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矿井首采工作面回采时期矿井涌水量观察方法一、首采工作面涌水量实测方法首采工作面涌水量观察方法许多,但因为首采工作面的一些客观原由,为了便于操作，能够采纳以下 6 种观察方法，这 6 种涌水量观察方法经过综合应用能够达到实测首采工作面涌水量并观察其变化的目的：1、容积法观察过程：经过导水管或导水布把水导入水桶内，记录水桶接满水所用时间3计算公式 :Q ﹦V× 3600÷ t （ m/h ）式中 V—水桶的容积 ,m 3 ;t—充满水桶的时间,s。
2、水泵排量法观察过程：记录水泵的标牌排水量，计算水泵的运行效率，记录水泵运行时间 ,记录暂时水仓的水位变化，计算暂时水仓的水面面积。
计算公式 :Q=W ×K×t×N/3600+SH ×3600/t式中Q—涌水量 ,m3/h 。
W—水泵标牌排水量，m 3/hK—水泵实质效率t—水泵开启时间，sN—水泵台数，台S—暂时水仓的水面面积，m2H —水位上涨高度，mT—水位上涨H 高度时的时间，s3、浮标法观察过程：察看首采工作面的顺槽水渠，找一段顺直、规则、水流平稳的、无淤泥杂物的水渠，水渠内若有淤泥清理洁净。
水渠长度为 3-5 倍沟宽。
用木屑或纸屑做浮标，在上断面处投放浮标 ,测出浮标从上断面至下断面的时间t。
投放三次取 t 的均匀值。
计算公式 :Q ＝ Kf×L×F×3600/t式中 Q—断面流量 ,m3 /h;K—断面系数 ,一般介于0.6~0.8;L—上、下两断面的间距,m;t—浮标的均匀历时,s;F—过水断面面积,m2。
4、水仓水位法观察过程：计算首采工作面顺槽暂时水仓的自由水面的面积，记录停泵时的水位、停泵时间及停泵一准时间后的水位。
计算公式 :Q ＝（ H2-H1 ）×F×3600/t式中 Q—涌水量， m3 /h；H1 —停泵时水仓水位，m ；H2 —停泵时间t 时水仓上涨水位，m；F—水仓内自由水面面积，m2 。
井筒涌水量计算公式
涌水量=涌水速度×面积×涌水时间
其中，涌水速度是指井口单位时间内涌水的速度，通常以立方米/小
时为单位；面积是指井筒的截面面积，通常以平方米为单位；涌水时间是
指井筒涌水的时间长度，通常以小时为单位。
面积=π×半径²
另外，井筒涌水量计算公式中的涌水速度也可以根据井筒内部的水力
特性进行修正。
例如，若井筒内存在流速降低的装置（如收敛段、扩散段等），则涌水速度需要根据流速分布进行积分计算。
需要注意的是，在实际应用中，井筒涌水量计算公式还需要考虑井筒
壁面的摩擦阻力、地下水位的变化以及水井的累积涌水量等因素。
这些因
素会对涌水量进行修正，并可通过现场观测和实验数据进行拟合和优化。
总之，井筒涌水量计算公式是通过将井筒的涌水速度与井筒的几何形
状和涌水时间相结合来计算井筒涌水量的一种公式。
根据实际情况和需要，还可以通过修正因素和附加条件来进行精确计算和预测。
这些计算公式和
方法在水资源评价、工程设计和水文地质等领域具有重要应用价值。
容积法测涌水量计算公式
1、量桶容积法
当流量小于1 L/s 时,常用此法。
容器-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流量计算公式: Q=V/t (L.s-')
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:
Q=ab*H/t (m3 .h-')
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度, m;
b一巷道内自由水面长度，m。
轻型井点计算轻型井点的计算内容包括：涌水量计算、井点管数量与井距的确定，以及抽水设备选用等。
井点计算由于受水文地质和井点设备等许多因素影响，算出的数值只是近似值。
