煤矿涌水量预测知识
矿坑涌水量的常用预测方法
吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学§10.4矿坑涌水量预测一、矿坑涌水量预测的内容、方法、步骤与特点（一）矿井涌水量预测的内容及要求矿坑涌水量预测是一项重要而复杂的工作，是矿床水文地质勘探的重要组成部分。
矿坑涌水量是指矿山开拓与开采过程中，单位时间内涌入矿坑(包括井、巷和开采系统)的水量。
通常以m 3/h 表示。
它是确定矿床水文地质条件复杂程度的重要指标之一，关系到矿山的生产条件与成本，对矿床的经济技术评价有很大的影响。
并且也是设计与开采部门选择开采方案、开采方法，制定防治水疏干措施，设计水仓、排水系统与设备的主要依据。
因此，在矿床水文地质调查中，要求正确评价未来矿山开发各个阶段的涌水量。
其内容与要求包括可概括为以下四个方面：（1）矿坑正常涌水量：指开采系统达到某一标高(水平或中段)时，正常状态下保持相对稳定的总涌水量，通常是指平水年的涌水量。
（2）矿坑最大涌水量：是指正常状态下开采系统在丰水年雨季时的最大涌水量。
对某些受暴雨强度直接控制的裸露型、暗河型岩溶充水矿床来说，常常还应依据矿山的服务年限与当地气象变化周期，按当地气象站所记录的最大暴雨强度，预测数十年一遇特大暴雨强度产生时，可能出现暂短的特大矿坑涌水量，作为制订各种应变措施的依据。
（3）开拓井巷涌水量：指包括井筒(立井、斜井)和巷道（平、平巷、斜巷、石门)在开拓过程中的涌水量。
（4）疏干工程的排水量：是指在规定的疏于时间内，将一定范围内的水位降到某一规定标高时，所需的疏干排水强度。
对于地质勘探阶段来说，主要是进行评价性的计算，以预测正常状态下矿坑涌水量及最大涌水量为主。
至于开拓井巷的涌水量预测和专门性疏干工程的排水量的计算，由于与矿山的生产条件密切相关，一般均由矿山基建部门或生产部门承担。
（二）矿坑涌水量预测的方法根据当前矿床水文地质计算中常用的各种数学模型的地质背景特征极其对水文地质模型概化的要求，可作如下类型的划分：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧-混合型模型水均衡法有限差法有限元法数值解非稳定井流公式稳定井流公式—井流方程—解析解确定模型回归方程曲线方程非确定性统计模型数学模型分类s Q（三）矿坑涌水量预测的步骤矿坑涌水量预测是在查明矿床的充水因素及水文地质条件的基础上进行的。
矿坑涌水量预测的影响因素分析
[收稿日期] 2005212210;[修订日期] 2006202220[作者简介] 张本臣(19592),男,黑龙江牡丹江人,黑龙江省有色金属地质勘查702队工程师.矿坑涌水量预测的影响因素分析张本臣,刘喜信,孙传斌(黑龙江省有色金属地质勘查702队,黑龙江牡丹江 157021)[摘 要]矿坑水的补给条件、矿体围岩的岩性和产状、矿床的开采方式以及所选计算公式各参数是预测矿坑涌水量时应考虑的主要影响因素。
[关键词]涌水量;影响因素分析;矿坑[中图分类号]TD 742+1[文献标识码]A [文章编号]100122427(2006)012058204由于涌水量预测的精确程度直接影响矿床的合理开采和安全生产,因此,工作时必须对影响矿坑涌水量预测的因素进行周密的研究和考虑。
预测矿井正常和最大涌水量,为防止矿井突水提供水文地质资料,为确定合理治水方案提供依据。
正确地预测矿坑涌水量,是在详尽查明矿坑充水因素及获得可靠计算参数的基础上,根据矿床开采设计,选择相应的公式进行的。
本文在以下几个方面加以探讨。
1 矿坑水的补给条件对矿坑涌水量预测的影响流入矿坑的水,包括矿坑揭露的矿体及其围岩本身贮存的地下水的静储量,通过不同岩层或岩体和不同途径进入矿坑的地下水的动储量,某些情况还有来自深层的承压水。
因此在预测矿坑涌水量时,应当首先考虑充水因素影响的强度和延续时间,然后矿坑充水的补给范围,补给面积和补给边界。
大气降水,往往直接或间接地成为矿床充水因素,影响矿坑涌水量的变化速度、幅度和延续时间。
具体的水文地质条件如补给区的远近、埋藏的深度、降雨强度和延续时间等也是矿床充水的因素之一。
一般来说,距补给区近、埋藏浅的矿井的涌水量变化速度快、幅度大;而距补给区远的埋藏深的矿井则相反。
雨季涌水量大,旱季涌水量小,且和大气降水对比有延迟现象(见表1)。
表1 某铅锌矿二层平硐自然涌水量与季节关系Table 1 The relation sh ip between two dr if t natural i nf low of water of so m e Pb ,Zn deposit and season s坑道海拔高度(m )旱季涌水量(m 3 d )雨季涌水量(m 3 d )涌水量增加幅度(倍)最大涌水量出现月份62929189851732197、8、9571411251311803127、8、9地表水体(河流、湖泊、水库、海洋等)对矿床充水的影响取决于矿体与地表水力联系程度、补给距离和地表水体的规模。
保德煤矿81505工作面涌水量预测和防治水措施
中图分类号 ： Ｆ ４ 水 文概况
文献标 志码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ０ ０ ８— ０ １ ５ ５ ｛ ２ ０ １ ８ ） Ｏ １ — ０ １ ０ ８— ０ ２ 其产 状为 １ ４ ２ 。 Ｌ３ ２ 。 ， 断 距为 ０ ． ６ ｍ， 预 计 影 响长度
１ ． １地质 条件
