.2.2.3总补给量（Q,）

D.2.3露天采矿场总涌水量

DZ/T 03422020

Y，一一河流流人露天采矿场的流量，单位为立方米每天（m"/d)； Y2——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

E.1建立水文地质概念模型

附录E （资料性附录） 解析法模型建立及常用计算公式

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分析疏于流场的水力特征

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。进人回采阶段，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人渗强度控制，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），其分布范围仅限于井巷附近（为含水层厚度的1.5～4.75倍）。在矿坑涌水量预 测中，大多将其纳人二维平面流范畴，可根据井巷类型做出不同概化。坑道系统一般以近似的 径向流概化；当坑道系统近于带状的狭长条形时，也可概化为剖面流。对于倾斜坑道，已证明坑 道的倾斜对涌水量影响不大时，可根据坑道的倾斜度，分别按竖井或水平巷道进行近似。即：若 坑道倾斜度大于或等于45°时，视其与竖井近似，用井流公式计算；若坑道倾斜度小于45°时，则 视其与水平巷道相似，用单宽流量公式计算。 d 区分潜水与承压水。矿坑水在降压疏干时，承压水往往转化为潜水或承压一无压水。此外，在 陡倾斜含水层分布的矿区，还可能出现坑道一侧保持原始承压水状态，而另一侧却由承压水转 化为无压水或承压一无压水的现象。概化时，需从宏观角度进行等效的近似处理。

E.1.2边界条件的概化

矿坑涌水量的重要环节。 a） 周边边界的概化。解析法要求将复杂的周边边界补给条件概化为隔水与供水两种类型；同时， 将不规则的边界形态简化为规则的。但实际问题中一般难以具有上述理想条件，其进水条件常 常既不完全隔水，又不具有无限补给能力，它的分布也极不规则。为此，必须通过合理的概化， 缩小理论与实际的差距，满足近似的计算要求。其要点是： 1）立足于整体的概化效果。隔水/透水边界，或半无限直线、直交、斜交、平行边界等。

2）以均衡为基础，用好等效原则。通过对地质条件概化（如相对隔水边界、定水头边界）导我 近似处理的途径；或根据等效原则将垂向越流补给和侧向补给共同构成定水头边界，将局 部进水口概化为区域进水边界等。但这些等效原则的应用，必须建立在区域水均衡条件论 证的基础上，并涉及参数的优化处理。 3） 充分考虑开采因素。疏干流场始终处于补给量与疏干量不断变化的动平衡状态，随着开采 条件的变化，边界的位置及其进水条件常发生转化， 4）边界几何形态的概化。 5）边界概化应把重点放在主要供水边界上，简化隔水边界的形状影响一般不大。 内边界的概化，即概化井、钻孔或巷道系统的进水边界；确定大井法引用半径（r。）、影响半径 (R）和引用影响半径（R。）。 1）“大井”的引用半径，在一般情况下用下式表示

坑道系统分布范围所圈定的面积。确切地说，近似等于为保证井田设计生产率所必需的 坑道所圈定面积，或者以降落漏斗距坑道最近处的封闭等水位线所圈闭的面积。如果开 采范围形状近于圆形、方形时，采用式（E.1)较准确，对于开采范围形状特别的，可采用专 门公式计算。 解析法预算涌水量要求：坑道系统的长度与宽度的比值应小于10。根据中段坑道系统 （或基坑）形态，引用半径计算公式见表E.1。

表E.1不同坑道形状引用半径计算公式

DZ/T 03422020

表E.1不同坑道形态引用半径计算公式（续

表E.2矩形坑道引用半径中n取值表

3菱形坑道引用半径中

2）“大并”的影响半径常用的经验公式如下 承压含水层（***经验公式）： R=10sK 潜水含水层（库萨金经验公式）： R=2sVH,K 式中： H。一含水层的初始水头高度，单位为米（m）； K渗透系数，单位为米每天(m/d)； 一矿坑内地下水位设计降深，单位为米（m）。 所有含水层（钱学溥半经验公式）：

M。—地下水补给模数（见表E.4)，单位为升每秒平方千米[L/(s·km²)] F一补给面积，单位为平方千米(km²）； Q一矿坑排水量，单位为立方米每天（m"/d）： R。一矿坑排水地下水引用影响半径，单位为米（m）