轻型井点涌水量计算之前，先要确定井点系统布置方式和基坑计算图形面积。
如矩形基坑的长宽比大于5或基坑宽度大于抽水影响半径的两倍时，需将基坑分块，使其符合计算公式的适用条件；然后分块计算涌水量，将其相加即为总涌水量。
1）涌水量计算①单井涌水量计算井点系统涌水量计算是按水井理论进行的。
水井根据井底是否达到不透水层，分为完整井与不完整井；凡井底到达含水层下面的不透水层顶面的井称为完整井，如图1-74所示，否则称为不完整井。
根据地下水有无压力，又分为无压力井（即水井布置在潜水埋藏区，吸取的地下水是无压潜水时）与承压井（即水井布置在承压水埋藏区，吸取的地下水是承水时）。
各类井的涌水量计算方法都不同，其中以无压完整井的理论较为完善。
无压完整井抽水时，水位的变化如图1-74所示。
当抽水一定时间后，井周围水面最后降落成渐趋稳定的漏斗状曲面，称之为降落漏斗。
水井轴至漏斗边缘（该处原有水位不变）的水平距离称为抽水影响半径R 。
图1-74 完整井水位降落曲线1—不透水层； 2—透水层； 3—井； 4—原有地下水位线；5—水位降落曲线； 6—距井轴x 处的过水断面；7—压力水位线根据达西线性渗透定律，可得无压完整井单井的涌水量Q 为：(m3/d) (1-55)式中H —含水层厚度（m ）；h —井内水深（m ）；R —抽水影响半径（m ）；r —水井半径（m ）。
承压完整井单井的涌水量Q （图1-74b ）为（1-56）式中H —承压水头高度（m ）M —承压含水层厚度（m ）s —井中水位降低深度（m ）r R hH k Q lg lg 366.122--=r R s H KM Q lg lg )(73.2--=②井点系统（群井）涌水量计算井点系统是由许多单井组成。
采用承压转无压完整式大井涌水量解析法公式计算，即：20ln ])2[(r R h M M H K Q --=π （1）式中：Q —大井涌水量，m 3/d ；K —含水层渗透系数，m/d ；H —抽水前大井的水柱高度（从含水层底板到初始静止水位），（m ）M —承压含水层厚度，（m ）h 0—抽水稳定后大井中的水柱高度（从含水层底板到动水位），（m ）r 0—大井的引用半径（基坑的等效半径），（m ）； R 0—引用影响半径，R 0=R+r ，其中R —为用抽水试验资料或者经验公式计算出的影响半径，（m ）：（1）基坑等效半径的确定r 0引用半径为基坑的假想等效半径，当基坑为矩形或者长条形时，基坑的等效半径可可按下式计算：40ba r +=η， （2） 式中，a ——基坑长度；b ——基坑宽度（m ）；η为概化系数，η值取值见下表：（基坑工程手册）表1 系数η与b/a 关系表本次降水基坑长度为98m，宽度为3m，这样计算出的r为：r0=1.15×（98+43）/4=40.54m（2）大井法引用影响半径的确定对承压水，当降深一定时，可采用承压水影响半径的经验公式吉哈尔特公式近似计算大井的影响半径：=（3）R10ksR——影响半径，m；s——大井中的水位降深，m；K——渗透系数对于潜水，当降深一定时，可采用下面的经验公式来计算大井的影响半径：=（4）R2sKH其中，H——含水层厚度，m；若采用承压水计算影响半径的公式，则计算出的影响半径为：⨯10⨯sR=433.5m=k=10.17750.5若采用潜水计算影响半径的公式，则计算出的影响半径为：2=20.5⨯==75⨯⨯.s17mR37KH6212.由于本次基坑的降水过称为承压转无压，所以既不能采用承压水的经验公式，也不能采用潜水的经验公式来计算大井的影响半径。
而应该根据实际情况和以往经验综合判定。
结合以往的降水经验，本次采用二者的平均值，即323m。
地下水涌水量的经验公式法一、涌水量与水位降深关系曲线法采用这种方法的基本条件，是预测地区与试验地区的水文地质条件基本相似，同时，要有三个或三个以上的稳定降深和阶梯流量抽水试验资料。
