解析法计算工作面涌水量

解析法预测兴隆庄煤矿十采区工作面顶板砂岩涌水量
王昌举;孙如华;乔伟
【期刊名称】《煤炭工程》
【年(卷),期】2011(000)003
【摘要】文章采用地下水动力学中的解析法对兴隆庄煤矿十采区涌水量进行了预测,同时根据不同参数值进行分区计算,得出了十采区工作面不同推进速度的涌水量,为兴隆庄矿十采区安全开采提供设计和决策基础地质条件保障,同时为其他类似水文地质条件的采区工作面的涌水量预测提供理论依据.
【总页数】3页(P47-49)
【作者】王昌举;孙如华;乔伟
【作者单位】徐州中国矿大岩土工程新技术发展有限公司,江苏徐州,221008;中国矿业大学,资源与地球科学学院,江苏徐州,221116;中国矿业大学,资源与地球科学学院,江苏徐州,221116
【正文语种】中文
【中图分类】TD742
【相关文献】
1.解析法在兴隆庄煤矿工作面涌水量预测中的应用 [J], 米金科;王涛
2.兴隆庄煤矿下组煤首采区水文地质特征分析及涌水量预测 [J], 周海涛;姜振泉;朱术云;黄震
3.济宁二号煤矿西部主采区涌水量解析法预测 [J], 王小凤;赵迎春;时荫
4.滕州郭庄煤矿十二采区第十下层灰岩水赋存规律及涌水量预测 [J], 王书荣;崔伟
宏;张民
5.利用数值法和解析法对祁南煤矿矿坑涌水量进行预测分析 [J], 胡雅琴;任红蕾因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

矿井涌水量计算方法
1. 嘿，你知道吗？有一种方法叫解析法来计算矿井涌水量哦！就好像我们要数清楚一群调皮的小动物有多少只一样。

比如咱们把矿井的地质条件啥的都弄清楚，就像了解小动物们的习性一样，然后通过各种公式来慢慢推算涌水量呢！这个方法是不是很有趣呢？
2. 哇塞，还有类比法来算矿井涌水量呢！这就像是找相似的东西来做比较呀。

比如说找到一个跟这个矿井差不多情况的例子，然后参考它的涌水量数据，再根据实际情况调整，这不就大概知道咱这个矿井会有多少涌水量啦！这不是很妙吗？
3. 嘿呀，经验公式法也不能少呀！这就像是我们根据以往的经验来做事一样。

比如之前碰到过的那些矿井，它们的涌水量和一些因素之间有啥规律，咱们就总结出来，然后用这个经验公式来算现在的矿井涌水量，这多方便呀！你说是不是？
4. 天哪，水文地质比拟法也超重要的呢！就好像把两个差不多的东西放在一起比一比。

比如说找到一个地质条件很像的矿井，看看人家的涌水量情况，然后来估量咱们这个的，这多有意思呀！能明白不？
5. 还有水均衡法呢，亲！这就好像是保持一个天平的平衡一样。

把矿井里水的进和出都搞清楚，进的多少，出的多少，那剩下的涌水量不就知道啦，这多简单粗暴呀！你觉得咋样？
6. 哇哦，数值模拟法也很厉害哟！就像是给矿井建了一个小模型，在这个模型里模拟涌水的情况。

就比如给一个小玩具世界设定各种条件，然后看水会怎么流，这不就能算出涌水量啦！是不是很神奇？
7. 最后呢，就是现场观测法啦！这可是最直接的方法呢，就站在矿井里亲自去看水涌出来多少。

