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矿井水资源优化配置的方案研究

文档作者：张继武文档来源：甘肃煤田地质局一三三队		更新日期： 2026年07月21日	点击数：
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E综合
omprehensive
矿井水资源优化配置的方案研究
张继武
(甘肃煤田地质局一三三队，甘肃白银730913 )
摘 要：针对传统矿井水资源配置方案中存在的供水量低，无法满足人们日常生活及工业生产的用水需求问题，开展
对矿井水资源优化配置的方案研究，通过矿井水资源供需量计算及矿井水资源化配置模式的选择，找出最佳的矿井水
资源配置方案。
关键词：矿井；水资源；优化配置
中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1002-5065(2020)02-0207-2
Research on Optimized Allocation of Mine Water Resources
ZHANG』-wu
(Team 133, Gansu Coalfield Geological Bureau, Baiyin. 730913,China)
in traditional mine water resource allocation schemes, which
cannot meet people's daily life and industrial production water demand, the research on the optimal allocation of mine water
resources is carried out. Selection of configuration mode to find the best mine water resource allocation plan.
Abstract： Aiming at the problem of low water supply
Keywords： mine; water resources; optimal allocation
为了适应经济发展的需要，研究学者们陆续开展了对水
资源开发和利用的研究、配合地区水资源合理分配的研究等
工作。同时主要的矿产资源通常分布在干旱以及半干旱的地
区，由于自然环境因素及人为的开采破坏，使得矿区的水资
源逐渐变得短缺，进一步导致社会经济发展的矛盾激增，水
危机成为了当前矿产资源可持续发展的制约重要因素针
对这一问题，对矿井水资源优化配置的方案进行研究。
1矿井水资源优化配置的方案研究
(1 )矿井水资源供需量计算。矿井水之源的配置需要满
足水资源的供需平衡要求，在矿区范围内对水资源的供给及
需求量之间的余缺关系进行计算，保证矿井水资源平衡关系
满足下述公式：
Wa-Wb=^W
Wa - Wia + Wja + Wbs
公式中，Wa夷示为供需量计算时间段内岩溶水补给量，
单位为m?/s ； Wb表示为供需量计算时间内岩溶水的开釆
量；单位为m?/s ； ZXW表示为岩溶水在供需量计算时间内
的变化情况，单位为m?/s ； W込表示为降水入渗补给量，单
位为m3/s ； W”表示为矿区河谷中渗透的补给量，单位为
m3/s ； W*表示为矿区排水回渗补给量，单位为m3/so
矿井的泉域面积会受构造与地层岩性控制，在天然环境
下地下水径流趋势会由某一方向向另一方西乡流动，最终汇
集到低洼位置。因此，在计算矿井天然水资源时要将降水量
直接入渗补给与河流渗漏补给，根据大气降水的综合入渗算
法计算出矿井的平均补给量网。对于矿井中的河流渗漏段,
除了雨季会有少量水资源流入外，其他季节无表流。因此,
在其他季节河水资源的渗漏补给量主要依赖于水库的放水
渗漏，此时可釆用实测的方法计算补给量。
(2 )矿井水资源化配置模式选择。矿井水资源化配置模
式根据矿井不同位置分为疏供联合模式和回灌模式。其中，
收稿日期：2020-01
作者简介：张继我，另，生于1986年，甘肃庆阳人，本科，工程師，研宪
方向：矿产资源勘查开发及木资源工程。
疏供联合模式主要针对于建立在田地周围的矿井，通过田地
分担矿井中的水资源，实现疏水降压，这种矿井的水资源是
无法依靠矿井排水，从而将水位降低到安全的矿区。通常情
况下，在矿井强径流带建立浅排水源地，从而达到将矿井水
资源合理分配的目的。浅排水源地可以辅助矿井完成水资源
的疏通，对于供水部门而言，可以满足其供水要求的前提条
件下，使矿井含水层中产生最小的水位降，并保证水孔与矿
井疏干中心的距离。对于矿山部门而言，满足其最小的排水
量达到矿井疏干降压的需要。回灌模式的配置方案是针对在
处理厂附近的矿井，利用各类勘探技术找出含水层富水区
域，再通过设置多个矿井水回灌井钻孔，再利用地面标高和
实际含水层之间的高度差，将净化后的矿井水资源回灌到预
先设置的目标含水层当中，实现对水资源的有效配置。图1
为矿井水资源回灌模式的配置原理示意图。
在进行矿井水资源的优化配置时还要充分考虑到矿井
水、地表水以及地下水之间的关系，因此还需要构建三者之