表E.4地下水补给模数常见值

3）“大井”的引用影响半径。根据等效原则，将疏干量与补给量相平衡时出现的稳定流场，其 边界用一个引用的圆形等效外边界进行概化，其与“大井”中心的水平距离称为引用影响 半径。

在稳定流条件下，R。是一个常量，也称补给半径。在非稳定流条件下，R。是一个不断变化 的变量。

E.1.3最大疏干水位降深的确定

矿坑涌水量预测时，最大疏干水位降深smx一般按下述原则确定： a），对层状矿山，smx为先期开采地段内平均静止水位高程与第一开采水平高程之差； b）对非层状矿山，sm为首采地段内平均静止水位高程与开采中段底板高程之差。

E.1.4确定水文地质参数

水文地质参数包括渗透系数、给水度、导水系数等，主要通过抽水试验获得。需注意以下几点： a）试验孔的布置必须考虑试验区的水文地质条件和未来的计算方案； 6) 观测孔的布置要考虑将来观测数据能否利用或便于利用； C 抽水试验与延续时间要合理； 计算公式的建立或选择必须符合试验区的水文地质条件，不能随意套用无限含水层的计算 公式； e） 当水文孔涌水量很小、难以完成抽水试验时，可以参考附近已有相同含水岩组的其他勘查成果， 以及相邻矿区的抽 参数的可靠性

并为基础，建立稳定流数

E.2.1大并法稳定流数学模型

常用于倾角大于或等于45°的层状矿体。 承压水完整井蒸布依公式：

替水完整井裘布依公式：

E.2.2水平廊道法稳定流数学模型

常用于倾角小于45°的层状矿体。 承压水廊道法公式（双侧进水）：

附录F （资料性附录） 数值模拟及计算公式

F.1.1单元剖分过程中，一般来说，水文地质条件变化大（如水力梯度大、非均质程度高）及重要的工程 地段可适当加密剖分。井、泉、矿坑突水点以及水位观测孔尽量分在结点上（剖分在单元内也可以，但 处理起来稍麻烦一些，计算精度一般也稍低一点）。观测孔不要与大出水点（特别是主抽水井）剖分在一 个单元上（包括单元的周边和顶点），大出水点附近及抽水试验初期水位不宜用来拟合求参。 F.1.2用有限个结点水头表示连续的水头函数H（T，y，z，t）。 F.1.3在离散化的基础上，从微分方程（或积分方程）出发，或直接从水均衡原理出发，建立每个结点的 水头与周围结点水头之间的关系式，一般为线性关系式。 F.1.4把分别对每个结点建立的方程组合在一起，再利用定解条件使它成为存在唯一解的方程组。 F.1.5解这一方程组，得到各结点的水头值。 F.1.6若为稳定流，则这些结点水头即表现出稳定水压面或潜水面；若为非稳定流，则需把时间也离散 化，看成一系列的“稳定流”，重复F.1.1、F.1.2求解。结果得到各个结点的未知水头在一系列时刻的瞬 时值，并以此代表所需求的非稳定水压面或潜水面。 F.1.7研究涌水量（Q）、降深（s）、时间（t）三者之间的关系，通常是先给定流量，然后计算降深随时间的 关系，若结果不符合工程要求，则重新给定流量，再进行计算。这样就给出若干个Q、s、t不同方案，以供 选择。

有限差分法的实质就是用差分方程近似代替偏微分方程，把定解问题转化为一个线性代数方程组。 矿坑涌水量二维承压非稳定流问题，其方程为

F.3有限元法基本公式

有限元法最常用的是迦辽金法和里兹法，二者建立的线性方程组是相同的。以里兹有限元法为 例，从变分原理出发，通过区域剖分和分片插值，把求泛函的极值问题转化为一组多元线性代数方程 的求解问题。变分原理就是把描述地下水运动的偏微分方程的求解，转化为求某个泛函（指以函数作 为自变量的函数）的极值问题。最简单、最常用的是将渗流区域剖分成三角形单元和使用线性插值的

a）稳定流问题的有限元解法：

H=H。(在L1上) aH

..... (F.2)

式中： 初始水头高度，单位为米(m）； I 导水系数，单位为米每天（m/d）； 通过单元格内截面的水量，单位为立方米每天（m"/d)； 9 单元格积分域，即L，和L所包围的研究区域，其中L，为水头值H已给定的一类边界，L 为流人强度给定的二类边界，见图F.1。

后—任一部分单元的三个结点

比模型相应的变分问题是求泛函数I（H)的极小

图F.1三角形单元示意图

[ () )"+T aH 2eH drdy ay

b）非稳定流问题的有限元解法。用有限元法解非稳定流问题时，要求将时间区间也进行离散化， 即剖分成若干时间步长（△t），这和差分法完全相同。以简单的二维非稳定流为例，变分问题是 求泛函数的极限，即

....... (F..)

