02第二讲 矿井涌水量预计

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1、第二讲矿井涌水量预计第二讲矿井涌水量预计第一节概述第二节相关比拟法第三节解析法第四节水均衡法第五节数值法第一节概述矿井涌水量：指矿山建设和生产过程中单位时间内流入矿井(包括各种巷道、开采系统)的水量。矿井涌水量预计的重要性：矿井涌水量的大小是对煤田建设进行经济评价、合理开发的重要指标；矿井涌水量是确定矿床水文地质条件复杂程度的重要指标之一；矿井涌水量是矿山制定采掘方案、确定矿井排水能力和制定防治水措施的主要依据。矿井涌水量预测虽然在矿山勘探与生产中据很重要的地位，但是，对它的研究至今还存在很多问题，矿井涌水量的预计与实测结果往

2、往存在较大的误差。原因很多，归纳起来主要有：1)水文地质条件没有查清；2)选用的水文地质参数缺乏代表性；3)数学模型选择不当。因此，矿井涌水量的预测必须遵循三个基本原则：查明条件、选用有代表性的计算参数、选择正确的数学模型。第一节概述矿井涌水量预计方法很多，但无论采用何种方法，均要经过三个步骤：1)建立水文地质模型通过概化已知状态下矿井(区)的水文地质条件、给出开采矿井的内边界条件以及给出或预测开采条件下的外边界条件，建立水文地质模型。第一节概述2)建立数学模型根据研究区水文地质模型的特点，选择相应的数学模型和计算方法。目前矿井

3、涌水量预计中，常用的数学模型可划分为：第一节概述3)数学模型的解算及预测结果的评价数学模型的解算不仅是一个数学运算过程，更一个是对水文地质模型和数学模型进行全面验证识别的过程。通过数学模型的解算，有助于对矿井水文地质条件的进一步深化认识，从而达到对数学模型本身作进一步的调整和修改的目的，最终使所建立的水文地质模型和数学模型以及预测结果更加合理和趋于实际。第一节概述目前常用的矿井涌水量的计算方法包括：1)相关比拟法；2)解析法；3)水均衡法；4)数值法；5)时间序列分析法、电模拟法、灰色系统理论等其他方法。第一节概述第二讲矿井涌水

4、量预计第一节概述第二节相关比拟法第三节解析法第四节水均衡法第五节数值法相关比拟法：以地质、水文地质条件相似为前提，以分析生产矿井或抽水孔的涌水量与其他因素之间的变化关系为基础，建立一定的数学公式(经验、半理论半经验公式)来预测矿井涌水量的一种近似方法。在生产实践中，根据资料的多少和来源的不同，以及对相关比拟式的要求不同，又分为三种方法(常用的)：1)水文地质比拟法(经验公式)；2)相关分析法(回归方程)；3)Q—s曲线法(半理论半经验公式)。第二节相关比拟法一、水文地质比拟法(经验公式)水文地质比拟法:利用地质、水文地质条件相似

5、、开采方法基本相同的生产矿井(或采区或工作面或巷道系统)的排水或涌水量观测资料，分析研究涌水量与生产因素的关系，建立经验公式，来预测设计矿井(或同矿井设计采区或工作面、巷道系统)的涌水量。使用要求：新矿井(或采区、工作面、巷道系统)与老矿井(或采区、工作面、巷道系统)的条件应基本相似，老矿井(或采区、工作面、巷道系统)要有长期的水量观测资料以及生产方面的观测资料，以保证涌水量与影响因素之间数学表达式的可靠程度。第二节相关比拟法由于水文地质条件完全相同的矿井很少见，再加上开采条件的差异性，因此这是一种近似的计算方法。主要方法：富水

6、系数法单位涌水量法第二节相关比拟法1、富水系数法富水系数：同一时期(通常为一年)矿井的排水量Q0(m3/h)与开采量P0(万吨)的比值。富水系数计算公式：KP=Q0/P0含义：矿井的排水量随开采量的增加而增加。比拟计算式：在已知富水系数KP值后，预计相似条件，开采量为P的设计矿井的涌水量Q为：第二节相关比拟法不同矿井甚至同一矿井不同时期的KP值变化范围很大。小的接近0，大的可达100以上(如湖南煤炭坝煤矿为113)。富水系数不仅取决于矿区的自然条件(地质、水文地质)，还与开采条件(开采方法、开采强度等)有关。因此，在用富水系数法

7、预测矿井涌水量时，要充分考虑到开采方法、范围、进度等方面的相似性。第二节相关比拟法其他的富水系数：1)采空区面积F0富水系数KP=Q0/F02)巷道长度L0富水系数KP=Q0/L03)采空体积V0富水系数KP=Q0/V0预测时，一般以上述各富水系数的综合平均值为比拟计算的依据，这样可排除生产条件的影响。第二节相关比拟法2、单位涌水量法定义：疏干面积F0与水位降深S0是矿井涌水量Q0变化的两个主要影响因素。根据生产矿井(采区或水平)有关资料求得单位涌水量q0，可作为预计类似条件下新矿井(采区或水平)在某开采面积F和水位降深S条件下

8、涌水量Q的依据。公式：第二节相关比拟法比拟式：上式的使用条件：涌水量与开采面积和水位降深成正比。如果不成正比关系，则采用下式：其中，m、n——待定系数，由实际观测资料利用最小二乘法确定第二节相关比拟法水文地质比拟法适用条件：适用于已有多年开采历史的矿井，这时可以