矿井(坑)涌水量计算

涌水量计算方法：类比法；解析法；数值法；统计学方法
1．潜水完整井涌水量计算
潜水完整井是指井筒揭露了整个潜水含水层，并一直打到含水层隔水底板（图10-33）。

其涌水量计算
公式为：
式中Q——井筒涌水量，m3/d；
K——含水层渗透系数，m/d；
H——静止水位高度（对潜水完整井即潜水含水层厚度），m；
h——动水位至含水层底面的距离为动水位高度（h=H-s）,m；
s——水位降低值，m；
R——地下水降落范围，即影响半径，m；
r——井筒半径，m。

2.自流水完整井涌水量计算
自流水完整井是指井筒揭露了整个承压水含水层，并一直打到含水层底板隔水层（图10-34）。

其涌水
量计算公式为：
式中M——自流水含水层厚度,m。

井筒涌水量计算公式中参数R 的确定
计算影响半径R的公式有理论公式和经验公式两种
理论公式为：
潜水
承压水
经验公式
潜水——承压水
自流水
水平巷道涌水量的预测方法
通常水平巷道在排水初期，统一的降落漏斗未形成之前，可用下列公式计算其用水量。

（1）潜水完整水平巷道涌水量计算公式
式中K——渗透系数，m/d
B——巷道长度，m。

自流水完整水平巷道涌水量计算公式
采区或采面涌水量计算
例如，某一采区在承压含水层之下开拓，其平面形状近似正方形（图10-39）。

由于在煤层开采过程中，水位降低到隔水
顶以下，所以涌水量计算公式为：
(计算影响半径的经验公式，K单位为m/d)；M、H、K 可在勘探报告中查找到；h 值取零。

矿井正常涌水量和最大涌水量矿井正常涌水量和最大涌水量矿井涌水是煤炭生产中的重要问题，对矿井的安全生产和经济效益都有着直接影响。

涌水的情况虽然不可预见，但是我们可以通过对矿井的控制和管理，从而实现最小化涌水损失的目标。

因此，在了解矿井正常涌水量和最大涌水量之前，我们需要先深入了解涌水的原因和涌水管理的措施。

涌水是由于矿井地质、水文地质条件和煤炭开采过程中的操作失误或施工水平不高等原因，使地下水源趋向矿井工作面，从而溢流矿工面上地面或库房里，引起矿井（采区）水位上升以及地表降水的过程。

因此，在煤矿生产过程中，要充分了解矿井的地下水流规律、定量掌握矿井及周围水文地质信息，以及制定科学、合理的涌水防治措施和应急预案，最大限度地控制涌水发生和涌水损失。

