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[摘要]本文对×××矿区矿坑涌水量分别采用解析法和比拟法两种方法进行计算，得出结论与矿坑实际涌水量相比较，误差小于10%，可判断结论较可靠，对矿坑未来采矿排水设计及选择排水设备提供较翔实的依据。
[关键词]矿坑涌水量 解析法 比拟法
[中图分类号] TV551.4+1 [文献码] B[文章编号] 1000-405X（2015）-1-126-2
数十年来，前人对×××矿区井下开采系统疏干排水的涌水量计算进行了大量的基础性工作，取得了较为珍贵的资料与经验。现就×××矿区矿坑涌水量预测方法及结果进行论述。
1解析法
1.1公式选择
（1）浅部壶天群溶洞含水层
①×××矿区西部天子岭组条纹状灰岩、泥质灰岩和石炭系下统砂页岩组成西部隔水边界;矿区北部石炭系下统砂页岩和泥盆系上统帽子峰组砂页岩组成北部隔水边界。北部和西部隔水边界组成矿区“厂”字型的相对隔水边界。
②矿床疏干时，直接向壶天群含水层布置截流巷和放水钻孔放水，疏干对象只有壶天群含水层。在疏干过程中，第四系水和中上泥盆统东岗岭上亚组、天子岭下亚组浅部溶洞-裂隙水只是通过与壶天群含水层的水力联系，作为壶天群含水层的补给源补给壶天群含水层。中上泥盆统东岗岭上亚组和天子岭下亚组深部裂隙水由于有天子岭中上亚组花斑状灰岩夹泥灰岩和条带状灰岩的杂质灰岩隔水岩层的阻隔，在浅部截流中段未能揭露。所以，实际矿床疏干只是壶天群含水层的涌水量。
③在矿床疏干过程中，矿区与南部董塘河之间长期存在一地下水分水岭，分水岭位于疏干漏斗南侧、观测孔CKB5-1和CKB14-1北侧附近。董塘河对矿坑地下水无补给。
④×××矿区井下采矿采用充填法开采，开采活动不发生崩落。
综合上述因素，壶天群矿坑涌水量计算公式，选用无河水补给、直交隔水边界四分之一进水的“大井法”地下水动力学公式：
式中： K——渗透系数;
H——含水层水头高度;
M——含水层厚度;
h——地下水动水位（动水位至含水层底板高度）;
R——北部边界至实际疏干漏斗边界平均距离;
r0——“大井法”引用半径。
（2）深部裂隙含水层
①深部裂隙含水层（中上泥盆统东岗岭上亚组和天子岭下亚组），由于其上部顶板中上泥盆统天子岭中上亚组泥灰岩构成稳定相对隔水层，使之与浅部含水层（壶天群溶洞含水层）不发生水力联系;其下部中泥盆统东岗岭下亚组砂页岩与下伏中下泥盆统桂头群粉砂岩砂岩构成深部矿体隔水底板。深部裂隙水为承压水。深部深层裂隙含水层成为矿床深部唯一充水源。
②未来深部矿床疏干，井中水位低于含水层顶板，开采区形成崩落带后，深部裂隙水沿崩落带涌入矿坑，出现无压水流，变成承压-潜水井。
④深部裂隙水含水层无限延伸，新副井开拓至标高-750m，为完整井。
综合上述因素，深部裂隙水含水层矿坑涌水量计算公式，选用承压-潜水完整井的“大井法”地下水动力学公式：
式中： R——引用影响半径;
r——引用半径。
1.2计算参数确定
（1）壶天群溶洞含水层计算参数的确定
①计算巷道系统分布在东矿带中段。
②渗透系数选用东矿带金星岭南-40m标高以上压水试验统计的平均值0.364m/d。
③水位标高采用2012年6月28日（最高水位）观测结果的平均值101.32m。
④R=2838m（实测值）;r0=0.565，为计算值，式中F为计算巷道系统的面积。
（2）深部裂隙承压含水层计算参数的确定
①计算巷道系统-280m中段分布在东矿带北段、-360m中段分布在狮岭南东南段、-500m中段分布在东矿带南段。
②渗透系数：本期勘查，东矿带中上泥盆统东岗岭上亚组和天子岭下亚组压水试验统计，标高-280m、-360m、-500m以上的渗透系数分别为0.072m/d、0.066m/d、0.060m/d。通过比对以往资料及近年来压水试验与放水试验公式计算的渗透系数结果，综合×××矿区多年水文地质工作经验，本次矿坑涌水量计算渗透系数标高-280m、-360m、-500m以上的渗透系数分别取0.050m/d、0.036m/d、0.027m/d。
