四类水井群涌水量计算图解(1)

第三节、隧道洞室涌水量预测一、水文地质参数计算为取得计算洞室涌水量的水文地质参数，进行钻孔提（抽）水试验，利用提水试验和抽水试验结果，采用地下水动力学方法及相关计算公式，大部分按潜水非完整井计算出提水的渗透系数K 抽水，另外根据提水后的恢复水位与时间的关系，即s~t 关系计算出恢复的渗透系数K恢复，并参照当地岩性的渗透系数K ，将该三种方法求得的渗透系数K 值并结合钻探过程中冲洗液的消耗量，岩体的破碎性、岩性的矿物组成及充填胶结情况，给定一个建议的渗透系数K 值。

求得水文地质参数，其提水时K 值计算公式如下：K=22)lg (lg 733.0hH r R Q --ω 其中：K ——渗透系数（m/d ）。

Q ——出水量（m 3/d ）。

R ——影响半径（此值根据《工程地质手册》第二版表9-3-12查得） r ω——钻孔半径（m ）。

H ——自然情况下潜水含水层的厚度（m ）。

h ——抽水稳定时含水层的厚度（m ）。

恢复水位计算渗透系数K 值公式如下：()212ln 25.3S St r H r K ωω+=（完整井）其中：K ——渗透系数（m/d ）。

r ω——钻孔半径（m ）。

H ——自然情况下潜水含水层的厚度（m ）。

S 1——抽水稳定时的水位降深（m ）。

S 2——地下水恢复时间t 后水位距离静止水位的深度（m ）。

t ——水位从S 1恢复到S 2的时间（d ）。

具体计算过程及计算结果见附表5：钻孔提（抽）水试验渗透系数（恢复水位）计算成果表。

二、洞室涌水量的估算方法 （一）、洞室涌水量的补给来源为了更准确预测隧道洞室涌水量，通过野外水文地质调绘，并分析洞室地下水的补给来源，含水岩性的空间分布、富水性，结合钻孔对地下深处地质情况的揭露，参考物探测井成果，我们认为隧道洞室涌水量的补给来源由以下几部分组成：a ．洞室影响范围内汇集的大气降水渗漏补给量；b ．洞室附近地下水的补给量（包含隧道上行线、下行线间含水层的静储量及洞室两侧地下水的侧向补给量）；c ．地表水流过洞室上方时的渗入补给量；d ．地表水通过节理裂隙、断层破碎带给洞室的侧向补给量；e ．断层破碎带导入洞室的地下水量。

集水面积集水面积是指流域分水线所包围的面积。

集水面积大都先从地形图上定出分水线用求积仪或其它方法量算求得,计算单位为平方公里。

如长江集水面积180万平方公里，黄河集水面积约75万平方公里。

花椒坪隧道集水隧道涌水量（Q）（m3/d）面积（km2)地下径流模数法大气降水入渗法F径流模数MQ=M·F入渗系数аXmax（mm）Xcp（mm)Xdcp（mm）Q=2。

74а·F·XmaxQ=2.74а·F·XcpQ=1000а·F·Xdcp涌水系数Q=1000а·η·F·Xdcp （m3/d·km2）ηCK305+400~CK307+330 1.7 848。

45 1442 0.2 1962。

2 1439。

4 20。

14 1828 1341 6848 0.4 2739计算：复核：引文一：4。

3 隧道涌水量预测隧道区以根据地质调查结果分析，目前隧道涌水量暂按降水入渗法和地下径流模数法进行预测计算.等深孔水文地质试验参数出来后再按地下水动力法核算。

（1）大气降水入渗法采用公式：Q=2。

74 ⨯ a ⨯W ⨯A(m3/d)采用公式:Q=2.74 ⨯ a ⨯W ⨯A(m3/d）a：降水入渗系数。

全隧道地表为可溶岩,裂隙发育、岩溶化程度高.DK63+165至DK64+600段洞身大部处于石英砂页岩、炭质页岩夹煤系下，考虑到断层构造影响严重，降水入渗系数a取值0。