煤矿正常涌水量和最大涌水量是矿井地下水开采、运输过程中的两个重要指标，也是煤矿安全生产的重点指标之一。

正常涌水量指矿井的日平均涌水量，以及日、月、年等时间段内的涌水情况。

它是煤矿生产过程中的一个稳态变量，能够代表矿井的水文地质条件和矿井地下水导流、入渗、排泄过程的特征。

正常涌水量的大小和矿井的水文地质条件、矿井的水文地学结构、煤层自然裂隙条件以及采矿方法、维护质量有关。

不同矿井的正常涌水量有着非常大的差异，为了安全开采和高效经济地利用矿井水资源，必须根据实际情况制定调控计划，并且在生产过程中经常对其进行实时监测和分析。

最大涌水量指矿井能够承受的最大涌水量，是评估矿井涌水防治设施强度和施工安全的重要参数。

它的大小与矿井地质、矿井开采方式、矿井水文地质特征以及地质构造有关。

一般情况下，最大涌水量的估计需要通过水文地质勘探和试采工作得出，比较消耗资源和精力。

因此，在实际施工中，为了确保生产安全和经济效益，通常采取综合措施来对矿井涌水进行防治。

例如，在生产过程中采取钻孔排水、隔水放爆、密闭施工、提高冲积层厚度等措施来控制涌水量。

同时，给予矿工相关涌水知识的培训，以及完善的应急预案，也都是涌水控制工作中不可缺少的环节。

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）。

计算公式一、矿山服务年限计算 N=)1(e A Q -⋅η （a ） 式中：N —矿山服务年限 （a ）；Q —设计利用储量 万t ；η—矿石回采率 %；（地下开采80%-90%，露天开采85%-95%）A —矿山年产量 万t/a ；e —废石混入率 %；（地下开采10%，露天开采5%）二、矿山生产能力计算1、按采矿工程延深速度验证确定矿山生产能力（露天） A=)1(e H V P -⋅⋅η （a ） 式中：A —矿山生产能力 万t/a ；P —水平分层平均矿量 万t ；V —采矿工程年延深速度 m/a ；η—矿石回收率 %；H —阶段高度 m ；e —废石混入率 %；2、根据矿山开采年下降速度计算和验证矿山生产能力（地下开采） A=βαγ-⋅⋅⋅1S V K 1·K 2·E （万t ） 式中：A —矿山年生产能力 万t/a ；V—回采工作面下降速度m/a；(浅孔留矿为10-25 m/a) S—矿体开采面积m2；γ—矿石体重t/m3；α—矿石回收率%；（80%-90%）β—废石混入率%；（10%-20%）E—地质影响系数（0.7-0.9）；K1—矿体倾角修正系数K2—矿体厚度修正系数（0.8-1.2）3、矿山生产能力计算（地下开采）A=Z EKQN-⋅⋅⋅1（万t/a）式中：A—矿山生产能力万t/a；Q—矿块生产能力万t/a；N—分布矿块数个；K—矿块利用系数（0.1-0.4）；E—地质影响系数（0.7-0.9）；Z—废石混入率（10%-20%）；4、露天矿总生产能力计算Aα=A(1+n s）=Ak+nsAk （万t/a）式中：Aα—年矿岩总生产能力t/a；A—年矿石生产能力t/a；n s—生产剥采比t/t；5、露天矿可能达到的生产能力A=N·n·Q （t/a）式中：A —露天矿矿石年产量 t/a ；Q —挖掘机生产能力 t/a ；n —同时工作的采矿阶段数N —一个阶段可布置的挖掘机数 （汽车运输为1-2）； N=oL L L —一个台阶的矿石工作线长度 m ；L o —一台挖掘机占用的工作线长度 m ；6、根据矿石储量估算露天矿生产能力 A=LQ L=0.2千Q式中：A —矿山年生产能力 t/a ；Q —境界内矿石储量 t ；L —矿山寿命 a ；三、矿井需风量、负压计算1）风量计算①按井下同时工作的最多人数计算Q=qN m 3/min式中：Q —矿井需风量 m 3/min ；q —每人用风量 4m 3/min ；N —最多入井人数 人；②按矿井各地点实际需要风量的总和计算a 、采场需风量1°按排除采场炮烟计算Q1=A·25 m3/min式中：Q1—按排除采场炮烟所需的风量m3/min；A—每次爆破使用的最大炸药量kg；25—每kg炸药爆破后需风量2°按排尘风速计算Q1=V·S式中：Q1—按采场排尘所需的风量m3/min；V—“规程”规定风速取0.25m/sS—采场通风断面积m3b、掘进工作面需风量1°按一次爆破的最大炸药量计算Q z=25A m3/min2°按生产过程中最多人数计算Q z=Qn m3/min3°按排尘风速计算Q z=V·S m3/minc、硐室需风量Q3=40m3/min～80m3/mind、矿井各地点用风量总和为Q总=ΣQ1+ΣQ2+ΣQ3③最终矿井风量的确定Q=KQ总m3/min式中：K—为风量备用系数（K=1.1-1.25）2）负压计算H=RQ2 PaR=3S LP⋅⋅γ式中：H—矿井通风摩擦阻力PaR—矿井通风摩擦阻力Q—矿井风量m3/sγ—巷道通风摩擦阻力系数P—巷道周长mL—巷道长度m四、矿井涌水量计算1、露天采坑最大降雨时涌水量计算Q max=H p·F·φ′/1000式中：Q max—最大降雨时露天采坑的涌水量m3/dH p—设计频率暴雨量mmφ′—暴雨地表径流系数（0.5-0.9）F—入渗区汇水面积m22、露天采坑正常降雨涌水量计算Q m=H·F·φ/1000式中：Q m—正常降雨涌水量m3/dH—平均及降雨量mmF—机械排水担负的汇水面积m2φ—正常降雨地表径流系数直（0.3-0.5）3、用稳定流解析法（大井法）按潜水含水层计算矿井涌水量 Q=)()2(366.1rR eg S S H K - 式中：Q —竖井成矿坑的涌水量 m 3/dH —潜水含水层厚度 mK —渗透系数 m/dS —水位降深 mR —影响半径 mr —竖井半径成矿坑引用半径 m矿坑引用半径r 的确定：当开采范围为不规则形状时 r=πF当天采范围为矩形时 r=4b a + F —为开采面积α、b —分别为开采范围的长度和宽度五、排土场计算1、排土场所需容积V y =V s ·K s /(1+Kc)式中：V y —排土场设计的有效容积 m 3V s —剥离岩土的实系数 m 3K s —岩土的松散系数 m 3K c —岩土的下沉率（%） （7%-15%）2、排土场的设计总容积V=K 1·V y m 3式中：V—排土场的设计总容积m3V y—排土场的设计容积m3K1—容积富余系数（1.02-1.05）六、采场采出矿石品位计算α12=（1-γ）d2式中：α12—采区采出矿石品位%（或g/t）γ—废石混入率%d2—采区矿石地质平均品位%（或g/t）七、主要设备生产能力计算1、潜孔钻机台班生产能力计算V b=0.6·υ·T b·η式中：V b—潜孔钻机台班生产能力m/台·班T b—潜孔钻机每班工作时间minη—潜孔钻机时间利用系数（0.6-0.4）υ—潜孔钻机钻进进度cm/minV b一般为15-32m/台·班上式中机械钻速可近似的用下式表示①V=-4ank/πD²E式中a-冲击功（kg/m）；n-冲击频率（次/min）D-钻孔直径（cm）；E-岩石凿碎功比耗（kg.m/cm³）;k-冲击能利用系数，0.6-0.8.②v=3.75Pn/Df（cm/min）P-轴压（t）；n-钻头钻速（r/min）；D-钻头直径；f-岩石坚固性系数。

矿井常用涌水量观测法
矿井涌水量观测方法很多,但由于一些客观原因,为了便于操作通常采
用以下几种观测方法：
1量桶容积法
:
b———巷道内自由水面长度,m。

3水泵排量法
利用水泵实际排水量和水泵运转时间,来计算涌水量
Q=水泵铭牌排水量×实际效率×开动时间×台数
式中Q—涌水量,m3·d-1。

4浮标测流法
采用水面浮标的流水沟道地段及实测断面应符合下列要求:
(1)沟道顺直,沟床地段规则完整,长度为3-5倍的沟宽。

(2)水流均匀平稳,无旋涡及回流。

(1)(中断
(2)
(3),可酌
(4)
次,
Kf———断面浮标系数,据经验数值一般介于0.6~0.8;
Vf———虚流速,即Vf=L/t计算时采用浮标平均流速,m·s-1;
L———上、下两断面的间距,m;
t———所选有效浮标的平均历时,s;
F———过水断面面积,m2。

