数值法预测矿井涌水量技术规范

02B «f T A N矿井涌水量预测方法及适用性评价张彩云(山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西太原030006)摘要：本文介绍了数值法、解析法、水均衡法及水文地质比拟法四种矿井涌水量预测方法，并针对不同 的方法，进行了适用性评价的分析。

指出在进行涌水量预测时，应对矿井的条件加以仔细分析，采取适宜的方法。

关键词：矿井；涌水量；预测方法中图分类号：P641 文献标识码：A文章编号：1672-7487 (2018) 01-26-31 前言进行煤矿开采时，怎样更精确地对矿井涌水量加以预 测，是一直探索的问题。

很长一段时期以来，很多技术人 员及学者基于不同的理论及角度，对矿井涌水量预测做了 非常多的研究。

但现阶段，在矿井开采中涌水量预测的数 据和矿井开采中真实的涌水量数据依然有较大的误差，严 重时相差10倍以上。

造成误差的影响因素非常多，将这些因 素分成三类，即：未查明水文地质条件、预测时用的地质 参数没有代表性、未选用适当的数学计難型。

所以，进 行矿井涌水歸测时，对方法的选用是十分重要的。

2矿井涌水量预测方法2.1数值法2.1.1数值法願以及应用条件分析数值法属于近似计算方法，是基于计算机技术形成并 逐步发展的一种矿井涌水量预测方法。

数值法是对渗流偏 微分方程进行求解，得到一个相似解，即为矿井涌水量预 测值。

此方法的精度相对高，能用于相对复杂的一些矿井 涌水量预测中。

此方法应用在水文条件及含水层较为简单 的矿井中，能更有效地对矿井涌水量进行预测。

2.1.2数值法计算方法现阶段，应用相对广泛的涌水量预测数值法主要包含有限元方法及有限差分方法。

1)有限元方法。

此方法是将所求解的区域分割为有限 个相互不发生重叠的区间单元，在每一个单元中构建相应 的基础函数。

再对每一个单元构建相应的形状函数，将形 状函数当成近似解，然后采用最小势能的计算方法求节点 处的近似值，所得结果即为预测值。

2)有限差分方法。

吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学§10.4矿坑涌水量预测一、矿坑涌水量预测的内容、方法、步骤与特点（一）矿井涌水量预测的内容及要求矿坑涌水量预测是一项重要而复杂的工作，是矿床水文地质勘探的重要组成部分。

矿坑涌水量是指矿山开拓与开采过程中，单位时间内涌入矿坑(包括井、巷和开采系统)的水量。

通常以m3/h表示。

它是确定矿床水文地质条件复杂程度的重要指标之一，关系到矿山的生产条件与成本，对矿床的经济技术评价有很大的影响。

并且也是设计与开采部门选择开采方案、开采方法，制定防治水疏干措施，设计水仓、排水系统与设备的主要依据。

因此，在矿床水文地质调查中，要求正确评价未来矿山开发各个阶段的涌水量。

其内容与要求包括可概括为以下四个方面：（1）矿坑正常涌水量：指开采系统达到某一标高(水平或中段)时，正常状态下保持相对稳定的总涌水量，通常是指平水年的涌水量。

（2）矿坑最大涌水量：是指正常状态下开采系统在丰水年雨季时的最大涌水量。

对某些受暴雨强度直接控制的裸露型、暗河型岩溶充水矿床来说，常常还应依据矿山的服务年限与当地气象变化周期，按当地气象站所记录的最大暴雨强度，预测数十年一遇特大暴雨强度产生时，可能出现暂短的特大矿坑涌水量，作为制订各种应变措施的依据。

（3）开拓井巷涌水量：指包括井筒(立井、斜井)和巷道（平、平巷、斜巷、石门)在开拓过程中的涌水量。

（4）疏干工程的排水量：是指在规定的疏于时间内，将一定范围内的水位降到某一规定标高时，所需的疏干排水强度。

对于地质勘探阶段来说，主要是进行评价性的计算，以预测正常状态下矿坑涌水量及最大涌水量为主。

至于开拓井巷的涌水量预测和专门性疏干工程的排水量的计算，由于与矿山的生产条件密切相关，一般均由矿山基建部门或生产部门承担。

（二）矿坑涌水量预测的方法根据当前矿床水文地质计算中常用的各种数学模型的地质背景特征极其对水文地质模型概化的要求，可作如下类型的划分：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧-混合型模型水均衡法有限差法有限元法数值解非稳定井流公式稳定井流公式—井流方程—解析解确定模型回归方程曲线方程非确定性统计模型数学模型分类s Q （三）矿坑涌水量预测的步骤矿坑涌水量预测是在查明矿床的充水因素及水文地质条件的基础上进行的。

探析矿井涌水量的预测摘要凡是在矿井采掘过程中，渗入、淌入、淋入、流入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水源水，统称为矿井水。

关键词矿井水；矿井涌水量中图分类号TD742 文献标识码 A 文章编号1673-9671-（2012）111-0143-01矿井涌水量是指矿井在建设开发过程中，不同水源的水通过不同途径，单位时间内流入矿井的水量，是矿井井筒涌水量、巷道涌水量和采区涌水量的总和。

