数值法预测矿井涌水量技术规范
矿井(坑)涌水量计算
——大气降水渗入补给含水层的水量，单位为立方米每天（m3/d）；
——从其它地区同一含水层中流入矿区含水层的水量，单位为立方米每天（m3/d）；
——从矿区内其它含水层流入充水含水层的水量，单位为立方米每天（m3/d）；
——地表水渗入补给充水含水层的水量，单位为立方米每天（m3/d）；
——初期采区的面积，单位为平方米（m2）,根据开采情况和井田的具体条件决定。
利用主孔的流量和适当距离的观测孔建立 曲线方程的方法，可以在很大程度上减少含水层的非均质性、主孔孔径及钻孔结构、抽水时主孔孔壁的附加阻力以及近主孔处可能产生的紊流和三维流等对曲线方程的影响，使之更符合开采时的实际情况。
得到 曲线后，应鉴别曲线类型。 曲线一般可分为直线型、抛物线型、指数曲线型、对数曲线型。鉴别曲线类型后，再求曲线方程中的有关参数，得出曲线方程式，便可推算矿井（坑）涌水量。
A.3
解析法是根据地下水动力学的原理，用数学分析的方法，针对具体的水文地质条件进行合理概化，构造解析公式，计算矿井（坑）涌水量。不同的边界条件下，矿井（坑）涌水量计算公式有很多。稳定流条件下，常用的基本公式如下：
大井法
潜水完整井 (Dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ9)
承压水完整井 (D.10)
承压转无压水完整井 (D.11)
式中：
——矿井（坑）涌水量，单位为立方米每天（m3/d）；
——水柱高度，单位为米（m）；
——水位降深，单位为米（m）；
——“大井”影响半径，单位为米（m）。
——“大井”半径，单位为米（m）；
——渗透系数，单位为米每天（m/d）；
——承压水含水层厚度，单位为米（m）；
——动水位至底板隔水层水柱高度，单位为米（m）。
矿井涌水量预测方法及适用性评价
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。
02第二讲 矿井涌水量预计
第二节 相关比拟法
二、相关分析法 相关分析法是数理统计法的一种，就是研究同一系 统中某些变量之间的相互关系。这些变量的关系， 有的具有确定的函数关系，有的没有关系。变量的 这种关系，在统计学称为完全相关和零相关，是相 关中的极限情况。变量之间既不是完全相关，也不 是零相关，而是界于两者之间，则这种关系称为相 关关系。 相关关系与确定性函数关系之间，并不存在严格的 界限。在实际工作中，由于测量的误差以及对某些 规律认识的局限性，确定函数关系往往通过相关关 系表现出来。同样，当对系统内部规律搞清楚时， 相关关系又可能转化为确定性关系。
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，这时可以根据上水平 的实际排水资料来预测延伸水平的涌水量； 或根据生产采区的排水资料预测新扩大采 区的涌水量，效果较好。 注意：不同的充水条件可以选择不同的比 拟因子(如开采面积、水位降深、掘进巷道 长度等)。另外，每个矿井应当建立适合本 矿条件的预测矿井涌水量的比拟关系式， 不可盲目照搬其他矿井的比拟方程。
第二节 相关比拟法
矿井涌水量受多种自然和人为因素的影响， 它们之间往往没有确定的函数关系，但存在 某种统计关系。特别是在含水介质非均质程 度高的矿井及一些大气降水为主要充水水源 的矿井，建立确定性的水文地质模型非常困 难，这时可以用数理统计的方法，建立统计 模型，预测矿井涌水量。 在矿井水文地质工作中，用相关分析法预测 矿井涌水量，就是在观测分析多年矿井涌水 量资料的基础上，找出涌水量与开采深度、 开采面积或其他影响因素之间相互联系的近 似关系，并依据这种关系及其密切程度，外 推矿井的涌水量。