F t H H Q ⋅-=21（5）水仓水位法
涌水量即可用下式计算：
式中Q —涌水量，m 3/min ；
H1—停泵时水仓水位，m ；
H2—停泵时间t 时水仓水位，m ；
F —水仓底面积，m 2。

t —水仓水位从H1上升到H2所需的时间，min 。

采用大井法预测某矿矿坑涌水量矿坑涌水是关系到矿井能否安全、正常地生产，准确预测矿坑涌水量是矿区水文地质工作的核心问题之一。

通过广泛调查矿区的水文地质情况，从水文地质条件、地下水补给、径流、排泄条件、充水情况等方面研究了影响矿区地下水涌水量的因素。

结合抽水试验资料，运用“大井法”公式计算了矿区矿坑涌水量，并针对计算结果及开采条件对安全开采提出了建议，从而作为矿山防治水措施的选择和施行的参考依据。

标签：水文地质条件;矿坑涌水量;大井法1 矿区自然概况矿区地处滇东南岩溶高原中部，地形坡度较平缓，属中低山浅-中切割地貌，总的地势是北西高，南东及北东低。

区内属北亚热带高原季风气候，年平均气温13.5℃，年降水最911.5-1272.6mm，由于降水不均及岩溶渗漏，地表干旱特征明显。

区内地表水系不发育，沟谷多呈近南北向及北东向。

2 矿区水文地质条件2.1含水层特征矿区内揭露的地层主要有：第四系（Q）、下第三系（古近系）（E）、三叠系中统法郎组（T2f）、三叠系上统鸟格组（T3n）、三叠系中统个旧组（T2g）等。

各地层水文地质特征如下：a、第四系187********（Q）松散堆积物孔隙含（透）水层分布于山间凹地、山坡地带和沟谷两侧以及岩溶漏斗和岩溶洼地中，主要由粘土组成，虽然残坡积层透水性较好，属透水层，但分布面积较小，储水量有限，对开采无影响。

b、碎屑岩类风化裂隙含水层下第三系（E）：沿含矿带的南边大面积分布，主要岩性为泥岩、细砂岩及砾岩，砾岩泥质胶结。

赋存少量节理裂隙水，单泉出水量小于0.01L/S，对矿床开采无影响，为弱含水层。

三叠系上统鸟格组（T3n）：中厚层粉细砂岩与页岩互层，含贫乏风化裂隙水，对矿床开采无影响，为弱含水层。

c、三叠系中统法郎组（T2f）基岩裂隙含水层根据地下水赋存情况及矿体赋存情况，将本层分为上中下三部：上部，为矿体顶板，是矿体直接充水含水层，主要赋存在三叠系中统法郎组T2f53及T2f6地层中。

浅谈大井法在矿山涌水量计算中的使用宁凤娟（贵州省有色金属和核工业地质勘查局二总队，贵州　六盘水　５５３０００）摘 要：近年来，矿山涌水导致的危害人民财产安全的事件时有发生，为保障矿产资源开采过程中的安全，要事先做好矿山涌水量的预测，同时，涌水量预测也是矿区开采技术条件章节任务中的一方面。

大井法是矿井涌水量计算中一种十分有效的方式，利用这一方法辅助涌水量的计算，为矿井作业提供了重要的参考。

基于此，本文以某矿井作为研究对象，浅谈了大井法在涌水量计算方面的使用，对实际的矿井作业具有重要的指导意义。

关键词：大井法；矿井涌水量；使用中图分类号：ＴＤ７４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）２３－０１５１－２The application of large well method in the calculation of mine water inflowNING Feng-juan（２　Ｃｏｒｐｓ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ　Ｍｅｔａｌｓ　ａｎｄ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，　Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ　５５３０００，　Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，　ｔｈｅ　ｈａｚａｒｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｐｅｏｐｌｅ＇ｓ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｍｉｎｅ　ｗａｔｅｒ　ｇｕｓｈｅｒ　ｏｃｃｕｒｓ　ｆｒｏｍ　ｔｉｍｅ　ｔｏ　ｔｉｍｅ．　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，　ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｏ　ｄｏ　ｗｅｌｌ　ｉｎ　ａｄｖａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｆｌｏｗ．　Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，　ｔｈｅ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｆｌｏｗ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔａｓｋｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｈａｐｔｅｒ　ｏｆ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．　Ｔｈｅ　ｌａｒｇｅ　ｗｅｌｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ａ　ｖｅｒｙ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｗａｙ　ｔｏ　ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｆｌｏｗ．　Ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ａｓｓｉｓｔ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｆｌｏｗ　ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｍｉｎｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ，　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｔａｋｅｓ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｍｉｎｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｂｊｅｃｔ，　ａｎｄ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ　ｗｅｌｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｆｌｏｗ，　ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｇｕｉｄｉｎｇ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｍｉｎｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Keywords: Ｂｉｇ　ｗｅｌｌ　ｍｅｔｈｏｄ；　Ｍｉｎｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｆｌｏｗ；　ｕｓｅ我们平时工作中，在矿山储量核实、开采设计方案、详查设计方案等方面，均要对矿山进行水文地质调查工作，预测矿坑涌水量，为矿床开采提供设计依据，它对选择采矿方法，确定排水设备能力和排水方案、制定探水防水措施都有着重要的意义。

