大井法和比拟法在矿井涌水量预测中的应用
基于大井法的矿坑涌水量预测分析研究
01
研究对象的局限性
本次研究仅针对某特定矿区的大井法应用，未来可考虑研究其他矿区
条件下的适用性和精度，以进一步验证和完善大井法。
02
未考虑复杂地质条件
本次研究中未涉及复杂地质条件对矿坑涌水量的影响，未来可考虑开
展相关研究，分析不同地质条件下的大井法应用。
03
需要加强实践应用研究
大井法作为一种理论方法，需要更多的实践应用来检验和完善。因此
数据预处理
对收集到的数据进行清洗、去噪和标准化 等预处理工作，以提高算法的准确性和鲁 棒性。
模型训练
利用训练数据集对选择的算法进行训练， 并调整模型参数，以提高预测精度和泛化 能力。
特征提取
从数据中提取与涌水量相关的特征，包括 地质、水文地质、气象、水文等特征，并 构建特征向量。
预测结果分析
结果可视化
大井法涌水量预测模型以稳定流和 非稳定流两种情况下的裘布依公式 为基础，建立大井模型，模拟抽水 或注水条件下地下水位变化情况。
VS
模型中涉及到的参数包括渗透系数 、给水度、释水系数、越流系数等 ，需要根据地质勘察和实际工程经 验确定。
大井法涌水量预测模型参数求解
大井法涌水量预测模型的参数求解通常采用数值计算方法，如有限差分法、有限 元法等，以计算出地下水位随时间的变化情况，进而推算矿坑涌水量。
03
研究成果对于提高矿坑涌水量预测精度、优化矿区水资源配置和降低矿坑排水 成本具有重要意义。
06
结论与展望
研究结论
证实了大井法在矿坑涌水量预测中的有效性
通过实例分析和对比研究，证实了大井法在矿坑涌水量预测中具有较好的适用性和准确性 ，能够为矿山安全生产和资源开发提供重要技术支持。
矿井涌水量预测
2）采矿场周围降落漏斗范 围内的静储量的消耗量
h——含水层平均厚度； R——疏干时的影响半径
μ——给水度或裂隙度
L——疏干地段的周长
总静储量
水均衡法（续）
动储量：
3）直接降落在露天采场内 的大气降水q3
4）采矿场外围降水渗 入的水量q4
A——
F1
F1——露天采矿场面积；
解：据题意，细砂含水层为承压水层，厚度M=6.5m 降深s=6-2=4m
抽水影响半径： R 1 . 9 S M 5 1 . 9 K 4 5 6 . 5 6 4 . 7 m 8 1
基坑假想半径：
r
F
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4 422 1.5 7m 6 3.14
根据承压完整井涌水量计算公式：
Q 2 . 7K 3 M 2 . 7 3 S 6 6 . 5 4 9 . 1 6 m 3 / 5 d 1 lR g lr g l4 g . 7 8 l1 g . 5 7 6
潜水井的Dupuit公式
有一个观测孔时
有两个观测孔时
Dupuit公式的应用（用途）
(1)确定水文地质参数 确定岩土的渗透系数K、导水系数T、影响半径R等。
(2)预报流量或降深
根据Dupuit公式，在已知含水层厚度和参数的情况下 ，只要给出设计的合理降深，既可预报井的开采量；也可 按需要的流量，预报开采后的可能降深值。
地下水在多孔介质中的运动，称为渗流。发生渗流的区域称 为渗流场。
乙河 乙河
甲河 甲河
2、地下水运动—假想渗流
渗流是一种假想水流。假想：
（1）假想水流的性质（如密度、粘滞性等）和真 实地下水相同；
（2）假想水流充满含水层的整个空间；
“大井法”在矿坑涌水量预测中的应用--以郎溪钒矿区为例
“大井法”在矿坑涌水量预测中的应用--以郎溪钒矿区为例李玲玲【摘要】矿井涌水量预测是矿床水文地质勘查的根本任务之一，“大井法”在预测矿井涌水量方面因其简单方便的特点而成为常用方法之一。
通过“大井法”在具体工程实例中的应用分析，提出其在矿坑涌水量预测中的计算方法和存在问题，对矿坑涌水量预测的实际应用有一定的指导意义。
%The estimation of mine water inflow is one of the fundamental missions in mine hydrogeological exploration. The“large diameter well method” to predict mine water inflow is often used in some exploration reports because of its simplicity. The article raised the calculational method and problems of“ large diameter well method” by it’ s analysis in project example. It can guide the estimation of mine water inflow.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】2页(P14-15)【关键词】“大井法”;矿坑涌水量预测;郎溪钒矿【作者】李玲玲【作者单位】甘肃工业职业技术学院地质学院，甘肃天水 741025【正文语种】中文【中图分类】P641.4+1矿坑涌水量预测是矿区水文地质勘查阶段的根本任务之一，也是开采设计部门制订疏干措施、确定排水设备及确保矿山安全生产的主要依据。
