新驿煤矿矿井涌水量预测

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。

（一）建立水文地质概论模型
解
析
确定边界类型法计来自大井法算（二）建立数学模型
分区法（辐射流法）
方
法
步
骤
（三）参数确定
水平巷道解析法（集水廊道法） 渗透系数 大井引用半径
疏干影响半径
（四）矿坑涌水量预测
稳定流 非稳定流 层流 紊流 平面流 空间流
潜水承压水(承压转无压)
侧向边界 垂向边界 内边界
层流 紊流的判别
（1）含水介质类型判断别法
（2）抽（放）水试验数据计算法
一般常以抽（放）水试验为依据，用单位涌水量法对层流、紊流进行判别，计 算式：
承压水 qi ≈ Q1/S1≈Q2/S2≈Q3/Q3
潜水
qi ≈ Q1/[（2H-S1）S1]≈Q2/[（2H-S2）S2]≈Q3/[（2H-S3）S3]
若各次计算的单位涌水量 q为一常数或接近常数，则地下水为层流运动，否则
水文地质勘查技术
——矿坑涌水量预测计算 解析法概述
计算矿坑涌水量预测——解析法
一、解析法的原理和应用条件 二、计算方法、步骤
（一）建立水文地质模型 （二）建立数学模型（预测计算方法） （三）参数确定 （四）矿坑涌水量预测
一、解析法的原理和应用条件
解析法：依据地下水动力学原理，用解析公式预测不同条件下的 矿坑涌水量。是目前矿坑涌水量预测应用最广泛的一种方法。常用“ 大井”法进行计算。
为紊流或混合流。
（二）建立数学模型（预测计算方法）
1、分区法（辐射流法）
原理：根据疏干流场的边界条件与含水层的 非均质性特点，沿流面和等水压面将其分割为若 干条件下不同的扇形分流区，每个扇形分流区内 地下水流都呈辐射状，沿流面分割所得扇形区边 界为阻水边界，沿等水压面分割所得的扇形区边 界为等水头边界，用卡明斯基平面辐射流公式计 算各扇形区的涌水量，其总和即为矿井涌水量。 承压水：Qi=K[(b1-b2)/(lnb1-lnb2)*M(h1-h2)/L] 潜水：Qi=K[(b1-b2)/(lnb1-lnb2)*(h12-h22)/2L] Q=∑Qi

开拓井巷涌水量：井筒（立井、斜井）、和巷道（平硐、平
巷、斜巷、石门）在开拓过程中的涌水量。
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（疏干流量） 意义：它是对煤田进行技术经济评价、合理开发的重要指标， 也是设计和生产部门制订采掘方案，确定排水能力和防治措 施的重要依据。在矿区勘探和矿井建生产中有重大意义。
1 a
1 b

二、涌水量-降深曲线法（Q-S曲线法）
原理：根据稳定井流抽水试验资料建立涌水量与降深的
关系方程，根据勘探试验阶段与未来开采阶段水文地质 条件的相似性，外推预测未来矿井的涌水量。
优点：避开求取各种水文地质参数，计算简便
应用条件：避开了求取各种水文地质参数，计算简便，
适用于水文地质条件复杂且难于取得有关参数的矿井及 矿区。
n=2 抛物线 n>2 对数曲线
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图解法
1．作图法 观测历年最大涌水量和最大水位降深， 得（Ｑi，ｓi）（i＝ １,２,…,ｎ），在Ｑ─ｓ坐标系上投点，称散点图（或相关 图），用直尺凭视觉画大致平分散点的直线，量斜率和截距， 写方程。此方程因人而异，不唯一，误差大。
2．近似图作法 在散点图上平行于纵轴作直线ｅ 左右平分所有散点，再ｅ1平分右 边散点、ｅ2平分左边；同理，以 平分散点为前提作平行横轴的直线 ｈ、ｈ1、ｈ2。设ｈ1、ｈ2与ｅ1、 ｅ2的交点为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ，按 散点展布趋势连Ｂ、Ｄ（或Ａ、Ｃ） 点，求出直线的斜率及截距，即可 图7-1 回归直线散点图 得回归方程Q=f（s）。
Q0 Fs Q F0 s0
优点：简单、应用方便。
有时涌水量随开采面积（或巷道长度）、水位降深的增加不具
有线性关系，但能用幂函数关系来比拟。

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。