关于固体矿产勘查规范开采技术条件部分的解读.docx
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1、对固体矿矿产勘查查规范开开采技术术条件部部分的解解读(教授级级高级工工程师 矿产产储量评评估师 钱学学溥)固体矿产产的开采技技术条件件,包括括水文地地质、工工程地质质、环境境地质部部分,依据的的主要国国家标准准有:GGB 1127119-991矿矿区水文文地质工工程地质质勘探规规范、GGB 1152118-994地地下水资资源分类类分级标标准、GGB 5500227-220011供水水水文地地质勘察察规范、SSL/ZZ 3222-220055建设设项目水水资源论论证导则则(试行行)、GGB 1183006-220011中国国地震动动参数区区划图等等。现将将执行上上述规范范存在的的一些问问题,解
2、解读说明明如下。其其中部分分解读和和说明,是是个人的的体会和和认识,仅仅供参考考:1.区域域水文地地质图1.1奥奥陶系石石灰岩岩岩溶水,往往往对采采矿构成成威胁;奥陶系系石灰岩岩岩溶水水,又往往往是矿矿山供水水的方向向。因此此,矿山山位于奥奥陶系石石灰岩分分布地区区,应提提交以泉泉域为单单元的区区域水文文地质图图或插图图,面积积一般有有几百平平方千米米到几千千平方千千米,如如山西省潞潞安煤矿矿,需要要编制王王曲岩溶溶大泉泉泉域水文文地质图图。图面面上应表表明岩溶溶大泉的的流量和和标高、奥奥陶系岩岩溶水水水源地及及其开采采量、区区内主要要管井的的出水量量、奥陶陶系岩溶溶水等水水位线、排水矿山的位
3、置和排水量等。1.2在在奥陶系系石灰岩岩隐伏区区,上覆覆新生界界地层一一般厚达达200500mm。奥陶陶系石灰灰岩被大大断层切切割,构构成封闭闭-半封闭闭的水文文地质单单元,面面积也有有几百平平方千米米到几千千平方千千米。报报告应附附有包括括完整水水文地质质单元的的附图或或是插图图。图面面上应表表示出控控制水文文地质单单元和次次一级单单元的断断层、奥奥陶系石石灰岩在在补给区区出露的的位置、排排水煤矿矿的位置置和排水水量、奥奥陶系岩岩溶水下下降漏斗斗等水位位线等内内容。报报告文字字应说明明奥陶系系岩溶水水的水质质、岩溶溶水水位位的下降降速率等等。1.3在在我国毛乌乌素沙漠漠的边缘缘,广泛泛分布有
4、有上更新新统萨拉拉乌苏组组河湖相相潜水含含水层,厚度可达150m,对其下伏侏罗系煤层的开采,具有充水溃沙的威胁。在这一地区进行煤田地质勘查,也应提交以泉域为单元的区域水文地质图或插图,面积一般有几十到几百平方千米。如陕西省陕北侏罗纪煤田榆神矿区锦界煤矿,位于青草界沟泉水泉域范围以内。该泉域面积92km2,泉水流量2.14万m3/d。上述泉域域的划分分,可以以根据第第三系和和基岩的的出露、萨萨拉乌苏苏组河湖湖相潜水水含水层层等水位位线以及及萨拉乌乌苏组出出露的泉泉水确定定。1.4位位于山间间断陷盆地地中的井井田,则则应附有有全盆地地的区域域水文地地质图或或是插图图。2.水文文地质图图及水文文地质
5、剖剖面图2.1水水文地质质图应包包括水文文地质平平面图、柱柱状图和和122张水文文地质剖剖面图。2.2水水文地质质剖面图图尽可能能通过抽抽水水文文地质孔孔。图面面上应表示出出地层、岩岩性、地地层产状状、断层层、隔水水层、含含水层的的水位以以及水位位抽降、出出水量、水水质等内内容。3.消除除井损计计算渗透透系数3.1对对承压水水含水层层进行抽抽水试验验,关系系曲线应应该是一一条直线线,即。如如果关系系曲线呈呈现抛物物线关系系,利用用3次抽抽降数据据,计算算3个渗渗透系数数,求其其平均值值,则其计算算结果偏偏小,并并且也不合理理。因为为对于某某一点的的含水层层来说,渗渗透系数数是一个个常数,它它不