预测坑涌水量的方法很多，如大井法、解析法、数值法等。
其中，大井法原理易懂，方法易行，在预测矿坑涌水量中被广泛使用。
解析法和比拟法在矿井涌水量分析及预测中的应用
解析法和比拟法在矿井涌水量分析及预测中的应用矿井涌水量是评价矿井水文地质条件复杂程度的重要指标，正确预测矿井涌水量对指导矿井排水设施建设以及对保障煤矿安全生产具有重要意义，然而矿井涌水量的影响因素又极其复杂。
因此文章通过对各影响因素的分析，运用解析法和比拟法对开河井田上组煤3煤层的涌水量进行了合理地分析及预测，达到了较好的效果。
标签：涌水量分析；解析法；水文地质比拟法矿井涌水量分析及预测的方法有很多种，根据统计模型可以分为确定性模型和非确定性模型两大类。
其中，确定性模型主要采用解析法、数值法和水均衡法等，非确定模型主要采用相关比拟法等。
作者应用的是解析法和水文地质比拟法，通过二者的对比，参照本井田的水文地质情况，预测出合理的涌水量，以更好的指导生产。
1 井田地质概况开河井田位于区域水文地质单元的西北部，为巨厚新生界松散层覆盖的全隐蔽煤田，新生界地层厚度226.50-359.20m，平均304.85m，由东向西逐渐增厚。
西部为梁山断层，东部有嘉祥断层，北界是郓城断层，因此该区北、东、西三面为阻水边界，南部为人为边界。
井田内F2断层近东西横贯本区中部，落差>1000m，F2断层以北煤层埋藏深，赋存侏罗纪淄博群三台组砂岩及二叠纪石盒子组含水层；F2断层以南煤层埋藏浅。
井田内各基岩含水层深埋于巨厚松散层之下，仅接受新生界底部砂砾层水的补给，与大气降水无直接水力联系。
2 矿井涌水量预算根据充水因素分析，3煤层直接充水含水层为3煤层顶、底板砂岩（简称3砂）、三灰。
井田内对3砂进行了一次、三灰进行了二次抽水试验，并对3砂和N底砂层进行了一次混合抽水试验，抽水质量均为合格以上，其成果可作为涌水量的计算依据。
2.1 3砂涌水量预算井田西邻梁宝寺煤矿正开采3煤层，并已生产多年，积累了较丰富的水文地质资料，其水文地质条件与本井田相类似，故分别采用解析法和水文地质比拟法，预算3砂涌水量。
矿井第一水平为-350m，初期揭露面积取0.5km2。
大井法中水资源论证的应用[摘要]在矿坑取排水水资源论证工作中
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大井法中水资源论证的应用［摘要］在矿坑取（排）水水资源论证工作中，由于坑道内的水来自于巷道周围基岩裂隙中的渗聚，相对于传统的取水井来说，坑道内布局复杂，常有多个水平中断，无固定的水面埋深，无静止的潜水水面，其涌水量受矿坑面积的变化而增减。
因此，随着回采工作的进行，采空区的不断加大，矿坑涌水量也会随之变化。
“大井法”是预测矿坑涌水量的一种常用的方法。
文中运用抽水试验确定矿坑现阶段渗透系数K值及影响半径R值后，利用“大井法”预测矿井未来涌水量的大小，再通过相应的公式计算未来矿坑采空疏干后最大涌水量及R值，最终完成地下水取水水资源论证工作。
［关键词］矿坑取（排）水；大井法；水资源论证1确定矿坑涌水量的重要性在水资源论证工作中，确定取水工程的涌水量是水文地质工作及编制论证报告书的主要任务之一，也是企业确定生产用水及疏干排水设备配套安装的依据，涌水量的大小直接影响着企业设计生产能力。
2大井法的应用原理在矿井疏干过程中，当矿井涌水量包括其周围的水位降低呈现相对稳定的状态时，即可认为以矿坑为中心形成的地下水辐射流场基本满足稳定井流的条件。
虽然矿坑的形状极不规则，尤其是坑道系统，分布范围大，构成复杂的边界，要求将它理想化，在理论上可以将形状复杂的坑道系统看成一个在工作的大井，整个坑道系统的涌水量就是大井的涌水量从而可以近似应用裘布依稳定流基本方程计算矿坑涌水量，这种矿坑涌水量的计算方法称为“大井法”。
3大井法工作实例辽宁省北票市沙金沟金矿是北票市一家金选企业，始建于20世纪70年代，原为小型集体企业，后经当地政府批准转制，现为私营企业，现正在生产运行中。
该企业金矿石为井下开采，同时取用采区内生产2号斜井巷道内矿坑排水为企业生产用水。
在为其编制《水资源论证报告》书时，其矿井未来涌水量大小的预测采用了“大井法”。
3.1矿区所在区域地质条件水文地质条件3.1.1地质条件该区属大凌河二级支流蒙古营河流域上游山丘区，该区属典型低山丘陵区，山势陡峭，沟谷发育，基岩裸露，生产取水井处于山丘坡地上，由古老的太古界变质岩类构成。
“大井法”在矿坑涌水量预测中的应用--以西邑铅锌矿区为例
• 198•价值工程“大井法”在矿坑涌水量预测中的应用—以西邑铅锌矿区为例Application of"Large Diameter Well Method" in the Prediction of Mine Water Inflow:Taking Xiyi Pb-Zn Mining Area as an Example崔灿文® CUI Can-wen;徐世光®® XU Shi-guang;吴静® WU Jing;张晓东淤 ZHANG Xiao-dong;赵磊淤 ZHAO Lei(①昆明理工大学，昆明650093;②云南地矿工程勘察集团公司，昆明650041)(①K unm ing U n iversity^o f Science and Technology,K unm ing650093, China;②Yunnan G eologic-and M ineral B ureau o f E xploration&Exploitation,K unm ing650041, China)摘要:矿坑涌水量预测是矿床水文地质勘查的基本任务之一，“大井法”预测矿井涌水量为常用方法之一。
