1 矿井涌水量的计算与评述 钱学溥 （国土资源部，北京 100812）
摘 要：文章讨论了矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字。文章推荐了反求影响半径、作图法求解矿井涌水量的方法。 关键词：矿井涌水量；勘查；计算；精度级别；允许误差；有效数字
根据1998年国务院“三定方案”的规定，地下水由水利部门统一管理。水利部2005年发布了技术文件SL/Z 322-2005《建设项目水资源论证导则（试行）》。该技术文件6.7款规定，地下水资源包括地下水、地热水、天然矿泉水和矿坑排水。6.1.2款规定，计算的地下水资源量要认定它的精度级别。我们认为，认定计算的矿井涌水量的级别和允许误差，不仅是水利部门要求编写《建设项目水资源论证》的需要，而且有利于设计部门的使用。在发生经济纠纷的情况下，也有利于报告提交单位和报告评审机构为自己进行客观的申辩。下面，围绕这一问题，对矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字等方面，作一些论述和讨论。
1 矿井涌水量与水文地质勘查 矿井涌水量比较大，要求计算的矿井涌水量精度就比较高，也就需要投入比较多的水文地质勘查研究工作。表1，可以作为部署水文地质工作的参考。
表 1 矿井涌水量与水文地质勘查 Table 1 Mine inflow and hydrogeological exploration 矿山类型 多年生产的矿山 特大涌水矿山 疏干开采矿山 大水矿山 中水矿山 小水矿山
矿井涌水量 （m3/d） 具有10年以上观测资料 大于50000 5000～50000 500～5000 小于500
抽水试验的 类型和数量 不需要进行抽水试验 多孔抽水试验1～5组，群孔抽水试多孔抽水试验1～5组 单孔抽水试验1～5孔 不一定需要进行抽水试验 2
验1组 涌水量的主要计算方法 作图法、 数理统计 数值法、 数理统计 比拟法、解析法加水均衡计算、 作图法 比拟法、 解析法、 作图法 比拟法、解析法、地下水径流模数法、泉水流量统计法 勘探、核实或检测地质报告预算井涌水量需要提交的精度 A B B、C B、C、D D 、E
注：○1多年生产的矿山是指：开采水平不变、开采面积基本不变的多年生产的矿山，如即将闭坑或是即将破产的矿山，即是这种多年生产的矿山。○2多孔抽水试验，是指带观测孔的一个抽水主孔的抽水试验，持续抽水几天。○3群孔抽水试验是指带观测孔的多个抽水主孔的抽水试验，其抽水总量，一般要达到计算矿井涌水量的1/3～3/4，持续抽水几十天。○4利用地下水动力学计算公式，计算矿井涌水量，就属于解析法的范畴。大井法、集水廊道法就是常用的解析法。○5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）。可以把水位抽降、巷道开拓面积、矿产产量、降水量等作为自变量，把矿井涌水量作为因变量。○6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。○7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量。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。
2 稳定流、非稳定流公式应用的主要条件 2.1一般报告采用的解析解大井法、集水廊道法，是基于稳定流理论推导的地下水动力学计算公式。它要求地下水有比较充分的补给条件，要求在该水平开采的几年到几十年内，矿井排水计算的地下水影响半径边界上的水头高度，永远稳定在计算采用的高度上。 2.2基于非稳定流理论推导的地下水动力学计算公式，恰恰相反，它的使用条件是地下水没有补给，含水层分布无限，地下水影响半径不断向外扩大。 2.3由于采用大井法、集水廊道法，一般都没有考虑地下水补给量的问题，因此， 3
计算的结果可能有较大的误差，它的精度一般只有D级。 3 影响半径的计算 3.1计算影响半径的经验公式有很多，它们计算的结果有相当大的误差。如常用的库萨金经验公式HKSR2对R值一般偏小2～5倍。吉哈尔经验公式KSR10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）。 3.2影响半径R，处在矿井涌水量计算公式分母的位置，因此，计算的影响半径R偏小，就会导致计算的矿井涌水量偏大。这是一般地质报告计算矿井涌水量偏大的主要原因。 3.3利用经验公式计算的承压水影响半径一般偏小，从而计算的矿井涌水量偏大。为此，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。 3.4据甘肃省安新煤田大柳井田勘探报告，该井田开采侏罗系煤层。经实测，相距4000m的新周煤矿建井，水位已影响到大柳煤矿的井筒。估计影响半径可能有5000m。 3.5内蒙古自治区东胜煤田王家坡煤矿距宏景塔一矿2km。王家坡煤矿利用实测的资料，采用大井法公式，可以反求影响半径： 王家坡煤矿实测矿井涌水量Q=50m3/d，承压水头高度H=64.82m，巷道系统面积0F=1800000m2, 承压含水层厚度M=9.09m， 砂岩承压含水层渗透系数