保德煤 矿现 开采 ８ ＃ 煤层 ， 开采 标 高 ＋ ４ ２ ０ ｍ一 ＋ ９ ４ ０ ｍ， 开采布置在一 、 二、 三、 五盘区， 开采水平 为 ＋７ ５ ０ ｍ。 目前 正 在 回采 五 盘 区 的 ８ １ ５ ０ ４工 作 面， 掘进 ８ １ ３ ０ ９胶运、 ８ １ ３ １ ０回风顺槽。根据矿井 最新的生产接续 ， 未来 ３ 年主要开采 ８ 撑 煤层五盘 区的 ８ １ ５ ０ ５工 作面 和 三 盘 区 的 ８ １ ３ ０ ７ 、 ８ １ ３ ０ ８工 作 面， 目前采 掘活 动均在 奥 陶纪 灰 岩水 位 以下 ， 属 于 带压开采。 保德煤矿 ８ １ ５ ０ ５工 作 面 位 于 五 盘 区 ， 五 盘 区 集 中主 辅运 大 巷 以 北 ， 井 田北 部 区 ， 以东 为 ８ １ ５ ４ ０ 工作面， 以西为设计 ８ １ ５ ０ ６ 工作面 。８ １ ５ ０ ５ 工作面 走 向长 １ ８ ６ ０ ｍ， 倾斜 长 ２ ４ ０ ｍ， 面积约 ４ ４ ６ ４ ０ Ｏ ｍ ， 回 采８ ＃ 煤 层 。根 据 钻 孔 揭 露 地 层 情 况 可 知 ， ８ １ ５ ０ ５ 工作面 区域 内 ８ ＃ 煤 层埋 深 在 ２ ５ ３ ． ０ ２ ｍ一３ ９ ２ ． ０ ５ ｍ 左右 ， 地面 标 高 约 ＋ ９ ４ １ ． ９ ９ ｍ ～＋１ ０ ５ ５ ． １ ８ ｍ， 底 板 标高为 ＋ ６ ５ ３ ． ８ ６ ｍ一＋ ６ ８ ２ ． １ ７ ｍ。工作面平 均煤 厚为 ７ ． ６ ｍ， 属厚煤层 ， 采高 ３ ． ９ ｍ， 放顶 ３ ． ７ ｍ。煤 岩层总体近南北走向 ， 呈 向西倾斜的单斜构造。 工 作面老 顶 为细 一粗砂 岩 ， 厚３ ． ６ ｍ一 ２ ２ ． ５ ｍ； 直 接顶 为砂质 泥岩 ， 厚６ ． １ ２ ｍ～１ １ ． ５ ２ ｍ； 直接 底 为 砂质泥 岩 、 细粒 砂 岩 ， 厚３ ． ３ ９ ｍ 一７ ． ３ ８ ｍ。层 间 及 层 内节 理发 育 ， 形 成几个 含 水 层 ， 层 间又 有一 定 水 力联系 。该 含 水 岩 组 主 要接 受 地 表 水 ， 大气 降水 及上伏 含 水 层 的 越 流 补 给 ， 富水性较 差， 水 量 不 大。 工作面呈缓状单斜构造 ， 地质构造简单 ， 在工 作 面巷 道揭露 范 围内未 发 现异 常 地 质构 造 。根 据 工作面井上下对照图看 ， 对应地表高差较大 ， 最大 高差 约为 １ １ ７ ｍ， 回采 过程 中 由于 上 覆地 层 压 力不 均， 可能产生应力释放型底鼓。 工作面局部上覆基岩中发育有 同煤层走向一 致的裂 隙带 ， 而且煤 层起 伏 变 化较 大 ， 工作 面 区域 内存在褶 曲构造， 在裂隙发育及褶曲向斜处 可能 出现顶 板破碎 现象 。 在８ １ ５ ０ ５ 二号回风顺槽 ｌ ５联巷处存在断层 ，
城郊煤矿矿井涌水量预测研究
涌水 量 时 问
２ ０ ５ ０ ３． ２ ０ ６ ０ ３． ２ ０ ７ ０ ３． ２ ０ ８ ０ ３． ２ ０ ９ ｏ ３． ２ ｏ １ ０ ３． ０ ２ ０ １ ｏ ３． １ ２０ １ ０ ３． ２ ２０ １ ０ ４． ２０ ２ ０ ４． ２ ） ３ ０【 ４． ２ ４． ０ｏ ４ ２ｏ ５ ０ ４． ２ｏ ６ Ｏ ４． ／ｍ ｈ ／ １１ Ｏ ８ １３ ４１ １４ ４ ３ １３ ７ １ ｌ３ ７８ ｌ２ ０ ６ １２ ０ ３ １２ ７ ３ １２ ８ ３ １２ ０ ２ １２ ４ ４ １２ ４２ １１ ３ ９ １２ ７ ｌ
２ １ 年 第 ９期 ０１ 化见 表 １ 。
赵 勇军等 ： 郊煤矿 矿 井 涌水量预 测研 究 城
值， 运用 三次 回归 ， 行线 性拟 合 ， 到矿 井历 年平 均 进 得
表 １ 城 郊 煤 矿 历 年 涌 水 量
涌水 量 拟合 曲线 图（ 图 １ 。 以及 回归 曲线 方程 ： 见 ）
（ ． 南煤 化 集 团 焦 煤公 司 ， 南 焦作 １河 河
佩
４６０） ７ ６ ０
４ ４ ０ ；． 南 煤 化 集 团 永 煤 公 司 ， 南 永 城 ５ ００ ２ 河 河
摘
要
矿 井水 害是 我 国很 多煤矿 在 安全 生产 中亟待 解 决 的 问题 。河 南永 夏 矿 区以水 大、 文 水
属 中等类 型 。根 据 钻孔揭 露 ， 田地层 自下 而上 可分 井 为： 中奥 陶 统 （ ， 、 石 炭 统 （ ： Ｃ ） 二 叠 系 ０） 中 上 Ｃ 、 ，
板 采 动裂 隙为 矿井 主要充 水通 道 。
２ 矿 井涌水 量预 测 ２ １ 矿 井 涌水量 多年动 态变化 分析 ．
采区涌水量预算(设计)
第四节采区涌水量预算
采区内和邻区无专门水文地质钻孔，水文地质参数难以掌握。
采区涌水量估算，故采用富水系数比拟法。
利用产能在30万t的矿井涌水量，预算了矿井年生产量达到60万t时的矿井涌水量。
公式：Q=Kp×P=Q0×P/P0（K P=Q0/P0）
上式中：
Q——设计矿坑涌水量（m3/d）
Q0——煤矿现采矿井实际排水了量（m3/d）
P0——煤矿实际开采量（万t/a）
P——设计矿井生产能力（万t/a）
9号、11号煤层采区涌水量计算
根据调查资料，开采9号煤层，生产能力达30万t/a时，采区正常涌水量为700 m3/d，最大涌水量900 m3/d。
采用富水系数比拟法估算。
当生产能力达60万t/a，其采区正常涌水量1400 m3/d，最大涌水量为1800 m3/d。
第五节采空区积水估算
参照《煤矿安全手册》中采（老）空区给水量估算公式进行了采（老）空区给水量的估算：