通过“大井法”在具体工程实例中的应用分析，提出其在矿坑涌水量预测中的计算方法和不足，对矿坑涌水量预测的实际应用有一定的指导意义。
Abstract:The prediction o f m in e w ater inflow is on e o f th e fundam ental tasks in m in e hydrogeological exploration.The"large diam eter w ell m ethod"to predict m in e w ater inflow is on e o f th e com m only used m ethod.The article raised th e calculation m eth od and shortcom in gs o f"large diam eter w ell m ethod"by its application analysis in project exam ple.It can guide th e prediction o f m in e w ater inflow.关键词：铅锌矿；大井法；涌水量预测Key words:Pb-Zn deposit；large diam eter w ell m ethod；prediction o f m in e w ater in flow中图分类号:TD742 文献标识码:A文章编号=1006-4311(2016)25-0198-03〇引言矿坑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，关系到矿山开采的生产成本与安全，也是开采设 计部门选择开采方案、制定疏干措施的主要依据。
浅谈大井法在矿山涌水量计算中的使用
浅谈大井法在矿山涌水量计算中的使用宁凤娟（贵州省有色金属和核工业地质勘查局二总队，贵州 六盘水 ５５３０００）摘 要：近年来，矿山涌水导致的危害人民财产安全的事件时有发生，为保障矿产资源开采过程中的安全，要事先做好矿山涌水量的预测，同时，涌水量预测也是矿区开采技术条件章节任务中的一方面。
大井法是矿井涌水量计算中一种十分有效的方式，利用这一方法辅助涌水量的计算，为矿井作业提供了重要的参考。
基于此，本文以某矿井作为研究对象，浅谈了大井法在涌水量计算方面的使用，对实际的矿井作业具有重要的指导意义。
关键词：大井法；矿井涌水量；使用中图分类号：ＴＤ７４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）２３－０１５１－２The application of large well method in the calculation of mine water inflowNING Feng-juan（２ Ｃｏｒｐｓ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ ａｎｄ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ， Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ ５５３０００， Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ， ｔｈｅ ｈａｚａｒｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｐｅｏｐｌｅ＇ｓ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｇｕｓｈｅｒ ｏｃｃｕｒｓ ｆｒｏｍ ｔｉｍｅ ｔｏ ｔｉｍｅ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｄｏ ｗｅｌｌ ｉｎ ａｄｖａｎｃｅ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ． Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｉｓ ａｌｓｏ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｓｋｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｈａｐｔｅｒ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｗｅｌｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ． Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｓｓｉｓｔ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｍｉｎｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔａｋｅｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｍｉｎｅ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ， ａｎｄ ｂｒｉｅｆｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｗｅｌｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ， ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｍｉｎｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Keywords: Ｂｉｇ ｗｅｌｌ ｍｅｔｈｏｄ； Ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ； ｕｓｅ我们平时工作中，在矿山储量核实、开采设计方案、详查设计方案等方面，均要对矿山进行水文地质调查工作，预测矿坑涌水量，为矿床开采提供设计依据，它对选择采矿方法，确定排水设备能力和排水方案、制定探水防水措施都有着重要的意义。
大井法和比拟法在矿井涌水量预测中的应用
大井法和比拟法在矿井涌水量预测中的应用矿井涌水量是确定矿床水文地质条件复杂程度的一个重要指标，还是矿山设计部门确定排水设备和制定防水措施的主要依据。
因此，在矿井建设以及生产过程中，能够较为准确地预报矿井涌水量是非常重要的，它直接关系到煤矿的安全生产。
文章选用大井法和地质水文比拟法对泉上煤矿三水平联合开采16、17两层煤时的矿井涌水量进行预测，以保证煤矿的安全生产。
标签：大井法；水文地质比拟法；涌水量预测引言矿井涌水量指的是矿山建设以及生产过程中，单位时间内流入矿井（包括各种巷道和开采系统）的水量，它是评价矿井水文地质条件复杂程度重要的指标，因此，正确预测矿井的涌水量对于指导矿井排水设施建设以及保障煤矿的安全生产具有重要的意义[1，2]。
预测矿井涌水量的方法多种多样，包括确定性分析方法中的解析法、数值法、模拟法、水均衡法；非确定性分析方法中的水文地质比拟法、相关分析法、模糊数学模型、灰色系统法、时间序列分析法和BP神经网络法等[3]。
文章选用大井法（解析法）和水文地质比拟法对泉上煤矿16、17煤开采时的矿井涌水量进行预测。
1 井田水文地质条件分析1.1 矿井水文地质概况文章所研究的泉上井田位于滕县煤田南部，含煤地层为上石炭统太原组，共含煤18层，其中可采及局部可采煤层共4层，即煤3下、煤12下、煤16、煤17。
泉上煤矿目前主采煤层为12下、16、17煤层。
主要含水层有第四系上含水砂层段、下含水砂层段，上侏罗统砂砾岩层段，3下煤层顶板砂岩，石炭系太原组第三、五、八、十下层石灰岩，本溪组第十二、十四层石灰岩，中奥陶统石灰岩。
1.2 矿井充水因素分析1.2.1 开采16煤层时的充水因素泉上煤矿16煤层上距12下煤层54.08m，实测“两带”高度为13.80m，正常条件区域下，16煤层的开采不会受到12下煤层采空区积水影响；17层煤上距16层煤平均13.90m，开采后的“两带”高度理论计算为14.8m，回采时会受16层煤采空区积水影响，开采时必须提前疏放16煤层老空水。
基于大井法的矿坑涌水量预测分析
大井法是一种经典的涌水量预测 方法，广泛应用于地下水资源评
价和矿坑涌水量预测等领域。
对大井法进行深入研究和探讨， 有助于提高矿坑涌水量预测的准 确性和精度，为采矿安全生产提
供有力保障。
研究现状与发展
目前，大井法的研究已经相对成熟，但 在实际应用中仍存在一些问题，如参数
的不确定性、非均质性等。
随着数值模拟技术的发展，有限元法、 有限差分法等数值方法在矿坑涌水量预 测中得到了广泛应用，但这些方法需要 较为精细的模型构建和复杂的参数设置
大井法模型建立
确定研究区范围和研究目的
根据实际需要确定研究区范围和研究目的，以便于后续模型建立和 参数求解。
收集地质和水文地质资料
收集研究区内的地质和水文地质资料，包括地形地貌、地层岩性、 水文气象、地质构造等，以便于了解地下水的形成、分布和运移规 律。
建立数学模型
根据收集的资料和分析结果，建立适合研究区特点的数学模型，包 括水流方程和边界条件等。
预测模型构建方法
1. 收集资料
收集与矿山地质、水文地质相关的资料，包括地层岩性、 地质构造、地下水位、气象数据等。
3. 模型验证
利用已知的观测数据，对所建立的模型进行验证，以检验 其可靠性和准确性。
2. 建立模型
根据收集的资料，利用大井法建立涌水量预测的数学模型 。该模型通常是一个数值模拟模型，能够模拟地下水的流 动和矿坑涌水量的变化。
地质构造与水文条件
地质构造是影响矿坑涌水量的重 要因素之一。断裂带、节理裂隙 等地质构造可能增加地下水的流
动性，从而增加矿坑涌水量。
水文条件包括地下水的补给、径 流和排泄条件等，对矿坑涌水量
也有重要影响。
在进行矿坑涌水量预测时，需要 充分考虑地质构造与水文条件的
应用大井法预测矿井涌水量
畜饮用。井 田内多有 民用灌溉用井及饮用水井 ，多为第 四系地下潜 径 流 补 给 。