就像守在河边看水流量一样直接。

这多实在呀！我觉得呀，这些方法都各有各的妙处，都得根据实际情况去选择和运用，才能算出准确的矿井涌水量哦！。

采用承压转无压完整式大井涌水量解析法公式计算采用承压转无压完整式大井涌水量解析法公式计算，即：Q??K[(2H?M)M?h02]Rln0r0 （1）式中：Q―大井涌水量，m3/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）h0―抽水稳定后大井中的水柱高度（从含水层底板到动水位），（m）r0―大井的引用半径（基坑的等效半径），（m）；R0―引用影响半径，R0=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r0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：r0??a?b，（2） 4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b/a η 0.1 1.0 0.2 1.1 0.3 1.12 0.4 1.14 0.4 1.16 0.8 1.18 1.0 1.18 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：R?10sk （3）R――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：R?2sKH （4）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：R?10sk?10?5.0?75.17=433.5m若采用潜水计算影响半径的公式，则计算出的影响半径为：R?2sKH?2?5.0?75.17?6?212.37m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。

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Table 1 Mine inflow and hydrogeological exploration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）。

涌水量预测的解析法与数值法对比研究矿井涌水量是矿井排水系统设计和防治水重要依据。

以朝克乌拉煤矿为例，采用解析法和数值法对研究区K1b2含水层涌水量进行预测，并进行对比分析。

对比结果表明，数值法更能体现开采过程中涌水量的动态变化过程，较解析法更能反映实际情况。

标签：涌水量预测；解析法；数值法0 引言矿井涌水量预测是煤矿水文地质工作的重要内容，其贯穿了矿床勘探、矿井建设和生产全过程。

目前矿井涌水量预测方法较多，由于各种计算方法适用范围存在差异，因此计算时应充分考虑矿区的地质及水文地质条件。

本文以朝克乌拉煤矿为例，在充分考虑矿井水文地质条件的基础上，分别采用解析法和数值法对朝克乌拉煤矿各工作面K1b2含水层涌水量进行预测，并对预测结果对比分析。

1 研究区水文地质概况根据区域水文地质资料，矿区从下至上概化为4个含水岩组，即2煤上部（K1b2）含水岩组、白垩系下统上部砂砾岩（K1b3）含水组、第三系孔隙承压含水岩组和第四系孔隙潜水含水岩组。

矿井主要的充水含水层为K1b2含水层，也是本次涌水量预测研究的目的含水层。

据含水层混合抽水试验资料显示，其单位涌水量为0.0161～0.0119 L/s·m，渗透系数为0.0597～0.0814 m/d，属弱富水含水层。

2 解析法预测矿井涌水量2.1 涌水量预测公式根据开采设计和实际水文地质特征分析可知，水压会降到隔水层顶板以下，水力性质会转为承压—潜水水流，故拟选择承压—潜水完整井水平坑道计算公式计算各工作面的涌水量。

其公式如下（1）（2）式中Q——工作面矿井涌水量（m3/d）；B——水平坑道长度，此处指各工作面长度（m）；S——水位降深（m）；M——承压含水层厚度（m）；R——水平坑道的影响深度（m）；H——承压水从最低开拓水平算起的水头高度（m）；K——含水层渗透系数（m/d）。