估算公式：Q积=K×M×F/cosα
式中：Q积——相互连通的各积水区总积水量（m3）
M——煤层厚度（m）
F——采空区积水区水平投影面积（m2）
α——煤层倾角
K——充水系数。
矿井涌水量
第三节、矿井涌水量预测方法
预测失误原因 预测特点 1、水文地质比拟法 预测步骤
2、 Q-S曲线外推法 3、回归分析法
4、解析法 5、水均衡法
预测失误的原因分析
1977～1978年，地质矿产部曾对55个重点岩溶充水矿山 进行了水文地质回访调查，矿井涌水量预测值与开采后的实 际涌水量的对比表明： 10％的矿区--误差小于30％ 80％的矿区--误差大于50％ 个别矿区----误差达数10倍、100倍 例1：叶庄铁矿预测值为417.4m3/d，实际值为预测值的256.3倍。 例2：泗顶铅锌矿
矿井涌水量
第一节、 矿井水观测 第二节、 矿井涌水量的测定 第三节、 矿井涌水量预测方法
中 国 矿 业 大 学：郑 丽 萍 Email:zhlp1978@
2013年10月16日
矿井涌水量是指矿山建设和生产过程中单位时间 内流入矿井(包括各种巷道和开采系统)的水量。
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。在煤勘和矿建生产中具有重大意义。
Q aS
Ⅰ直线型
S 0 a bQ
1 lg Q lg a lg S b
Ⅱ抛物线型
Ⅲ幂曲线型 Ⅳ对数曲线型
取单对数
Q a b lg S
曲度法 在曲线上取两点， 由下式求出曲度值n： （ Q 1， S 1 ）
lg S 2 lg S1 n lg Q2 lg Q1
（Q2，S2）
表3
位置
3
不同水源对矿井充水影响台帐
各类型水所占百分数 断层水 底板水 % m /h
3
涌水量 m /h %
3
潘三煤矿矿井涌水量预计及评价
潘三煤矿矿井涌水量预计及评价潘三煤矿是我国知名的煤矿企业之一，位于中国华北地区，具有丰富的煤炭资源和良好的开采条件。
随着煤矿的开采深度不断增加，矿井涌水等地质灾害问题也日益凸显。
为了有效预防和应对矿井涌水问题，对潘三煤矿的矿井涌水量进行预计和评价已成为当前亟待解决的重要问题。
二、矿井涌水量预计方法矿井涌水量预计是对矿井涌水情况进行科学评估和预测的重要手段，可以为煤矿企业提供科学依据和技术支持，有利于提前采取有效的防治措施。
目前常用的矿井涌水量预计方法主要有以下几种：1. 水文地质勘探法水文地质勘探法是通过对矿区的地质构造、水文地质条件和水文地质特征进行综合勘探和分析，以确定潜在的水文地质问题和矿井涌水量。
该方法主要依靠地质勘探和调查技术，能够较为准确地预测矿井涌水量，但需要耗费较多的人力物力资源。
2. 数学模型法数学模型法是利用数学和计算机技术，建立矿井涌水的数学模型，通过对地质条件、水文地质参数和开采工艺等因素进行分析和计算，预测矿井涌水量。
该方法具有较高的科学性和准确性，但依赖于对矿井地质和水文地质的准确数据和参数。
3. 统计分析法统计分析法是通过对历史数据和开采经验进行统计和分析，推断未来矿井涌水量的变化趋势和规律。
该方法简便易行，适用于一些常规的矿井涌水量预测，但对新矿井和复杂地质条件的预测能力有限。
三、潘三煤矿矿井涌水量预计针对潘三煤矿的实际情况，可以采用水文地质勘探法和数学模型法相结合的预测方法，通过对矿区地质构造、水文地质参数和开采工艺等因素进行科学分析和计算，确定矿井涌水量的预测值。
结合统计分析法，对历史数据和开采经验进行综合分析和利用，进一步验证和修正预测结果，提高预测的准确性和可靠性。
四、矿井涌水量评价矿井涌水量的评价是对预计结果进行科学评估和分析，确定矿井涌水对矿井安全和生产的影响程度，为制定有效的防治措施和安全预案提供依据。
2. 生产评价对预计的矿井涌水量进行生产评价，主要是评估矿井涌水对矿井生产的影响程度，包括对矿井设备、矿井通风、矿井排水和煤炭开采等生产环节进行分析和评估，确定矿井涌水对生产的影响和损失估算。
矿井水害预测预报制度
矿井水害预测预报制度矿井水害是指矿井中地下水涌入导致矿井内水位急剧升高，严重威胁矿工的生命安全和矿井的正常生产。
为了防止矿井水害的发生，必须建立起一套科学、准确的预测和预报制度，及时发现矿井水害的隐患，并采取措施进行防范。
首先，矿井水害的预测需要建立基于理论和实践的预测模型。
通过深入研究矿井水害发生的规律和原因，分析矿井水害的发展趋势和变化规律，建立起合理的数学模型和预测算法。
可以通过对矿井地质、岩层结构和水文地质条件的调查，收集并分析历史水害数据，以及矿井内监测数据，确定影响水害的关键指标，构建预测模型。
这些模型可以基于统计学方法、神经网络算法、遗传算法等，实现对矿井水害发生的预测和预报。
其次，矿井水害的预报需要建立一套完善的监测体系。
通过在矿井中设置水位监测仪器，实时监测矿井内水位的变化情况。
同时，还要配备水质监测仪器，对矿井中地下水的水质进行监测，及时发现水质异常和变化，判断是否存在可能导致水害发生的隐患。
此外，还要对矿井中地下水的流量进行监测，了解水源的供给情况，及时发现水量过大或过小的情况，避免因供水不足或超载引发水害。
再次，矿井水害的预测预报还需要建立一套快速、高效的预警机制。
当监测到矿井内水位、水质或流量等参数出现异常时，应立即触发预警系统，向相关人员发送预警信息。
这些预警信息应包括水害可能发生的时间、地点和严重程度等信息，让相关人员可以及时做出反应，采取相应的措施进行处理，保护矿工的生命安全和矿井的正常运行。
最后，矿井水害的预测预报还需要建立一套完善的应急处理措施。