25；DK64+600至DK67+651隧道处岩溶强烈发育的可溶岩中，降水入渗系数a取值0.5。

W:年平均降水量，本测区取1448mmA: 集水面积。

DK63+165～DK64+600段：计算集水面积2。

79km2;DK64+600～DK67+651段；计算集水面积7.32 km2;涌水量分别计算如下：Q1=2。

74 ⨯0。

25⨯1448⨯2.79 =2767(m3/d）≈2800 （m3/d)Q2=2。

中国煤炭科工集团南京设计研究院管井设计及出水量计算稳定流完整井吴成泽2012-12-1主要针对潜水及承压水稳定流完整井的理论及经验公式展开论述，并介绍了井群在不同地质条件下的布置及计算遵循的原则，最后介绍了洗井及单井出水量校核。

最后利用4个Excel文件概括理论及经验公式，可代入抽水试验值分别计算管井单井出水量。

水文地质参数索引a ：含水层厚度，单位米（m）；D g ：过滤管外径（m）；h ：井中的水深，单位米（m）；H ：无压含水层厚度或承压含水层的水头高度或厚度，单位米（m）；K ：渗透系数，表示含水层的渗透性质，在达西公式中，水力坡度i=1时的渗透速度（表示地下水的运动状态、粘滞系数、含水层颗粒大小、形状、排列）；单位米/天（m/d）；L ：过滤管有效进水长度（m），宜按过滤管长度的85%计算；N ：过滤管进水面层有效孔隙数，宜按过滤管面层孔隙率的50%计算；q n ：单位出水量（m3/（d.m））；Q g ：过滤管的进水能力（m3/s）；Q ：管井出水量，单位m3/d；Q1、Q2：抽水井稳定流出水量，单位m3/d；Q n ：单井实测最大出水量，单位m3/d；r1、r2：抽水井至观测孔距离，单位米（m）；r ：管井或抽水井的半径，单位米（m）；R ：影响半径，裘布衣公式中以抽水井为轴心的圆柱状含水层的半径（不以井的出水量、水位下降值的大小改变），表示井的补给能力；单位米（m）；S1、S2：观测孔内水位降深，单位米（m）；S1‘、S2’‘：观测孔内水位降深，单位米（m）；S ：水位降深，单位米（m）；S n：相应Q n时的最大水位降深，单位米（m）；T ：导水系数，T=KM，单位m2/d；V g：允许过滤管进水流速，单位m/s，不得大于0.03m/s；V j：允许井壁进水流速，单位m/s；目录1 施工图设计前应掌握的资料 (5)2水文地质参数的计算 (5)2.1 影响半径的计算 (5)2.1.1潜水及承压水利用抽水试验算出的影响半径 (5)2.1.2资料不足时可采用经验公式 (6)2.1.3 当无资料时根据经验值估算 (6)2.2渗透系数的计算 (8)2.2.1利用稳定流抽水试验资料计算渗透系数 (8)2.2.2当无抽水试验资料时可根据下表估测 (9)3 管井的出水量计算 (10)3.1理论公式 (10)3.1.1适用于完整井潜水含水层 (10)3.1.1适用于完整井承压水含水层 (11)3.2经验公式 (11)4 井群布置及出水量计算 (13)5 洗井及出水量设计复核 (13)5.1 洗井 (13)5.2出水量设计及复核 (14)参考文献 (14)附件1 潜水稳定流理论公式计算出水量 (15)附件2 潜水稳定流经验公式计算出水量 (15)附件3 承压水稳定流理论公式计算出水量 (15)附件4 承压水稳定流经验公式计算出水量 (15)管井设计及出水量计算管井是一种地下水供水水源的取水构筑物，管井有井室、井壁管、过滤器、沉淀管等组成。

含水岩组及含水亚组的富水性等级按泉水流量或单井涌水量（m3/d）划分。

应选取具有普遍代表性的单井涌水量作为编图依据，单井涌水量统一换算为200mm(约8吋)口径、10m降深的涌水量。

可根据实际情况对富水性等级进行相对的定性描述，如：水量极丰富，丰富，中等，贫乏，极贫乏。

煤矿防治水规定
附录二含水层富水性的等级标准
按钻孔单位涌水量（q），含水层富水性[注]分为以下4级：
1.弱富水性：q≤0.1 L/(s·m)；
2.中等富水性：0.1 L/(s·m)＜q≤1.0 L/(s·m)；
3.强富水性：1.0 L/(s·m)＜q≤5.0 L/(s·m)；
4.极强富水性：q＞
5.0 L/(s·m)。