间的管理模式。管理模式的目标为提供最大供水量和最小供
水费用。管理模式的约束条件包括水利约束、水位约束、水
量约束以及非负约束，水利约束是将矿井水资源含量与水位
有机的结合。水位约束是将矿井水资源控制在地下水的水位
降深的一定范围，当地下水的水位降深程度较低时对于矿井
的安全无法起到预期的作用，而当地下水的水位降深程度过
高时又会导致狂境内的水资源平衡条件被破坏，造成严重的
工程地质问题，因此，根据矿井的实际选择适合的水位范围。
(下转209页)
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现场的实际情况选择合适微动检测装置布置形式，在此基础
上选择适宜的探测系统对检测装置检测到的数据逬行釆集。
二是根据釆集到的数据对面波传递异常的剖面逬行分析，并
在分析的过程之中结合相关的资料明确各个地层的基本构成
和基本的地质条件。三是布置验证孔，对面波检测的分析结
果进行鲍，确保分髓果的正确性。
(2 )X1 源瞬态面波法。在进行高层建筑施注设之前首
先霊要逬行全面的地质勘探，查明建筑范围内的岩溶发育情
况。人工瞬态面波法是常用的勘査区域之内的岩溶发育情况的
琳手段,其勘查基本步聚口下 T安装面波,
安装地震仪进行媽的采集。二是对瞬到的信息逬行豳并
形成相关的电阻率切片图等，借助图片对建筑物地下的岩性进
行全面准确的分析；三是对收集到的数据信息逬行不同高程
的平面析,进而明确删物地下的岩溶发育情况。
(3 )人工源面波与天然源面波联合勘探。人工源面部在
勘探的过程之中对于深度较小的区域勘探时具有较高的分
辨率，但是由于震源的能量有限，无法对较大的深度实现有
效的探测。天然源面波与人工源面波的联合勘探实质上是在
同一区域分别进行天然源面波的勘探与人工源面波的勘探,
在勘探完成之后借助相关的数据处理软件将两者得到的相
关数据整合为一个整体从而全面准确的反应某一区域的地
质条件。
现阶段天然源面波与人工源面波联合勘探技术已经在
以下几个方面得到了非常广泛的应用：一是矿业开采之中
的覆盖层划分；二是地质研究之中的活断层调査；三是在
(上接207页)
水灵约束条件为矿井总供水量应小于天然水资源量。非
负约束条件为配置目标与约束条件中的各项涉及参数均保证
为非负数。
2实验论证分析
(1 )实验准备。选取某矿山企业开发的矿井作为实验对
象，将矿井各项参数信息引入到仿真实验软件当中，并模拟
不同季节和不同水位下，矿井中水资源的变化情况，分别利
用本文提出的矿井水资源优化配置方案与传统矿井水资源
配置方案对该矿井的水资源进行控制，并分配到生产用水、
工业用水、生活用水及绿化用水中。设置本文配置方案为实
验组，传统配置方案为对照组，比较实验组与对照组对水资
源的利用情况。
地基建设之中的土壤压实度评估；四是煤矿开釆之中的煤
柱陷落研究；四是水力建设之中的堤坝病害研究；五是城
市地质环境调查研究。同其他的地质勘探技术相比较，天然
源面波和人工源面波联合勘探技术操作经济方便，在逬行勘
探的过程之中不存在重大的风险，且能够有效的抵抗环境之
中存在的诸多干扰因素，有效的提升了自身的勘探精度。对
各种地球物理勘探技术的特点进行深入全面的分析可以明
确的一点是夭然源面波与人工源面波联合勘探技术具有巨
大的技术优势，在未来必将得到更为广泛的应用。
3结语
本文简要的论述了面波勘探的基本原理，重点阐述了现
阶段在工程实践之中得到大范围应用的天然源面波和人工
面波勘探技术。在论述的过程之中明确了面波勘探技术存在
的诸多优点和在解决某些特殊问题的过程之中表现出的独
一无二的优势。尽管面波勘探技术在工程实践之中体现出了
诸多的优势，但是由于其是一种全新的技术，因此尚未得到
大范围的应用，希望本文的研究能够推动这一技术在工程实
践之中的应用。圏
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(2 )实验结果及分析。根据本文上述实验准备完成对比
实验，并将实验组与对照组的水资源分配情况记录，计算出
生产、生活。工业及録化四中水资源利用类型平均每天的供
水情况，并绘制成如图2所示的实验结果图。
由图2中的各项数据可以看出，实验组在为生产用水、
工业用水、生活用水以及绿化用水四个方面的水资源供水量
均明显高于对照组。主要原因在于，实验组在对矿井水资源
配置时，首先对矿井水资源供需量逬行了计算，从根本上预
测了各个水资源利用类型所需的水量，并根据矿区位置选择
适合的配置模式，在降低水资源浪费的同时，保证了水资源
的充足供给。因此，通过对比实验证明，本文提出的矿井水
资源优化配置的方案更能够满足于人们日常生产、生活所需
水资源用量，同时为绿化建设提供有利条件，逬一步提高对
矿井水资源的综合利用率，具有更高的应用价值。
图2实验组与对照组实验结果对比图
3结语
通过本文研究实现了对矿井水资源的优化配置，为矿山
企业的供水量提高提供帮助，但本文仍存在某些方便的不
足，因此在后续的研究中还将针对矿井水资源的合理配置逬
行更加深入的研究，利用水文信息管理加强对水文及地质资
料的管理，并深入开展采空区的积水水量和水质的探测及分
析研究。圏
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