当预测和预报系统发出水害预警后，相关人员应立即启动应急预案，进行疏散和救援工作。
同时，应加强与其他矿井或相关部门的沟通和协调，及时调集人力物力进行救援工作。
此外，还要完善应急处理设施和装备，提高应急处理的效率和成功率。
通过这样的应急处理措施，可以最大程度地减少矿井水害的危害和损失。
总之，建立矿井水害预测预报制度对于保障矿工的生命安全和矿井的正常运行至关重要。
煤矿防治水知识及典型案例
不抛弃不放弃的信念创造生命奇迹
4月4日晚,山西王家岭透水事故救援队准备下井救人.。他们头 上的矿灯,连成了一条救助生命的光明通道。
4月5日凌晨,第一批获救的9名遇险工人成功升井，其后又相继 救出了106名遇险矿工，创造了人类矿抢救和生命奇迹。
•
2）矿井与洼地连通。柴汶河决堤之后，洪水进入
多年挖沙的沙场，沙场中有废弃的砂井、露天采煤矿井等
与洼地相通，从而导致了洪水直接进入煤矿的淹井事故。
• 1.1.2.2 间接原因
• 1）华源煤矿领导缺乏安全意识，对存在的事故隐患没有 采取有效防范措施，应急预防工作不到位。对处于多年挖 沙形成的低洼处的煤矿废弃砂井、露天煤矿等与地面连同 处没有采取加高、密封等措施，致使溃水进入矿井。
• 2）矿井建设施工中的探放水措施不落实，没有严格执 行“先探后掘、有疑必探”的规定。
• 3）没有严格执行煤矿企业负责人和生产经营管理人员 带班下井的规定。
• 4）应急处置工作不果断、不及时。在出现透水征兆约 一个半小时里，未立即采取断电、撤人措施，继续进行抽 排水作业，最终酿成特别重大事故。
• 5）建设、施工等单位未严格执行三级安全培训制度， 致使施工人员对隐患识别能力差、安全风险意识淡薄。
•
事故暴露出的主要问题是：
•
(1) 事发矿施工过程中存在违规违章行为，未严格执行《煤矿防
治水规定》（国家安全监管总局令第２８号）。水文地质资料未查清，
没有严格执行有疑必探、先探后掘的规定，井田内老窑积水情况未查清
就进行回采工作面巷道施工，没有按要求配备探放水钻机，未采取打钻
新驿煤矿矿井涌水量预测
矿区处于汶泗 向斜南翼 ， 总体为一向斜构造 ， 即半 边店向斜 。区内 自南 向北分别被长沟断层及其 支断层 等几条断层切 割成 阶梯状 断块 。以长 沟支 五断层 为 界， 北半部地层倾角 １￣ ５左 右 ， 半部地层倾角 ５ ０ ～１。 南 。
一
ａ ｈ ｏ ｃｓｎ ｓｌ Ｔ ｅ ｙｒｇｏ ｃ ｎｌ ｙｍ ｔ ｄｕｅ ｅ ａ ｆｉｇ ｎｚｕｎ ａ ｍｎ ｗ ｉ ａ ｔｅ ｉ ｌ ｈｄ ｓｔ ｒ ａｔｇｒ ｕｔ ｈ ａｏｅｌ ａ ｇ ｅ ｏ ｓ ｔ ｄｔｏ ｘ ｌ ｇ ａｇｃ ｌ ｉｅ ｈ ｈｈｓ ｍ ａ ｙ ｅｆｅ ｉ ｅ ． ｈ ￣ ａ ｏ ｈ ｈ ａ ｎｏ ｈ ｏ ｃ ｈ ｓ ｒ ｉ
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ｏｉ ｅ ｄｌ ｉ ｔｓ ｉ ， ｇ ｏ ｉｏ ｔ ｈ ｍｎ ｃ ｎ ｔｎｗｈ ｉ ｅ
２． 充 水 因素 分析 ３
１ｏ ０。
矿区地层 自上而下为第四系、 侏罗系上统 、 二叠系
上 统 上石 盒 子 组 、 统 下 石 盒子 组 和 山西 组 、 炭 系 上 下 石
统太原组 、 中统本溪 组 ， 奥陶系 中、 统 。主要含 煤地 下 层为二叠系山西组和石炭系太原组 。
重庆田家煤矿水文地质特征分析及涌水量预测
重庆田家煤矿水文地质特征分析及涌水量预测一、引言随着煤矿开采的不断深入和规模的不断扩大，煤矿涌水问题成为了亟待解决的难题。
涌水不仅会对矿井的安全生产造成威胁，还可能对周边环境和生态造成影响。
而水文地质特征分析和涌水量预测是煤矿水害治理的关键环节之一。
本文以重庆田家煤矿为例，对其水文地质特征进行分析，并采用相关方法对涌水量进行预测，以期为该矿的水害治理提供科学依据。
二、煤矿概况重庆田家煤矿位于重庆市南川区，是一座规模较大的煤矿，年产煤量较大。
煤矿附近地处喀斯特地貌区，岩层以石灰岩和页岩为主，地下水丰富，煤层水的分布较为复杂。
矿区常年受降雨影响，季节性地下水位波动较大。
由于煤矿开采的不断推进，矿井逐渐深入，涌水问题日益突出。
三、水文地质特征分析1. 岩层特征煤矿所在地属于喀斯特地貌区，地质构造较为特殊。
矿区的岩层主要以石灰岩和页岩为主，石灰岩具有较强的透水性和溶解性，而页岩的透水性相对较差。
在煤层下方，常常存在着不同程度的裂隙和岩溶通道，这些通道极大地影响了地下水流动的方向和速度。
2. 水文地质特征煤矿附近地下水体系发育，常年受雨水和河水的影响。
在矿井开采过程中，地下水流动受到破坏，造成了原有的水文地质结构的变化。
受煤层裂隙和岩溶通道的影响，地下水流动呈现出不规则的分布和变化。
3. 涌水特点煤矿的涌水量主要受到地下水位变化的影响。
随着煤矿开采的不断推进，地下水位变化较大，导致了矿井涌水量的不稳定性。
地下水与煤层中的瓦斯和煤粉等物质相互作用，还可能导致矿井涌水水质的复杂性。
四、涌水量预测1. 参数确定为了预测煤矿的涌水量，首先需要确定一些关键参数，如地下水位变化、岩层透水系数、煤层渗透系数等。
通过实地调查和实验室分析，可以获取这些参数的数值。
2. 模型建立在确定了关键参数之后，可以建立涌水量预测的数学模型。
常用的模型有经验公式法、物理模拟法和数学模型法等。
根据煤矿的实际情况，选择合适的模型进行建立。
3. 涌水量预测通过建立的数学模型，可以对煤矿的涌水量进行预测。
矿井涌水量资料
表 3 不同水源对矿井充水影响台帐