.... (F.5)

含水层的储水系数； 时间步长，单位为秒（s）； 单位时间、单位面积上垂向进人含水层的水量，单位为米每秒（m/s），流人为正，流出 为负； 进人单元格内水量的总量，单位为立方米（m²）； 单元格内的水位，单位为米（m）。

G.1地表水汇入采坑水量计算

地表水汇入采坑水量计算公式为

附录G （资料性附录） 露天矿矿坑涌水量计算公式

式中： Q2一地表水汇人采坑水量，单位为立方米（m"）； F一一采坑上游汇水面积，单位为平方米（m²）； P一一降水量，单位为米(m)； 一地表径流系数（可以实测，也可以采用经验值0.4～0.7)。 在地形条件允许的情况下，应施工截水沟，以减少地表水汇人采坑的水量。

G.2降水渗入采坑水量计算

G.2.1直接降落在露天采坑中的降水量，应进行年（日)平均降水量的计算和最大日降水量计算 G.2.2年（日）平均降水量。正常气候条件下降人采坑水量，可根据需要计算年均降水量和雨 隆水量，

Q3一降水渗人采坑水量，单位为立方米（m）； F一露天矿坑的面积，单位为平方米（m"）； X一一年平均降水量（或雨季日均降水量），单位为米（m）。 G.2.3最大日降水量。极端气候条件下降水渗人采坑的水量，应有频率的概念。根据一日最大降水 量，通过设计频率的选取，计算直接降落在露天采坑中、不同频率的降水量。 a）计算公式：

Qp—设计频率暴雨径流量，单位为立方米每天（m/d) Hp—设计频率暴雨量，单位为米(m)； F—露天矿坑的面积，单位为平方米（m²）。 其中，

Q,=F·H ............... (G.3)

SP 频率为P的暴雨强度，单位为毫米每分（mm/min）； 降水历时，单位为分（min），如记录为日最大降水量，则t=24×60=1440min； 暴雨强度递减指数，由当地n值等值线查取；

一历年日最大降水量平均值，单位为米（m）； ，一一皮*逊Ⅲ型曲线(P一Ⅲ型曲线)的离均系数，为频率P与C，的函数； C，——偏差系数，一般是C，的3～5倍，根据不同地区情况确定； C.变差系数。

GB/T 40610-2021 电力系统在线潮流数据二进制描述及交换规范G.3露天采坑涌水量的比拟计算

对于露天开采，开采下一个水平（或中段)时，采坑的地表境界面积和坑底境界面积可能有所变 下一个开采水平（或中段）的矿坑涌水量，可以利用以下公式。 露天采坑地下水涌水量：

Q 一一下一个开采水平(或中段)采坑地下水涌水量，单位为立方米每天（m/d)； Q。一目 目前开采水平（或中段)采坑地下水涌水量，单位为立方米每天（m"/d)； F一下一个开采水平（或中段)采坑坑底境界面积，单位为平方米（m"）； F。一目前开采水平(或中段)采坑坑底境界面积，单位为平方米(m²)； 一一下一个开采水平（或中段）采坑地下水位降深，单位为米（m）； 目前开采水平（或中段）采坑地下水位降深，单位为米（m）。 地表水汇人采坑水量，一般不变，为Q=Q。。 降水渗人采坑的水量：

下一个开采水平（或中段）采坑地表境界面积，单位为平方米（m"）： 一目前开采水平（或中段）采坑地表境界面积，单位为平方米（m²）。

[1］GB/T17766一2020固体矿产资源储量分类 [2]（ GB/T19492一2020石油气矿产资源储量分类 [3] GB51060一2014有色金属矿山水文地质勘探规范 4 沈继方，等.矿床水文地质学XF/T 1300-2016 社会消防安全培训机构设置与评审，武汉：中国地质大学出版社，1992 [51中国地质调查局，水文地质手册（第二版），北京：地质出版社，2012

[1]］GB/T17766一2020固体矿产资源储量分类