五龙煤矿涌水量及可利用水量评价.pdf

第 “ 卷第 期 年 58AB“6C4LHQJ9 8A859 4O P8KJH 9J5I 4O KNJ K8R5J 8AI K4CN8KC S8HK PJHJ JS8H8KJI LA N9IH454C 6 NJ OLKLHJ P8KJH 9J5I 4O KNJ 4O ，，8AI ）P8 SHJICKJI，8AI I8K8 4O 8Q858R5J P8KJH O4H ’L54A C485 0-P8KJH 9J5I 4O AJ；AJ IH8A8J；8Q858R5J P8KJH；’L54A C485 AJ 五龙煤矿概况 6基本情况 五龙煤矿是我国 “一五” 时期 （ T E 年） 由 前苏联帮助建设的 “ 个重点项目之一， E 年投 入生产， 近年来年产量达到 万 K 左右， 是阜新矿 业 （集团） 有限责任公司的重要生产矿井。 根据阜新矿业 （集团） 有限责任公司经济转型方 案， 通过对五龙煤矿的改造扩建， 开采刘家煤田。刘 家煤田是阜新矿业 （集团） 公司唯一已经探明而未开 采的煤田， 煤田地质储量为 UE 亿 K， 可开采量为 U 亿 K。 计划通过改造扩建五龙煤矿立井， 开采刘家 煤田。改造扩建后， 五龙煤矿年生产能力将由现在的 万 K 增至 万 K， 新增生产能力达到 万 K。 阜新煤田主要可采煤层赋存于下白垩统沙海组 三段及阜新组 ［］ ， 共有 个煤层组， 煤种较杂。阜 新组煤层分布面积达 V， 平均厚度为 GUG ， 含有 个煤层组， 厚度变化在 U T “UGW 之间； 煤层不稳定， 结构复杂， 含煤系数高， 平均含煤率为 X T GX，单 位 面 积 储 量 在 新 邱 区 高 达 W“ 万 KYV， 厚度展布方向 2*Z T 2*“WZ， 分布于 同沉积背斜和斜坡地带及低缓的向斜部位。沙海组 煤层在全煤田的分布目前尚未完全查明， 含有 个 煤层组， 厚度变化在 U T U 之间， 平均厚度 为 EUE“， 分布面积近 V。 6工程地质和水文地质 五龙煤矿周围为丘陵地带。表土层厚 T ， 由腐殖土、 亚黏土及砂土组成， 下部为风化岩石层。 土质稳定， 构造简单， 强度能满足一般建筑物、 构筑物 对地基土的要求。目前该矿开采的是中生代晚侏罗 纪阜新组水泉、 孙家湾、 中间、 太上、 太下 个煤组， 其 矿井水是由 个含水层的水构成， 从上到下依次为潜 E 水层、 煤层群顶底板水层、 火成岩裂隙水层。 “ 潜水层。该水层赋存于第四纪全新统冲 （洪） 积沙砾岩中， 全区带状分布， 水层厚度为 “ ， 水深为 ， 单位涌水量为 ’ “ （* ） ， 渗 透系数为 ,。 “ 煤层群顶底板水层。该水层赋存在阜新组 水泉、 孙家湾、 中间、 太上、 太下 - 个煤层群中间的砂 岩中， 含水厚度为 “ - ， 是由 个厚度为 - “ 的砂、 岩含水层组成， 多裂隙呈现裂隙水， 是煤 层的直接冲水层。全区面状分布， 单位涌水量为 ’ （* ） ， 渗透系数为 ’. ,。另外该矿 / 0- 水平孙本层顶板砂层、 沙砾岩中裂隙涌水， 涌水量为 1-2， 是该矿区主要的含水层。 “ 火成岩裂隙水层。该水层赋存于该区东西 向的辉绿岩岩墙和围岩接触的裂隙带中， 涌水量为 ’1 “ 2， 呈裂隙水， 具有突发性。 本井田现处于 / 0 水平， 全矿井平均涌水量 在 - 2 左右 ［］ 。 