涌水量
m3/h
%
老空水
m3/h
%
断层水
m3/h
%
各类型水所占百分数
底板水
顶板水
m3/h
%
m3/h
%
钻孔水
m3/h
%
其它水
m3/h
%
备注 m3/h
整理课件
10
矿井充水性图：
某矿23采区充水性图
1-断层；2-突水点；3-经常性涌水地点及所测流量；4-疏干顶板含水层的放水钻孔；5-巷道；6-水仓及其容积；7-
涌水量计算公式为： Q0.01h42 h
式中 Q—过堰流量，L/s； h—过堰水深，cm。
整理课件
17
梯形堰
梯形堰 :适用于涌水量较大情况(0.01～0.3m3/s)
涌水量计算公式为： Q0.018B6hh
式中 Q—过堰流量，L/s； h—过堰水深，cm。 B—堰底宽度，cm。
整理课件
18
矩形堰
•
Q 0.8F L
•
t
•
•
式中 Q—涌水量，m3/min；
•
F—排水沟过水断面平均值，m2；
•
L—上、下游断面间的距离，m；
•
t—浮标从上游断面流到下游断面所需的时间，min。
整理课件
15
（堰
整理课件
16
三角堰
三角堰：适用于涌水量较小(＜0.01m3/s)的情况
出水 出水口 水压 出水量 水质 形式 标高(m) (MPa) (m3/min) 分析
出水 原因
水源 分析
对生产的影响
备注
整理课件
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矿坑涌水量地预测方法-(解析汇报法)
解析法（一）解析法的应用条件解析法是根据解析解的建模要求，通过对实际问题的合理概化，构造理想化模式的解析公式，用于矿坑涌水量预测。
具有对井巷类型适应能力强、快速、简便、经济等优点，是最常用的基本方法。
解析法预测矿坑涌水量时，以井流理论和用等效原则构造的“大井”为主，后者指将各种形态的井巷与坑道系统，以具有等效性的“大井”表示，称“大井”法。
因此说：矿坑涌水量计算的最大特点是“大井法”与等效原则的应用，而供水则以干扰井的计算为主。
稳定井流解析法：应用于矿坑疏干流场处于相对稳定状态的流量预测。
包括①在已知某开采水平最大水位降条件下的矿坑总涌水量；②在给定某开采水平疏干排水能力的前提下，计算地下水位降深（或压力疏降）值。
非稳定解析法：用于矿床疏干过程中地下水位不断下降，疏干漏斗持续不断扩展，非稳定状态下的涌水量预测。
包括：①已知开采水平水位降（s）、疏干时间（t），求涌水量（Q）；②已知Q、s，求疏干某水平或漏斗扩展到某处的时间（t）；③已知Q、t，求s，以确定漏斗发展的速度和漏斗范围内各点水头函数隨时间的变化规律，用于规划各项开采措施。
在勘探阶段，以选择疏干量和计算量最大涌水量为主。
（二）计算方法如上所述，应用解析法预测矿坑涌水量时，关键问题是如何在查清水文地质条件的前提下，将复杂的实际问题概化。
它可概括为如下三个重要方面：分析疏干流场的水力特征，合理概化边界条件，正确确定各项参数。
1. 分析疏干流场的水力特征矿区的疏干流场是在天然背景条件下，迭加开采因素演变而成。
分析时，应以天然状态为基础，结合开采条件作出合理概化。
（1）区分稳定流与非稳定流矿山基建阶段，疏干流场的内外边界有受开拓井巷的扩展所控制，以消耗含水层储量为主，属非稳定流；进入回采阶段后，井巷输廊大体已定，疏干流场主要受外边界的补给条件控制，当存在定水头（侧向或越流）补给条件时，矿坑水量被侧向补给量或越流量所平衡，流场特征除受气候的季节变化影响外，呈现对稳定状态。
Chapter矿井涌水量预测PPT课件
第二种方法需投入一定的工程量，不经济；
第三种方法需要有较多的观测数据，同时需要进行复杂的计 算。
目前，对各矿均具有意义，又便于观测和进行回归计算的主
导因素有开采面积F，水位降深ｓ，巷道长度Ｌ，大气降水 量ｘ等因素。
数据满足：代表性、真实性、相似性
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第三节 涌水量曲线方程法
根据稳定井流理论，抽水井的涌水量Q与水位 降深S之间可用Q–S曲线的函数关系表示。
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一般认为：
I型曲线出现在承压含水层或潜水含水层(此时 水位降深与含水层厚度相比应很小)中，地下水呈层 流状态；
Ⅱ型曲线是在富水性强的含水层中强烈抽水、 地下水在水井附近或强径流通道附近发生紊流的情 况下出现的，这时水位降深在一些地区与流量的平 方成正比；
Ⅲ、IV型曲线一般认为是在含水层规模小、补 给条件差的情况下出现的，此时一定要用真正稳定 的Q和S建立方程。
与同时期内的采矿量P0之比。
经济评价
已建矿
矿井涌水量
KP
Q0 P0
K Q P
Q KP Pຫໍສະໝຸດ 矿井生产能 力新建矿
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富水系数不仅取决于矿区的自然条件，而且还与开 采条件有关。
因此，在用此法预测矿井涌水量时，要充分考虑开采 方法、范围、进度等方面的相似性。
为了排除生产条件的影响，人们对该法作了修正，提 出了新概念，一般采用综合平均值为比拟依据。
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回顾：矿井涌水量观测
1.矿井涌水量观测站（点）的布设原则
➢ 矿井涌水量观测站点分：固定站点和临时站2种。
