矿井涌水量监测与预测
《2024年矿井涌水量预测研究》范文
《矿井涌水量预测研究》篇一一、引言矿井涌水量预测是矿山安全生产与水资源管理的重要环节。
矿井涌水不仅对矿山的生产造成影响，而且还会影响周边地区的水文地质环境。
因此，开展矿井涌水量预测研究具有重要的现实意义和科学价值。
本文通过对某矿区的涌水量进行深入研究，旨在提出一种有效的预测方法，为矿山安全生产和水资源管理提供科学依据。
二、研究区域概况本研究区域为某大型矿山，地处山区，地质构造复杂。
矿区范围内有多个含水层，且地下水活动频繁。
矿井涌水主要来源于地下水渗透和降雨，受季节性气候变化和人类活动的影响较大。
因此，研究区域的矿井涌水量预测具有一定的难度和挑战性。
三、研究方法针对研究区域的特点，本研究采用多种方法进行矿井涌水量预测。
首先，通过对矿区地质资料和历史涌水量数据进行收集与整理，运用水文地质学的理论进行分析。
其次，利用时间序列分析法和灰色系统理论等数学方法，建立涌水量预测模型。
最后，结合现场实测数据和数值模拟方法对模型进行验证与修正。
四、模型建立与分析4.1 水文地质条件分析通过对研究区域的地质构造、含水层分布、地下水补给与排泄条件等进行分析，明确矿井涌水的来源与途径。
在此基础上，结合历史涌水量数据，分析涌水量的变化规律及影响因素。
4.2 预测模型建立本研究采用时间序列分析法和灰色系统理论两种方法建立涌水量预测模型。
时间序列分析法通过对历史数据进行趋势分析和周期性分析，提取出影响涌水量的主要因素，建立预测模型。
灰色系统理论则通过对部分已知信息和不完全信息进行建模和预测，揭示矿井涌水量的变化规律。
4.3 模型验证与修正利用现场实测数据和数值模拟方法对建立的预测模型进行验证与修正。
通过对比实际涌水量与预测值，分析模型的精度和适用性。
根据验证结果对模型进行修正和完善，提高预测的准确性和可靠性。
五、结果与讨论经过对多种方法的综合应用和分析，本研究成功建立了适用于研究区域的矿井涌水量预测模型。
该模型能够较好地反映矿井涌水量的变化规律和影响因素，为矿山安全生产和水资源管理提供了科学依据。
矿坑涌水量预测计算规程
矿坑涌水量预测计算规程矿井的涌水问题是矿业生产中重要的安全生产问题，涌水量的预测是矿井开发的必要工作之一。
为了保证矿井生产活动的安全和稳定，必须对矿井的涌水量进行准确的预测和控制。
矿坑涌水量预测计算规程是依据岩层、水文、水文地质和矿坑开采等多种因素进行分析，预测矿井涌水量的工作规程。
下面，我们将对矿坑涌水量预测计算规程进行详细的解析。
1.矿井地质条件分析在矿坑涌水量预测计算中，首先要对矿井地质条件进行分析。
具体方法是通过矿井的工作面进尺变化情况及勘查资料、地质钻孔数据和地下水位等资料进行综合分析，了解矿坑的岩性、构造、放矿厚度、断层构造等地质条件。
通过对矿井地质条件的分析，可以初步判断矿坑内部会涌水的位置和可能发生涌水的规模。
2.矿坑水文地质条件分析在矿坑涌水量预测计算中，水文地质条件分析是非常重要的。
具体方法是通过分析矿坑水文地质条件，了解矿坑的地下水流动规律、水位、水压变化规律等信息。
此外，还需要排查可能对矿井地下水情况产生影响的因素，比如降雨、相邻井下采掘工作、井下矿山排水系统运行情况等。
通过对矿坑水文地质条件的综合分析，可以更加准确地预测矿井的涌水量。
3.矿坑开采影响分析在矿坑涌水量预测计算中，矿坑的开采影响分析也是必不可少的。
具体方法是通过分析矿坑的采掘方法、采煤面的进退情况、采空区的变化情况等信息，了解矿坑的开采情况对矿井涌水量的影响。
对于正在开采的矿坑，还需要对开采过程中引起的变形、破坏等进行监测，避免因矿坑开采导致的意外事故发生。
4.涌水预测计算与分析在矿坑涌水量预测计算中，通过以上分析，可以对矿井的涌水量进行预测计算。
具体方法是根据矿井的地质、水文地质和开采情况，综合使用数学统计方法和经验公式，预测矿井的涌水量。