1 预测计算的内容包括1）矿井正常涌水量：指开采系统在某一标高（水平）时，正常状态保持相对稳定的总涌水量，一般指平水期的涌水量。

2）矿井最大涌水量：指开采系统在正常开采时雨季期间的最大涌水量。

3）井巷工程涌水量：包括井筒和巷道开拓过程中的涌水量。

4）矿井疏干排水量：指在规定的疏干时间内，将水位降到规定标高时所必需的疏干排水强度。

它是指井巷系统还未开拓，或疏干漏斗还未形成，受人为因素（规定的疏干期限）所决定的排水疏干工程（钻孔或排水巷）的排水量。

5）矿井突水量：指井巷工程开拓过程或开采时对围岩或顶底板含水层造成影响和破坏，产生瞬时溃入矿井的水量，是矿井在不可预知的充水条件发生时所产生的涌水量。

从理论上讲，矿井突水量是不可预知的，是无法通过预测计算获得的。

这一不可预知性主要来自矿井涌水的过水通道类型（如小煤窑、断层、陷落柱等）不可预知。

矿井涌水量大小是评价矿井充水条件复杂程度的主要标志。

这标志在已采矿井或采区可以通过实测获得，但对未采矿井或采区涌水量大小就不能实测，必须根据不同条件进行预测。

正确计算未来井巷及采区的涌水量大小，是一项重要工作。

它不仅对矿井的技术经济评价有很大影响，而且矿井涌水量的大小及其在矿井三维空间的分布，也是开车设计部门选择采掘方案、确定排水设备和制定相配套的防治水工程设计、防水安全技术措施的主要依据，所以做好矿井涌水量预测工作，对于煤炭资源安全开采有着重要意义。

正确预计矿井涌水量是矿井水文地质工作的重要任务之一。

MTT778—1998 数值法预测矿井涌水量技术规范前言本标准根据中华人民共和国煤炭工业部《矿井水文地质规程》（1984年版）和《GB12719—1991矿区水文地质工程地质勘探规范》以及《供水水文地质勘测规程》、《矿区水文地质工程地质勘探规范》、《煤矿防治水工作条例》等国家标准、行业标准中的有关规定，在总结近20年来应用数值法进行矿井涌水量预测实际工作经验的基础上，制订的本煤炭行业标准，在技术内容与上述引用标准等效。

本标准由国家煤炭工业局行业管理司提出。

本标准由煤炭工业煤矿安全标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：煤炭科学研究总院西安分院。

本标准主要起草人：戴振学、郝旗胜、刘志中。

本标准委托煤炭科学研究总院西安分院负责解释。

数值法预测矿井涌水量技术规范1 范围本标准适用于应用数值法进行矿井涌水量预测工作，是确定计算方案、检验计算精度、编写预测报告、制定相应的规划和设计的依据。

2 一般要求2.1 本方法可用于矿井正常涌水量、矿井最大涌水量、各开采水平的涌水量、井筒和开拓坑道的涌水量及疏干工程或专门排水装置的涌水量的预测。

2.2计算工作前或计算过程中，掌握以下资料：——矿区所处水文地质单元的区域水文地质图及报告；——1:5000～1:2.5万矿区水文地质图及相应的文字报告；——1:5000矿井可行性方案开采图；——含水层顶、底板埋深及等厚线图；——含水层等水位线图；——煤层底板等高线图；——受水威胁煤层顶、底板等水压线图；——地下水水化学图；——水文地质剖面图；——钻孔及群孔抽（放）水试验数据；——地下水长期动态观测数据；——历年气象、水文资料。

2.3 计算工作结束时提交的文件及附件：工作报告：包括对所采用的数据、建立的模型、选用的参数、计算过程及结果的详细分析与说明；图件：包括概念模型的示意图、水文地质参数分区图、计算区剖分图、水位拟合曲线图、计算机程序流程图、初始流场图、预测曲线和流场图、涌水量动态曲线；附件：参数识别和正演预报时所采用的计算程序及相对应的数据文件、计算结果、水位拟合及误差分布情况，最终预测的各时段、各节点的水位值。

煤矿出涌水量的几种测量方法Hessen was revised in January 2021煤矿出/涌水量的几种测量方法1 量桶容积法当流量小于1 L/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20 s流量计算公式:式中V———容器的容积,L;t———充满容器的时间,s。

2巷道容积法在矿井发生突水时,利用水流淹没倾斜巷道的过程中,经常不断地测量巷道与自由水面相交断面面积(F=ab),用单位时间内水位上涨高度(H)来计算水量，公式如下：式中 H———t时间内水位上涨高度,m;t———水位上涨高度为片时的时间,h;a———巷道内自由水面的平均宽度,m;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。

(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(中断面)、下断面,测量每个断面的横断面积,单位为m2。