第一节 概述
目前常用的矿井涌水量的计算方法包 括：
矿坑涌水量的常用预测方法汇总
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m3/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。
13矿井涌水量预测
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
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。
数值法预测矿井涌水量技术规范
MTT778—1998 数值法预测矿井涌水量技术规范前言本标准根据中华人民共和国煤炭工业部《矿井水文地质规程》（1984年版）和《GB12719—1991矿区水文地质工程地质勘探规范》以及《供水水文地质勘测规程》、《矿区水文地质工程地质勘探规范》、《煤矿防治水工作条例》等国家标准、行业标准中的有关规定，在总结近20年来应用数值法进行矿井涌水量预测实际工作经验的基础上，制订的本煤炭行业标准，在技术内容与上述引用标准等效。
本标准由国家煤炭工业局行业管理司提出。
本标准由煤炭工业煤矿安全标准化技术委员会归口。
本标准起草单位：煤炭科学研究总院西安分院。
本标准主要起草人：戴振学、郝旗胜、刘志中。
本标准委托煤炭科学研究总院西安分院负责解释。
数值法预测矿井涌水量技术规范1 范围本标准适用于应用数值法进行矿井涌水量预测工作，是确定计算方案、检验计算精度、编写预测报告、制定相应的规划和设计的依据。
2 一般要求2.1 本方法可用于矿井正常涌水量、矿井最大涌水量、各开采水平的涌水量、井筒和开拓坑道的涌水量及疏干工程或专门排水装置的涌水量的预测。
2.2计算工作前或计算过程中，掌握以下资料：——矿区所处水文地质单元的区域水文地质图及报告；——1:5000～1:2.5万矿区水文地质图及相应的文字报告；——1:5000矿井可行性方案开采图；——含水层顶、底板埋深及等厚线图；——含水层等水位线图；——煤层底板等高线图；——受水威胁煤层顶、底板等水压线图；——地下水水化学图；——水文地质剖面图；——钻孔及群孔抽（放）水试验数据；——地下水长期动态观测数据；——历年气象、水文资料。
2.3 计算工作结束时提交的文件及附件：工作报告：包括对所采用的数据、建立的模型、选用的参数、计算过程及结果的详细分析与说明；图件：包括概念模型的示意图、水文地质参数分区图、计算区剖分图、水位拟合曲线图、计算机程序流程图、初始流场图、预测曲线和流场图、涌水量动态曲线；附件：参数识别和正演预报时所采用的计算程序及相对应的数据文件、计算结果、水位拟合及误差分布情况，最终预测的各时段、各节点的水位值。
煤矿出涌水量的几种测量方法
煤矿出涌水量的几种测量方法Hessen was revised in January 2021煤矿出/涌水量的几种测量方法1 量桶容积法当流量小于1 L/s时,常用此法。
容器一般用量桶或水桶,为了减少测量误差,计量容器的充水时间不应小于20 s流量计算公式:式中V———容器的容积,L;t———充满容器的时间,s。
2巷道容积法在矿井发生突水时,利用水流淹没倾斜巷道的过程中,经常不断地测量巷道与自由水面相交断面面积(F=ab),用单位时间内水位上涨高度(H)来计算水量，公式如下：式中 H———t时间内水位上涨高度,m;t———水位上涨高度为片时的时间,h;a———巷道内自由水面的平均宽度,m;b———巷道内自由水面长度,m。