水 ，含水量较大 ，水质优 良，矿化度小于 １．２￣Ｌ，可作饮用水源 。
在井 田西部 由于 白垩 系与侏罗 系地层之 间隔水层 厚度薄 ，含
１．２．４矿 区地 层
水层厚度增大 ，位于上部的 白垩 系水水头较高 ，水压较大 ，形 成 白
井 涌 水 量 ，减 少人 员伤 亡 和 经 济 损 失 很 有 必 要 。
２．２侏 罗 系含 水 层
本 文以某矿 井首采区为例 ，利用解析 法中的大井法预测矿井 ２．２．１岩性及组合特征
涌水量 ，对矿井安全生 产和长远衔接具有极 其重要 的理论指导意
地层岩性 为浅灰 、灰绿 、青灰色厚 层砂岩 ，以细砂 岩 、中粒砂
井田内无常年性地表径流 ，仅在井 田南端沟谷中有水 流 ，在临 中下统延安组（Ｊ２ｙ）的砂岩中 ，在井 田地表没有 出露 。主要补给来
河汇人黄河 ，流量一般为 ２．８５ Ｌ／ｓ～４０．５Ｌ／ｓ，水 的矿化度低 ，可供人 、 源为大气降水 ，其 次为井 田外 白垩系及侏罗系砂岩含水层 的侧 向
应 用 大 井法 预 测 矿 井 涌 水 量
张 通 （河北省众联 能源环保科技有 限公司 河北石家庄 ０５００３１）
水性 中等 一强富水 ，井 田的中西部 富水性较好 。
２．１．３地 下水 流场 特 征
根 据以往水 文地质成果 ，本井 田第 四系含水层水位埋深 ｌＯｍ 左右 ，水位标 高在 １３４４ｍ～１３０２ｍ内变化 ，地下水 总体流 向从东 北流向西南 。
义和实用价值 ，对 于提 高矿井经济效益具有重要意义。
岩为主 ，局部为粗砂岩 。固结程度较高 ，泥岩及砂质泥岩的含量明
大井法在矿坑涌水量预测中的应用
关 键 词 ：大 井 法 ；含 水 层 ；矿 坑 涌 水 量预 测
中 图 分 类 号 ：ＴＤ７４２．１
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１６７４—９９４４（２０１６）１４—０２４８—０２
ｌ 引 言
涌 水 量 预 测 是 矿 山防 治 水 工 作 中的 重 要 环 节 ，也 是 开 采 设 计 部 门选 择 水 泵 、电 机 、排 水 管 路 等 排 水 设 备 的 依 据 ，同 时 也 是 设 计 水 仓 、水 泵 房 等 防 治 水 工 作 的 主 要 依 据 ，矿 坑 涌 水 量 预 测 的 准 确 与 否 ，直 接 关 系 到 矿 山 生 产 的 安 全 。
笔 者 结 合 马兰 庄 铁 矿 地 下 开 采 实 例 阐 述 了 大 井 法 在 金 属 矿 山矿 坑 涌 水 量 估 算 中 的应 用 ，对 同类 矿 山矿 坑 涌 水 量 预 测 具 有 一 定 的指 导 和借 鉴 意义 Ｉ３］。
２ 矿 区 自然 地
首 钢 马 兰庄 铁 矿隶 属 于河 北 省 迁 安 市 马 兰 庄 镇 管 辖 ，矿 区位 于燕 山 山 脉 南 麓 ，地 势 总 体 西 北 高 、东 南 低 ， 自西 北 向 东 南倾 斜 ，并 由 低 山 丘 陵 逐 渐 向 冲 洪 积 平 原 过 渡 ，海 拔 ７Ｏ～ ４４６ ｍ ，地 形 高 差 ｉ００～ ２００ ｍ ，地 形 起 伏 较 大 。
ＨＣＯ。～ Ｃａ·Ｍ ｇ。
（２）构 造 裂 隙 含 水 层 。主 要 发 育 于褶 皱 构造 核 部 及 断层 附近 ，节 理 裂 隙多 ，同时 裂 隙 间 连 通 性 往 往 较 好 ，易 形 成 导 水 、含 水 带 。 ３．２ 隔 水 层
矿 体 围岩 为 混 合 岩 及 片 麻 岩 类 等 ，钻 孔 及 坑 道 所 见 岩石 完 整 ，裂 隙不 发 育 ，未 见 漏 水 涌 水 现 象 ，为 较 好 的隔 水 岩体 ］。 ３．３ 矿 区地 下水 补 给 、径 流 与 排 泄
矿井水基础知识3
第三章涌水量的预算当我们编制地质“三书”和矿井地质报告时，都需要计算涌水量，计算涌水量的方法很多，归纳起来大致可分为三类：即水动力学法，统计法和模型模拟法。
下面介绍常用的几种方法。
一、大井法：属于水动力学法中的解析法。
１、基本原理当矿井排水时，在矿井周围含水层中形成以巷道系统为中心的具有一定形状的降落漏斗。
这与钻孔抽水所形成的降落漏斗十分相似，因此，可以将巷道系统分布范围假设为一个理想的“大井”，其截面积与巷道系统的分布面积相当，利用地下水动力学的井流公式来计算巷道系统的涌水量。
２、基本公式⑴、对于潜水：Q=1.366K或Q=1.366K⑵、对于承压水：Q=2.73K或Q=2.73K⑶、对于承压—无压水：Q=1.366K式中：Q——预计的涌水量，(m3/d)K——含水层的渗透系数，（m/d）M——含水层的厚度，(m)H——潜水含水层的厚度或承压含水层的水头高度（从巷道底板算起），(m)h——巷道内的水柱高度，(m)S——由于矿井排水而产生的水位降低值，(m)R0——矿井排水的影响半径，R0=R+r0，(m)r0——假想大井的半径（或称引用半径），(m)R——含水层抽水时得出的影响半径，(m)３、参数的选用确定⑴、渗透系数（K）预计矿井涌水量所选用的K值是通过抽水试验确定的。
由于含水层的非均质和抽水试验人为的误差，往往求得的K 值在同一含水层中的不同地段差异很大，或同一抽水孔用不同方法和不同深度的资料所求得的K值出不相同。
在涌水量计算时，通常采用以下两种方法求得K值。