➢ 一般情况下，矿井的每一开采水平，每一水平的不同开 采翼不同开采层，疏干石门或水文地质条件复杂的开采区 域，长期涌水的突水点，放水孔等重要的水点，都要设立
煤矿井下涌水量计算的几种观测方法
煤矿井下涌水量计算的几种观测方法1、水桶法水桶法指的是，将涌出的水导入一定容积的量水桶（圆形或方形），用秒表测流满该量水桶所需的时间，然后按下式计算涌水量：Q= V/t式中Q——涌水量，m3/h（m3/min）V——量水桶的体积，m3t——水流满量水桶的时间，h（min）2、水位标定法水位标定法指的是利用水泵将水窝（或水仓）中的水位降低，然后停泵，测量回升到原来位置所需要的时间，然后按下式计算涌水量：Q=FH/t式中Q——涌水量，m3/h（m3/min）F——水窝（或水仓）的断面积，m2H——水位回升的高度，mt——水流满凉水桶的时间，h（min）3、水泵能力法水位能力法指的是维持水位不变时增加水泵的排水能力，按下式计算涌水量：Q=KNW+SH/t式中Q——涌水量，m3/h（m3/min）K——水泵的排水系数，％（当新水泵排清水时K=1，旧水泵排清水时K=0.8，排混水时K=0.9,旧水泵排混水时K=0.7，双台旧水泵排水时K=0.6）N——增加的水泵台数，台W——水泵的铭牌排水量，m3/h（m3/min）S——水仓（或水窝）水平截面积，m2H——水位上升的高度，mT——水位上升所需的时间，h（min）当H=0时，即水位不上升，则Q=KNW4、浮标法浮标法指的是利用木屑或纸屑作为浮标，测量水沟中水的流速，根据水沟断面计算涌水量。
按下式计算涌水量：Q=KVF式中Q——涌水量，m3/h（m3/min）F——断面面积，m2V=L/tt——从断面1到断面2的水流时间，h（min）L——从断面1到断面2的水距离，mK——断面系数，与水沟粗糙度、风流方向和大小有关：在一般情况下，水沟水深大于1.0吗，当水沟粗糙时，K=0.75—0.85；在水沟水沟平滑时，K=0.80—0.90。
此计算方法可用于巷道排水沟中水的测量；当涌水较大，淹没巷道水沟时，也可用来测量巷道流水中水量。
5、堰测法堰测法指的是在井下排水沟中设置测水堰板，使水流通过一定形状的堰口水流高度，然后计算涌水量。
煤矿排水量及矿井涌水量测算
矿井排水量及矿井涌水量测算长治红山煤业有限公司2011年7月一、水仓容量与矿井设计涌水量2010年3月份以前主水仓和副水仓总容量为4400 m3，我矿于2010年4、5月份对水仓进行了改扩建，改扩建后水仓总容量提升为4900 m3，其中主水仓有效容量为2500m3、副水仓有效容量2400m3。
我矿设计正常涌水量60 m3/h，最大涌水量160 m3/h。
二、矿井井下排水量矿井井下主要水源为顶板滴水、井筒渗水和回采老空区渗水。
顶板滴水主要表现在回采过程中工作面来水，自2005年综合开采至今以030101和030102工作面涌水量较大，具体分析为这两个工作面位于北山向斜的轴部，故相对与其他工作面涌水量较大，按现场实际排水记录当时最大排水量为40 m3/h。
其中2010年回采030103工作面时正常排水量为：20 m3/h，最大排水量为25 m3/h。
井筒渗水表现为立井井筒、斜井井筒和通风立井井筒渗水，目前立井井筒正常排水量0.29m3/h，最大排水量0.42 m3/h；斜井井筒正常排水量1.3 m3/h，排大涌水量1.91 m3/h；通风立井井筒正常排水量0.37 m3/h，最大排水量0.417 m3/h。
那么井筒渗水正常排水量为2.11 m3/h，最大排水量2.75 m3/h。
回采老空区渗水表现为相邻内王煤矿局部回采老空区渗水和2005年前采空区渗水，相邻内王煤矿局部回采老空区渗水表现为胶带大巷345米处巷道渗水，我矿于巷道渗水处设置了集水坑，集水坑开挖流水暗道通至井底总水仓，依据历年排水测量其正常排水量5.2m3/h，最大排水量7.4 m3/h；2005年前采空区位于矿井煤田南翼，其渗水通过巷道水沟直接流入总水仓，回采老空区渗水正常排水量2.58 m3/h，最大排水量3.25 m3/h。
三、矿井涌水量测算通过以上我矿井下排水记录和综合测算，测定目前矿井正常涌水量为24.69 m3/h,最大涌水量46m3/h（以历史最大排水记录为依据）。
矿坑涌水量预测——水文地质比拟法
层流：Q =q0 *F*S = Q0* F0 S0
FS
紊流：Q =q0 *F*S^1/2= Q0* F0 S0 在许多情况下，矿井涌水量与开采面积和水位降深之间不呈线性关系，也不符合 紊流关系，则比拟计算公式为：
Q =q0 *(F/F0)^m*(S/S0)^n M、n为待定系数，可根据经验通过计算或曲线拟合确定，或用最小二乘法求得
解：Q=100/9*12=133.33 (m3/h)
2、单位涌水量比拟法：单位涌水量q0是指单位水位降深和单位开采面积的平均 涌水量。可根据相似生产矿井的资料求出：
层流：q0 = Q0/（F0. S0） 紊流：q0 = Q0/（F0. S0^1/2） 勘探矿区或新建矿井涌水量Q的比拟计算公式如下：
二、计算方法、步骤
1、富水系数比拟法：富水系数是指一定时期内从矿井排出的总水量Q0与同 期内的矿石开采量P0之比，以Kp表示。Kp= Q0/ P0
如：新建矿井与在生产矿井水文地质条件类似，开采方式方法相同，则新建 矿井的涌水量Q：Q = Kp.P
（采空区面积比拟系数、开采长度比拟系数）
例：某拟建矿井，其地质条件、水文地质条件、开采方式与邻近在生产矿井 基本相同，计划年产量为12万t。邻近在生产矿井年量为9万t，矿井疏干排水量 为100m3/h。 预测拟建矿井涌水量Q?