3水泵排量法利用水泵实际排水量和水泵运转时间,来计算涌水量Q=水泵铭牌排水量×实际效率×开动时间×台数式中Q—涌水量,m3·d-1。
4浮标测流法采用水面浮标的流水沟道地段及实测断面应符合下列要求:(1)沟道顺直,沟床地段规则完整,长度为3-5倍的沟宽。
(2)水流均匀平稳,无旋涡及回流。
(3)沟道地段内无阻碍水流的杂草、杂物。
实测程序:(1)选定了实测地段后,按相等距离布设三个断面:上断面、基本断面(中断面)、下断面,测量每个断面的横断面积,单位为m2。
(2)在上断面上游附近投放浮标,以便使浮标在接近上断面时,已具有同行水流的流速,测出浮标从上断面至下断面的时间t,求出流速。
(3)浮标从上断面至下断面的漂流历时一般应不短于20 s,如流速较大,可酌情缩短,但不能短于10 s。
(4)投放浮标的数量,视沟道宽度而定,一般不少于2个,每个至少重复投放两次,若两次漂历时间相差不超过10%,则取其平均历时计算，公式如下：式中Q———断面流量,m3·s-1;Kf———断面浮标系数,据经验数值一般介于~;Vf———虚流速,即Vf=L/t计算时采用浮标平均流速,m·s-1;L———上、下两断面的间距,m;F t H H Q ⋅-=21 t ———所选有效浮标的平均历时,s;F ———过水断面面积,m 2。
矿井涌水量预测方法
矿井涌水量预测方法正确预测未来矿井涌水量，是一项重要而复杂的工作，是矿床水文地质调查的主要任务之一。
它是确定矿床水文地质条件复杂程度的重要指标之一，对矿床的经济技术评价有很大的影响。
因此，要求在矿床水文地质调查时，根据获得的资料，按精度要求正确地评价未来矿山开发各个阶段的涌水量。
标签：矿井涌水量；矿井涌水量预测；灰色系统理论前言矿井涌水量预测其内容与要求包括以下四个方面：（1）矿井的正常涌水量，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时的总涌水量，通常是指平水年的涌水量；（2）矿井最大涌水量，指正常状态下开采系统在丰水年雨季的作大涌水量；（3）开拓井巷涌水量，指包括井筒和巷道在开拓过程中的涌水量；（4）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。
而我们这次需要预测的仅仅是矿井正常涌水量，即指平水年的涌水量。
1 矿井涌水量预测的基本原则由于煤矿井下复杂的水文地质条件及特殊工作环境，影响煤矿井下涌水量大小的因素众多，大气降水、地表水、含水层水、岩溶陷落柱水、断层水，以及旧巷和老空积水都有可能涌入煤矿井下的生产空间，矿井开采煤矿的赋存条件、水文地质条件，开采之后形成的断裂带高度，以及煤层本身与围岩的孔隙和裂隙的大小，都在一定的程度上影响着矿井涌水量的大小，这就给煤矿生产过程中的涌水量预测带来了很大的困难，但是矿井涌水量预测时，必须遵循三个基本原则：（1）查清条件；（2）计算参数要有代表性；（3）正确选择数学模型。
2 矿井涌水量预测的常用方法简介。
2.1 水文地质比拟法是在水文地质条件相似的情况下，从已知涌水量推测未知涌水量。
其应用条件最主要的是新、老矿井的水文地质条件要基本相似；老矿井要有长期的详尽的矿井水文资料。
2.2 相关分析法是应用数理统计的方法，研究矿井涌水量与影响之间的概率规律，从而列出合乎客观规律的数学方程式，借以达到预测矿井涌水量的目的。
基于数值法的控矿构造带矿坑涌水量预测研究
基于数值法的控矿构造带矿坑涌水量预测研究【摘要】通过基于数值法的控矿构造带矿坑涌水量预测研究，可以更准确地预测矿坑涌水量，提前采取有效的措施进行防范和治理，从而降低矿产开发中可能出现的涌水风险，保障工作人员的安全和开采效率。