①、加权平均法，有以下三种情况：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，应采用加权平均渗透系数，即K cp=式中：K cp——含水层的平均渗透系数，（m/d）K i——某一含水层（含水组）的渗透系数，（m/d）M i——某一含水层的厚度，（m）b、沿水平各向岩石透水性有变化时，渗透系数值可以同下式求得：K cp=式中：L i——不同方向渗透段的长度，（m）c、对于平面非均质情况，即含水层在水平方向上渗透性有变化时，应作渗透系数分区图，采用下式计算渗透系数：K cp=式中：A i——某块段的面积，（m2）②、流场分析法它是利用抽（放）水试验资料绘制等水位线图，然后根据流场特征，采用闭合等值线法及辐射流法计算渗透系数。
矿井涌水量监测与预测
（二）矿井涌水量的测定
1.容积法 2.浮标法 3.堰测法 4.流速仪法 5.水仓水位法
（一）容积法
（适用于涌水量较小时） 涌水量计算公式为：
QV t
式中 Q—矿井涌水量，m3/min；
V—容器容积，m3； t—水充满容器的时间，min。
（二）浮标法
• 涌水量计算公式为：
•
Q 0.8F L
•
3、观测资料的整理：
表 1-3-2 涌水量随时间和空间变化特征台帐
涌水量
(m3/h)
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
巷道
名称
155 水平回风巷 东
55 水平大巷 翼
55 水平石门
155 水平回风巷
西翼 55 水平大巷
55 水平石门
主井井筒
副井井筒
井底车场
斜井井筒
全矿汇总
位置
155 东翼 155 西翼 55 东翼 55 西翼 全矿井
1、涌水量观测站点的布置：
固定站点：长期突水点、水文地质复杂的开采区、 排水井的下游、疏干石门水沟的出口、大巷水沟 入水仓处、 临时站点：一般出水点、采掘工作面的探放 水钻孔、井筒新揭露的含水层
2、涌水量观测要求：
按时间： 一般每旬观测一次 初揭露的涌水量未稳定之前，每天测量一次 突然涌水，每隔1-2h观测一次 按突水点： 回采工作面通过重要含水结构时，每天或每班测定一次 疏干钻孔或老窑防水钻孔，每隔3-5天测定一次 竖井每延伸10m、斜井每延伸20m测量一次
Q0，P0 — —老矿井涌水量、开采量
（2）水文地质条件比拟法：
2、相关分析法
大井法在矿坑涌水量预测中的应用
１ ５５ ９ ６ ．６ ２ ５５ ９ ６ ．６
２ ０８ ４ ６ ．８ ３ ８７４ ２ 、４
８ ．６ ３５ ３ ４ ３５ ４．２
２ 、５ ８１ ３ ２ ．３ ５７ ６
．
算 三 个 中 段 的 涌 水 量 ，预 算 标
高 分 别 为 ４ 米 、 米 和 一１ ０ ０ ０ ０
层 ， 而 本 区 裂 隙 含 水 带 不 可 能
引 用 半 径 （ｎ。 开 采 矿 体 ｒ） 因 在 地 面 的 垂 直 投 影 为 矩 形 ，／ ａ ｂ Ｏ（ 、 分 别 为 矩 形 的 长 、 ＞ｌ ａ ｂ 短 边 的 边 长 ） 采 用 公 式 ｒ Ｏ２ ， ， ｏ ．ａ ＝ 各 中段 引 用 半 径 如 下 ： ４ ０
是 未 来 开 采 的 主 要 矿 体 ， 因此
是 矿 坑 充 水 的 主 要 因 素 ， 预 测
涌水 量 的计算 也应 根据 这 两条
破 碎 带 的相 关 数 据 进 行 。 勘 查 过 程 中 在 矿 体 的 中 部 进 行 了 单
水 头 高 度 （ 。 静 止 水 位 Ｈ）
预算中段
日 ）Ｋ一 透 系 数 （ ／日 ）Ｍ一 ； 渗 米 ； 含
水层 厚度 （ ）Ｈ一水 头 高 度 米 ； （ ） 一 用 影 响 半 径 （ ） 。 米 ； 引 Ｒ。 米 ；一 ｒ
的 。 大 井 法 作 为 地 下 水 动 力 学 方 法 ， 理 想 化 的 模 型 ， 算 公 为 计 式 适 于 均 质 、 各 向 同性 的 含 水
引 用 半 径 （ ） 米 。 计 算 参 数 的 确 定
渗 透 系 数 （ 。根 据 Ｚ ４ — Ｋ） Ｋ ０ ６号 钻 孔 的抽 水 试 验 数 据 进 行 计 算 ，采 用 承 压 水 完 整 井 裘 布 依 公式 ：
比拟法和解析法在采煤工作面涌水量预测中的应用
比拟法和解析法在采煤工作面涌水量预测中的应用摘要：根据矿井已采工作面涌水量观测资料及矿井水文地质参数，采用水文地质比拟法与解析法对待采工作面涌水量进行预测计算，所得结果可作为工作面回采过程中防治水工作的依据；将两种方法进行分析比较，为矿井工作面涌水量预测提供一种借鉴方法。
关键词：解析法；比拟法；涌水量预测中图分类号：TD12 文献标识码：A工作面涌水量不仅是确定矿井水文地质条件复杂程度的重要指标之一，也是确定排水设备及防治水工作的主要依据。
预测工作面涌水量的方法很多，本文以新安井田北翼1204工作面为研究对象，依据北翼相邻1206、1208两个工作面在回采过程中实际涌水量，根据所采煤层上覆岩层水文地质参数，采用水文地质比拟法与解析法预测计算1204工作面回采过程中的涌水量。
1 工作面及水文地质条件1.1 工作面概况1204工作面为工作面，煤层厚度2.4m，俯采角度12°。
工作面平均倾角10°，新窑向斜斜穿整个工作面，掘进期间无顶板淋水及底板涌水现象，工作面西侧为已采1206、1208工作面，掘进及回采过程中均无底板涌水现象，两工作面回采至180m时顶板开始淋水，说明形成地下水降落“漏斗”并开始疏干上部导水裂隙带范围内在“漏斗”范围内的水量。