注：评价含水层的富水性，钻孔单位涌水量以口径91 mm、抽水水位降深10 m 为准；若口径、降深与上述不符时，应当进行换算后再比较富水性。

换算方法：先根据抽水时涌水量Q和降深S的数据，用最小二乘法或图解法确定)
Q 曲线，根
(S
f
据Q-S曲线确定降深10 m时抽水孔的涌水量，再用下面的公式计算孔径为91 mm 时的涌水量，最后除以10 m便是单位涌水量。

式中
Q，91R，91r--孔径为91 mm的钻孔的涌水量、影响半径和钻孔半径；
91
Q，孔R，r孔--孔径为r的钻孔的涌水量、影响半径和钻孔半径。

孔。

中国煤炭科工集团南京设计研究院管井设计及出水量计算稳定流完整井吴成泽2012-12-1主要针对潜水及承压水稳定流完整井的理论及经验公式展开论述，并介绍了井群在不同地质条件下的布置及计算遵循的原则，最后介绍了洗井及单井出水量校核。

最后利用4个Excel文件概括理论及经验公式，可代入抽水试验值分别计算管井单井出水量。

水文地质参数索引a ：含水层厚度，单位米（m）；D g ：过滤管外径（m）；h ：井中的水深，单位米（m）；H ：无压含水层厚度或承压含水层的水头高度或厚度，单位米（m）；K ：渗透系数，表示含水层的渗透性质，在达西公式中，水力坡度i=1时的渗透速度（表示地下水的运动状态、粘滞系数、含水层颗粒大小、形状、排列）；单位米/天（m/d）；L ：过滤管有效进水长度（m），宜按过滤管长度的85%计算；N ：过滤管进水面层有效孔隙数，宜按过滤管面层孔隙率的50%计算；q n ：单位出水量（m3/（d.m））；Q g ：过滤管的进水能力（m3/s）；Q ：管井出水量，单位m3/d；Q1、Q2：抽水井稳定流出水量，单位m3/d；Q n ：单井实测最大出水量，单位m3/d；r1、r2：抽水井至观测孔距离，单位米（m）；r ：管井或抽水井的半径，单位米（m）；R ：影响半径，裘布衣公式中以抽水井为轴心的圆柱状含水层的半径（不以井的出水量、水位下降值的大小改变），表示井的补给能力；单位米（m）；S1、S2：观测孔内水位降深，单位米（m）；S1‘、S2’‘：观测孔内水位降深，单位米（m）；S ：水位降深，单位米（m）；S n：相应Q n时的最大水位降深，单位米（m）；T ：导水系数，T=KM，单位m2/d；V g：允许过滤管进水流速，单位m/s，不得大于0.03m/s；V j：允许井壁进水流速，单位m/s；目录1 施工图设计前应掌握的资料 (4)2水文地质参数的计算 (4)2.1 影响半径的计算 (4)2.1.1潜水及承压水利用抽水试验算出的影响半径 (4)2.1.2资料不足时可采用经验公式 (5)2.1.3 当无资料时根据经验值估算 (5)2.2渗透系数的计算 (6)2.2.1利用稳定流抽水试验资料计算渗透系数 (6)2.2.2当无抽水试验资料时可根据下表估测 (7)3 管井的出水量计算 (8)3.1理论公式 (8)3.1.1适用于完整井潜水含水层 (8)3.1.1适用于完整井承压水含水层 (8)3.2经验公式 (9)4 井群布置及出水量计算 (10)5 洗井及出水量设计复核 (11)5.1 洗井 (11)5.2出水量设计及复核 (11)参考文献 (12)附件1 潜水稳定流理论公式计算出水量 (12)附件2 潜水稳定流经验公式计算出水量 (12)附件3 承压水稳定流理论公式计算出水量 (12)附件4 承压水稳定流经验公式计算出水量 (12)管井设计及出水量计算管井是一种地下水供水水源的取水构筑物，管井有井室、井壁管、过滤器、沉淀管等组成。