本文介绍了数字模拟方法并建立了矿坑涌水量预测模型，通过实验设计与数据采集，对数值分析及结果展开讨论，并对模型进行了验证和应用。
研究成果表明，该方法能够有效预测矿坑涌水量，为矿产开发提供了重要参考依据。
进一步研究展望包括优化模型算法和提高预测准确性，实践意义在于指导实际工程开发中的水文地质勘查和防治工作，为矿产资源开发提供技术支持和保障。
【关键词】控矿构造带、矿坑涌水量预测、数值法、数字模拟、实验设计、数据采集、结果讨论、模型验证、应用、研究成果、研究展望、实践意义。
1. 引言1.1 研究背景矿山是重要的自然资源开发和利用基地，然而随着矿产资源逐渐枯竭，矿山开采深度逐渐增加，矿山水文地质环境也变得更加复杂和严峻。
矿坑涌水量是矿山开采中一个重要且常见的问题，涌水量不仅影响矿山生产安全和效率，还对矿山环境造成影响。
传统的矿坑涌水量预测方法主要基于经验公式、试验分析等实证方法，存在着预测精度低、依赖经验和数据校正等问题。
为了解决这些问题，基于数值法的矿坑涌水量预测方法逐渐受到研究者的关注。
本研究旨在利用数字模拟方法，结合地质力学和水文地质知识，建立一种基于数值法的矿坑涌水量预测模型，以提高矿山涌水量预测的准确性和可靠性。
通过对矿山的实验设计和数据采集，对数值分析进行深入研究，并验证模型的准确性和可行性，为矿山涌水量预测提供新的思路和方法。
1.2 研究意义矿坑涌水量预测是矿山开采工作中的重要问题，对保障矿山生产安全和提高生产效率具有重要意义。
准确地预测矿坑涌水量可以帮助矿山管理人员做出合理的决策，有效地调控矿山生产过程，减少事故发生的可能性。
矿坑涌水量预测还可以提前发现潜在的安全隐患，有助于及时采取措施避免损失。
矿井涌水量预测方法评述
矿井涌水量预测方法评述摘要：从确定和不确定性分析的角度，综述了工程实践中常用的矿井涌水量预测方法，评述了各评价方法的主要特点及适用性。
在分析各常用预测方法存在问题和预测方法的最新研究进展基础上给出了对矿井涌水量预测方法的展望。
关键词：矿井涌水量预测；确定性预测方法；非确定性预测方法1、引言矿井涌水量大小不仅是对矿井建设进行技术经济评价、合理开发的重要指标，更是矿山生产设计部门制定采掘方案、确定矿井排水能力、制定疏干措施、防止重大水害和利用地下水资源的重要依据[1]。
因此，正确预测矿井涌水量是矿井水文地质工作的重要任务。
2、矿井涌水量常用预测方法目前矿井涌水量预测方法有多种，根据当前矿床水文地质计算中常用各种数学模型地质背景特征及对水文地质模型概化的要求，可将矿井涌水量预测方法进行分类，如图1所示[2]。
图1 矿井涌水量预测模型分类2.1、确定性预测方法确定性预测方法是利用水力学、地下水动力学等方面的理论，通过数学演绎，推导出矿井涌水量与环境地下水、围岩渗透性、地下水补给面、时间等因素的定量关系，得出一系列理论解析式，以预测计算矿井的涌水量，这类方法包括解析法、水均衡法、物理模拟法和数值模拟法等。
2.1.1、解析法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。
该方法具有对巷道类型的适应能力强、简便、快速、经济等优点，是最长用的基本方法。
该方法又分为稳定井流解析法和非稳定解析法。
稳定井流解析法用于矿坑疏干流场处于相对稳定状态的流量预测；非稳定解析法用于矿床疏干过程中地下水位不断下降、疏干漏斗不断扩展的非稳定状态下的涌水量预测[3]。
米金科等[4]应用解析法对兴隆庄煤矿的静储量进行了预测，预测结果为34万m3，根据不同参数值进行分区，得到十采区工作面不同推进速度下的涌水量。