矿井防治水文常用计算公式目录一、突水系数公式： (1)二、底板安全隔水层厚度(斯列沙辽夫公式)： (2)三、防水煤柱经验公式： (2)四、老空积水量估算公式： (3)五、明渠稳定均匀流计算公式： (4)六、矿井排水能力计算公式： (4)㈠矿井正常排水能力计算： (4)㈡抢险排水能力计算： (5)㈢排水扬程的计算： (5)㈣排水管径计算： (5)㈤排水时间计算： (6)㈥水仓容量： (6)七、矿井涌水量计算： (6)八、矿井水文点流量测定计算方法： (7)㈠容积法： (7)㈡淹没法： (7)㈢浮标法： (7)㈣堰测法： (7)九、浆液注入量预算公式： (8)十、常用注浆材料计算公式及参数： (9)㈠普通水泥主要性质： (9)㈡水泥浆配制公式： (9)㈢水玻璃浓度 (10)㈣粘土浆主要参数： (10)十一、钻探常用计算公式： (10)十二、单孔出水量估算公式： (11)十三、注浆压力计算公式： (11)十三、冒落带导水裂隙带最大高度经验公式表 (12)十四、煤层底板破坏深度计算公式 (12)十五、巷道洞室围岩塑性破坏圈厚度计算 (14)一、突水系数公式：㈠定义：每米有效隔水层厚度所能承受的最大水压值。

㈡公式：Ts＝P/(M-Cp-Dg)式中：Ts—突水系数（MPa/m）；P—隔水层承受的水压（MPa）；M—底板隔水层厚度（m）；Cp—采矿对底板隔水层的扰动破坏深度（m）；Dg—隔水层中危险导高（m）。

㈢公式主要用途：1.确定安全疏降水头；2.反映工作面受水威胁程度。

富水区或底板受构造破坏块段Ts大于0.06MPa/m；正常块段大于0.1MPa/m为受水威胁。

㈣参数取值依据：Ts—常用工作面最大突水系数。

一般按工作面最高水压，最薄有效隔水层厚度计算，或者对工作面分块段计算最大突水系数，取最大一个值作为工作面的最大突水系数。

P—最大水压的取值，一般根据工作面内或附近井下或地面钻孔观测水位与工作面最低标高计算而得，水压值计算至含水层顶面。

计算公式一、矿山服务年限计算N= Q（a）A(1e)式中： N—矿山服务年限（a）；Q—设计利用储量万t；η—矿石回采率%；（地下开采80%-90%，露天开采85%-95%）A —矿山年产量万t/a；e —废石混入率%；（地下开采10%，露天开采5%）二、矿山生产能力计算1、按采矿工程延深速度考证确立矿山生产能力（露天）A= P V（a）H (1e)式中： A—矿山生产能力万t/a；P—水均分层均匀矿量万t；V —采矿工程年延深速度m/a ；η—矿石回收率%；H —阶段高度m；e—废石混入率%；2、依据矿山开采年降落速度计算和考证矿山生产能力（地下开采）V S K ·K ·E（万t）A=1 1 2式中： A—矿山年生产能力万t/a；V—回采工作面降落速度m/a ；( 浅孔留矿为 10-25 m/a) S —矿体开采面积m 2；—矿石体重t/m 3；α—矿石回收率% ；（80%-90%）β—废石混入率% ；（10%-20%）E—地质影响系数（）；K1—矿体倾角修正系数K2—矿体厚度修正系数（）3、矿山生产能力计算（地下开采）A=NQKE （万 t/a ）1 Z式中： A—矿山生产能力万 t/a ；Q—矿块生产能力万 t/a ；N—散布矿块数个；K—矿块利用系数（）；E—地质影响系数（）；Z—废石混入率（10%-20%）；4、露天矿总生产能力计算Aα =A(1+n s）=Ak+nsAk（万t/a）式中： Aα—年矿岩总生产能力t/a；A—年矿石生产能力t/a；n s—生产剥采比t/t；5、露天矿可能达到的生产能力A=N·n· Q（t/a）式中： A—露天矿矿石年产量t/a；Q—发掘机生产能力t/a；n—同时工作的采矿阶段数N—一个阶段可部署的发掘机数（汽车运输为1-2）；LN=L oL—一个台阶的矿石匠作线长度m ；L o—一台发掘机占用的工作线长度m；6、依据矿石储量估量露天矿生产能力QA=LL=千Q式中： A—矿山年生产能力t/a；Q—境地内矿石储量t；L—矿山寿命a；三、矿井需风量、负压计算1）风量计算①按井下同时工作的最多人数计算Q=qN m3/min式中： Q—矿井需风量m3/min；q—每人用风量4m3/min；N—最多入井人数人；②按矿井各地址实质需要风量的总和计算a、采场需风量1°按清除采场炮烟计算Q1=A·25 m3/min式中： Q1—按清除采场炮烟所需的风量m 3/min ；A—每次爆破使用的最大炸药量kg ；25—每 kg 炸药爆破后需风量2°按排尘风速计算Q1=V·S式中： Q—按采场排尘所需的风量m 3 /min ；1V—“规程”规定风速取 0.25m/sS—采场通风断面积m 3b、掘进工作面需风量1°按一次爆破的最大炸药量计算Q z=25A m 3 /min2°按生产过程中最多人数计算Q z=Qn m 3 /min3°按排尘风速计算Q z=V·S m 3 /minc、硐室需风量3 3Q3=40m/min ～ 80m/mind、矿井各地址用风量总和为Q总 =ΣQ1+ΣQ2+ΣQ3③最后矿井风量确实定3Q=KQ总m/min式中： K—为风量备用系数（ K=）2）负压计算2H=RQ PaP LR=S3式中： H—矿井通风摩擦阻力PaR—矿井通风摩擦阻力Q—矿井风量m3/s—巷道通风摩擦阻力系数P —巷道周长mL—巷道长度m四、矿井涌水量计算1、露天采坑最大降雨时涌水量计算Q max=H p·F·φ′/1000式中： Q max—最大降雨时露天采坑的涌水量m3/dH p—设计频次暴雨量mmφ ′—暴雨地表径流系数（）2 F—入渗区汇水面积m2、露天采坑正常降雨涌水量计算Q m=H·F·φ /1000式中： Q m—正常降雨涌水量m3/dH—均匀及降雨量mmF —机械排水担负的汇水面积m 2φ—正常降雨地表径流系数直（）3、用稳固流分析法（大井法）按潜水含水层计算矿井涌水量Q=1.366K ( 2H S)SRr式中： Q—竖井成矿坑的涌水量m3/dH —潜水含水层厚度mK—浸透系数m/dS—水位降深mR—影响半径mr —竖井半径成矿坑引用半径m矿坑引用半径r 确实定：当开采范围为不规则形状时r= Fa b当日采范围为矩形时r=4F—为开采面积α、 b—分别为开采范围的长度和宽度五、排土场计算1、排土场所需容积V y=V s·K s/ (1+Kc)式中： V—排土场设计的有效容积m 3y3V s—剥离岩土的实系数m3K s—岩土的松懈系数mK c—岩土的下沉率（ %）（7%-15%）2、排土场的设计总容积3式中： V—排土场的设计总容积m 33V y—排土场的设计容积mK1—容积充裕系数（）六、采场采出矿石品位计算1α2=（1-γ）d21式中：α 2—采区采出矿石品位% （或 g/t ）γ—废石混入率%d2—采区矿石地质均匀品位% （或 g/t ）七、主要设施生产能力计算1、潜孔钻机台班生产能力计算V b=·υ· T b·η式中： V b—潜孔钻机台班生产能力m/台·班T b—潜孔钻机每班工作时间minη—潜孔钻机时间利用系数（）υ—潜孔钻机钻进进度cm/minV b一般为 15-32m/台·班上式中机械钻速可近似的用下式表示①V=-4ank/ π D2 E式中 a- 冲击功（ kg/m）；n- 冲击频次（次 /min ）D-钻孔直径（ cm）；E- 岩石凿碎功比耗（ cm3 ） ;k- 冲击能利用系数，（cm/min）P- 轴压（ t ）；n- 钻头钻速（ r/min ）；D-钻头直径；f- 岩石牢固性系数。

