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礦井水資源優化配置的方案研究

文檔作者：張繼武文檔來源：甘肅煤田地質局一三三隊		更新日期： 2026年07月21日	點擊數：
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E綜合
omprehensive
礦井水資源優化配置的方案研究
張繼武
(甘肅煤田地質局一三三隊，甘肅白銀730913 )
摘 要：針對傳統礦井水資源配置方案中存在的供水量低，無法滿足人們日常生活及工業生產的用水需求問題，開展
對礦井水資源優化配置的方案研究，通過礦井水資源供需量計算及礦井水資源化配置模式的選擇，找出最佳的礦井水
資源配置方案。
關鍵詞：礦井；水資源；優化配置
中圖分類號：TD745 文獻標識碼：A 文章編號：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
為了適應經濟發展的需要，研究學者們陸續開展了對水
資源開發和利用的研究、配合地區水資源合理分配的研究等
工作。同時主要的礦產資源通常分布在干旱以及半干旱的地
區，由于自然環境因素及人為的開采破壞，使得礦區的水資
源逐漸變得短缺，進一步導致社會經濟發展的矛盾激增，水
危機成為了當前礦產資源可持續發展的制約重要因素針
對這一問題，對礦井水資源優化配置的方案進行研究。
1礦井水資源優化配置的方案研究
(1 )礦井水資源供需量計算。礦井水之源的配置需要滿
足水資源的供需平衡要求，在礦區范圍內對水資源的供給及
需求量之間的余缺關系進行計算，保證礦井水資源平衡關系
滿足下述公式：
Wa-Wb=^W
Wa - Wia + Wja + Wbs
公式中，Wa夷示為供需量計算時間段內巖溶水補給量，
單位為m?/s ； Wb表示為供需量計算時間內巖溶水的開釆
量；單位為m?/s ； ZXW表示為巖溶水在供需量計算時間內
的變化情況，單位為m?/s ； W込表示為降水入滲補給量，單
位為m3/s ； W”表示為礦區河谷中滲透的補給量，單位為
m3/s ； W*表示為礦區排水回滲補給量，單位為m3/so
礦井的泉域面積會受構造與地層巖性控制，在天然環境
下地下水徑流趨勢會由某一方向向另一方西鄉流動，最終匯
集到低洼位置。因此，在計算礦井天然水資源時要將降水量
直接入滲補給與河流滲漏補給，根據大氣降水的綜合入滲算
法計算出礦井的平均補給量網。對于礦井中的河流滲漏段,
除了雨季會有少量水資源流入外，其他季節無表流。因此,
在其他季節河水資源的滲漏補給量主要依賴于水庫的放水
滲漏，此時可釆用實測的方法計算補給量。
(2 )礦井水資源化配置模式選擇。礦井水資源化配置模
式根據礦井不同位置分為疏供聯合模式和回灌模式。其中，
收稿日期：2020-01
作者簡介：張繼我，另，生于1986年，甘肅慶陽人，本科，工程師，研憲
方向：礦產資源勘查開發及木資源工程。
疏供聯合模式主要針對于建立在田地周圍的礦井，通過田地
分擔礦井中的水資源，實現疏水降壓，這種礦井的水資源是
無法依靠礦井排水，從而將水位降低到安全的礦區。通常情
況下，在礦井強徑流帶建立淺排水源地，從而達到將礦井水
資源合理分配的目的。淺排水源地可以輔助礦井完成水資源
的疏通，對于供水部門而言，可以滿足其供水要求的前提條
件下，使礦井含水層中產生最小的水位降，并保證水孔與礦
井疏干中心的距離。對于礦山部門而言，滿足其最小的排水
量達到礦井疏干降壓的需要。回灌模式的配置方案是針對在
處理廠附近的礦井，利用各類勘探技術找出含水層富水區
域，再通過設置多個礦井水回灌井鉆孔，再利用地面標高和
實際含水層之間的高度差，將凈化后的礦井水資源回灌到預
先設置的目標含水層當中，實現對水資源的有效配置。圖1
為礦井水資源回灌模式的配置原理示意圖。
在進行礦井水資源的優化配置時還要充分考慮到礦井
水、地表水以及地下水之間的關系，因此還需要構建三者之
間的管理模式。管理模式的目標為提供最大供水量和最小供
水費用。管理模式的約束條件包括水利約束、水位約束、水
量約束以及非負約束，水利約束是將礦井水資源含量與水位
有機的結合。水位約束是將礦井水資源控制在地下水的水位
降深的一定范圍，當地下水的水位降深程度較低時對于礦井
的安全無法起到預期的作用，而當地下水的水位降深程度過
高時又會導致狂境內的水資源平衡條件被破壞，造成嚴重的
工程地質問題，因此，根據礦井的實際選擇適合的水位范圍。
(下轉209頁)
2020年1月下世界有色金屬207
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現場的實際情況選擇合適微動檢測裝置布置形式，在此基礎
