礦井疏干水水量分析與計(jì)算

金 岳

(遼寧省觀音閣水庫(kù)管理局, 遼寧 本溪 117100)

礦井疏干水水量分析與計(jì)算

金 岳

(遼寧省觀音閣水庫(kù)管理局, 遼寧 本溪 117100)

本文結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目所在地區(qū)水資源條件，針對(duì)撫順熱電廠取用水要求，采用西露天礦礦井疏干水作為水源，按照97%保證率年排水量與逐日最小疏干水量?jī)煞N方法，分析計(jì)算礦井疏干水排水量，考慮損失與其他用水戶，計(jì)算了礦井疏干水可利用水量，并進(jìn)行了可靠性分析，為撫順熱電廠取用水提供了保證。

礦井疏干水； 排水量； 可利用量； 撫順熱電廠

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為確保撫順市城區(qū)居民冬季供暖安全，解決與城市發(fā)展相配套的集中供熱問題，緩解遼寧地區(qū)電力供應(yīng)緊張矛盾，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，加快東北社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐，建設(shè)撫順熱電項(xiàng)目，工程年生產(chǎn)取水量為797.6萬m3，日最大取水量為3.59萬m3。目前，渾河流域地表水開發(fā)利用程度已達(dá)到55%，已超過國(guó)際公認(rèn)的40%的警戒線，流域內(nèi)地下水開采率已達(dá)到117%，超過地下水可開采量。根據(jù)當(dāng)?shù)厮Y源開發(fā)利用條件和發(fā)展規(guī)劃，為了節(jié)約、保護(hù)和優(yōu)化配置當(dāng)?shù)氐乇硭Y源，熱電項(xiàng)目應(yīng)優(yōu)先使用城市污水和礦井疏干水。根據(jù)國(guó)家火電行業(yè)發(fā)展規(guī)劃及方針政策[1]，并結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目所在地區(qū)水資源條件，該工程采用西露天礦礦井疏干水作為水源。本文通過分析礦井疏干水水量，論證其可行性及可靠性。

1 水文地質(zhì)條件

西露天礦位于撫順市渾河南岸，由于煤礦開采需進(jìn)行礦坑疏干，使局部地下水位下降，形成一定范圍的人工流場(chǎng)，從而局部改變了地下水徑流方向，渾河補(bǔ)給地下水。西露天礦水文地質(zhì)條件是滲透性較強(qiáng)的第四系沖積層覆蓋于滲透性較差的裂隙基巖上，北部以渾河作為補(bǔ)給邊界，南部以西露天礦采場(chǎng)北幫邊坡作為排泄邊界，大氣降水、工業(yè)廢水、民用污水從不同方向滲入。西露天礦主要有三個(gè)含水層：第四系沖洪積孔隙潛水含水層；第三系基巖裂隙含水層；白堊系基巖裂隙含水層。

2 來水量及排水量分析

西露天礦礦區(qū)含水層的水文地質(zhì)特征及露天開采方式，決定了該礦區(qū)礦坑充水水源以渾河與古城子河的地表水、地下水和大氣降水為主。西露天礦現(xiàn)狀共有7座泵站，其中，直排泵站5座，分別是馬架子泵站、十五段泵站、九段泵站、+9泵站和+67泵站；井下泵站2座，分別是-75泵站、新老泵房。近21年間西露天礦的排水量呈現(xiàn)出一定的波動(dòng)，但排水量均大于2000萬m3/年，平均值為2544萬m3/年，排水量充足(見表1)。

表1 西露天礦21年排水總量統(tǒng)計(jì)

3 礦區(qū)排水量預(yù)測(cè)分析

西露天礦的地下水補(bǔ)給主要為側(cè)向補(bǔ)給，年補(bǔ)給量約為1419萬m3，若不進(jìn)行排水，將嚴(yán)重威脅西露天礦礦區(qū)邊坡的穩(wěn)定性，造成滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，威脅生產(chǎn)安全。而且，西露天礦疏干水排水量主要受降雨量及河流側(cè)向入滲補(bǔ)給量的影響，不受原煤產(chǎn)量的直接影響。

3.1 天然降水來水量與礦井排水量關(guān)系分析

根據(jù)資料,撫順地區(qū)豐水年20%的降雨量為881mm，平水年50%的降雨量為736mm，偏枯年75%的降雨量為631mm，對(duì)比實(shí)際降雨量(見表2)，可知2005年和2010年降雨量大于881mm，為豐水年；2006年和2008年降雨量大于736mm小于881mm，為平水年，2007年、2009年為偏枯水年，2011年為枯水年。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，西露天礦的排水總量受天然降雨來水量影響顯著，二者呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。而其他補(bǔ)水量主要為地下水補(bǔ)水量，從表3可以看出，枯水年的補(bǔ)水量以地下水為主，在2007年和2011年地下水補(bǔ)水量超過了降水來水量，2009年地下水補(bǔ)水量與降水來水量基本相等。

