煤矿地下水水位资料整编与预报方法

ICS73.040
D09
团体标准
T/SXDZ 052—2020
煤矿地下水水位资料整编与预报方法
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（征求意见稿）
（本稿完成日期：2020年4月14日）
-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施山西省煤炭地质工程协会发布
目次
前言 (II)
1 范围 (1)
2 规范性引用文件 (1)
3 基本要求 (1)
4 地下水水位资料的整编的基本准则 (1)
5 地下水水位预报方法 (2)
6 地下水水位预报成果应用 (3)
前言
为了进一步规范煤矿防治水工作，有效地防治煤矿水害，提高煤矿防治水工作的科学性、系统性和规范性。

多年来，山西省各大煤炭集团紧密结合煤矿防治水工作实际，依据国家相关规程规范，结合企业的具体情况制定了一系列有关煤矿防治水的管理文件及企业标准。

同时一些国内及省内的知名技术服务单位为了完成山西煤矿的技术服务业务与相关煤炭企业协同完成了一些技术管理成果。

为了更好地帮助省内煤矿防治水技术力量较薄弱的单位提升煤矿防治水工作水平和技术水平，推动煤矿企业查清水文地质条件、水害威胁现状以及水患严重程度，明确水害防范重点，提前采取针对性治理措施，以便更有效地保障煤矿安全生产。

山西省煤炭地质工程协会组织相关企业及专家依据山西省各大煤炭集团及相关企业有关煤矿防治水的一些管理文件、企业标准、经验总结，按照国家团体标准的编制要求，将一些针对性强、经过多数煤矿技术人员验证有可操作性、煤矿防治水普遍适用、工作方法可重复的一些管理文件、企业标准、经验总结，汇总编辑成为协会团体标准，便于推荐给相关单位参考使用。

本标准由山西省煤炭地质工程协会提出并归口。

本标准主编单位:
本标准参编单位:
木标准主要起草人员:
本标准主要审查人员:
本标准为首次制定。

煤矿地下水水位资料整编与预报方法
1 范围
本标准规定了煤矿地下水水位资料整编与水位预报的基本要求、地下水水位资料的整编的基本准则、地下水水位预报方法。

适用于相关编制单位在进行煤矿地下水水位资料整编与水位预报时参考。

2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

《煤矿安全规程》（国家安监总局令第87号）
《煤矿地质工作规定》（安监总煤调〔2013〕135号）
《煤矿防治水细则》（煤安监调查〔2018〕14号）
DZ/T0215煤、泥炭地质勘查规范
GB／T 12719 矿区水文地质工程地质勘探规范
MTT 633 地下水动态长期观测技术规范
3 基本要求
3.1 在煤矿地质工作开展前或工作过程中，应掌握需要整编地下水水位资料相关的各种基础资料：
a)矿区水文地质图；
b)含水层和隔水层顶板埋深线及等厚线图；
c)含水层等水位线图；
d)煤层底板等高线图；
e)受水威胁煤层顶、底板等水压线图；
f)地下水水文化学图；
g)水文地质剖面图；
h)钻孔抽水试验资料；
i)以往地下水动态观测资料；
j)历年气象、水文资料。

3.2 各种原始记录必须认真填写，内容齐全、清晰，不得涂改。

各项观测成果，必须当日整理检查，如有疑点或异常时，应在翌日复测纠正。

原始记录应及时整理装订成册。

4 地下水水位资料的整编的基本准则
4.1 地下水水位资料的整编
4.1.1 地下水水位年报表的编制内容包括：基本情况、水位标高和水位埋深、每月及年(日历年)内的水位特征值(最高、最低、平均)、水位变化过程曲线、影响因素分析等。

其中水位月平均值和年平均值的计算规定如下：
a)每月监测 6 次者，月平均值采用算术平均法计算。

b)每月监测3次者，当水位变化较小时，月平均值采用算术平均法计算；当水位变化较大时，月
平均值采用加权平均法计算，其公式为：
(1)
式中：
h cp—水位月平均值(m)；
h上3、h1、h2、h3—分别为上月末与本月各次水位值(m)；
t1、t2、t3—分别为上述 4 次监测日之间的日期间隔(d)。