③水位：采用2012年6月28日（最高水位）观测结果的平均值108.99m。
④引用影响半径R，按吉哈特公式R=2S计算（S为水位降深）。
⑤含水层厚度：东矿带北段219.34m（25个钻孔统计），东矿带南段234.86m（57个钻孔统计）。
⑥含水层底板标高：东矿带北段-488.69m（22个钻孔统计），东矿带南段-590.47m（45个钻孔统计）。
1.3涌水量计算
矿坑涌水量计算，见下表：
2比拟法
×××矿区深层裂隙承压水的涌水量及水位的观测工作，自上世纪80年代中期开始，至今已有近30个水文年的观测资料。东矿带矿段已查明的矿体，属于水草坪矿床的一部分。东矿带矿段与矿区现生产采区二者间的水文地质条件相近，变化不大，属同一水文地质单元。
深部裂隙含水层是深部矿床主要充水源，勘探期间测得深部裂隙水平均水位标高为-240.93m，深部裂隙含水层在深部-200m以下开始出露，因此选用处于同一水文地质单元并已开拓生产的-320m中段往下，以水文地质比拟法计算未来生产中段的涌水量是可行的，经多方对比分析，采用计算公式为：Q=Q1
式中：Q、s分别为预测中段涌水量（m3/d）、水位降深（m）。
Q1、s1分别为类比中段涌水量（m3/d）、水位降深（m）。
计算结果见深部矿坑涌水量计算表。
3矿坑涌水量计算结果分析
矿区存在两个主要含水层：①浅部（-200m以上）为壶天群（C2+3ht）溶洞含水层和东岗岭组、天子岭组溶洞—裂隙含水层;②深部（-200m以下）为东岗岭上亚组和天子岭下亚组（D2db、D3ta）深层裂隙承压含水层。两个含水层之间没有水力联系。矿坑涌水量按两个含水层分别进行，计算符合实际。
浅部壶天群是矿区最主要的含水层，为了对该层涌水量给予正确的评价，计算巷道系统选择在拟开拓的东矿带中段-40m标高进行，计算公式及边界条件已严格地考虑了北部和西部的帽子峰组、天子岭组隔水边界，影响半径采用实测值，计算的结果较为可靠。
深部裂隙承压水采用了二种方法进行计算，以标高-360m中段为比较代表，计算误差不超过10%，计算质量可靠。
[关键词]矿坑涌水量 解析法 比拟法
[中图分类号] TV551.4+1 [文献码] B[文章编号] 1000-405X（2015）-1-126-2
数十年来，前人对×××矿区井下开采系统疏干排水的涌水量计算进行了大量的基础性工作，取得了较为珍贵的资料与经验。现就×××矿区矿坑涌水量预测方法及结果进行论述。
1解析法
1.1公式选择
（1）浅部壶天群溶洞含水层
①×××矿区西部天子岭组条纹状灰岩、泥质灰岩和石炭系下统砂页岩组成西部隔水边界;矿区北部石炭系下统砂页岩和泥盆系上统帽子峰组砂页岩组成北部隔水边界。北部和西部隔水边界组成矿区“厂”字型的相对隔水边界。
②矿床疏干时，直接向壶天群含水层布置截流巷和放水钻孔放水，疏干对象只有壶天群含水层。在疏干过程中，第四系水和中上泥盆统东岗岭上亚组、天子岭下亚组浅部溶洞-裂隙水只是通过与壶天群含水层的水力联系，作为壶天群含水层的补给源补给壶天群含水层。中上泥盆统东岗岭上亚组和天子岭下亚组深部裂隙水由于有天子岭中上亚组花斑状灰岩夹泥灰岩和条带状灰岩的杂质灰岩隔水岩层的阻隔，在浅部截流中段未能揭露。所以，实际矿床疏干只是壶天群含水层的涌水量。
③在矿床疏干过程中，矿区与南部董塘河之间长期存在一地下水分水岭，分水岭位于疏干漏斗南侧、观测孔CKB5-1和CKB14-1北侧附近。董塘河对矿坑地下水无补给。
④×××矿区井下采矿采用充填法开采，开采活动不发生崩落。
综合上述因素，壶天群矿坑涌水量计算公式，选用无河水补给、直交隔水边界四分之一进水的“大井法”地下水动力学公式：
式中： K——渗透系数;
H——含水层水头高度;
M——含水层厚度;
h——地下水动水位（动水位至含水层底板高度）;
R——北部边界至实际疏干漏斗边界平均距离;
r0——“大井法”引用半径。
（2）深部裂隙含水层