3水源调查情况 五龙煤矿矿井涌水由该矿专业队伍实测， 测验 方法采用流速面积法， 每月中旬实测 次涌水量作 为该月平均涌水流量。矿井涌水集中进入储水池， 由水泵排出井外形成矿坑排水并进入预沉池， 矿坑 排水量中有一部分作为五龙煤矿生产用水即自用水 量， 自用水量没有实测资料记录， 经对该矿主管人员 进行调查， 分析确定自用水量为 ,。矿坑排 水扣除自用水量后， 经过预沉池简单沉淀输送至海 州水厂进行预处理和深度处理。输水管分别采用 451 和 45 硬聚氯乙烯管， 水管最小埋深为 ’- ［］ 。 五龙煤矿矿坑排水预沉池距水源储水池垂直距 离为 ， 距阜新市中心区 ’- 6， 距海州水厂 -6。 矿坑排水经预沉池沉淀后， 通过管路输送至海 州水厂进行深度处理。处理过程如下 矿坑涌水 预沉池管路输送海州水厂预处理深度处理 用水户。 ’现状可利用矿坑排水量分析计算 ’3涌水量资料系列分析 按照 建设项目水资源论证导则 中关于矿坑排 水水资源论证方法的规定，“有监测资料的矿区， 分 析矿坑排水量资料的合理性和可靠性， 通过分析矿 坑排水变化及影响因素， 选择排水量变化稳定， 且能 够代表未来矿山开采水平相应时段排水量的均值， 作为评价排水量” 。选用 “ - 年实测涌水量 的平均值作为设计排水量系列， 并对现状 - 年实 测排水量单独进行分析计算。各特征年年内涌水量 变化过程见图 。 图 五龙煤矿特征年年内涌水量过程线 ’3’现状矿坑排水可利用量计算 根据资料情况选用 - 年为现状年。- 年 实测五龙煤矿的年矿坑涌水量为 7’7 万 ， 平均 每天涌水量为 . ， 去掉自用水量后实际可利 用的矿坑涌水量为 1 ,； 年最大月矿坑涌水 量发生在 . 月份， 月涌水量为 ’7 万 ， 平均每 天涌水量为 . ， 去掉自用水量后实际可利用 的矿坑涌水量为 1 ,； 年最小月矿坑涌水量 发生在 月份， 月涌水量为 ’. 万 ， 平均每天涌 水量为 01， 去掉自用水量后实际可利用的矿 坑涌水量为 01,， 见表 。 表 ’ 年五龙煤矿矿坑涌水量特征值统计 月份 实测涌水 量 万 平均涌水量 （ , / ） 自用水量 （ , / ） 可利用水量 （ , / ） ’.0101 ’..-.- -’.-7171 7’00 -’01--1- 00’-7171 7’-00.00 1’.. .’7.1 ’00 ’.. .’71070 平均.’.1 表 结果表明， 现状年平均可利用矿坑涌水量 为 1,， 可利用的最大日涌水量为 1 、 最小日涌水量为 01 ， 年内日涌水量波动率为 ’-。由于没有实测的日涌水量资料， 无法进行调 节计算。为确保供水的可靠性， 利用最小月的日平 均涌水量分析计算可利用水量。现状年日均可利用 的矿坑涌水量为 01。 矿坑涌水是未经过处理的源头水， 矿坑涌水被 抽出地面后形成矿坑排水， 矿坑排水经过预沉淀进 入管路， 再被输送到污水处理厂， 在此过程中预沉淀 损失水量为 -8， 预处理损失水量为 8， 经管路输 1 送到处理厂进行深度处理后的损失量为 “， 以上 损失率合计为 ， 该损失率与矿排水处理厂实际 生产的损失量基本一致。因此， 现状矿坑排水损失 量为’*,， 实际可利用水量为 ’-* ,。 矿坑设计涌水量计算 .