随着我国矿产资源开发力度的不断加大,矿坑涌水现象发生的频率也越来越高,这严重地制约着我国矿产资源的开发,甚至威胁到了矿区周围人民的生命财产安全。矿坑涌水量是指在矿山建设以及开采过程中,单位时间内涌入矿坑(包括井、巷和开采系统)的水量。矿山的设计部门主要是依据矿坑涌水量来安排排水设备和制定防治水的措施,因此,合理并准确地预测出矿坑涌水量对于指导矿山的安全生产具有重要的意义。 通过查阅大量与矿坑涌水量预测相关的各种文献资料和理论分析研究,我觉得本文研究的大贾庄铁矿的矿坑涌水量计算对于该矿山的开采设计方案和制定防治水措施非常重要,能正确并且安全指导该矿山的开采。 经过国内外专家多年的研究,不少矿坑涌水量的预测方法已经问世,涌水量的预测方法不同,适用的条件也就各不相同。主要的矿坑涌水量的预测方法有:涌水量曲线方程法、水均衡法、大井法、解析法、水文地质比拟法和数值法。 本文研究的河北省冀东大贾庄铁矿属于司家营铁矿南区,该矿位于河北省滦县县城东南8km,矿床上覆厚大的第四系强含水层,矿体赋存于太古界变质岩中,平均品位TFe30.83%,铁矿储量2.60亿吨,为大型铁矿床。矿区内地形开阔平坦,地势北高南低。属暖温带半湿润大陆性季风气候区,历年平均降水量659.5mm。 水系较发育,主要有滦河、新滦河。矿体围岩以太古界迁西群白庙子组混合岩、混合花岗岩、变粒岩为主。 本文研究的大贾庄铁矿矿区是水文地质条件比较复杂的矿区,并且是以稳定井流做为基础的,可以用涌水量曲线法、大井法和水文地质比拟法三种方法分别计算出该矿区的涌水量。然后把三种方案的计算结果进行对比分析,分析他们各自的误差,然后得到最优的预测方法,为矿山的开采提供准确的指导。 本文主要的研究内容有:(1)分析研究大贾庄铁矿的地形、地貌、地质构造和水文地质条件等等因素,以此来确定大贾庄铁矿的充水水源和充水因素,着重查明各含水层组的组成和埋藏条件以及地下水补给、径排条件等等,为矿坑涌水量的准确预测打下比较坚实的基础。(2)之后概化水文地质模型,根据钻孔抽水试验资料,利用数学公式计算出渗透系数K值及四个含水层平均厚度M值;然后根据四个剖面图G-G、H-H、I-I、J-J分别计算出在四个剖面下的水位降深S值,再利用数学公式分别计算出矿坑的引用半径r0、影响半径R及引用影响半径R0。(3)通过建立地下水稳定流模型,采用承压—无压完整井公式,对含水层组产生的矿坑涌水量进行预测。利用计算得到的数据,用涌水量曲线方程法、大井法和水文地质比拟法分别对-450m标高水平的涌水量进行预测,然后进行误差分析,最后得出最优预测方法。(4)最后总结矿坑涌水量防治措施。 本文研究成果的实际意义在于对那些和本矿区水文地质条件类似的矿山,可以直接选用涌水量曲线方程法计算矿坑涌水量,这样不仅节省了工作量而且能够得到精确的涌水量数值来指导矿山的开采。