根据实践，应用上部水平排水或坑道放水试验资料预测深部水平涌水量，能取得很好效果。
同时也司用于水文地质条件相似的邻近矿区的矿坑涌水量计算。
这种方法与竖井涌水最计算经验公式法类似，也需将抽（放）水试验的Q=f（s）图形由曲线关系转换成直线关系，然后推算矿坑总涌水量。
为了易于确定变换后的直线关系，可将抽水试验的Q、S资料按表1的要求进行整理。
二、水文地质比拟法这种方法是用类似水文地质条件矿山地下水涌水量的实际资料，来推求设计矿山的涌水量。
多用于扩建或改建矿山。
对于新建矿山，若相邻地区有类似条件的矿山，亦可应用。
新设计的矿山与所比拟的矿山的地质、水文地质条件相似，是使用本方法预计目坑涌水量的基础。
因此，对相似水文地质条件的生产矿山，应作如下主要方面的调查：矿山地质、水文地质条件，坑道充水岩层的特征，坑道涌水量、水位降深与开采面积的关系等等。
一般常用的比拟法计算式见表2。
三、相关分析法（一）相关关系的概念相关分析是一种处理变量间的相关关系的数理统计方法。
变量之间的关系可分为两种类型，一是完全确定的关系，即函数关系；另一种类型是变量之间存在联系，但是又不能由一个或几个变量的数值精确地求出另一个特定变量的值，这类变量之间的关系称相关关系。
（二）顶计矿坑水童的步骤相关分析法是一种数理统计方法，它根据一系列的实测资料，研究影响矿坑涌水量因素之间的规律性的，所以必须要有相当数量的观测资料。
计算的步骤是在掌握矿坑涌水量主要的影响因素的基础上，确定相关线型。
如系曲线型，则需根据不同类型曲线用不同变数代换，化为直线，（具体作法见表3-5），求出回归方程式和相关系数。
当确定涌水量对某影响因素的回归方程后，只要将预计情况下的影响因素值代入回归方程，便可计算出预计的矿坑涌水量。
竖井涌水量计算的经验公式法[导读]本文详细介绍了竖井涌水量计算的经验公式法。
若在竖井位置及其附近有三个或三个以上降深的稳定流抽水试验资料，可用本方法计算竖井涌水量。
一、计算步骤（一）根据抽水试验资料，作涌水量（Q）与降深（S）的关系吗线，即Q=f（s）曲线；（二）根据抽水试验资料，用图解法、差分法或曲度法判断涌水量曲线方程类型，并找出相应的涌水量方程式；（三）根据相应的方程式计算与设计竖井水位降深相同时的钻孔涌水量Qi；（四）根据钻孔涌水量Qi换算成为竖井涌水量。
二、计算方法（一）绘制Q=f（s）曲线根据钻孔抽水试验资料，绘制Q=f（s）曲线。
（二）涌水量曲线方程类型的判断1、图解法根据已绘出的Q= f（s）曲线如为非直线型应进行单位水位降深、双对数或单对数变换。
根据Q= f（s）或经过变换后的直线图形形式即可判定涌水量曲线方程类型。
若Q= f（s），在Q，s直角座标中是直线关系，则涌水量曲线方程为直线型，见表1-2中图（1），即Q=qs；若S0= f（Q）在S0，Q直角座标中是直线关系，则涌水量曲线方程为抛物线型，见表1-2中图（2）及图（3）；即S=aQ+bQ2，亦即S0=a+bQ；若lgQ=f（lgS）在lgQ，lgS直角座标中是直线关系，则涌水量曲线方程为指数型，见表1-2中图（4）及图（5），即Q= ,亦即；若Q=f（lgS）在Q，lgS直角座标中是直线关系，则涌水量曲线方程为对数型，见表1-2中图（6）及图（7），即Q=a+blgS。
2、差分法一般凡属直线方程或直线化的抛物线方程S0=a+bQ、指数方程、对数方程Q=a+blgS 的一阶差分虽为常数，但不相等。
在这种情况下，可根据曲线拟台差的大小来判断接近那种涌水量方程。
选取拟合误差最小的曲线相对应的涌水量方程式，作为竖井涌水量计算的方程式。
表1 Q=r（s）曲线方程式及其适用条件（一）表2 Q=r（s）曲线方程式及其适用条件（二）一阶差分误差的大小可用曲线拟合误差（c）来表示：式中、，——一阶差发，足标为差分的顺序号。