2.2 参数选取（1）渗透系数参数。

根据研究区在K1b2含水层的钻孔抽水试验资料，结合研究区实际情况，且考虑到利用解析法预测矿井涌水量的局限性和适用条件，取K=0.05 m/d。

矿井涌水量计算的稳定与非稳定流解析法作者：张曼曼姚多喜来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2019年第11期摘要：准确预测矿井涌水量，对煤矿的采掘方案和排水能力的合理设计具有重要意义.以青东煤矿为例，依据单口抽水水位恢复数据，运用泰斯水位恢复理论求出煤系砂岩含水层渗透系数K及贮水系数u*，并将计算结果与稳定流的K值进行对比.在此基础上，运用“大井法”对建井期一水平的矿井涌水量分别进行了稳定流和定降深变流量非稳定流预计.研究结果表明，水位恢复与稳定流理论计算出的渗透系数值相差不大;煤矿建井期实测涌水量总体平稳，稳定流理论计算值与总体均值接近;由于砂岩裂隙发育的不均一性，在局部时段，涌水量呈现疏干递减型，非稳定流理论值与实测值拟合较好;反映出稳定流理论可对涌水量进行总体预测，而非稳定流对部分独立砂岩裂隙水单元可准确预测出涌水量的动态变化规律.关键词：矿井涌水量;稳定流;非稳定流;解析法中图分类号：TD742; 文献标识码：A; 文章编号：1673-260X（2019）11-0092-04矿井涌水一直都是影响矿安全生产的关键因素之一，给矿井的建设、掘进及开采都带来了一定的困难.而矿井涌水量在煤地质学中则是指流入矿井巷道内的地表水、裂隙水、老窑水、岩溶水等的总量，它是煤矿开采的一个重要技术条件[1-2]，也是制定矿山疏干设计方案、确定生产能力的主要依據，其直接关系着煤矿采掘方案和排水能力设计的合理性，更决定了煤矿是否能够安全生产，因此矿井涌水量的准确预测预报尤为重要.预测矿井涌水量的方法有很多种，一般可包括确定性预计方法和非确定性预计方法两类.确定性预计方法包括解析法、水均衡法、数值法和物理模拟法;而非确定性预计方法主要分为时间序列分析法、模糊数学法、灰色关联法、回归分析法、神经网络法、地质比拟法和混沌模型法等.实际采矿工程中，解析法又可称为地下水动力学法，由于具有概念清晰、计算简便以及参数易于获取而被广泛地运用在矿坑涌水量的计算中，该法通过合理概化实际问题，构造解析公式从而达到计算水矿区涌水量的问题.经过多年的实践该法已积累较多的工程经验，为正确指导矿井开采合理布置疏排水工程奠定了良好的前期基础.本文以青东煤矿一水平开采涌水量计算为例，分别采用稳定流解析法和非稳定流解析法对其涌水量进行预测，为煤矿排水系统设计与布置提供参考指标.1 研究区地质概况青东煤矿位于安徽省濉溪县临涣镇石集村境内，研究区位置如图1所示.本区属淮河水系.淮北煤田位于安徽北部，是全隐蔽煤田，松散层厚度大，属于华北型地层，主要含煤地层为二叠系的上石盒子组、下石盒子组和山西组，含煤地层平均总厚880.8m.青东煤矿构造主体表现为一走向北西～近东西，局部略有转折，向北、北东倾斜的单斜.地层倾角一般10～20°，沿走向方向出现较小规模的地层起伏或次级褶曲;井田以正断层为主，局部有岩浆岩侵蚀，构造复杂程度为中等.矿区内含水层可根据地下水赋存介质特征划分为新生界松散层孔隙含水层、二叠系煤系砂岩裂隙含水层和太原组及奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层，如图2所示.矿井主要充水水源有新生界松散层第四含水层（“四含”）、主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层、太灰、奥灰石灰岩岩溶裂隙含水层、老空区积水，这些充水水源都直接或间接的影响着矿井的充水.