F—未来矿井在±0～－100 m水平的开采面积的水平投影值220000m2
F0—老井井口至+62m突水点开拓水平投影面积30000m2
③计算结果：
长度比拟法：Q=239.05～439.58 m3/h
面积比拟法：Q=254.03～381.04 m3/h
综合为： Q=246.54～410.31 m3/h
水文地质勘查技术
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1、渗透系数值的确定 ①加权平均法 分以下三种情况： b）沿水平各向岩石透水性有变化时，渗透系数值可由下
式求得：
式中： Li——不同方向渗透段的长度，m
1、渗透系数值的确定 ①加权平均法 分以下三种情况： c）对平面非均质情况，即含水层在水平方向上渗透性有
变化时，应作渗透系数分布图，采用下式计算渗透系数：
在自然界中，由于绝对的隔水层是不存在的，因此常用相 对隔水层的概念，即将弱透水或局部透水局部富水的岩层 （这些岩层与该区含水层相比都弱得多），均作为相对隔 水层处理。
1、边界进水类型 供水边界：理论上的供水边界指具有无限补给的定水头边
界轮廓线，如含水层与地表水体（具有强烈水力联系）的 接触线。此外，一些强含水层也可成为弱含水层的定水头 供水边界。
3、引用半径和巷道系统面积的确定
在预测巷道系统和露天采矿场的涌水量时，常把矿井 的形状复杂的巷道系统（或露天采矿场的轮廓）所包围的面 积，看作以r0为半径的圆形大井的面积。R0称为引用半径。 由于矿井四周边界所包围面积的形状均不相同，下表罗列了 几种几何形状及其r0的表达式。
巷道系统面积的确定，是用巷道系统、采区所占的水 平投影面积；用设计巷道所包围地段的面积；用靠排水巷道 最近一条封闭等水位（水压）线所圈定的面积。
② Q－s曲线法 计算方法：
（3）确定涌水量方程 参数a、b，计算预测 涌水量
可以使用图解法、均
衡误差法、最小二乘
图
法确定参数a、b。
解
法
实例：东庄煤矿竖井设计井深118m，预计将揭穿煤系地层 30m、岩溶灰岩86m，勘探阶段在建井地段布置一水文地质 孔，并进行了分层抽水试验。抽水结果表明，煤系地层含水 微弱，计算涌水量时可以忽略，故未来竖井的总涌水量即为 其揭露灰岩含水层的涌水量。
的非均质性和抽水试验人为的误差，往往使求得的K值在 同一含水层的不同地段差异很大，同一抽水孔中用不同方 法和不同深度所获得的K值也不相同。
1、渗透系数值的确定 一般地，在抽水试验的渗流场中，都可以找到一个裘布依
公式的适用区。 裘布衣公式的适用区：16M≤r≤0.178R
式中：M为含水层厚度，m R为补给半径（影响半径），m r为抽水孔至观测孔的距离，m
② Q－s曲线法 计算方法：
（2）判别曲线类型，选择计算公式
② Q－s曲线法 计算方法：
（2）判别曲线类型，选择计算公式
当Q－s曲线是直线时，可以直接用公式计算。
当Q－s曲线不是直线时，需要判断是何种曲线 类型。这时可以用伸直法、差分法、曲度法进 行判断。
② Q－s曲线法 计算方法：
（2）判别曲线类型，选择计算公式
4、影响半径和引用影响半径的确定 1）影响半径的确定
影响半径的确定方法很多，可采用裘布依公式、经验公式、 抽水试验资料来确定，也可采用下述两种方法来确定：
a）直接观测法：利用地下水的天 然露头或观测孔为观测点，直接确 定抽（排）水时各降深的影响半径。
4、影响半径和引用影响半径的确定 1）影响半径的确定
a) 新、老矿井的水文地质条件要基本相似 b) 老矿井有长期的涌水量观测资料
计算方法：
① 水文地质比拟法
计算方法
关键在于涌水量与开采面积和水位降深之间的关系是否成直 线，应按实际情况修改公式
水文地质比拟法计算公式
② Q－s曲线法
原理：根据抽（放）水试验所获得的资料建立起来的 Q－s曲线方程，预测井筒、矿井开采水平或开采地段的涌水 量，反之，也可以根据涌水量预测水位降深。
在有条件时，应对有可能突水的地段进行突水量预计。
煤矿涌水量预测是建立在定性分析基础上的定量评价。所 以，预测结果是否准确可靠，在很大程度上取决于定性分 析成果（如充水因素、边界条件等）。
涌水量预测一般有三个步骤：
1. 建立预测煤矿涌水量的水文地质模型 2. 建立相应的数学模型 3. 代入参数解算数学模型
目的：煤矿涌水量不仅是对煤田进行技术经济评价的重要 指标，而且也是设计和生产部分制订采掘方案、确定排水 能力和防治措施的重要依据。
任务：煤田勘探（详勘）阶段要进行首采区及第一开采水 平的正常和最大涌水量预计；
煤矿建设和生产阶段，要在勘探阶段涌水量预计的基础上， 结合煤矿建设和生产过程中获得的观测资料进行验证对比 和加以确定，对下一开采水平及水文地质条件复杂的地段 单独进行巷道、采区或采面涌水量预算。
分布在透水性很强的含水层、富水断层带附近时，可以用巷道边界线与地
表水体或其它天然水文地质边界之间距离的加权平均值来计算引用影响半
径：
式中：aCP——巷道边界线与地表水体之间的平均距离，m； l——相邻两条剖面线之间的距离，m。