上選擇適宜的探測系統對檢測裝置檢測到的數據逬行釆集。
二是根據釆集到的數據對面波傳遞異常的剖面逬行分析，并
在分析的過程之中結合相關的資料明確各個地層的基本構成
和基本的地質條件。三是布置驗證孔，對面波檢測的分析結
果進行鮑，確保分髓果的正確性。
(2 )X1 源瞬態面波法。在進行高層建筑施注設之前首
先霊要逬行全面的地質勘探，查明建筑范圍內的巖溶發育情
況。人工瞬態面波法是常用的勘査區域之內的巖溶發育情況的
琳手段,其勘查基本步聚口下 T安裝面波,
安裝地震儀進行媽的采集。二是對瞬到的信息逬行豳并
形成相關的電阻率切片圖等，借助圖片對建筑物地下的巖性進
行全面準確的分析；三是對收集到的數據信息逬行不同高程
的平面析,進而明確刪物地下的巖溶發育情況。
(3 )人工源面波與天然源面波聯合勘探。人工源面部在
勘探的過程之中對于深度較小的區域勘探時具有較高的分
辨率，但是由于震源的能量有限，無法對較大的深度實現有
效的探測。天然源面波與人工源面波的聯合勘探實質上是在
同一區域分別進行天然源面波的勘探與人工源面波的勘探,
在勘探完成之后借助相關的數據處理軟件將兩者得到的相
關數據整合為一個整體從而全面準確的反應某一區域的地
質條件。
現階段天然源面波與人工源面波聯合勘探技術已經在
以下幾個方面得到了非常廣泛的應用：一是礦業開采之中
的覆蓋層劃分；二是地質研究之中的活斷層調査；三是在
(上接207頁)
水靈約束條件為礦井總供水量應小于天然水資源量。非
負約束條件為配置目標與約束條件中的各項涉及參數均保證
為非負數。
2實驗論證分析
(1 )實驗準備。選取某礦山企業開發的礦井作為實驗對
象，將礦井各項參數信息引入到仿真實驗軟件當中，并模擬
不同季節和不同水位下，礦井中水資源的變化情況，分別利
用本文提出的礦井水資源優化配置方案與傳統礦井水資源
配置方案對該礦井的水資源進行控制，并分配到生產用水、
工業用水、生活用水及綠化用水中。設置本文配置方案為實
驗組，傳統配置方案為對照組，比較實驗組與對照組對水資
源的利用情況。
地基建設之中的土壤壓實度評估；四是煤礦開釆之中的煤
柱陷落研究；四是水力建設之中的堤壩病害研究；五是城
市地質環境調查研究。同其他的地質勘探技術相比較，天然
源面波和人工源面波聯合勘探技術操作經濟方便，在逬行勘
探的過程之中不存在重大的風險，且能夠有效的抵抗環境之
中存在的諸多干擾因素，有效的提升了自身的勘探精度。對
各種地球物理勘探技術的特點進行深入全面的分析可以明
確的一點是夭然源面波與人工源面波聯合勘探技術具有巨
大的技術優勢，在未來必將得到更為廣泛的應用。
3結語
本文簡要的論述了面波勘探的基本原理，重點闡述了現
階段在工程實踐之中得到大范圍應用的天然源面波和人工
面波勘探技術。在論述的過程之中明確了面波勘探技術存在
的諸多優點和在解決某些特殊問題的過程之中表現出的獨
一無二的優勢。盡管面波勘探技術在工程實踐之中體現出了
諸多的優勢，但是由于其是一種全新的技術，因此尚未得到
大范圍的應用，希望本文的研究能夠推動這一技術在工程實
踐之中的應用。圏
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(2 )實驗結果及分析。根據本文上述實驗準備完成對比
實驗，并將實驗組與對照組的水資源分配情況記錄，計算出
生產、生活。工業及録化四中水資源利用類型平均每天的供
水情況，并繪制成如圖2所示的實驗結果圖。
由圖2中的各項數據可以看出，實驗組在為生產用水、
工業用水、生活用水以及綠化用水四個方面的水資源供水量
均明顯高于對照組。主要原因在于，實驗組在對礦井水資源
配置時，首先對礦井水資源供需量逬行了計算，從根本上預
測了各個水資源利用類型所需的水量，并根據礦區位置選擇
適合的配置模式，在降低水資源浪費的同時，保證了水資源
的充足供給。因此，通過對比實驗證明，本文提出的礦井水
資源優化配置的方案更能夠滿足于人們日常生產、生活所需
水資源用量，同時為綠化建設提供有利條件，逬一步提高對
礦井水資源的綜合利用率，具有更高的應用價值。
圖2實驗組與對照組實驗結果對比圖
3結語
通過本文研究實現了對礦井水資源的優化配置，為礦山
企業的供水量提高提供幫助，但本文仍存在某些方便的不
足，因此在后續的研究中還將針對礦井水資源的合理配置逬
行更加深入的研究，利用水文信息管理加強對水文及地質資
料的管理，并深入開展采空區的積水水量和水質的探測及分
析研究。圏
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2020年勺月下 世界有色金屬209

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