工作面位置如图1。
图1 工作面位置关系图Fig.1 Working face location diagram按照三带高度理论计算，开采1煤形成的导水裂隙带最大约40m，上覆含水岩层单位涌水量0.0247~1.5×10-6 l/s.m，渗透系数0.0263~0.0276 m/d，富水性弱，距1煤300~400m，不在开采裂带发育高度范围内，与煤系地层也无直接水力联系，因此，上覆含水层不会对开采煤层构成影响[2]。
1煤顶板侏罗统隔水层为泥质粉砂岩及粉砂岩，富水性弱，渗透系数为0.00132~0.0123m/d。
因此，开采1煤过程中工作面涌水主要来自1煤顶板延安组隔水层中的少量孔隙水及裂隙水，水量有限。
水文地质比拟法在矿坑涌水量预测中的应用
２ ０ １ ４年 ２月
资源环境与工程
Ｒｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ＆ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖ ０ ｌ ｜ ２ ８． Ｎ ｏ ． １
Ｆｅ ｂ． ． ２ ０１ ４
水 文地 质 比拟 法在 矿 坑涌 水 量 预 测 中的应 用
一
矿 区或 同一 水文 地质 单元 、 水 文地 质条 件 相 似 时 ， 才
可采用简单的方法予以比拟计算 。 （ ３ ）比拟依 据矿 井 的开采 方式需 要 与 预测 采 矿 区
相 同或 基本 相 同 。例 如 均 主要 为 平 巷 开 采 、 自然 排 水
或为斜井（ 或竖井 ） 开采 、 机械抽排矿坑水 。但对同一 矿 区若 存在 浅部 矿为 平巷 开采 、 自然排 水 ， 深部 矿 为 采
开采 系统 的涌 水量 。
生产 井井 巷 系 统 的 涌水 量 （ 包括正 常和最大涌水量 ） 和相 应 开拓 面积 的 实 际资 料 ， 即基 本 了解 生 产 因 素 与 涌水 量 的相关 关 系 ， 尤 以获得 多个 不 同开 采面 积 、 不 同 水 位降 低相应 的矿坑 开采 系统涌 水量 资料 者为 理想 。
平方 米 以上 的未来 采矿 区涌水 量 的依 据 。 因为后 者 的 水 文或 大 都 没
现将 常 见 的 比拟计 算公 式列 于表 １ ｌ １ Ｊ 。
（ ２ ）比拟依据的矿井与预测 的采矿区近邻 （ 尤其 是毗邻） ， 具有好或较好 的比拟条件 ， 而且作 为比拟依 据 的矿 井 ， 应 该是 矿井 开拓 系统较 完 善 、 水 文 地 质 问题
已基本 揭露 和开 采 时 间较 长 （ 例 如数 年 或 更 长 ） 、 开 拓
论煤矿矿井涌水量预测几种方法的应用
论煤矿矿井涌水量预测几种方法的应用【摘要】矿井涌水量是煤矿水文地质条件的一个重要指标，本文以某煤矿为例，通过采用大井法、水文地质比拟法和Q-f（s）相关分析法（图解法）三种矿井涌水量预测方法对矿井涌水量进行预测，通过比较、分析几种方法的适用性、针对性和条件满足性等，推荐最终选用的预测方法。
【关键词】涌水量；水文地质；预测方法0 引言在煤矿安全中，矿井排水能力是一项很重要的指标。
若排水能力低，则不能保证安全生产，若排水能力过高则增加生产成本和企业负担，因此矿井涌水量预测就显得较为重要了。
本文以某煤矿为例，介绍几种矿井涌水量预测方法，希望能起到抛砖引玉的效果。
1 某煤矿基本情况介绍1.1 矿山自然地理及地质概况某煤矿位于河南省辉县市太行山南麓，为山前冲洪积扇中上部，地势西高东低，海拔标高88—96m，相对高差8m左右。
该区地层由老至新为奥陶系中统马家沟组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、二叠系下统下石盒子组和新近系、第四系。
1.2 矿山开采情况该煤矿矿井由一对立井（主、副井）开拓，井深521.3m，设计生产规模为45万吨/年，矿井服务年限为49.1年。
矿井现开采二1煤，现开采水平为-425m，开采最低标高为-475m，最终开采水平高差为50m。
1.3 邻近矿井情况矿区内及邻近地区无生产矿井，亦无采空区，仅在矿区西南部较远处有吴村煤矿、方庄煤矿、白庄煤矿，现将吴村煤矿情况简述如下：吴村煤矿位于该矿井的西南方向约30公里处，1969年建井，二1煤已基本采空，实际生产能力35万吨/年，开采水平为-280m，矿井正常水量为950m3/h。
1.4 矿区水文地质边界该矿井具体构造位置处于九里山、峪河、东耿村断层形成的矩形断块中，为一地垒构造单元。
井田的西北边为九里山断层，断距50—650m；西南以峪河断层为界，断距300—700m；以上两个边界使二1煤顶、底板含水层局部与区外新近系和第四系砂、砾石含水层相对接，由于砂、砾石层水位高于基岩含水层水位，以上两条边界可视为给水边界。
大井法及水文地质比拟法在某矿山矿坑涌水量预测中的应用对比
大井法及水文地质比拟法在某矿山矿坑涌水量预测中的应用对
比
傅大庆
【期刊名称】《西部探矿工程》
【年(卷),期】2016(028)001
【摘要】预测矿坑涌水量是矿山开发的关键问题之一.在卡拉盖雷金铜矿矿区水文地质调查、抽水试验的基础上,利用大井法和水文地质比拟法分别对矿坑涌水量进行了预测.