虽然，解析法是预测矿坑涌水量比较常用的方法，但在工程实践中，边界条件概化的失误是导致解析解失真的主要原因之一，理想化要求常与实际条件相差甚远，这已成为解析法应用中的难点。
矿井涌水量预测方法
矿井涌水量预测方法引言：矿井涌水是指在矿井开采过程中，地下水源不受控制地进入矿井的现象。
涌水量的预测对矿井的安全开采至关重要。
本文将介绍一些常用的矿井涌水量预测方法，包括经验公式法、数学模型法和人工智能方法。
一、经验公式法经验公式法是根据历史数据和经验总结得出的一种预测方法。
根据矿井的地质条件、开采工艺和涌水历史数据等因素，通过经验公式计算出矿井涌水量的预测结果。
这种方法简单易行，但对于复杂的地质条件和变化的开采工艺可能存在一定的误差。
二、数学模型法数学模型法是通过建立数学模型，利用数学方法对矿井涌水量进行预测的方法。
常用的数学模型包括多元回归模型、神经网络模型和支持向量机模型等。
这些模型可以根据矿井的具体情况进行参数调整和优化，提高预测的准确性。
但建立数学模型需要大量的历史数据和专业知识，并且对于模型的选择和参数调整需要一定的经验。
三、人工智能方法人工智能方法是近年来发展起来的一种新型预测方法，其基本思想是模拟人类的智能思维过程，通过机器学习和数据挖掘等技术，自动学习和优化预测模型。
人工智能方法具有较强的适应性和灵活性，可以根据不同的矿井情况进行预测，并且可以自动调整模型参数以提高预测效果。
但人工智能方法需要大量的训练数据和计算资源，并且对于模型的解释性较弱。
四、综合方法在实际应用中，常常采用综合方法进行矿井涌水量的预测。
综合方法是将多种预测方法进行组合，通过权重调整和结果融合来得到最终的预测结果。
这样可以综合各种方法的优势，提高预测的准确性和稳定性。
综合方法的具体实施需要根据具体的矿井情况和数据特点进行调整，选择合适的权重和融合策略。
结论：矿井涌水量预测是矿井安全开采的重要环节，采用合适的预测方法可以提高矿井的安全性和经济效益。
经验公式法、数学模型法和人工智能方法是常用的预测方法，每种方法都有其适用的场景和优势。
在实际应用中，可以根据矿井的具体情况选择合适的方法，并进行综合预测。
这样可以提高预测的准确性，并为矿井的安全开采提供可靠的依据。
数值法在矿坑涌水量预测中的应用
数值法在 矿抗涌水量预测 巾的 应用
华北有色工程勘察院有 限公司 董玉兴 折 书群
［ 摘 要】 数值 法在矿坑 涌水量预测 中是经常应 用的方法， 不 同工程的水文地质条件存在 差异 ， 所 以， 需要 考虑的影响 因素也 不同， 建 立的模型也不尽相 同， 本文针 对李楼铁矿 具体水文地质条件 ， 综合 考虑 各种影响 因素 ， 建立 水文地 质模 型和数学模型 ， 对矿坑 涌水量
２ ． １ ． １含 水 系 统 概 化
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１
根据前 面水文地质 条件分析 ， 矿区含水层 系统从上 到下可大 致划 分 为第 四系孔 隙含水 系统 （ 含水 层或弱含水 层 ） 、 基岩风 化裂隙含 水系 统（ 含水层 ） 、 矿带 裂隙含水 系统 （ 含水带 ） 。其中第 四系孔隙含水 系统 底部有一薄层砂砾石 ， 最 大揭露 厚度４ ． ３ ５ ｍ， 透水性强 ， 它与基岩 风化裂 隙含水系统直接接触 ， 为矿 区主要含水 系统 （ 含水层 ） 。 ２ ． １ ． ２地下水流动 系统概化 在 天然状 态下 ， 地下水大致 由西 向东运动 ， 第 四系孔 隙含水系统与 基 岩风化裂隙 含水系统地下 水在压力差 的作用下 ， 垂向交替运 动。