岩石的水理性质

岩石的水理性质

1 岩石的溶水性：岩石能容纳一定水量的性质，用容水度（W n）表示

W n＝V n

V

×100%

2 岩石的给水性：在重力作用下，从饱水岩石中，自由流出一定水量的性能，用给水度（μ）表示

μ＝V g

V

×100%

3 岩石的持水性：饱水的岩石在重力作用下排水后仍能保持一定水量的性能，用持水度(W m)表示

W m＝V m

V

×100%

岩石的吸水性：用吸水率（W a）表示W a=m w1

m s

式中 m w1——岩石试件在0.1 M P a和室温条件下自由吸入水的质量

m s——试件干质量

岩石的软化性：岩石浸水后强度降低的性质，用软化系数（K R）表示

K R＝σcw

σcd

式中σcw——岩石的饱水抗压强度

σcd——岩石的干抗压强度

4岩石的抗剪强度：τ=σtanφ+c

式中σ——垂直的压应力

Φ——岩石的内摩擦角

C——内聚力

4 岩石的隔水值：单位厚度的岩石对地下水流的阻隔能力

m i＝m

固

V

＝

m

固

Ah

式中 m i——岩石隔水值，kg/m3

m

固

——岩石的固体质量，kg

V——岩石的体积，m3

A——岩石的面积，m2

h——岩石的厚度, m

5 岩石的隔水质量等值系数：在相同的水文地质条件下，与泥岩不同质量，但有相同厚度的任一种岩石的隔水值与泥岩隔水值之比。

δ

i ＝m i

m0

式中m i——某岩石的单位厚度隔水值， kg/m2

m0——泥岩单位厚度隔水值，kg/m2

6 等值厚度：每种岩石的厚度在隔水值方面相当于泥岩的厚度

h e＝h iδ

i

式中h e——岩石的等值厚度，m

h i——该岩石的实际厚度，m

δ

i

——该岩石的隔水质量等值系数

7 水力坡度 I＝H A−H B

L AB

式中H A−H B——A、B两点的水位差

L AB——A、B两点的实际距离

8 流量：单位时间内通过某一过水断面的水量

Q＝ων

式中ω——过水断面面积，m2

ν——水流的平均流速，m/s

9 达西定律 Q＝KωI

式中 Q——单位时间内通过过水断面ω的渗流流量，m3/d K——砂土的渗透系数，m/d

ω——过水断面面积，m2 I——水力坡度

10 通过含水层过水断面的流量 Q＝KMB H1−H2

L q＝KM H1−H2

L

式中 K——渗透系数，m/d

M——含水层厚度，m

B——过水断面的水流宽度，m

H1、H2——孔1孔2断面的水头，m q——单宽流量，m2/d

11 岩心采取率K

μ＝L0

L

×100%

式中 L——某回次所取岩芯的总长度，m

L0——本回次进尺长度，m

12 钻孔涌水量

当f＜5m时，Q＝11d2√f

当f＞5m时，Q＝11d2√f（1＋0.00 3f）

式中 Q——钻孔涌水量，L/s

f——钻孔涌水高度，dm

d——孔口管内径，dm

13 岩石的裂隙率

K T＝∑Ib

A

×100%

式中 A——测定面积，m2I——裂隙长度，m b——裂隙宽度，m

14 突水点的划分

（一）小突水点：Q ≤60m3/h

(二)中等突水点60m3/h＜Q≤600m3/h

（三）大突水点600m3/h＜Q≤1800m3/h

（四）特大突水点Q＞1800m3/h

15 矿井涌水量

1）正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主要水仓有效容量 V＝2（Q＋3000）

2）富水系数法K P＝Q

P

Q——某一时期矿井排水量 P——同一时期的开采量

3）单位涌水量法q0＝Q0

F0S0

Q0——生产矿井的涌水量F0——开采面积S0——水位降深16 底板破坏深度与采面斜长关系的经验公式：

h1＝1.86＋0.11L

h1＝0.009 11H＋0.044 8α-0.311 3f＋7.929 1×ln L

24

式中h1——采动对底板的破坏深度

L——工作面斜长，m

H——采深，m

α——煤层倾角，（°）

f——底板岩石坚固性系数

17 斯列萨列夫公式计算巷道底板突水时的安全水头

H 安＝2K P t

2

L2

+γt t

安

=L（

√γ2L2+8K

P H—γL）

4K P

式中H

安

——安全水头，即巷道底板隔水层所能承受的极限水头值，10−2M P a K P——底板隔水层抗张强度，10−2M P a

t——巷道底板隔水层实际厚度，m

L——巷道宽度，m

γ——巷道底板隔水层密度

t

安

——安全厚度，即巷道底板抵抗实际水头的极限厚度，m

H——作用于巷道底板的实际水压，10−2M P a

采煤工作面的安全水压P＝T s M T s——临界突水系数，M P a／m M——底板隔水层厚度，m

18 突水系数 T=P

M—C p

式中P——作用于底板的水压，M P a

M——隔水层底板厚度，m

C p——矿压破坏深度，M

19 老空积水量的估算

Q 积=∑Q

采

+∑Q

巷

Q

采

=KMF

cosα

Q

巷

=KWL

式中Q

积

——相互连通的各个积水区的总水量，m3

∑Q

采

——有水力联系的煤层采空区积水量之和，m3

∑Q

巷

——与采空区连通的各种巷道积水量之和，m3

K——充水系数，通常采空区取0.25~0.5，煤巷取0.5~0.8,岩巷取0.8~1.0 M——采空区煤层平均采高或煤厚，m

F——采空积水区的水平投影面积，m2

α——煤层倾角，（°）

W——积水巷道原有断面，m2

L——不同断面的巷道长度，m

20 超前距的计算公式

a=0.5AB√3P

K P

式中 a——超前距（防水煤柱宽度L），m

A——安全系数（一般取2~5）

B——巷道的跨度（宽或高取其大者），m

P——水头压力，M P a

K P——煤的抗拉强度，M P a

21 矿区需水量的计算

Q=∑qn

式中Q——矿区工业场地需水量，m3／d

q——每生产1t煤的需水量，m3

n——一年中最高日产煤量，t／d