基坑总涌水量计算公式汇总基坑总涌水量计算在计算基坑总涌水量时，需要根据井管是否穿透整个含水层和井的深度进行分类。

完整井和非完整井是按照井管是否穿透整个含水层来划分的，浅井、中深井和深井则是按照井的深度来划分的。

当水井开凿在承压含水层中，而承压水头又高于地面时，称为承压井或自流井。

1.均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算在远离水源的情况下，基坑总涌水量的计算公式为：Q = (2H-S)S/1.366KR其中，H是潜水含水层的厚度，S是基坑水位降深，R是降水影响半径，K是土的渗透系数，γ是基坑等效半径，Q是基坑总涌水量。

需要注意的是，降水影响半径宜根据试验确定。

当基坑安全等级为二、三级时，当为潜水含水层时，R=2SkH；当为承压水时，R=10Sk。

基坑等效半径当基坑为圆形时就是基坑半径，当基坑为矩形时，γ=0.29(a+b)。

当基坑为不规则形状时，r=A/π。

2.均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算在基坑远离地面水源的情况下，基坑总涌水量的计算公式为：Q = (2H2-h)m/1.366klg(1+r/l) + mRh/1.366klg(1+2l/r)其中，h=(H+h)/2，m是过滤器长度，R是降水影响半径，k是土的渗透系数，γ是基坑等效半径，Q是基坑总涌水量。

需要注意的是，当含水层厚度不大时，基坑近河岸的计算公式为：Q = l+slQ/1.366k[1+22b/66lglg+0.25lg(2r/M-0.14l)]，其中b 为基坑中心至河岸的距离，M为过滤器向下至不透水土层的深度。

3.均质含水层承压水完整井基坑涌水量计算在基坑远离水源的情况下，基坑总涌水量的计算公式为：Q = MS/2.73kRlg(1+r/l)其中，M是承压水厚度，S是基坑水位降深，K是土的渗透系数，R是降水影响半径，γ是基坑等效半径，Q是基坑总涌水量。

需要注意的是，基坑近河岸的计算公式为：Q =MS/2.73klg(2b/γ)<0.5，其中b为基坑中心至河岸的距离。

涌水量计算（1）解析法根据井田水文地质条件和矿井主要充水因素，利用解析法进行矿坑涌水量预测时，直接充水含水层太原组灰岩岩溶水。

1）太原组灰岩岩溶水预测2(2S?M)M?h0 Q ?BK （5-1）R R ?10SK （5-2）式中：Q——预测矿坑涌水量，m3/h；B(m) 3200 K(m/d) 0.4427 M(m) 9.5 S(m) 169 R(m) 1124.45 Q(m3/h) 163.82 S——水位降低值，m； K——渗透系数，m/d；M——含水层厚度，m； B——进水廊道长度，m； R——影响半径，m；K取抽水实验资料0.4427K2、10+11号煤层矿井涌水量预算(大井法)开采10+11号煤层布置一个工作面，工作面宽180 m，推进长度1200m，因此，将矩形工作面（长a=1200m,宽b=180m）看做一个大井，使用大井法预算矿井涌水量：(2H?M)M计算公式为：Q?1.366KLgR?Lgr式中：Q%～矿井涌水量(m3/d) K%～渗透系数(m/d) H%～水头高度(m) M%～含水层厚度(m) r%～大井半径(m)，r=ηa?b4R0%～引用半径(m)，R0=10SK(S=H) R%～影响半径(m)，R=R0+ r0根据ZK504号孔资料，太原组含水层水位标高1120.58m，渗透系数(K)0.4427m/d,含水层厚度(M)约9.5m,先期开采地段10+11号煤层底板标高最低为884m,由此确定水头高度:(H=S)=1120.58-884=236.58(m) r=ηa?b4=379.5mR0=10SK=1574.1m R= R0+ r0=1953.6m将上述参数代入上述公式得开采10+11号煤层矿井正常涌水量Q=3743m3/d （156m3/h）最大涌水量Qmax=δQ正，δ: 季节影响比值系数开采2号煤层时，季节影响比值系数δ=1.2故最大涌水量Qmax=3743×1.2=4492 m3/d（187.2m3/h） 2号煤层与10+11号煤层联合开采，矿井正常涌水量为上述涌水量之和，即矿井正常涌水量：Q正=355+3743=4098 m3/d(170.75 m3/h)最大涌水量Qmax=425+4492 =4917 m3/d(204.88m3/h)3 狭长水平坑道法采用承压——无压公式：Q?BK(2S-M)M （5-5）L式中：Q——为预测的矿坑涌水量（m3/d）；K——为渗透系数（m/d）； S——为最大水位降深（m）； M——为含水层厚度（m）；L——为水平坑道影响宽度（m），采用奚哈尔德公式R?10SK；B——进水廊道长度，主采煤层工作面年推进度，即B=2500m。