6、随水水位抽降降的改变变而改变变。3.2对对承压水水含水层层进行抽抽水试验验,关系系曲线,若若呈现抛抛物线关关系,即即,说明明有井管管水流摩摩阻损失失的存在在,则应按GGB 5500227-220011供水水水文地地质勘察察规范8.2.1条款,进行消除井损渗透系数的计算。3.3具具体的计计算方法法是:变换坐标标,以为为纵坐标标,以为为横坐标标,通过过作图法法求纵坐坐标上的的截距,将将值代入裘裘布依公公式,计计算渗透透系数。也也可以利利用2次次抽降、33次或3次以以上抽降降数据,采采用最小小二乘法法计算值值(参考考钱学溥溥,消除除井损计计算渗透透系数的的公式,工程勘察1984第6期,中国建筑工业出
7、版社)。图3-11 作图法法求值3.4利利用2次次抽降,采采用最小小二乘法法计算值值: 利用33次或3次以以上抽降降数据,采采用最小小二乘法法计算值值:4.利用用恢复水水位观测测资料计计算渗透透系数4.1以以分钟为为单位,当当恢复水水位观测测时间超超过10000分分钟,也也就是说说,观测测时间超超过3个个对数周周期(11、100、1000、110000分钟),则则应该利利用恢复复水位的的观测数数据,采采用非稳稳定流理理论两点点法、直直线斜率率法、选选择法等等方法,计算承压压水渗透透系数(参参考供供水水文文地质手手册第第二册,地质出版社1977,第95103页)。4.2两两点法:式中:导水水系数
8、(mm2/d)抽水水稳定流流量(mm3/d)恢复复时间(minn或h)时的钻钻孔水位位降深(mm)恢复复时间(mmin或或h)时时的钻孔孔水位降降深(mm)渗透透系数(mm/d)承压压含水层层的厚度度(m)4.3直直线斜率率法:式中:从开开始抽水水算起的的时间(mmin或或h)从抽抽水到停停抽的时时间(mmin或或h) 停抽抽后某时时刻井中中的剩余余降深(mm)导水水系数(mm2/d)抽水水稳定流流量(mm3/d)渗透透系数(mm/d)承压压含水层层的厚度度(m)5.矿井井涌水量量与水文文地质勘勘查矿井涌水水量大,要要求计算算的矿井井涌水量量精度就就比较高高,也就就需要投投入比较较多的水水文地
9、质质勘查研研究工作作。表55-1,可以作作为部署署水文地地质工作作的参考考。表5-11矿井涌涌水量与与水文地地质勘查查矿山类型型多年生产产的矿山山特大涌水水矿山疏干开采采矿山大水矿山山中水矿山山小水矿山山矿井涌水水量(m3/d)具有100年以上上观测资资料大于500000050000500000050050000小于5000抽水试验验的类型和数数量不需要进进行抽水水试验多孔抽水水试验115组组,群孔孔抽水试试验1组组多孔抽水水试验115组组单孔抽水水试验115孔不一定需需要进行行抽水试试验涌水量的的主要计计算方法法作图法数理统计计数值法数理统计计比拟法、解析法加水均衡计算作图法比拟法解析法作图
10、法比拟法、地下水径流模数法、泉水流量统计法勘探或核核实报告告矿井涌水水量需要要提交的的精度ABB、CB、C、DD 、EE注:多年生生产的矿矿山是指指:开采采水平不不变、开开采面积积基本不不变的多多年生产产的矿山山,如即即将闭坑坑或是即即将破产产的矿山山,即是是这种多多年生产产的矿山山。多孔抽抽水试验验,是指指带观测测孔的一一个抽水水主孔的抽抽水试验验,持续续抽水几几天。群孔抽抽水试验验是指带带观测孔孔的多个个抽水主主孔的抽抽水试验验,其抽抽水总量量,一般般要达到到计算矿矿井涌水水量的11/33/44,持续续抽水几几十天。利用地地下水动动力学计计算公式式,计算算矿井涌涌水量,就就属于解解析法的的
11、范畴。大井法法、集水水廊道法法就是常常用的解解析法。数理统计包括一元线性回归、多元线性回归、逐步回归、系统理论分析、频率计算等(参考钱学溥,娘子关泉水流量几种回归分析的比较,工程勘察1983第4期,中国建筑工业出版社)。数值法也就是计算机模拟,是通过利用计算机模拟地下水流场的变化,计算矿井涌水量的一种方法。常用的大井法、集水廊道法等解析法计算矿井涌水量,只考虑了含水层的导水性,没有考虑地下水的补给。因此,只有进行了解析法和水均衡的计算,用地下水的补给量验证解析法计算的结果,计算的矿井涌水量的精度才能达到C级。6.对计计算的矿矿井涌水水量进行行评述的的内容GB 1127119-991矿矿区水文文
