论文部分内容阅读
地下采矿活动,很多时候都需要抽排地下水以保证矿山开采的正常进行,而矿坑涌水量的预测是生产中一个十分重要的课题。地下水的来源、水量大小、地表水与矿区地下水是否有水力联系、联系的密切程度以及其对矿坑充水的影响程度等,都是矿区水文研究中要解决的重要问题。它决定着矿床水文地质条件复杂程度和矿山防治水设计难度,是矿山排水和矿床疏干设计的重要依据。特别是在岩溶矿区,水文地质条件相对复杂,各含水层地下水力联系一般较为密切,能否准确预测延深开采后的矿坑涌水量,关系着矿山生产安全和投资规模、矿石生产成本和矿山生产经济效益,还影响着矿山治水方案的确定。因此,对矿段延深进入地下后的涌水进行研究具有重要的现实意义。
湖南省煤炭坝矿区为水文地质条件复杂而闻名全国的岩溶大水矿区之一。本论文在广泛调查研究、收集资料的基础上,主要研究分析了以下内容:①煤炭坝矿区井下充水水源和充水途径,充水水源主要是:地下水、地表水、大气降水;充水途径主要是:褶皱裂隙带、断层破碎带和塌陷坑。(补充)②地下水的补、径、排条件;③矿坑涌水量计算影响因素,包括岩石性质与产状、开采方式以及有关参数选取等,在参数分析中,本文着重分析了矿坑含水层的平均渗透系数随着矿山开采水平的降深的变化规律,研究分析发现,随着矿山开采水平的降深,矿坑含水层的平均渗透系数也随着减小,开采初期矿坑含水层的平均渗透系数变化较快,越接近开采末期,含水层的平均渗透系数减小的越缓慢;④矿坑涌水量预测理论。主要通过讨论并对比分析水文地质比拟法、回归分析法、水均衡法、解析法、数值法五种常用的涌水量预测方法的使用方法、适用条件,结合煤炭坝矿区水文地质条件,确定适合煤炭坝矿区涌水量预测的方法,并最终确定使用群井干扰法和回归分析法来预测煤炭坝矿区的矿坑涌水量,⑤矿区涌水量预测。
在矿坑涌水量预测计算中,本文首先采用解析法中的群井干扰法预测煤炭坝矿区开采末期的涌水量。在分析了各个煤矿的开采水平、开拓面积、目前涌水量情况及矿坑充水因素等情况下,分析了各个煤矿的影响半径、坑道引用半径及渗透系数,并据此预测矿坑的涌水量。在用回归分析方法预测矿坑涌水量时,为了便于对比分析,本文采用了两种回归分析方法来预测矿坑涌水量,即分别采用多项式拟合法和修正后的水文地质比拟法预测未来矿坑涌水量。根据煤炭坝矿区矿坑涌水量的充水影响因素和煤炭坝矿区以往实际矿坑涌水量,结合经验公式确定矿坑涌水量预测的函数模型,再通过回归分析确定函数中的参数,并最终确定涌水量预测的拟合函数。通过对两个拟合函数的拟合程度和回归方程的显著性水平的分析,确定这两个拟合函数具有较好的拟合程度和较高的显著性水平。两个函数都可以用来预测开采末期煤炭坝矿区矿坑的涌水量。
通过对比分析,群井干扰法和修正后的水文地质比拟法都能较好的预测开采末期煤炭坝煤矿矿坑涌水量,但是用修正后的水文地质比拟法公式预测开采末期的矿坑涌水量更为简便,而且该公式考虑了影响煤炭坝矿区矿坑充水的主要因素(开采面积和开拓水平),还把当前矿坑的涌水量拟合到预测函数中去,因此也具有较高的精确。