Q=#DIV/0! 1.366K*(2H-S)*S/log(1+R/r)对潜水含水层按下式计算R=02*S*SQRT(K*H)对承压含水层按下式计算R=010*S*SQRT(K)r=00.29*(a+b)r=0SQRT(A/3.1415926)Q=#DIV/0! 1.366k*(2H-S)*S/log(2b/r)Q=#DIV/0! 1.366k*(2H-S)*S/log(2（b 1+b 2）*COS(3.1416*(b1-b2)/2/（b1+b2))/3.1416r)Q=#NUM! 1.366k*(2H-S)*S/（2log(r+R)-log（r*（2b+r）））Q=#DIV/0! 1.366k*(H²-h m ²)/（log（1+R/r）+(h m -l)*log(1+0.2*h m /r)/l)2、均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算（1）当基坑远离地面水源一、基坑涌水量计算（2）基坑靠近河岸时（3）基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间时（4）当基坑靠近隔水边界时当基坑非圆形时，矩形基坑等效半径按下式计算当基坑非圆形时，不规则形状基坑等效半径按下式计算（1）基坑远离地面水源时1、均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算Q=#DIV/0!1.366ks*（（l+s)/log(2b/r)+l/(log(0.66l/r)+0.25l/M*log(b²/(M²-0.14l²）））Q=#DIV/0! 1.366ks*（（l+s)/log(2b/r)+l/(log(0.66l/r)-0.22arsh（0.44l/b））Q=#DIV/0!1.366ks*（（l+s)/log(2b/r)+l/(log(0.66l/r)-0.11*l/b））Q=#DIV/0! 2.73k*MS/LOG(1+R/r)Q=#DIV/0! 2.73k*MS/LOG(2b/r)Q=#DIV/0! 2.73k*(2H-S)*S/log(2（b 1+b 2）*COS(3.1416*(b 1+b 2)/2/（b 1+b 2))/3.142r)Q=#DIV/0! 2.73k*MS/(LOG(1+R/r)+（M-l)/l*log(1+0.2*M/r))Q=#DIV/0! 1.366k*（(2H-M)*M-h²）/log(1+R/r)q=0120πrlk^(1/3)降水3、均质含水层承压水完整井基坑涌水量计算(1)基坑远离地面水源(2)基坑靠近河岸（3）基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间时（2）当基坑靠近河岸，含水层厚度不大时（3）当基坑靠近河岸，含水层厚度很大时4、均质含水层承压水非完整井基坑涌水量计算5、均质含水层承压水非完整井基坑涌水量计算n=#DIV/0! 1.1*Q/qK H S R ra bAk H S r bk H S r b1b2k H S r R bk H h m r R l hk b h r s l Mk b h r s larsh （0.44l/b）#DIV/0!k M S R rk M S b rk H S r b1b2 k M S R r l k M H h R rQ q r l k公式中参数Q------基坑涌水量K------土壤的渗透系数H------潜水含水层厚度S------基坑水位降深R------降水影响半径k------土的渗透系数r------基坑等效半径a、b------基坑的长、短边A---------基坑面积（b<R/2）M---------由含水层底板到滤头有效工作部分中点的长度（b>M/2）（b<l）（b>l）M--------承压含水层厚度b<0.5rq-------单井出水量r-------过滤器半径（m）k-------含水层的渗透系数（m/d）。