在掘进和工作面回采时，受采掘破坏或影响主要是各主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层，其位于疏干开采的层位，因此，各主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层是矿井充水的直接充水含水层.2 涌水量计算的稳定流理论2.1 “大井法”简介工程实践中常用解析法中的“大井法”，即把巷道系统所占面积简化成一个圆形的大井，当矿井排水时，以巷道系统为中心，在矿井周围会形成具有一定形状的降落漏斗，这与钻孔抽水时形成降落漏斗的情况相似，进而可利用地下水动力学公式来计算涌水量.当承压水头H值降至含水层底板时，h=0，地下水处于承压转无压水流状态，故估算涌水量时采用承压～无压完整井公式.含水层一般为承压含水层，当承压水井进行大降深抽水时，若井中水位低于含水层顶板，井附近则出现无压水流区，这时承压水井就会变成承压无压（潜水）井.2.2 涌水量计算2.2.1 计算公式依据矿区水文地质条件，分析矿井充水水源、通道和强度等因素，可采用稳定流“大井”法预测矿井涌水量，涌水量估算范围是先期开采地段一水平（F6～大刘家断层），浅部以主采煤层露头带为界，深部至-585m水平.按照“大井法”原理，将此开采面积视为一大井，计算时选用承压～无压完整井公式：式中：Q为矿井涌水量，m3/h;K为渗透系数，m/d;M为含水层厚度，m;S为水位降低值，m;F为采区面积，km2;R0为含水层的引用影响半径，m;r0为“大井”半径，m;r为影响半径，m;H为水头高度，m;h为井筒水柱高度，m.2.2.2 计算参数经过现场实测，可得到7～8煤含水层厚度M、估算面积F以及透系数K，将渗透系数K 代入式（2），可求出大井半径r0、“大井”引用影响半径R0和影响半径r，具体参数值如表1所示.2.2.3 计算结果将上述各个参数代入式（1），可得到7～8煤含水层涌水量Q1=100m3/h.3 涌水量计算的非稳定流理论一般来说，稳定流“大井法”预测矿井涌水量，具有快速、简便等优点.但该预测模型只能总体上反映出涌水量的大小，不能反映出涌水量随时间的变化规律，因此本节采用非稳定流理论进行涌水量的动态预测.3.1 非稳定流计算公式在矿井排水量大于充水含水层补给量时，在建井过程中，开采初期或开采水平延伸的情况下，地下水的运动始终处于非稳定流状态，无法达到相对稳定的条件，只有用非稳定流法才能客观的计算矿井涌水量.非稳定流计算公式如下：式中：s离钻井井轴r处的水位降深，m;Q为抽水井的流量;T为导水系数;t为自抽水开始到计算时刻的时间;r为计算点到抽水井的距离;u*为含水层的释水系数;W（u）为井函数.3.2 计算参数的求取利用非稳定流定降深法计算涌水量时，需要释水系数u*参数值.理论上讲，在多孔介质骨架的形变为线弹性的情况下，含水层的贮水系数和释水系数应该是相等的，故可利用水位恢复数据计算含水层参数u*，其计算原理如下所示：如果不考虑水头惯性滞后动态，水井以定流量Q持续抽水tp时间后停抽恢复水位，那么在时刻（t>tp）的剩余降深s’，（原始水位与抽停后某时刻水位之差），可理解为流量Q继续抽水一直延续到t时刻的降深和从停抽时刻起以流量Q注水t-tp时间的水位抬升的叠加.两者均可用Theis公式计算.故有：利用6-71孔对7～8煤层顶底板砂岩裂隙含水层（段）的抽水试验水位恢复资料，利用软件Aquifer Test中的Theis Recovery进行拟合，6-71孔的拟合曲线图3所示，并可得到该孔的导水系数T为5.4×10-6m3/s.由抽水资料可知6-71孔的涌水量Q为0.286 L/s，停抽时刻的水位降深sp为85.02m，距抽水井的距离为0.055m，将拟合得到的T代入斜率公式可求得i分别为11，将其代入式（8）中可求得a分别为2.38.又根据u*，可以求得7～8煤层顶底板砂岩裂隙含水层的u*为2×10-6.将拟合曲线所求的T代入剩余降深公式，其与原始降深对比曲线图如图4所示.根據抽水试验资料，可直接得到7～8煤层引用半径r和降深s，而其导水系数T和渗透系数K可由上述拟合曲线求得.