附 录 A（资料性附录）矿井涌水量评价常用方法及公式A.1 比拟法A.1.1 富水系数法aP Q K P = ...................................... (A.1)11p Q K P = ...................................... (A.2) 式中：Q ——新矿井预计涌水量，单位为立方米（m 3）；K p ——富（含）水系数，单位为立方米每吨（m 3/t ）；P ——新矿井设计产量，单位为吨（t ）；Q 1——生产矿井年涌水量，单位为立方米（m 3）；P 1——生产矿井年产煤量，单位为吨（t ）。

a 式中的涌水量和产煤量均是同一一定时间内的。

A.1.2 矿井单位涌水量比拟法当矿井涌水量增长幅度与开采面积、水位降深呈直线比例的情况下：1Q q FS = ...................................... (A.3)1111Q q F S = ...................................... (A.4) 当矿井涌水量增长幅度与开采面积、水位降深不呈直线比例时:Q Q =(A.3) 式中：Q ——新矿井预计涌水量，单位为立方米每秒（m 3/s ）；q 1——生产矿井单位涌水量，单位为每秒（s -1）；F ——新矿井设计开采面积，单位为平方米（m 2）；S ——新矿井设计水位降深，单位为米（m ）；Q 1——生产矿井总涌水量，单位为立方米每秒（m 3/s ）；F 1——生产矿井开采面积，单位为平方米（m 2）；S 1——生产矿井水位降深，单位为米（m ）；m 、n ——地下水流态系数，根据两年以上生产矿井涌水量采用最小二乘法或图解法求得。

A.1.3 相关关系分析法a) 当生产矿井涌水量与两个影响因素存在直线关系时，采用下述三元直线相关数学表示式预算新井矿井涌水量（Q ）：01122Q b b x b x =++ .................................. (A.4)式中：x 1 、x 2——影响矿井涌水量的二个因素变量；b 1 、b 2——称为Q 对x 1 、x 2的回归系数。

任务十六矿坑（井）涌水量预测五、矿坑涌水量预测——大井法（一）大井法的原理和适用条件大井法是矿坑涌水量预测解析法的一种，是矿坑涌水量预测最常用的方法。

大井法：将坑道系统看成一个面积与之相等、半径为r的等效的理想“大井”，整个坑道系统的涌水量，就相当于大井的涌水量，即可采用井流公式预测矿坑涌水量。

大井法适用于矿坑坑道系统近于等轴或长方形分布，充水含水层均质、各向同性、边界形状规则，含水层原始条件及水文地质参数数据查明的矿坑。

（二）计算方法、步骤1、确定大井半径r0(1)大井半径确定若矿井巷道系统及采区接近于等轴形，即采区长/宽≤2，则大井半径r0=(F/π)1/2 若矿井巷道系统及采区近于长条形，即采区长/宽＞2，则大井半径r0=P/2πF——矿坑巷道系统分布范围面积P——矿坑矿坑巷道系统分布范围周长(2)引用半径确定引用半径R0：是大井中心到矿坑疏干排水降落漏斗边缘的距离。