【总页数】3页(P139-141)
【作者】傅大庆
【作者单位】华北地质勘查局五一四地质大队,河北承德067000
【正文语种】中文
【中图分类】TD742
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大井法和比拟法在矿井涌水量预测中的应用
摘要：矿井涌水量是确定矿床水文地质条件复杂程度的一个重要指标，还是矿山设计部门确定排水设备和制定防水措施的主要依据。
因此，在矿井建设以及生产过程中，能够较为准确地预报矿井涌水量是非常重要的，它直接关系到煤矿的安全生产。
文章选用大井法和地质水文比拟法对泉上煤矿三水平联合开采16、17两层煤时的矿井涌水量进行预测，以保证煤矿的安全生产。
关键词：大井法；水文地质比拟法；涌水量预测
引言
矿井涌水量指的是矿山建设以及生产过程中，单位时间内流入矿井（包括各种巷道和开采系统）的水量，它是评价矿井水文地质条件复杂程度重要的指标，因此，正确预测矿井的涌水量对于指导矿井排水设施建设以及保障煤矿的安
全生产具有重要的意义[1，2]。
预测矿井涌水量的方法多种多样，包括确定性分析方法中的解析法、数值法、模拟法、水均衡法；非确定性分析方法中的水文地质比拟法、相关分析法、模糊数学模型、灰色系统法、时间序列分析法和BP神经网络法等[3]。
文章选用大井法（解析法）和水文地质比拟法对泉上煤矿16、17煤
开采时的矿井涌水量进行预测。
1 井田水文地质条件分析
1.1 矿井水文地质概况
文章所研究的泉上井田位于滕县煤田南部，含煤地层为上石炭统太原组，共含煤18层，其中可采及局部可采煤层共4层，即煤3下、煤12下、煤16、煤17。
泉上煤矿目前主采煤层为12下、16、17煤层。
主要含水层有第四系上含水砂层段、下含水砂层段，上侏罗统砂砾岩层段，3下煤层顶板砂岩，石炭系太原组第三、五、八、十下层石灰岩，本溪组第十二、十四层石灰岩，中奥陶统石灰岩。
1.2 矿井充水因素分析
1.2.1 开采16煤层时的充水因素
泉上煤矿16煤层上距12下煤层54.08m，实测“两带”高度为13.80m，正常条件区域下，16煤层的开采不会受到12下煤层采空区积水影响；17层煤上距16层煤平均13.90m，开采后的“两带”高度理论计算为14.8m，回采时会受16
层煤采空区积水影响，开采时必须提前疏放16煤层老空水。
1.2.2 开采17煤层时的充水因素
泉上煤矿17煤层上距16煤层平均13.90m，开采后的“两带”高度理论计算为14.8m，回采时会受16层煤采空区积水影响，在16层煤采空积水区下，开采17层煤工作面前，必
须提前采取打钻疏放上方16层煤采空区积水，防止采空区
积水进入17层煤工作面，影响安全生产。
目前上覆16煤层采空区积水区下17煤层无采掘活动。
奥灰是煤系基底的高压含水层，充水空间发育，富水性强，上距17层煤51.8m。
17煤层以下地层主要岩性由泥岩、铁质泥岩、杂色泥岩、砂质泥岩、中细粒砂岩及石灰岩组成，该层段为开采16、17煤层时防止下伏含水层底鼓的重要隔
水层段。
根据实测，底板导水破坏带深度为11.60m。
经计算有效隔水层水头值大于当前奥灰实际水压1.1Mpa，16煤层
下距17煤层13.9m，因此16煤层开采不会受下伏十二灰、十四灰及奥陶系灰岩水威胁，底板正常块段时若没有大的导水构造存在，17煤层开采不会受下伏十二灰、十四灰及奥陶系灰岩水威胁。
2 矿井涌水量预计
2.1 大井法
泉上煤矿16、17煤层的直接充水含水层为十下灰，井
田内无十下灰抽水试验资料，故采用井田外资料进行计算。
渗透系数（K）的选用：采用郭庄煤矿Γ-11号孔抽水试验实测值0.157m/d，含水层厚度（M）的选用：井田内平均厚度5.14m。
水位降深（H0）的计算：采用Γ-11号孔抽水试验水位
标高+42.36m，与含水层底界最深标高-900m的差值942.36m，
则影响半径R值如下：
3 结束语
（1）泉上煤矿16、17煤层的直接充水含水层为十下灰；（2）两种方法预计的矿井涌水量基本一致，大井法边界条件很难确定，影响半径与实际差异很大，而本煤矿西区与东区开采条件极其相似，故文章建议采用比拟法预计的涌水量90m3/h。
最大涌水量一般为正常涌水量的2倍，开采16、17煤层时矿井最大涌水量为180m3/h。
参考文献
[1]温文富，曹丽文.比拟法和解析法在某矿井涌水量预测中的分析比较[J].中国煤炭，2011，37（7）：38-40.
[2]孙福勋，张元杰，丁涛.解析法和比拟法在矿井涌水量分析及预测中的应用[J].科技创新与应用，2016（8）：34-35.
[3]杜敏铭，邓英尔，许模.矿井涌水量预测方法综述[J].地质学报，2009，29（1）：70-73.
作者简介：吴霞（1992-），女，硕士研究生，主要研究方向：矿井水文地质。