12、地质工工程地质质勘探规规范44.5.4款,要求求对计算算的矿井井涌水量量进行详详细的评评述。详详细评述述的内容容应包括括:应用的的参数,是是实测的的参数、半实测的参数还是经验的参数,可靠程度如何。矿井涌水量计算的公式是理论公式,还是经验公式。不常见的公式,要说明它的出处。当地的水文地质条件,是否适合报告使用的矿井涌水量计算公式。计算的结果可能偏大还是可能偏小,理由是甚麽。参照GB 15218-94地下水资源分类分级标准,报告计算的矿井涌水量的精度属于哪个级别,它的误差有多少以及误差的计算方法。计算的矿井涌水量考虑了哪些充水因素,没有考虑哪些充水因素。报告提交的矿井涌水量精度,是否可以满足矿山设
13、计的要求。7.稳定定流、非非稳定流流公式应应用的主主要条件件7.1一一般报告告采用的的解析解解大井法法、集水水廊道法法,是基基于稳定定流理论论推导的的地下水水动力学学计算公公式。它它要求地地下水有有比较充充分的补补给条件件,要求求在该水水平开采采的几年年到几十十年内,矿矿井排水地地下水影影响半径径边界上上的水头头高度,永永远稳定定在勘探探阶段计算算的高度度上。7.2基基于非稳稳定流理理论推导导的地下下水动力力学计算算公式,恰恰恰相反反,它的的使用条条件是地地下水没没有补给给,含水水层分布布无限,地地下水影影响半径径不断向向外扩大大。7.3由由于采用用大井法法、集水水廊道法法,一般般都没有有考虑
14、地地下水的的补给问问题,因因此,计计算的结结果可能能有较大大的误差差,它的的精度一一般只有有D级。8.经验验公式计计算的影影响半径径8.1计计算影响响半径的的经验公公式有很很多,它它们计算算的结果果有相当当大的误误差。如如常用的的对于裂裂隙水来来说,计计算的值值一般偏偏小25倍。对承压水含水层可以作近似的计算,但计算的结果一般偏小(参考供水水文地质手册第二册,地质出版社1977,第268页)。8.2影影响半径径,处在在矿井涌涌水量计计算公式式分母的的位置。因此,计计算的影影响半径径偏小,就就会导致致计算的的矿井涌涌水量偏偏大。8.3利利用经验验公式计计算的承承压水影影响半径径一般偏偏小,从从而
15、计算算的矿井井涌水量量偏大。因此,最好是利用实测的影响半径,或是利用大井法、集水廊道法公式反求的影响半径,预算矿井涌水量。长期开采条件下,承压水影响半径一般有3000m5000m7000m。8.4据据甘肃省省安新煤煤田大柳柳井田勘勘探报告告,该井井田开采采侏罗系系煤层。经经实测,相相距40000mm的新周周煤矿建建井,水水位已影影响到大大柳煤矿矿的井筒筒。估计计影响半半径可能能有50000mm。8.5内内蒙古自自治区东东胜煤田田王家坡坡煤矿距距宏景塔塔一矿22km。王王家坡煤煤矿利用用实测的的资料,采采用大井井法公式式,可以以反求影影响半径径:王家坡煤煤矿实测测矿井涌涌水量=50mm3/d,承
16、承压水头头高度=64.82mm,巷道系系统面积积=180000000m22, 承压压含水层层厚度=9.009m, 砂岩承压压含水层层渗透系系数=0.002766m/dd。巷道道系统引引用半径径7577m,大井引引用半径径,地下水水承压转转无压裘裘布衣公公式。将上述述数据代代入公式式,=3.70662,=50884m,43227m。利用反求求的影响响半径443277m,采采用大井井法公式式,可以以预算宏景景塔一矿矿的矿井井涌水量量(154m3/d)。8.6内内蒙古贺贺兰山煤煤田天荣荣五号煤煤矿,煤煤层较陡陡,采用用水平巷巷道开采采。井巷巷涌水量量=4000m3/d,水水头高度度=1999.555
17、m,巷道长长度=21000m,砂砂岩厚度度=56.5m,渗透系系数=0.112755m/dd,坑道道内水层层高度=0m。将将上述数数据,代代入水平平巷道单单边进水水承压转转无压的的公式,求求得影响响半径=64779m。9.矿井井涌水量量精度的的级别9.1根根据19998年年,国务务院“三定方方案”的规定定,地下下水由水水利部门门统一管管理。水水利部220055年发布布了技术文文件SLL/Z 3222-20005建建设项目目水资源源论证导导则(试试行)。该技术文件6.7款规定,矿山排水也属于地下水资源。6.1.2款规定,计算的地下水可开采量要认定它的精度级别。9.2地地下水可可开采量量和矿井井涌