1引用半径R0 =r0+RR——疏干影响半径（潜水含水层R=2S（HK）^1/2；承压含水层R=10SK^1/2）2、确定水文地质模型依据边界类型确定水文地质模型，模型类型有：无限含水层承压含水层稳定井流、无限含水层潜水含水层稳定井流；有界含水层承压含水层稳定井流、有界含水层潜水含水层稳定井流。

理想化边界类型条件系数如下图。

23、矿坑涌水量计算两种情况：一是潜水充水层矿坑涌水量计算；二是承压转无压矿坑涌水量计算。

（1）潜水充水层矿坑涌水量计算例1：某在建矿井，开采石炭系下统测水组C1c煤层，产状平缓，倾角8-12°。

设计开采最低标高至-50m，设计开采区（近似正方形）平面积31400m2。

据勘探资料，矿井充水水源为上覆测水组C1c和梓门桥组C1z岩溶裂隙潜水，含水层厚100m，渗透系数0.25m/d。

预测矿井涌水量。

（2）承压转无压矿坑涌水量计算3。

计算公式一、矿山服务年限计算)1(e A Q -⋅η （a ） 式中：N —矿山服务年限 （a ）；Q —设计利用储量 万t ；η—矿石回采率 %；（地下开采8090%，露天开采8595%） A —矿山年产量 万；e —废石混入率 %；（地下开采10%，露天开采5%）二、矿山生产能力计算1、按采矿工程延深速度验证确定矿山生产能力（露天） )1(e H V P -⋅⋅η （a ） 式中：A —矿山生产能力 万；P —水平分层平均矿量 万t ；V —采矿工程年延深速度 ；η—矿石回收率 %；H —阶段高度 m ；e —废石混入率 %；2、根据矿山开采年下降速度计算和验证矿山生产能力（地下开采） βαγ-⋅⋅⋅1S V K 1·K 2·E （万t ） 式中：A —矿山年生产能力 万；V —回采工作面下降速度 ；(浅孔留矿为10-25 m)S—矿体开采面积m2；γ—矿石体重3；α—矿石回收率%；（8090%）β—废石混入率%；（1020%）E—地质影响系数（0.7-0.9）；K1—矿体倾角修正系数K2—矿体厚度修正系数（0.8-1.2）3、矿山生产能力计算（地下开采）Z EKQN-⋅⋅⋅1（万）式中：A—矿山生产能力万；Q—矿块生产能力万；N—分布矿块数个；K—矿块利用系数（0.1-0.4）；E—地质影响系数（0.7-0.9）；Z—废石混入率（1020%）；4、露天矿总生产能力计算Aα(1）（万）式中：Aα—年矿岩总生产能力；A—年矿石生产能力；—生产剥采比；5、露天矿可能达到的生产能力·n·Q （）式中：A—露天矿矿石年产量；Q —挖掘机生产能力 ；n —同时工作的采矿阶段数N —一个阶段可布置的挖掘机数 （汽车运输为1-2）； oL L L —一个台阶的矿石工作线长度 m ；—一台挖掘机占用的工作线长度 m ；6、根据矿石储量估算露天矿生产能力LQ 0.2千Q式中：A —矿山年生产能力 ；Q —境界内矿石储量 t ；L —矿山寿命 a ；三、矿井需风量、负压计算1）风量计算①按井下同时工作的最多人数计算m 3式中：Q —矿井需风量 m 3；q —每人用风量 4m 3；N —最多入井人数 人；②按矿井各地点实际需要风量的总和计算a 、采场需风量1°按排除采场炮烟计算Q1·25 m3式中：Q1—按排除采场炮烟所需的风量m3；A—每次爆破使用的最大炸药量；25—每炸药爆破后需风量2°按排尘风速计算Q1·S式中：Q1—按采场排尘所需的风量m3；V—“规程”规定风速取0.25mS—采场通风断面积m3b、掘进工作面需风量1°按一次爆破的最大炸药量计算25A m32°按生产过程中最多人数计算m33°按排尘风速计算·S m3c、硐室需风量Q340m3～80m3d、矿井各地点用风量总和为Q总=ΣQ1+ΣQ2+ΣQ3③最终矿井风量的确定总m3式中：K—为风量备用系数（1.1-1.25）2）负压计算23 S LP⋅⋅γ式中：H—矿井通风摩擦阻力R—矿井通风摩擦阻力Q—矿井风量m3γ—巷道通风摩擦阻力系数P—巷道周长mL—巷道长度m四、矿井涌水量计算1、露天采坑最大降雨时涌水量计算·F·φ′/1000式中：—最大降雨时露天采坑的涌水量m3—设计频率暴雨量φ′—暴雨地表径流系数（0.5-0.9）F—入渗区汇水面积m22、露天采坑正常降雨涌水量计算·F·φ/1000式中：—正常降雨涌水量m3H—平均与降雨量F—机械排水担负的汇水面积m2φ—正常降雨地表径流系数直（0.3-0.5）3、用稳定流解析法（大井法）按潜水含水层计算矿井涌水量)()2(366.1rR eg S S H K - 式中：Q —竖井成矿坑的涌水量 m 3H —潜水含水层厚度 mK —渗透系数S —水位降深 mR —影响半径 mr —竖井半径成矿坑引用半径 m矿坑引用半径r 的确定：当开采范围为不规则形状时πF 当天采范围为矩形时4b a + F —为开采面积α、b —分别为开采范围的长度和宽度五、排土场计算1、排土场所需容积·(1)式中：—排土场设计的有效容积 m 3—剥离岩土的实系数 m 3—岩土的松散系数 m 3—岩土的下沉率（%） （715%）2、排土场的设计总容积1· m 3 式中：V —排土场的设计总容积 m 3—排土场的设计容积m3K1—容积富余系数（1.02-1.05）六、采场采出矿石品位计算α12=（1-γ）d2式中：α12—采区采出矿石品位%（或）γ—废石混入率%d2—采区矿石地质平均品位%（或）七、主要设备生产能力计算1、潜孔钻机台班生产能力计算0.6·υ··η式中：—潜孔钻机台班生产能力台·班—潜孔钻机每班工作时间η—潜孔钻机时间利用系数（0.6-0.4）υ—潜孔钻机钻进进度一般为15-32m/台·班上式中机械钻速可近似的用下式表示①4πD²E式中冲击功（）；冲击频率（次）钻孔直径（）；岩石凿碎功比耗（³）;冲击能利用系数，0.6-0.8.②3.75（）轴压（t）；钻头钻速（）；钻头直径；岩石坚固性系数。