從多年平均看，以地下水為主的其他補(bǔ)水量占總補(bǔ)水量的42%～64%，枯水年里地下水補(bǔ)水占主導(dǎo)地位。

表2 2005—2011年降雨量分析

表3 西露天礦2005—2010年排水總量與降雨來水量的關(guān)系

3.2 97%保證率的年排水量計(jì)算

工業(yè)用水保證率為97%[2]，因此依據(jù)西露天礦歷年實(shí)際排水量數(shù)據(jù)計(jì)算97%保證率下的礦井排水量值。通過對(duì)西露天礦1991—2011年21年的排水資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，西露天礦多年平均年排水量為2544.7萬m3，2009年為排水量最少的一年，年排水量2004.3萬m3。經(jīng)P-Ⅲ曲線適線分析，采用Cv=0.14、Cs=2.5Cv，求得50%、75%、95%和97%頻率下的排水量。分析計(jì)算成果見表4。

表4 不同頻率排水量

經(jīng)分析,97%頻率下的排水量為1929.3萬m3，平均為52856.3m3/d。

3.3 逐日最小疏干水量分析

7個(gè)泵站2005—2011年的逐月日平均排水量統(tǒng)計(jì)情況見表5。該工程采暖期最大日用水量為15389m3，非采暖期最大日用水量為35890m3，由于電廠最大用水量發(fā)生在夏季的7—9月，其余月份均小于最大用水量，因此應(yīng)采用歷年7—9月的最小排水量分析電廠用水量的可靠性。由表5可見，西露天礦7—9月的排水量，7年間以2009年9月的日平均排水量最小，為55782.02m3。

表5 西露天礦7座泵站逐月日平均排水量 單位：m3

4 水量可靠性分析

由于西露天礦東西長(zhǎng)6.6km，九段泵站和十五段泵站位于西露天礦的東側(cè)，距離最西邊的馬架子泵站約5km，應(yīng)考慮其輸水損失。因?yàn)榫哦魏褪宥蔚呐潘空?座泵站排水總量的24%左右，輸水損失按3%計(jì)。琥珀紙業(yè)水預(yù)處理損失為8%。西露天礦的總排水量扣除輸水損失、預(yù)處理損失和某紙業(yè)有限責(zé)任公司用水，即為可利用水量。分別按照以下水量計(jì)算。

a.按最小日平均排水量計(jì)算。7座泵站非采暖期7—9月的最小日平均排水量，以2009年9月最小，為55782.02m3，扣除相對(duì)應(yīng)的自用水量14033m3/d，剩余量為41749m3/d，輸水損失為300.59m3/d，疏干水預(yù)處理損失為3315.8m3/d，紙廠的設(shè)計(jì)用疏干水量為306m3/d，則最小日平均可利用排水量為37826.61m3。按照電廠非采暖期的最大日用水量35890m3計(jì)算，尚余1936.61m3/d，可見按照7年來的最小日平均排水量計(jì)算，電廠用水完全可以滿足要求。

b.按97%保證率下的排水量計(jì)算。97%保證率下的年排水量，為1929.3萬m3，平均為52856.3m3/d，扣除97%頻率相對(duì)應(yīng)的自用水量12682.7m3/d，為40173.6m3/d。輸水損失為289.25m3/d，疏干水預(yù)處理損失為3190.75m3/d，紙廠的設(shè)計(jì)用疏干水量為306m3/d，則97%保證率下可利用排水量為36387.6m3/d。按照電廠非采暖期的最大日用水量35890m3計(jì)算，尚余497.6m3/d，可見按照97%保證率下的排水量核定，電廠用水也完全可以滿足要求。

5 結(jié) 論

按照7年排水量歷史資料的最小日平均排水量和97%保證率排水量進(jìn)行計(jì)算，電廠的可用水量分別為3.783萬m3/d和3.639萬m3/d，電廠最大日取水量為3.59萬m3/d，完全可以保證電廠的最大日用水量。因此，該工程疏干水水量是可靠的、有保證的，以疏干水作為水源也是可行的。

[1] 王淑梅.白山市中心區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)[J].水利建設(shè)與管理,2010(2):74-76.

[2] 李玉濤,林衛(wèi)東.新鄭市淺層地下水資源研究[J].水資源開發(fā)與管理,2015(2):65-68.

Analysis and calculation of mine drainage water quantity

JIN Yue

(LiaoningGuanyingeReservoirAdministration,Benxi117100,China)

In the paper, water resources condition in the construction project location is combined. Xilutian mine drainage water is adopted as a water source aiming at water consumption requirement of Fushun thermal power plant. Two methods of 97% assurance rate annual displacement and day-by-day minimum drainage water quantity are adopted for analyzing and calculating mine drainage water displacement. Loss and other water users are considered for calculating available water quantity of mine drainage water. The reliability thereof is analyzed to provide guarantee for water acquisition of Fushun thermal power plant.

mine drainage water; displacement; availability; Fushun thermal power plant

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.01.021

TV213

A

2096-0131(2017)01- 0073- 04