由拟合曲线图可知孔6-71测得7～8煤层的K值为0.015m/d，稳定流的7～8煤的K值为K=0.03235m/d，二者结果相差不大，具体参数如表2所示.3.3 计算结果该矿目前主采7～8煤，根据开采过程中井下水位观测可知，7～8煤层在35d后水位降到-585m，即一水平处，呈现出疏干现象;如表3所示.将上述参数代入到式（4），可得到不同时间和不同降深情况下的各煤层涌水量，如图5所示.从图5可以看出，在同一降深下，涌水量随时间的增大而逐渐减小;在相同时间内下，涌水量随降深的增大而逐渐增大.矿井涌水量初期一般比较大，后期随着时间的增加而逐渐减小，但减小的幅度在变小.与稳定流理论相比，非稳定流可计算出涌水量的动态变化过程.为验证本次水文地质参数求解的合理性，利用本矿7～8煤实测矿井涌水量见图6所示.由图6可以看出，2016年1月～2016年7月矿井涌水量为65.90～103.10m3/h，平均涌水量为92.00m3/h，涌水量总体趋于相对稳定，局部存在波动，与稳定流理论计算出100m3/h吻合程度较高.同时在2016年5月30日至7月5日期间，涌水量呈现递减状态，提示此段为独立砂岩裂隙含水单元的疏干现象，可采用非稳定流泰斯公式计算涌水量的动态变化过程，计算结果如图7所示，从图中可看出，二者吻合较好，反映出由本文确定的水文地质参数精度较高，对涌水量的计算以及含水层水文地质条件的评价具有较好的指导意义.4 结论4.1 运用稳定流“大井法”公式估算出先期采掘地段一水平7～8煤顶底板砂岩裂隙含水层Q1=100m3/h，该矿井实测矿井7～8煤涌水量值一般为92m3/h，与稳定流计算值相差不大.非稳定流泰斯计算7～8煤层涌水量在35d后为46.86m3/h，与稳定流预测值相差不大;而非稳定流计算结果反映在揭露部分独立的砂岩裂隙含水层时，其预测的涌水量趋势与实际涌水量趋势相一致.由上表可知，非稳定流预测的矿井涌水量的变化规律一般是前期较大，后来逐渐减小并趋于稳定状态;涌水量随时间和降深增减而发生变化，即在同一降深，涌水量随时间的增大而逐渐减小;在相同条件下，涌水量随降深的增大而逐渐减小.一般情况下，稳定流预测涌水量适用于水文地质条件较为简单的地区，比较理想化;而非稳定流则可利用抽水试验所获取的资料来求取相关的水文地质参数，继而预测矿井涌水量，可准确地反映出涌水量的衰减趋势.4.2 煤矿建井期实测涌水量总体平稳，稳定流理论计算值与总体均值接近;由于砂岩裂隙发育的不均一性，在局部时段，涌水量呈现疏干递减型，非稳定流理论值与实测值拟合较好;反映出稳定流理论可对涌水量进行总体预测，而非稳定流对部分独立砂岩裂隙水单元可准确预测出涌水量的动态变化规律.参考文献：〔1〕崔原萍，张宝平.解析法在矿井涌水量预测中的应用及评价[J].地下水，2016，38（05）：8-9+76.〔2〕虎维岳，闫丽.对矿井涌水量预测问题的分析与思考[J].煤炭科学技术，2016，44（01）：13-18+38.〔3〕黄欢.矿井涌水量预测方法及发展趋势[J].煤炭科学技术，2016，44（S1）：127-130.〔4〕乔美英，程鹏飞，刘震震.基于GA-SVM的矿井涌水量预测[J].煤田地质与勘探，2017，45（06）：117-122.〔5〕刘启蒙，胡友彪，张宇通，刘浩.矿井涌水量预测方法探讨[J].安徽理工大学学报（自然科学版），2017，37（06）：1-7.〔6〕刘基，王强民，杨建.基于Visual Modflow的矿井涌水量模拟和动态预测研究[J].煤矿安全， 2018，49（03）：190-193.〔7〕Lalit Kumar Sahooa，Santanu Bandyopadhyay，Rangan Banerjee.Water and energy assessment for dewatering in opencast mines[J]. 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第三章涌水量的预算当我们编制地质“三书”和矿井地质报告时，都需要计算涌水量，计算涌水量的方法很多，归纳起来大致可分为三类：即水动力学法，统计法和模型模拟法。