5、给水度、储水系数和导水系数的确定
储水系数、导水系数利用非稳定流抽水试验，通过图解法就 可以获得，这里只强调一下给水度。
涌水量预测一般有三个步骤：
1. 建立预测煤矿涌水量的水文地质模型
包括概化自然条件下的煤矿水文地质条件，如矿区含水层及隔水 层的基本结构特征，以及地下水的补给、径流、排泄条件等；
根据煤矿开采方案（如开采深度、范围、方式等），确定煤矿的 内边界条件；
分析未来充水因素，预测不同时期开采时的外边界条件。
在该区域测得的水位降深值代入裘布衣公式，才能求得真 实的K值。
1、渗透系数值的确定
复杂多变的地质体是很难符合上述要求的，因此，在 煤矿涌水量计算时，通常采用以下两种方法利用抽水试验获 得的K值。
①加权平均法
分以下三种情况：
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，采 用以下加权平均法
这里仅讨论边界条件、参数的选用及特定条件下的煤矿涌 水量计算方法。
矿区构造条件复杂，水文网纵横切割，使矿区边界条件形 态不规则，相当复杂，为了获得理想的解析解，需要对此 进行概化。
1、边界进水类型
根据解析法的要求，边界进水类型可以分为以下两种：
隔水边界：指含水层与弱透水层、隔水层或隔水断层间的 界线。
应用条件：预测地区与试验地区的水文地质条件基本 相似，同时，要有三个或三个以上的稳定降深和阶梯流量抽 水试验资料。
计算方法：
② Q－s曲线法 计算方法：
（1）分析整理抽水试验资料，一般列出这样的表格：
抽水试验资料表
② Q－s曲线法
计算方法：
（2）判别曲线类型，选择计算公式
① 曲线Ⅰ,当含水层均质、等厚且抽水试验水位降深不大，水 井附近地下水运动状态保持层流时，呈直线关系； ② 曲线Ⅱ，在富水性强的承压含水层中进行强烈抽水时，抽 水井附近水流呈紊流状态，而在离抽水进较远的地方则水流仍 保持层流状态；大裂隙中的水呈紊流状态，而小裂隙中的水仍 呈层流状态时，Q－s曲线呈抛物线型； ③ 曲线Ⅲ，在地下水以储存量为主且补给来源差和导水性强 的地区，水位降深小时，涌水量随降深大幅度增加；当水位降 深过一定深度后，涌水量随降深增加的幅度很小，曲线有明显 的下垂现象，曲线呈幂函数型， ④ 曲线Ⅳ，对数曲线型，在富水性弱或分布范围有限，以及 地下水补给贫乏且储量不大的含水层中抽水时； ⑤ 曲线Ⅴ通常表明试验有错误或资料不可靠
5、给水度、储水系数和导水系数的确定 2）根据抽（放）水试验资料获得 非稳定流抽水时：
5、给水度、储水系数和导水系数的确定
涌水量预测一般有三个步骤：
2. 建立相应的数学模型
目前，常用的数学模型分确定性和非确定性两种，确定性模型包 括解析法、数值法、均衡法等，不确定性模型如经验方程（比拟法） 模型和回归方程（相关分析）模型。
涌水量预测一般有三个步骤：
3. 代入参数解算数学模型
将参数代入数学模型求解，并对解算结果进行分析评价，如发现 解算结果不合理（或用不同方法解算结果相关悬殊，或与类似水文地 质模型的解算结果相差甚远），应作认真检查，或修改水文地质模型 或修改参数进行重新解算，直至合理时结束。
对于岩溶充水矿井，特别是巨厚层岩溶含水层充水的矿井， 确定其厚度时，必须根据岩溶的发育规律及其富水性
变化，划分出强弱含水带，决不能把整个岩溶地层的厚度作 为含水层的厚度。
计算时，分别计算各区含水层的平均厚度，最后加权 平均，求得矿区含水层的总体平均厚度。
式中：MCP(HCP)——承压水（或潜水）含水层总 体平均厚度，m Ai——某一计算区的面积，m2 Mi(Hi)——承压水（或潜水）含水层的厚度，m
b）作图法：在直角坐标上， 将抽水孔与分布在同一直线上的各 观测孔所测得的水位连接起来，并 沿曲线趋势延长，与抽水前的静止 水位线相交，该交点至抽水孔的距 离即为影响半径。
在观测孔较多时，用本方法确 定影响半径较精确。
作图法确定影响半径示意图 1——静止水位 2——动水位 3——观测水位
4、影响半径和引用影响半径的确定 2）引用影响半径的确定
给水度的确定一般有以下3种方法：
1）对于裂隙、岩溶化含水层，可以近似用裂隙率、岩溶率 代替。
2）根据抽（放）水试验资料获得
稳定流抽水时：
式中： V——疏干漏斗体积，可以通过绘制等降深 图求 得，m3； Q——抽水量，m3； Qa——补给量消耗（在抽水开始的瞬间，Qa＝0； 水位稳定后，Qa=Q），m3； Qc——储存量消耗（在抽水开始的瞬间，Qc=Q； 水位稳定后，Qc=0），m3。其中ΣQc可根据Q－t和 s-t曲线资料通过作图求得。
a）当巷道系统所穿过的含水层原始水位近于水平时，可用下式计算：
R0=R+r0 式中： R0——巷道系统的引用影响半径，m；
r0——巷道系统的引用半径，m。 b） 当巷道靠近地表水体时，可利用弗尔赫格依米尔公式计算引用影响半
径，即：
R0＝2a+r0
式中： a——巷道边界线至地表水体的距离，m
c）对于外形较复杂的巷道系统，当巷道系统位于地表水体附近，或者巷道