(2)在上断面上游附近投放浮标,以便使浮标在接近上断面时,已具有同行水流的流速,测出浮标从上断面至下断面的时间t,求出流速。

(3)浮标从上断面至下断面的漂流历时一般应不短于20 s,如流速较大,可酌情缩短,但不能短于10 s。

(4)投放浮标的数量,视沟道宽度而定,一般不少于2个,每个至少重复投放两次,若两次漂历时间相差不超过10%,则取其平均历时计算，公式如下：式中Q———断面流量,m3·s-1;Kf———断面浮标系数,据经验数值一般介于~;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;F t H H Q ⋅-=21 t ———所选有效浮标的平均历时,s;F ———过水断面面积,m 2。

矿井涌水量预测方法正确预测未来矿井涌水量，是一项重要而复杂的工作，是矿床水文地质调查的主要任务之一。

它是确定矿床水文地质条件复杂程度的重要指标之一，对矿床的经济技术评价有很大的影响。

因此，要求在矿床水文地质调查时，根据获得的资料，按精度要求正确地评价未来矿山开发各个阶段的涌水量。

标签：矿井涌水量；矿井涌水量预测；灰色系统理论前言矿井涌水量预测其内容与要求包括以下四个方面：（1）矿井的正常涌水量，指开采系统达到某一标高（水平或中段）时，正常状态下保持相对稳定时的总涌水量，通常是指平水年的涌水量；（2）矿井最大涌水量，指正常状态下开采系统在丰水年雨季的作大涌水量；（3）开拓井巷涌水量，指包括井筒和巷道在开拓过程中的涌水量；（4）疏干工程的排水量，指在规定的疏干时间内，将水位降到某一规定标高时所需的疏干排水强度。

而我们这次需要预测的仅仅是矿井正常涌水量，即指平水年的涌水量。

1 矿井涌水量预测的基本原则由于煤矿井下复杂的水文地质条件及特殊工作环境，影响煤矿井下涌水量大小的因素众多，大气降水、地表水、含水层水、岩溶陷落柱水、断层水，以及旧巷和老空积水都有可能涌入煤矿井下的生产空间，矿井开采煤矿的赋存条件、水文地质条件，开采之后形成的断裂带高度，以及煤层本身与围岩的孔隙和裂隙的大小，都在一定的程度上影响着矿井涌水量的大小，这就给煤矿生产过程中的涌水量预测带来了很大的困难，但是矿井涌水量预测时，必须遵循三个基本原则：（1）查清条件；（2）计算参数要有代表性；（3）正确选择数学模型。

2 矿井涌水量预测的常用方法简介。

2.1 水文地质比拟法是在水文地质条件相似的情况下，从已知涌水量推测未知涌水量。

其应用条件最主要的是新、老矿井的水文地质条件要基本相似；老矿井要有长期的详尽的矿井水文资料。

2.2 相关分析法是应用数理统计的方法，研究矿井涌水量与影响之间的概率规律，从而列出合乎客观规律的数学方程式，借以达到预测矿井涌水量的目的。

基于数值法的控矿构造带矿坑涌水量预测研究【摘要】通过基于数值法的控矿构造带矿坑涌水量预测研究，可以更准确地预测矿坑涌水量，提前采取有效的措施进行防范和治理，从而降低矿产开发中可能出现的涌水风险，保障工作人员的安全和开采效率。

本文介绍了数字模拟方法并建立了矿坑涌水量预测模型，通过实验设计与数据采集，对数值分析及结果展开讨论，并对模型进行了验证和应用。

研究成果表明，该方法能够有效预测矿坑涌水量，为矿产开发提供了重要参考依据。

进一步研究展望包括优化模型算法和提高预测准确性，实践意义在于指导实际工程开发中的水文地质勘查和防治工作，为矿产资源开发提供技术支持和保障。

【关键词】控矿构造带、矿坑涌水量预测、数值法、数字模拟、实验设计、数据采集、结果讨论、模型验证、应用、研究成果、研究展望、实践意义。

1. 引言1.1 研究背景矿山是重要的自然资源开发和利用基地，然而随着矿产资源逐渐枯竭，矿山开采深度逐渐增加，矿山水文地质环境也变得更加复杂和严峻。

矿坑涌水量是矿山开采中一个重要且常见的问题，涌水量不仅影响矿山生产安全和效率，还对矿山环境造成影响。

传统的矿坑涌水量预测方法主要基于经验公式、试验分析等实证方法，存在着预测精度低、依赖经验和数据校正等问题。

为了解决这些问题，基于数值法的矿坑涌水量预测方法逐渐受到研究者的关注。

本研究旨在利用数字模拟方法，结合地质力学和水文地质知识，建立一种基于数值法的矿坑涌水量预测模型，以提高矿山涌水量预测的准确性和可靠性。

通过对矿山的实验设计和数据采集，对数值分析进行深入研究，并验证模型的准确性和可行性，为矿山涌水量预测提供新的思路和方法。

1.2 研究意义矿坑涌水量预测是矿山开采工作中的重要问题，对保障矿山生产安全和提高生产效率具有重要意义。

准确地预测矿坑涌水量可以帮助矿山管理人员做出合理的决策，有效地调控矿山生产过程，减少事故发生的可能性。

矿坑涌水量预测还可以提前发现潜在的安全隐患，有助于及时采取措施避免损失。