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为更好地兴建黔北铝业,本论文对矿山开采技术条件中的难点—预测矿坑涌水量为本文的论点,以务川县大竹园铝土矿为例,论述黔北岩溶地区利用水均衡法中径流模数、降水入渗及数值法中有限差分预测矿山涌水量的适用性。主要研究内容和获得的主要成果如下: (1)基于水均衡法的原理,采用地下径流模数法预测坑道涌水量,其方法简单、易于生产,精度较好,但预测过程中,容易受主观因素影响,预测的结果受多种客观因素控制。地下径流模数法得到了广泛的运用和实践,特别是研究程度一般的矿山坑道。如何判断该方法的使用条件,使用范围,并提高其预测精度,必须通过严谨的论证。由于矿山前期研究不足,往往导致实际生产使用过程中存在诸多问题,并导致计算结果产生较大的误差。本次研究区经多年资料收集、分析,论证了矿山水文地质条件符合地下径流模数方法要求,并求得矿山的涌水量Q0=47900m3/d Qmax=172938m3/d (2)基于水均衡法的原理,采用大气降水入渗法预测坑道涌水量,其方法简单、实用,该方法适用于补给相对简单的矿山。例如研究区的唯一补给源为大气降水,采用大气降雨入渗法极其符合该矿山的水文地质条件,本次研究利用多年降雨资料和排泄资料对比,求得入渗系数(a=0.405),从而计算出矿山的涌水量为Q0=47822m3/d、Qmax=211179m3/d。 (3)数值法利用近似分割原理,采用计算机技术,把解析法、图解法等理论知识实用于实际,把解析法大面积的理想化求解,分解呈无数个小单元去求解,完美的解决了岩石的水文地质参数,转变为岩体的水文地质参数,进而向岩层的水文地质参数的转化。使严谨的数学理论计算更符合矿山的实际情况。因此,根据研究区钻探水位资料、水文地质钻探试验数据基础,概化了矿山的水文地质模型、论证矿山的水文地质概念模型,严格建立数学模型、通过正演、反演来验证、识别模型。通过以上步骤逐一展开数值法模拟计算工作,从而预测矿坑涌水量。本次研究区共计划分网格的行数为80行,列数为71列,有效单元格总数为28400个,并在Visual Modflow中相应建立含水介质的三维水文地质结构模型,预测矿坑涌水量Q0=71475m3/d、Qmax=477342m3/d。 综上所述,本文通过研究区大量基础资料,欲建立一种高效、准确的岩溶矿井涌水量模型。同时,在同一个地质模型基础上,矿山利用数值法(有限差分)和水均衡法(地下径流模数及降雨入渗)两大类预测手段,对比分析,论述预测方法对于矿坑涌水量精度影响程度。 两种预测方法各有优势,方法各异,数值法受钻孔水位偏高影响,导致预测结果偏大,而水均衡法采用泉点流量、大气降水资料更直观、可靠。故在矿山研究程度高的地段,采用数值法预测更准确和实用;在矿山研究程度低的地段,采用水均衡法进行预测更合理、可靠。但数值法预测矿坑涌水量是今后矿山涌水量预测的发展方向。