计算公式一、矿山服务年限计算 N=)1(e A Q -⋅η （a ） 式中：N —矿山服务年限 （a ）；Q —设计利用储量 万t ；η—矿石回采率 %；（地下开采80%-90%，露天开采85%-95%）A —矿山年产量 万t/a ；e —废石混入率 %；（地下开采10%，露天开采5%）二、矿山生产能力计算1、按采矿工程延深速度验证确定矿山生产能力（露天） A=)1(e H V P -⋅⋅η （a ） 式中：A —矿山生产能力 万t/a ；P —水平分层平均矿量 万t ；V —采矿工程年延深速度 m/a ；η—矿石回收率 %；H —阶段高度 m ；e —废石混入率 %；2、根据矿山开采年下降速度计算和验证矿山生产能力（地下开采） A=βαγ-⋅⋅⋅1S V K 1·K 2·E （万t ） 式中：A —矿山年生产能力 万t/a ；V—回采工作面下降速度m/a；(浅孔留矿为10-25 m/a) S—矿体开采面积m2；γ—矿石体重t/m3；α—矿石回收率%；（80%-90%）β—废石混入率%；（10%-20%）E—地质影响系数（0.7-0.9）；K1—矿体倾角修正系数K2—矿体厚度修正系数（0.8-1.2）3、矿山生产能力计算（地下开采）A=Z EKQN-⋅⋅⋅1（万t/a）式中：A—矿山生产能力万t/a；Q—矿块生产能力万t/a；N—分布矿块数个；K—矿块利用系数（0.1-0.4）；E—地质影响系数（0.7-0.9）；Z—废石混入率（10%-20%）；4、露天矿总生产能力计算Aα=A(1+n s）=Ak+nsAk （万t/a）式中：Aα—年矿岩总生产能力t/a；A—年矿石生产能力t/a；n s—生产剥采比t/t；5、露天矿可能达到的生产能力A=N·n·Q （t/a）式中：A —露天矿矿石年产量 t/a ；Q —挖掘机生产能力 t/a ；n —同时工作的采矿阶段数N —一个阶段可布置的挖掘机数 （汽车运输为1-2）； N=oL L L —一个台阶的矿石工作线长度 m ；L o —一台挖掘机占用的工作线长度 m ；6、根据矿石储量估算露天矿生产能力 A=LQ L=0.2千Q式中：A —矿山年生产能力 t/a ；Q —境界内矿石储量 t ；L —矿山寿命 a ；三、矿井需风量、负压计算1）风量计算①按井下同时工作的最多人数计算Q=qN m 3/min式中：Q —矿井需风量 m 3/min ；q —每人用风量 4m 3/min ；N —最多入井人数 人；②按矿井各地点实际需要风量的总和计算a 、采场需风量1°按排除采场炮烟计算Q1=A·25 m3/min式中：Q1—按排除采场炮烟所需的风量m3/min；A—每次爆破使用的最大炸药量kg；25—每kg炸药爆破后需风量2°按排尘风速计算Q1=V·S式中：Q1—按采场排尘所需的风量m3/min；V—“规程”规定风速取0.25m/sS—采场通风断面积m3b、掘进工作面需风量1°按一次爆破的最大炸药量计算Q z=25A m3/min2°按生产过程中最多人数计算Q z=Qn m3/min3°按排尘风速计算Q z=V·S m3/minc、硐室需风量Q3=40m3/min～80m3/mind、矿井各地点用风量总和为Q总=ΣQ1+ΣQ2+ΣQ3③最终矿井风量的确定Q=KQ总m3/min式中：K—为风量备用系数（K=1.1-1.25）2）负压计算H=RQ2 PaR=3S LP⋅⋅γ式中：H—矿井通风摩擦阻力PaR—矿井通风摩擦阻力Q—矿井风量m3/sγ—巷道通风摩擦阻力系数P—巷道周长mL—巷道长度m四、矿井涌水量计算1、露天采坑最大降雨时涌水量计算Q max=H p·F·φ′/1000式中：Q max—最大降雨时露天采坑的涌水量m3/dH p—设计频率暴雨量mmφ′—暴雨地表径流系数（0.5-0.9）F—入渗区汇水面积m22、露天采坑正常降雨涌水量计算Q m=H·F·φ/1000式中：Q m—正常降雨涌水量m3/dH—平均及降雨量mmF—机械排水担负的汇水面积m2φ—正常降雨地表径流系数直（0.3-0.5）3、用稳定流解析法（大井法）按潜水含水层计算矿井涌水量 Q=)()2(366.1rR eg S S H K - 式中：Q —竖井成矿坑的涌水量 m 3/dH —潜水含水层厚度 mK —渗透系数 m/dS —水位降深 mR —影响半径 mr —竖井半径成矿坑引用半径 m矿坑引用半径r 的确定：当开采范围为不规则形状时 r=πF当天采范围为矩形时 r=4b a + F —为开采面积α、b —分别为开采范围的长度和宽度五、排土场计算1、排土场所需容积V y =V s ·K s /(1+Kc)式中：V y —排土场设计的有效容积 m 3V s —剥离岩土的实系数 m 3K s —岩土的松散系数 m 3K c —岩土的下沉率（%） （7%-15%）2、排土场的设计总容积V=K 1·V y m 3式中：V—排土场的设计总容积m3V y—排土场的设计容积m3K1—容积富余系数（1.02-1.05）六、采场采出矿石品位计算α12=（1-γ）d2式中：α12—采区采出矿石品位%（或g/t）γ—废石混入率%d2—采区矿石地质平均品位%（或g/t）七、主要设备生产能力计算1、潜孔钻机台班生产能力计算V b=0.6·υ·T b·η式中：V b—潜孔钻机台班生产能力m/台·班T b—潜孔钻机每班工作时间minη—潜孔钻机时间利用系数（0.6-0.4）υ—潜孔钻机钻进进度cm/minV b一般为15-32m/台·班上式中机械钻速可近似的用下式表示①V=-4ank/πD²E式中a-冲击功（kg/m）；n-冲击频率（次/min）D-钻孔直径（cm）；E-岩石凿碎功比耗（kg.m/cm³）;k-冲击能利用系数，0.6-0.8.②v=3.75Pn/Df（cm/min）P-轴压（t）；n-钻头钻速（r/min）；D-钻头直径；f-岩石坚固性系数。