①深部裂隙含水层（中上泥盆统东岗岭上亚组和天子岭下亚组），由于其上部顶板中上泥盆统天子岭中上亚组泥灰岩构成稳定相对隔水层，使之与浅部含水层（壶天群溶洞含水层）不发生水力联系;其下部中泥盆统东岗岭下亚组砂页岩与下伏中下泥盆统桂头群粉砂岩砂岩构成深部矿体隔水底板。深部裂隙水为承压水。深部深层裂隙含水层成为矿床深部唯一充水源。
②未来深部矿床疏干，井中水位低于含水层顶板，开采区形成崩落带后，深部裂隙水沿崩落带涌入矿坑，出现无压水流，变成承压-潜水井。
④深部裂隙水含水层无限延伸，新副井开拓至标高-750m，为完整井。
综合上述因素，深部裂隙水含水层矿坑涌水量计算公式，选用承压-潜水完整井的“大井法”地下水动力学公式：
式中： R——引用影响半径;
r——引用半径。
1.2计算参数确定
（1）壶天群溶洞含水层计算参数的确定
①计算巷道系统分布在东矿带中段。
②渗透系数选用东矿带金星岭南-40m标高以上压水试验统计的平均值0.364m/d。
③水位标高采用2012年6月28日（最高水位）观测结果的平均值101.32m。
④R=2838m（实测值）;r0=0.565，为计算值，式中F为计算巷道系统的面积。
（2）深部裂隙承压含水层计算参数的确定
①计算巷道系统-280m中段分布在东矿带北段、-360m中段分布在狮岭南东南段、-500m中段分布在东矿带南段。
②渗透系数：本期勘查，东矿带中上泥盆统东岗岭上亚组和天子岭下亚组压水试验统计，标高-280m、-360m、-500m以上的渗透系数分别为0.072m/d、0.066m/d、0.060m/d。通过比对以往资料及近年来压水试验与放水试验公式计算的渗透系数结果，综合×××矿区多年水文地质工作经验，本次矿坑涌水量计算渗透系数标高-280m、-360m、-500m以上的渗透系数分别取0.050m/d、0.036m/d、0.027m/d。
③水位：采用2012年6月28日（最高水位）观测结果的平均值108.99m。
④引用影响半径R，按吉哈特公式R=2S计算（S为水位降深）。
⑤含水层厚度：东矿带北段219.34m（25个钻孔统计），东矿带南段234.86m（57个钻孔统计）。
⑥含水层底板标高：东矿带北段-488.69m（22个钻孔统计），东矿带南段-590.47m（45个钻孔统计）。
1.3涌水量计算
矿坑涌水量计算，见下表：
2比拟法
×××矿区深层裂隙承压水的涌水量及水位的观测工作，自上世纪80年代中期开始，至今已有近30个水文年的观测资料。东矿带矿段已查明的矿体，属于水草坪矿床的一部分。东矿带矿段与矿区现生产采区二者间的水文地质条件相近，变化不大，属同一水文地质单元。
深部裂隙含水层是深部矿床主要充水源，勘探期间测得深部裂隙水平均水位标高为-240.93m，深部裂隙含水层在深部-200m以下开始出露，因此选用处于同一水文地质单元并已开拓生产的-320m中段往下，以水文地质比拟法计算未来生产中段的涌水量是可行的，经多方对比分析，采用计算公式为：Q=Q1
式中：Q、s分别为预测中段涌水量（m3/d）、水位降深（m）。
Q1、s1分别为类比中段涌水量（m3/d）、水位降深（m）。
计算结果见深部矿坑涌水量计算表。
3矿坑涌水量计算结果分析
矿区存在两个主要含水层：①浅部（-200m以上）为壶天群（C2+3ht）溶洞含水层和东岗岭组、天子岭组溶洞—裂隙含水层;②深部（-200m以下）为东岗岭上亚组和天子岭下亚组（D2db、D3ta）深层裂隙承压含水层。两个含水层之间没有水力联系。矿坑涌水量按两个含水层分别进行，计算符合实际。
浅部壶天群是矿区最主要的含水层，为了对该层涌水量给予正确的评价，计算巷道系统选择在拟开拓的东矿带中段-40m标高进行，计算公式及边界条件已严格地考虑了北部和西部的帽子峰组、天子岭组隔水边界，影响半径采用实测值，计算的结果较为可靠。
深部裂隙承压水采用了二种方法进行计算，以标高-360m中段为比较代表，计算误差不超过10%，计算质量可靠。