18、水量量,都是是地下水水资源。参参照GBB 1552188-944地下下水资源源分类分分级标准准、GGB 5500227-220011供水水水文地地质勘察察规范以及GB/T 17766-1999固体矿产资源/储量分类,地下水可开采量和矿井涌水量按勘查研究精度,分为以下5级。地下水资源量与固体矿产资源量不同的是,由于地下水资源具有可以恢复、可以再生的特点,因此,地下水资源量多了一级验证过的资源量: AA级验证证过的地地下水可可开采量量、验证证过的矿矿井涌水水量B级探明的的地下水水可开采采量、探探明的矿矿井涌水水量C级控制的的地下水水可开采采量、控控制的矿矿井涌水水量D级推断的的地下水水可开采采量、
19、推推断的矿矿井涌水水量E级预测的的地下水水可开采采量、预预测的矿矿井涌水水量9.3参参照GBB 1552188-944地下下水资源源分类分分级标准准,不不同的勘勘查研究究程度、不不同的计计算方法法求得的的矿井涌涌水量,可可以认定定为不同同的精度度级别。常见的实例如下:A级开采水水平或开采中中段不变,开开采面积积基本不不变,经经过多年年开采实实践,利利用多年年观测的的矿井涌涌水量,预测未未来几年年的矿井井涌水量量,属于于A级的的精度。如如即将闭闭坑或是是即将倒倒闭的矿矿山预测测的矿井井涌水量量。B级具有33个以上上开采水水平或开开采中段的矿矿山,利利用2个个或2个个以上开开采水平平或开采采中段涌
20、水水量观测测数据,采用数理统计、相关分析的方法或是采用作图延长曲线的方法,计算的下一个开采水平或开采中段的矿井涌水量,属于B级的精度。C级利用第第一开采采水平或或是第一一开采中中段实测测的矿井井涌水量量,采用用水文地地质比拟拟的方法法,计算算的第二二开采水水平或是是第二开开采中段的矿矿井涌水水量;利利用临近近水文地地质条件件近似矿矿山的矿矿井涌水水量,采采用水文文地质比比拟的方方法,计计算的矿矿井涌水水量,属属于C级级的精度度。D级利用单孔孔抽水试试验求取取渗透系系数,采采用大井井法或是是集水廊廊道法计计算的矿矿井涌水水量,属属于D级级的精度度。E级根据水水文地质质和气象象等条件件、根据据地下
21、水水径流模模数、泉泉水流量量,由有有经验的的水文地地质技术术人员估估计、估估算的矿矿井涌水水量,属属于E级级的精度度。10.矿矿井涌水水量的允允许误差差10.11计算的的地下水水可开采采量的精精度和计计算的矿矿井涌水水量的精精度,都都分为AA、B、CC、D、EE五级,但但同一级级别,地地下水可可开采量量允许误差差,小于于矿井涌涌水量允允许误差差,其差差值大体体有200%。这这是因为为:供水对对可开采采量的保保证程度度要求较较高,一一般农业业用水要要求保证证率为775%,生生活用水水和工业业用水要要求保证证率为990%,火火力发电厂厂用水要要求保证证率为997%。而而矿井排排水量的的保证程程度要
22、求求较低。计算地下水可开采量,对水位抽降不作严格的限定,而矿井排水则有确定的水位抽降。供水管井井径有限,井内安装水泵,抽水量和水位抽降受到严格的约束;矿井排水,地下空间较大,利用高压水泵扬水,排水的设计和调整,都比较方便和经济。因此,同一勘查阶段,提交矿井涌水量精度的级别,一般也低于地下水可开采量的级别。10.22参照GGB 1152118-994地地下水资资源分类类分级标标准、GGB 5500227-220011供水水水文地地质勘察察规范以及GB/T 17766-1999固体矿产资源/储量分类,计算的地下水可开采量的允许误差:A110%;B220%;C335%;D550%;E880%计算的矿
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