煤矿出/涌水量的几种测量方法
1量桶容积法
当流量小于1L/s时,常用此法。

容器一般用量桶或水桶,为了减少测量误差,计量容器的充水时间不应小于20s流量计算公
利用水泵实际排水量和水泵运转时间,来计算涌水量
Q=水泵铭牌排水量×实际效率×开动时间×台数
式中Q—涌水量,m3·d-1。

4浮标测流法
F t
H H Q ⋅-=21采用水面浮标的流水沟道地段及实测断面应符合下列要求:
(1)沟道顺直,沟床地段规则完整,长度为3-5倍的沟宽。

(2)水流均匀平稳,无旋涡及回流。

(3)沟道地段内无阻碍水流的杂草、杂物。

实测程序:
(1)选定了实测地段后,按相等距离布设三个断面:上断面、基本断面(中断
(2)
(3),可酌
(4)次,
L ———上、下两断面的间距,m;
t ———所选有效浮标的平均历时,s;
F ———过水断面面积,m 2。

（5）水仓水位法
涌水量即可用下式计算：
式中Q—涌水量，m3/min；
H1—停泵时水仓水位，m；
H2—停泵时间t时水仓水位，m；
F—水仓底面积，m2。

t—水仓水位从H1上升到H2所需的时间，min。

``。

矿井涌水量观测方法主要有以下几种：1、容积法：水桶法指的是，将涌出的水导入一定容积的量水桶（圆形或方形），用秒表测流满该量水桶所需的时间，然后按下式计算涌水量：Q= V/t式中Q——涌水量，m3/h（m3/min）V——量水桶的体积，m3t——水流满量水桶的时间，h（min）2、水位标定法水位标定法指的是利用水泵将水窝（或水仓）中的水位降低，然后停泵，测量回升到原来位置所需要的时间，然后按下式计算涌水量：Q=FH/t 式中Q——涌水量，m3/h（m3/min）F——水窝（或水仓）的断面积，m2H——水位回升的高度，mt——水流满凉水桶的时间，h（min）3、水泵能力法水位能力法指的是维持水位不变时增加水泵的排水能力，按下式计算涌水量：Q=KNW+SH/t式中Q——涌水量，m3/h（m3/min）K——水泵的排水系数，％（当新水泵排清水时K=1，旧水泵排清水时K=0.8，排混水时K=0.9,旧水泵排混水时K=0.7，双台旧水泵排水时K=0.6）N——增加的水泵台数，台W——水泵的铭牌排水量，m3/h（m3/min）S——水仓（或水窝）水平截面积，m2H——水位上升的高度，mT——水位上升所需的时间，h（min）当H=0时，即水位不上升，则Q=KNW4、浮标法浮标法指的是利用木屑或纸屑作为浮标，测量水沟中水的流速，根据水沟断面计算涌水量。

按下式计算涌水量：Q=K(F1+F2)/t*L 式中Q——涌水量，m3/h（m3/min）F1——断面1的面积，m2F2——断面2的面积，m2t——从断面1到断面2的水流时间，h（min）L——从断面1到断面2的水流距离，mK——断面系数，与水沟粗糙度、风流方向和大小有关：在一般情况下，水沟水深大于1.0吗，当水沟粗糙时，K=0.75—0.85；在水沟水沟平滑时，K=0.80—0.90。

此计算方法可用于巷道排水沟中水的测量；当涌水较大，淹没巷道水沟时，也可用来测量巷道流水中水量。