“矿坑涌水量组成分析 利用五龙煤矿 /0’ 1 “ 年共 */ 年的矿井涌 水量实测资料进行分析计算。 矿井涌水的大小受 种因素影响 一方面， 随着 矿井的开采， 矿井坑道空间逐年加深和扩大， 在稳定 的地下水供水条件下涌水量将逐年增多， 这种趋势是 由矿井开采决定的， 是稳定增长的； 另一方面， 由于地 下水供水条件随着降水、 岩层裂隙等随机因素的变化 而变化， 又形成了涌水量在时序上的波动现象。因此 矿井涌水量是上述随机波动量与稳定增长量的叠 加 ［］ ， 矿井涌水量的总趋势是增长的， 见图 。 图 五龙煤矿历年矿井涌水量过程线 .矿坑涌水量预测 根据文献 ［］ 的方法分离涌水量中的稳定增长 量和随机波动量。 个分离公式分别是平均增长趋 势线方程 （式 （/） ） 和稳定涌水量方程 （式 （） ） 。五龙 煤矿历年矿井涌水量过程线见图 。 /“ *- //（/） “ *- “’（） 设计随机涌水量计算。将随机涌水量序列 进行 2 “型理论曲线频率计算， 成果见表 。统计 参数如下 3 *0， ’ 3 “， 3 “’。 表 ““ “ 随机涌水量频率计算成果 频率 *随机涌水量万 * 频率 随机涌水量万 ““ * ““ “*00- ’“/00’/ 矿坑涌水量预测。利用稳定涌水量公式 （式 （） ） 求出规划年的稳定涌水量， 加上表 中设计的 随机涌水量， 就得到规划年的设计矿坑涌水量， 计算 结果如表 * 所示。 .矿坑排水可利用水量预测 没有经过处理的源头涌水被抽出地面后形成矿 表 五龙煤矿矿坑排水设计涌水量预测结果万 * 年份 稳定 涌水 量 随机涌水量涌水量预测值 “ 保证 率 ’“ 保证 率 0 保证 率 0’ 保证 率 “ 保证 率 ’“ 保证 率 0 保证 率 0’ 保证 率 /*’*0/0-/-/*’0*’-’’“ /“*-*0/0-/-“-“’0’-’ *0-*0/0-/-*’-/’-’00 坑排水， 矿坑排水损失率合计为 ， 据此可预测 规划年可利用矿坑排水量 ［“］ 。例如， / 年 0’保 证率 矿坑涌水量为 ’’“ 万 *4， 矿坑排水损失 量 为 */- 万 *4，可 利 用 矿 坑 排 水 量 为 “/ 万 *4， 平均每天可利用的矿坑排水量为 /’ 万 *， 见表 。 表 ’ 五龙煤矿设计可利用涌水量预测结果万 * 年份 ’“保证率 0保证率 0’保证率 涌水量 可利用 水量 涌水量 可利用 水量 涌水量 可利用 水量 /’0*’“0’-0*’’““/ /“-“-*’0’’-’’ -/’0“--*0’00’0’ ’结语 矿坑排水作为比较特殊的水资源， 其开发利用 前景以及可利用程度对水资源短缺地区有着极为重 要的意义， 同时也是矿业生产的副产品， 对降低矿业 企业治污成本具有较大的意义。 参考文献 ［/］行久.辽宁西部地区土壤水预测模型与用例分析 ［5］ . 东北水利水电， （） *’. ［］行久.次降雨土壤吸收量推算方法研究 ［5］ .中国农村 水利水电， （） . ［*］行久. 阜新地区河流泥沙状况分析 ［5］ . 东北水利水 电， - （/） ““. ［］张国辉， 行久.矿井水水资源量论证方法研究 ［5］ . 水 资源保护， ， （） 00. ［“］行久.暴雨资料推算设计洪水及参证流域校核方法研 究 ［5］ .东北水利水电， “ （//） ***. （收稿日期 0“*/编辑 高建群） 0