第 四系孔 隙含水 系统主要表现为大气降水补 给、 蒸 发排 泄 ； 基岩风化裂隙 含水系统在西部边界得到侧向补给后 ， 向下游排泄 ， 并沿途向上越流补给 。 在矿床开发条件下 ， 由于矿体开发部位地下 水头的降低 ， 上覆基岩 风化裂隙含水 系统的水沿 矿带 向下运 移补给 ， 使基 岩风化裂 隙含水系 统在矿带 附近形成地下水 头降落漏 斗 ， 漏斗 附近地下水流 由四周 向漏 斗 中心汇 集。 由于地下水 头的降低 ， 第四系孔 隙水在压力 差作用下对 基岩风化 裂隙含水 系统垂 向 （ 越流 ） 补给 ， 第 四系孔隙含水 系统为基 岩 风化裂隙含水系统的主要补给源。
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数值法预测矿井涌水量技术规范
本标准根据中华人民共和国煤炭工业部《矿井水文地质规程》（1 984年版）和《G B12719—1991矿区水文地质工程地质勘探规范》以及《供水水文地质勘测规程》、《矿区水文地质工程地质勘探规范》、《煤矿防治水工作条例》等国家标准、行业标准中的有关规定，在总结近20年来应用数值法进行矿井涌水量预测实际工作经验的基础上，制订的本煤炭行业标准，在技术内容与上述引用标准等效。
本标准由国家煤炭工业局行业管理司提出。
本标准由煤炭工业煤矿安全标准化技术委员会归口。
本标准起草单位：煤炭科学研究总院西安分院。
本标准主要起草人：戴振学、郝旗胜、刘志中。
本标准委托煤炭科学研究总院西安分院负责解释。
数值法预测矿井涌水量技术规范
1范围
本标准适用于应用数值法进行矿井涌水量预测工作，是确定计算方案、检验计算精度、编写预测报告、制定相应的规划和设计的依据。
2一般要求
2.1本方法可用于矿井正常涌水量、矿井最大涌水量、各开采水平的涌水量、井筒和开拓坑道的涌水量及疏干工程或专门排水装置的
涌水量的预测。
2.2计算工作前或计算过程中，掌握以下资料：
——矿区所处水文地质单元的区域水文地质图及报告；
——1:5000～1:2.5万矿区水文地质图及相应的文字报告；
——1:5000矿井可行性方案开采图；
——含水层顶、底板埋深及等厚线图；
——含水层等水位线图；
——煤层底板等高线图；
——受水威胁煤层顶、底板等水压线图；
——地下水水化学图；
——水文地质剖面图；
——钻孔及群孔抽（放）水试验数据；
——地下水长期动态观测数据；
——历年气象、水文资料。
2.3计算工作结束时提交的文件及附件：
工作报告：包括对所采用的数据、建立的模型、选用的参数、计算过程及结果的详细分析与说明；
图件：包括概念模型的示意图、水文地质参数分区图、计算区剖分图、水位拟合曲线图、计算机程序流程图、初始流场图、预测曲线和流场图、涌水量动态曲线；
附件：参数识别和正演预报时所采用的计算程序及相对应的数据文件、计算结果、水位拟合及误差分布情况，最终预测的各时段、各
节点的水位值。
3矿井涌水量数值法预测
3.1概念模型
概念模型是连接地下水实体系统与数值模型的桥梁。
概念模型应包括对地下水流系统内部结构、边界条件、地下水运动状态及输入、输出条件的概化。
模型概化得合理与否直接影响计算的程度。
3.2数学模型
3.2.1数学模型是由概念模型来确定的，按含水层的埋藏条件分为潜水流或承压水流模型，根据地下水运动的时空变化特征又可分为：稳定流或非稳定流，平面二维流或剖面二维流、拟三维流或三维流模型。
模型中的每个变量都必须给定相应的物理意义和量纲。
3.2.2模型的边界条件按性质分为三类：
第一类：水位边界（Di ric hlet型）。