下面介绍常用的几种方法。

一、大井法：属于水动力学法中的解析法。

１、基本原理当矿井排水时，在矿井周围含水层中形成以巷道系统为中心的具有一定形状的降落漏斗。

这与钻孔抽水所形成的降落漏斗十分相似，因此，可以将巷道系统分布范围假设为一个理想的“大井”，其截面积与巷道系统的分布面积相当，利用地下水动力学的井流公式来计算巷道系统的涌水量。

２、基本公式⑴、对于潜水：Q=1.366K或Q=1.366K⑵、对于承压水：Q=2.73K或Q=2.73K⑶、对于承压—无压水：Q=1.366K式中：Q——预计的涌水量，(m3/d)K——含水层的渗透系数，（m/d）M——含水层的厚度，(m)H——潜水含水层的厚度或承压含水层的水头高度（从巷道底板算起），(m)h——巷道内的水柱高度，(m)S——由于矿井排水而产生的水位降低值，(m)R0——矿井排水的影响半径，R0=R+r0，(m)r0——假想大井的半径（或称引用半径），(m)R——含水层抽水时得出的影响半径，(m)３、参数的选用确定⑴、渗透系数（K）预计矿井涌水量所选用的K值是通过抽水试验确定的。

由于含水层的非均质和抽水试验人为的误差，往往求得的K 值在同一含水层中的不同地段差异很大，或同一抽水孔用不同方法和不同深度的资料所求得的K值出不相同。

在涌水量计算时，通常采用以下两种方法求得K值。

①、加权平均法，有以下三种情况：a、当垂直方向渗透性有变化时，如彼此之间有水力联系的几个透水性不同的砂层、砾石层或坚硬裂隙地层等，应采用加权平均渗透系数，即K cp=式中：K cp——含水层的平均渗透系数，（m/d）K i——某一含水层（含水组）的渗透系数，（m/d）M i——某一含水层的厚度，（m）b、沿水平各向岩石透水性有变化时，渗透系数值可以同下式求得：K cp=式中：L i——不同方向渗透段的长度，（m）c、对于平面非均质情况，即含水层在水平方向上渗透性有变化时，应作渗透系数分区图，采用下式计算渗透系数：K cp=式中：A i——某块段的面积，（m2）②、流场分析法它是利用抽（放）水试验资料绘制等水位线图，然后根据流场特征，采用闭合等值线法及辐射流法计算渗透系数。

矿井涌水量解析计算及其适用性对比作者：毛兴军来源：《科技视界》2015年第22期【摘要】矿井涌水量计算是煤矿水文补勘工程中的一项重要任务，目前矿井涌水量预测主要以“大井法”、“集水廊道法”为主，计算过程往往简单、机械，不注重矿区水文地质条件及公式适用条件的分析。

本文在分析红一煤矿地质及水文地质条件的基础上，对研究区水文地质条件进行了概化，最终选用具有一个隔水边界的稳定流承压转无压的Dupuit公式的推导式进行基岩段涌水量计算。

【关键词】大井法；集水廊道法；涌水量；水文地质补充勘探1 地质及水文地质概况1.1 井田地质及构造井田内地层由老至新依次有：奥陶系克里摩里组（Ok）；石炭系上统土坡组（Ct）；石炭二叠系太原组（CPt）；二叠系下统山西组（Ps）、石盒子组（Psh）；古近系（E）和第四系（Q）。

红一井田总体构造为一走向北北东向、西翼陡东翼缓的不对称背斜，即红墩子三道沟背斜，其西部发育有红墩子向斜，再向西被黄河断裂所断。

红墩子三道沟背斜西翼受红墩子断层切割，红墩子断层落差30m～180m。

井田内煤层大部赋存于红墩子三道沟背斜东翼。

1.2 井田水文地质1.2.1 含水层划分及其特征井田含水层划分为：第四系孔隙潜水层、古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层组、二叠系孙家沟组、石盒子组裂隙含水层组、山西组裂隙含水层组、太原组砂岩裂隙含水层组、土坡组砂岩裂隙含水层组、奥陶系裂隙含水层组。