c)年平均水位的计算：当各月的观测次数相等时，以全年水位合计数除以全年总观测次数；当各
月的观测次数不相等时，则以各月水位平均值的平均值作为年平均水位。

4.1.2 对于偶然缺测，必须予以插补后方可进行特征值的统计。

插补方法：
a)内插法：根据相邻监测值，按直线比例原理进行内插。

b)趋势法：按以往水位变化规律，连接或外延水位变化曲线，求缺测日的纵座标值。

c)相关分析或回归方程推求法：利用同一水文地质单元内的相邻监测孔与拟插补监测孔的同日水
位资料，点绘相关曲线或推求回归方程，求出其插补值。

d)连续缺测两次以上者，应视为缺测，不再允许插补。

4.1.3 自记水位仪或数字水位仪监测资料，应每月逐日记载，单独编制年报表。

每日水位值的确定方法：将每日的水位变化划分为若干时段，当水位变化很小时，用算术平均法求出各时段的平均值，作为当日的水位值：当各时段水位变化差别较大时，应分析是否有干扰，若消除干扰后变差仍然较大，则采用加权平均法求取每日水位值。

4.2 地下水水位资料的分析与整理
4.2.1 编制代表性观测点的地下水水位动态及影响因素综合图表。

4.2.2 根据全年地下水水位观测资料，划分地下水水位动态类型和动态成因类型，并编制相应图、表。

4.2.3 编制当年末与上年末同期水位变化差值分布图。

4.2.4 编制历年地下水水位下降演变剖面图，并分析演变趋势。

5 地下水水位预报方法
5.1 地下水水位预报，是在地下水位观测、掌握地下水形成条件和动态规律的基础上，运用确定性模型或数理统计方法，分析多年地下水水位动态类型、变化幅度、变化趋势等，在置信区间内预报未来某时段出现的水位的变化量。

5.2 地下水水位预报方法选择
5.2.1 目前地下水水位预报的方法主要是确定性模型和数理统计方法两大类。

各种方法都有优点和局限性，实际应用时需要根据各个煤矿的地质条件，基础资料情况，选用合适的预报方法。

5.2.2 确定性模型是由确定的数学函数关系(如地下水运动微分方程等)与各种边界条件构成，该模型的解可以由解析式和数值法表达。

5.2.2.1 解析式是利用理想的介质条件、边界条件及取水条件等，对水文地质模型进行概化，得到了地下水运动的数学模型，利用数学物理方法直接求解数学方程，得到一个能反映含水层中水位变化规律
的解析表达式。

常用地下水渗流运动的数学方程为：地下水稳定流和非稳定流的Dupuit公式、Theis 公式。

5.2.2.2 数值法是将数学模型所研究的区域划分呈若干较小的子区域，根据求解条件对其进行求解，得到研究区域内各结点上函数的近似值，进而得到数学模型的近似值。

当子区域划分得当，计算的数值解就比较逼近实际情况，即可满足计算精度的要求。

有限单元法、有限差分法是地下水计算中常用的数值方法，可借助比较成熟的专业软件(如Visual MODFLOW，GMS，Feflow等)完成。

利用专业软件建立地下水数值模型，对模拟区内的地下水水位进行预测。

5.2.3 数理统计方法又称随机性模型、非确定性模型，通过分析地下水动态中各种量的相互关系，选取影响地下水动态变化的主要因子，建立相关的模型。

常用的模型有：时间序列分析模型、回归模型、灰色GM(1，N)模型、人工神经网络模型(ANN)、频谱分析模型等。

这些方法在实际工作中得到广泛了应用，原理和算法在国内公开文献都能查阅到，推荐使用SPSS软件与其配合完成。

6 地下水水位预报成果应用
6.1 地下水水位预报成果需要以文字记载。

预报成果主要包括：预报地点、预报的地下水类型和成因分析、预测方法、预报结论。

6.2 地下水水位预报成果经煤矿主管领导批准后，可以作为水害预警依据。

6.3 对于奥灰水带压区域，地下水水位预报的重点是水位升高易诱发突水的区域和预报期间的水位最高值及有关参数预判结果。

6.4 目前煤矿奥灰水位长期观察孔非常少，带压评价要求的必备数据（突水系数计算中水位值取近3年含水层观测水位最高值）都无法满足，多数煤矿引用的奥灰水位都是施工时的数据，东拼西凑的几个奥灰水位资料(水位测量时段也不同)，导致奥灰带压评价结果大打折扣。

针对这种情况，可利用同一水文地质单元内的相邻观测孔与拟插补井孔的同期水位资料，求出其插补值。

使矿井奥灰水带压评价的必备数据接近要求的条件。

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