K=0.0276m/d。巷道系统引用半径00Fr757m，大井引用半径00rRR，地下水承压转无压裘布衣公式00lglg)2(366.1rRMMHKQ。将上述数据代入公式，
757lglg09.9)09.982.642(0276.0366.1500R， 88.2lg31.41500R，0lgR=3.7062，0R=5084m，7575084R4327m。 利用反求的影响半径4327m，采用大井法公式，可以预算宏景塔一矿的矿井涌水量为154m3/d。 3.6内蒙古贺兰山煤田天荣五号煤矿，煤层较陡，采用水平巷道开采。井巷涌水量Q=400m3/d，水头高度H=199.55m，巷道长度B=2100m，砂岩厚度M=56.5m,渗透系数K=0.1275m/d，坑道内水层高度0h=0m。将上述数据，代入集水廊道单 4
边进水承压转无压的公式RhMMHBKQ2)2(20，R=6479m。 3.7长期开采条件下，承压水影响半径一般有3000m～5000m～7000m。
4 直接降落在露天采坑中的降水量（1Q）的计算 4.1直接降落在露天采坑中的降水量（1Q），应有频率的概念，必须进行频率的计算。 4.2根据一日最大降水量，通过理论频率的计算，计算直接降落在露天采坑 中、不同概率的降水量，见表2、3、4及图1。
表2 一日最大降水量的计算 Table 2 Calculated the maximum precipitation of one day
次序 m 年份
H
（mm） P
H
HK 1K
2
1K
经验频率
%1001nmP
1 1995 97.5 2.381 1.381 1.907 4.2 2 1984 72.1 1.761 0.761 0.579 8.3 3 1993 60.0 1.465 0.465 0.216 12.5 4 1998 56.5 1.380 0.380 0.144 16.7 5 1989 54.8 1.338 0.338 0.114 20.8 6 1991 51.0 1.245 0.245 0.060 25.0 7 1990 46.0 1.123 0.123 0.015 29.2 8 1996 44.2 1.079 0.079 0.006 33.3 9 1983 42.2 1.031 0.031 0.001 37.5 10 1988 37.3 0.911 -0.089 0.008 41.7 11 1987 37.0 0.904 -0.096 0.009 45.8 12 2002 37.0 0.904 -0.096 0.009 50.0 13 1992 35.0 0.855 -0.145 0.021 54.2 14 1997 33.5 0.818 -0.182 0.033 58.3 15 1999 32.8 0.801 -0.199 0.040 62.5 16 2003 32.1 0.784 -0.216 0.047 66.7 17 1985 31.9 0.779 -0.221 0.049 70.8 18 2005 30.7 0.750 -0.250 0.063 75.0 19 2000 26.7 0.652 -0.348 0.121 79.2 20 1994 24.0 0.586 -0.414 0.171 83.3 21 2001 22.9 0.559 -0.441 0.194 87.5 5
22 1986 22.7 0.554 -0.446 0.199 91.7 23 2004 14.0 0.342 -0.658 0.433 95.8 总和 941.9 4.439 注：根据满洲里市气象局1983～2005年，连续23年观测的每年一日最大降水量。
95.40239.941nHHP
23n 45.022439.41)1(2nKCV
设35.13VSCC，查皮尔逊III型频率曲线φ值表（参考《供水水文地质手册》第二册，地质出版社1977，第666～671页），计算不同频率的一日最大降水量如表3。
表3 不同频率的一日最大降水量计算 Table 3 Calculated the maximum precipitation for one day in different frequency 频率 (%)P 1 5 10 20 50 80 90 95 99 100年一遇 20年一遇 10年一遇 5年 一遇 2年 一遇 5年 一遇 10年一遇 20年一遇 100年 一遇
3.24 1.93 1.34 0.72 -0.22 -0.83 -1.05 -1.18 -1.35
VC 1.46 0.87 0.60 0.32 -0.10 -0.37 -0.47 -0.53 -0.61
1VPCK 2.46 1.87 1.60 1.32 0.90 0.63 0.53 0.47 0.39
PPKHH（mm） 100.74 76.58 65.52 54.05 36.86 25.80 21.70 19.25 15.97
注：频率为50%的一日最大降水量，相当2年一遇的一日最大降水量，也就是多年平均的一日最大降水量。频率为80%的一日最大降水量，相当5年一遇的枯水年的一日最大降水量。频率为90%的一日最大降水量，相当10年一遇的枯水年的一日最大降水量。频率为95%的一日最大降水量，相当20年一遇的枯水年的一日最大降水量。频率为99%的一日最大降水量，相当100年一遇的枯水年的一日最大降水量。