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。

含水岩组及含水亚组的富水性等级按泉水流量或单井涌水量（m 3/d ）划分。

应选取具有普遍代表性的单井涌水量作为编图依据，单井涌水量统一换算为200mm(约8吋)口径、10m 降深的涌水量。

可根据实际情况对富水性等级进行相对的定性描述，如：水量极丰富，丰富，中等，贫乏，极贫乏。

煤矿防治水规定
附录二含水层富水性的等级标准
按钻孔单位涌水量（q ），含水层富水性[注]分为以下4级：
1.弱富水性：q ≤0.1 L/(s 〃m)；
2.中等富水性：0.1 L/(s 〃m)＜q ≤1.0 L/(s 〃m)；
3.强富水性：1.0 L/(s 〃m)＜q ≤5.0 L/(s 〃m)；
4.极强富水性：q ＞
5.0 L/(s 〃m)。

注：评价含水层的富水性，钻孔单位涌水量以口径91 mm 、抽水水位降深10 m 为准；若口径、降深与上述不符时，应当进行换算后再比较富水性。

换算方法：先根据抽水时涌水量Q 和降深S 的数据，用最小二乘法或图解法确定)(S f Q =曲线，根据Q -S 曲线确定降深10 m 时抽水孔的涌水量，再用下面的公式计算孔径为91 mm 时的涌水量，最后除以10 m 便是单位涌水量。

⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛--=919191lg lg lg lg r R r R Q Q 孔孔孔
式中 91Q ，91R ，91r --孔径为91 mm 的钻孔的涌水量、影响半径和
钻孔半径；
孔Q ，孔R ，
r 孔--孔径为r 的钻孔的涌水量、影响半径和钻孔半径。

含水岩组及含水亚组的富水性等级按泉水流量或单井涌水量（m 3/d ）划分。

应选取具有普遍代表性的单井涌水量作为编图依据，单井涌水量统一换算为200mm(约8吋)口径、10m 降深的涌水量。

可根据实际情况对富水性等级进行相对的定性描述，如：水量极丰富，丰富，中等，贫乏，极贫乏。

煤矿防治水规定
附录二含水层富水性的等级标准
按钻孔单位涌水量（q ），含水层富水性[注]分为以下4级：
1.弱富水性：q ≤0.1 L/(s 〃m)；
2.中等富水性：0.1 L/(s 〃m)＜q ≤1.0 L/(s 〃m)；
3.强富水性：1.0 L/(s 〃m)＜q ≤5.0 L/(s 〃m)；
4.极强富水性：q ＞
5.0 L/(s 〃m)。

注：评价含水层的富水性，钻孔单位涌水量以口径91 mm 、抽水水位降深10 m 为准；若口径、降深与上述不符时，应当进行换算后再比较富水性。

换算方法：先根据抽水时涌水量Q 和降深S 的数据，用最小二乘法或图解法确定)(S f Q =曲线，根据Q -S 曲线确定降深10 m 时抽水孔的涌水量，再用下面的公式计算孔径为91 mm 时的涌水量，最后除以10 m 便是单位涌水量。

⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛--=919191lg lg lg lg r R r R Q Q 孔孔孔
式中 91Q ，91R ，91r --孔径为91 mm 的钻孔的涌水量、影响半径和
钻孔半径；
孔Q ，孔R ，
r 孔--孔径为r 的钻孔的涌水量、影响半径和钻孔半径。