其中山西组裂隙含水层、太原组砂岩裂隙含水层组为直接充水含水层，石盒子组裂隙含水层组为间接充水含水层。

下面简述以上三个含水层特征。

二叠系孙家沟组、石盒子组裂隙含水层：属直接充水含水层，在全区较广泛分布，厚度约在40～360m左右，含多个子含水层，为复合含水层。

由粗粒砂岩、中粒砂岩及细粒砂岩构成，分选磨圆中等，颗粒支撑，泥钙质胶结，裂隙欠发育。

根据抽水试验，本含水层天然静水位埋深43.96m，钻孔涌水量0.185L/s，单位涌水量0.0011L/m·s，渗透系数0.0034m/d，为弱富水含水层。

用解析法计算矿井水文地质参数和涌水量的几种方法与评述任玺宁
【期刊名称】《内蒙古石油化工》
【年(卷),期】2014(000)019
【摘要】根据某矿井水文地质条件结合该矿井勘探阶段的水文钻孔抽水试验资料,水文地质参数的计算方法可采用稳定流与非稳定流计算相结合的方法进行对比,即按照裘布依公式、直线图解法和利用恢复水位资料两点法这三种解析法进行计算,最终确定含水层的渗透系数.然后结合该矿井涌水量实测资料和抽水试验、地层资料,采用水文地质比拟法和大井法对该矿井的涌水量进行了预测计算和分析比较,总结各自的使用条件,所得出的结果可以作为矿井的生产建设依据,也可以为其他矿井的涌水量预测提供一定的借鉴意义.
【总页数】3页(P107-109)
【作者】任玺宁
【作者单位】神华地质勘查有限责任公司,内蒙古伊金霍洛旗017200
【正文语种】中文
【中图分类】X143
【相关文献】
1.矿井涌水量计算的非稳定流解析法 [J], 华解明
2.预测矿井涌水量的计算级别与精度评述 [J], 钱学溥
3.数值法和解析法在矿井涌水量预测中的应用分析 [J], 张莉丽;张耀文;武强;折书
群
4.矿井涌水量计算方法评述 [J], 崔杰
5.矿井涌水量计算的稳定与非稳定流解析法 [J], 张曼曼; 姚多喜
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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。

解析法预测文家坡煤矿工作面涌水量侯恩科; 龙天文; 樊志刚【期刊名称】《《矿业安全与环保》》【年(卷),期】2019(046)005【总页数】5页(P80-84)【关键词】煤矿; 工作面涌水量; 预测; 解析法; 水文地质模型; 对比分析【作者】侯恩科; 龙天文; 樊志刚【作者单位】西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TD742在我国煤炭工业长期发展的过程中，水害在煤矿安全生产事故中所占的比例虽在逐年下降，但依然是仅次于瓦斯的第二大致灾因子[1]。

因此，准确预测煤矿工作面的涌水量对煤矿安全生产至关重要[2]。

目前，在煤矿生产中一般采用解析法、比拟法、相关分析法、灰色系统法、经验法或数值模拟等方法对矿井涌水量进行预测，这些预测方法已趋于成熟，能够对矿井排水能力设计及抗灾能力评估提供重要的数据支撑[3-6]。

笔者采用解析法中不同水文地质概化模型，对文家坡煤矿4101工作面涌水量进行预测，根据与实测涌水量进行对比，确定其中比较适应该地区水文地质条件的模型。

1 研究区概况1.1 矿井概况文家坡煤矿位于陕西省彬长矿区，正在开采位于延安组第一段较稳定的4#煤层，煤层结构简单。

据钻孔资料显示4#煤层平均厚度8.00 m，埋深465.19～796.69 m，上覆基岩厚度438.18～633.21 m；主要表现为埋深大、上覆基岩厚、煤层厚的特点[7-8]。

根据对该区域导水断裂带及水文地质特征研究表明，潜水、地表水对回采工作影响不大。

煤矿在开采4#煤层时地下充水含水层从上至下依次为白垩系下统洛河组砂岩孔隙—裂隙承压含水层、白垩系下统宜君组砾岩裂隙承压含水层、侏罗系中统直罗组砂岩裂隙承压含水层及其顶板砂岩裂隙承压含水层，如图1所示。

其中白垩系下统洛河组砂岩孔隙—裂隙承压含水层是4#煤层开采时的主要充水水源，该含水层的水将通过回采形成的导水断裂带进入工作面。

图1 含、隔水层关系示意图该矿4101工作面于2016年8月开始生产，回采结束时，工作面正常涌水量约为187 m3/h。