选取水位边界应注意以下几点：
a）水位边界的位置应尽可能地远离计算区内的源（汇）项，绝对不允许置抽（注）水井于水位边界上；
b）水位边界处要有观测点控制，以确定边界水位值；
c）在模型域中至少应有一个水位边界节点，这对保证数值模型和其逆问题解的唯一性是必要的。
第二类：流量边界（Ne uma nn型）。
选取二类边界应以隔水边界和弱透水边界为主，尽量不用 A.32划成的大流量边界。
在数值模型
中处理大流量边界，容易造成边界附近的水位异常和整个预测结果的较大误差。
因此，应尽量选取确定性较好的自然边界作为计算边界。
第三类：（Co mbi ned B oun dar y Con dit ion型）。
由于边界中的两个参数较难准确估值，在实际应用中应慎重。
3.2.3常用的数值方法有：有限单元法、有限差分法、边界元法、有限分析法等。
根据实际条件选定算法后，必须简要说明该算法的计算过程和计算程序设计步骤以及计算程序框图。
3.2.4对计算区的剖分（离散化）可根据不同的数值方法来选用线元、面元（三角形或四边形单元）和体积单元。
在靠近抽（放）水井处水力坡度较大，剖分要加密一些，在水力坡度较少处或水文地质数据较少处可以剖分得疏一些。
剖分的三角形单元一般不能出现钝角和角度很小的锐角，特别是在拟三维模型中，钝角三角形将可能直接影响数值解的稳定性与收敛性。
3.2.5对于时间的离散化，应按如下公式确定时段大小：
始时段（Δt0）可以取为0.001d，当Δt增大到一定程度后可以选用等步长直到计算结束。
3.3模型参数识别
3.3.1待识别的参数一般包括：渗透系数或导水系数，给水度或弹性释水系数，垂向越流系数，入渗系数及混合边界系数。
所采用的数据来源于抽（放）水试验和长期动态观测。
3.3.2在参数识别之前要进行参数分区，其依据为：
a）计算区钻孔抽（放）水试验数据的计算结果，包括渗透系数、
弹性释水系数、给水度及单位涌水量；
b）含水层分布规律，即埋深、厚度、岩性组合特征及富水性分区；
c）地下水天然流场、人工干扰流场、水化学场和温度场；
d）构造条件及岩溶分布规律。
3.3.3参数分区数要适中，基本保证第一参数分区内至少有一个观测孔（点来控制）。
3.3.4参数优选问题一般都描述为非线性最优化问题，在观测噪声的情况下，非线性规划算法可能收敛于局部最优解。
因此，必须反复调整保参数的上、下限及初始值，重新优选参数，直到满足收敛准则。
3.3.5收敛准则应根据识别的参数个数和选取的观测数据的个数来确定。
观测水位拟合点的相对误差（相对于该点在拟合期内的水位变幅）应小于15%；对于抽（放）水孔，在消除井损之后，其相对误差一般应小于20%。
3.4涌水量预测
3.4.1根据生产部门的实际情况与要求制定几种预测方案，给定排水孔位置与个数，按不同方案进行水位预报，便于对比分析和选用最优方案。
3.4.2按照开采施工计划确定疏排水的期限及提前疏排时间，同时确定各控制点的水位降深。
3.4.3涌水量预测为一正演问题，需要反复修正水量，使各控制
点的计算水位降达到设计要求，最终求取各预测方案下的涌水量，包括正常涌水量和最大涌水量。
正常涌水量定义为以多年平均降水量和补给边界处平均水位、水量作为输入条件求得的涌水量；最大涌水量则为以最大年降水量和补给边界处最大水位和水量值作为输入条件求得的涌水量。
3.5对计算结果的分析与解释
为了便于生产、设计部门应用涌水量的预测结果，必须对计算结果作详细分析与解释。
根据所采用的资料的代表性和所建立的数值模型的可靠性来论证最终预测结果的正确性，同时对预测涌水量在实际应用中可能存在的局限性作出说明。