按照初定方案，本工程除埋深较深段使用拖拉管施工外，剩余大部分需使用井点降水大开挖施工。
按照设计及规范初步设计沟槽底宽1.5m，沟槽深按照最大挖深设计取4m，开挖沟槽边坡按照1：1，基坑横剖面图如附图。
经地质勘探，天然地面属耕植土，其下为粉质粘土（<=-4m），淤泥质粉质粘土(<=-7.14m)、淤泥质粉质粘土夹粉砂，底部为泥岩,基本都属于透水层。
地下水位标高为-0.5m采用轻型井点降水施工。
1井点布设根据工程地质及施工状况，轻型井点采用沟槽两侧单排布设，为是总管接近地下水位，井点管布设于已挖好的路床底。
总管距沟槽开挖线边缘1m，总管长度 L=50×2=100(m)水位降低值S=4 (m)采用一级轻型井点，井点管的埋设深度（总管平台面至井点管下口，不包括滤管） H2>=H1 +h+IL=4.0+0.5+0.1×5.75=5.1(m)采用6m长的井点管，直径50mm，滤管长1m。
井点管外露地面0.2m，埋入土中5.8m（不包括滤管）大于5.2m，符合埋深要求。
按无压非完整井环形井点系统计算。
2)．基坑涌水量计算按无压非完整井环形点系统涌水量计算公式（式1—23）进行计算Q=先求出H、K、R、x0值。
H：有效带深度 H=1.85(S,+L)s’=6-0.2-1.0=4.8m求得H：H=1.85（s,+L）=1.85（4.8+1.0）=10.73（m）由于H0 <H(含水层厚度)，取H0=10.73（m）K：渗透系数，经实测 K= 0.4m/dR：抽水影响半径 R=（m）x0：基坑假想半径，x0 = （m）将以上数值代入公式得基坑涌水量Q：Q=（m3/d）。
Q~S 曲线方程外推法（一）原理与应用条件指用稳定井流条件下抽水试验的Q=f （s ）方程，外推未来疏干水位降的涌水量。
实质上也是一种相似条件下的比拟法。
应用时的前提条件是：一、抽水试验建立Q=f （s ） ，应符合稳定井流条件；二、抽水试验的各种条件应与预测对象的疏干条件接近。
因此，必须重视试验的技术条件，包括：1.应将抽水试验孔布置在预测对象的分布地段，保证水文地质条件的一致性；2.采用大口径（或孔组）试验，计算时为消除井径对涌水量的影响，需做井径换算；3.抽水降深应大于疏干水位水柱高度的1/2~1/3，计算时的外推疏干降深不应超过1.75倍的抽水降深，主要考虑疏干状态下的补给条件；4.用枯季抽水试验预测正常涌水量，根据雨季试验预测季节性最大涌水量；5.要排除抽水过程中一切自然和人为随机影响因素的干扰。
Q~s 曲线方程法的优点是：回避各种水文地质参数求参过程中的失真，计算简单易行。
适用于建井初期的井筒涌水量预测。
上水平疏干资料外推下水平的涌水量，以及矿床规模小、矿体分布集中、边界条件和含水结构复杂的涌水量预测。
（二）计算方法与步骤1. 鉴别Q~s 曲线类型（1）曲度法：即用曲度n 值进行鉴别：1212lg lg lg lg Q Q S S n --=，当n ＝1时，为直线Q =qS ；1＜n ＜2时，为幂曲线Q =b S a ；n ＝2时，为抛物线S=aQ+bQ 2；n ＞2时，为半对数曲线S=a+blgS 。
如果n ＜1时，表明抽水试验不正确。
2. 确定方程参数（1）最小二乘法：应根据Q=f （s ）类型选用最小二乘法，如常见的幂函数型：∑∑∑∑∑=-⋅-Q S Q S NS S b lg lg )lg (lg )lg ()(lg 22NS bQ a ∑∑-=lg 1lg lg（2）图解法：即利用直角坐标的图解，a 为图解中纵坐标上所切的截距线段；b 为直线对水平倾角的正切。
其它类型详见地下水动力学。