预测涌水量时要考虑到不同时间段内的降雨情况、上一阶段矿井涌水的情况，矿井开采的进展情况等因素，提高预测结果的准确性。
5.涌水量控制方案制定通过对矿坑涌水量的预测计算，可以制定出涌水量控制方案，包括采取何种措施阻止涌水、如何进行矿井排水等。
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。
《矿井涌水量预测研究》
《矿井涌水量预测研究》篇一一、引言矿井涌水量预测是矿山安全生产和环境保护的重要环节。
准确预测矿井涌水量，不仅有助于合理安排矿井排水，防止水灾事故的发生，而且对于矿井水资源的管理和利用具有重要意义。
本文旨在通过对矿井涌水量预测的研究，分析影响涌水量的主要因素，探讨预测方法及模型，为矿井安全生产和环境保护提供科学依据。
二、矿井涌水量的影响因素矿井涌水量受多种因素影响，主要包括地质因素、气象因素、采矿因素等。
地质因素如地下水位、含水层厚度、岩性等；气象因素如降雨量、气温等；采矿因素如采矿方法、开采深度等。
这些因素相互影响，共同决定矿井涌水量。
三、矿井涌水量预测方法及模型目前，矿井涌水量预测方法主要包括水文地质法、统计分析法、数值模拟法等。
其中，水文地质法主要依据地下水动力学原理，分析地下水的运动规律，从而预测矿井涌水量；统计分析法主要依据历史数据，建立统计模型，通过分析影响因素与涌水量的关系，预测未来涌水量；数值模拟法则是通过建立地下水流动的数学模型，模拟地下水的运动过程，从而预测矿井涌水量。
四、具体预测模型介绍1. 水文地质法模型：根据地下水动力学原理，建立水文地质模型。
通过分析地下水的补给、径流、排泄等过程，确定地下水位、含水层厚度等参数，从而预测矿井涌水量。
该方法需要考虑地质条件、水文地质条件等因素，适用于具有较为完整水文地质资料的矿井。
2. 统计分析法模型：根据历史数据，建立统计模型。
常用的统计模型包括线性回归模型、灰色预测模型等。
通过分析影响因素与涌水量的关系，建立数学表达式，从而预测未来涌水量。
该方法需要考虑影响因素的选取和数据的质量等因素。
3. 数值模拟法模型：通过建立地下水流动的数学模型，模拟地下水的运动过程。
常用的数值模拟软件包括FEFLOW、MODFLOW等。
该方法可以较为准确地反映地下水的运动规律，但需要较为复杂的建模过程和计算过程。
五、实例分析以某矿山为例，采用上述三种方法进行矿井涌水量预测。
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
下一页
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。
矿坑涌水量预测和防治
2 河流改道 当采掘工作遇到下列情况之一时，应考虑河流改道： 1）河流直接在矿体上方流过，对地下开采的矿床，采 用保留矿柱或充填法采矿仍不能保证安全或经济上不合 理； 2)河流穿越露天境界或 坑内开采崩落区，或排 水影响的塌陷区； 3)河流虽位于上述范围 之外，但因河水大量渗 入采区，对边坡或开采 有严重不良影响而又不 利于采用防渗措施。
Q0 q0 = F0 S0
式中q 生产矿坑单位面积 单位降深的涌水量， 生产矿坑单位面积、 式中 0 —生产矿坑单位面积、单位降深的涌水量，m3/d; Q0—生产矿坑总涌水量， m3/d 生产矿坑总涌水量， 生产矿坑总涌水量 F0—生产矿坑的开采面积， m2 生产矿坑的开采面积， 生产矿坑的开采面积 S0—生产矿坑的水位降低值，m 生产矿坑的水位降低值， 生产矿坑的水位降低值
第二章 矿坑涌水量预测和防治
重点：矿坑充水因素分析的内容和矿坑水害防治的措施。 前言
§1 矿坑充水因素分析 §2 矿坑涌水量估算 §3 矿坑水害防治 §4 矿床产和建设的影响
（1）在建井中，当涌水量超过每小时6M3时不加处理就会影 在建井中，当涌水量超过每小时6M 响井下作业和建井质量； 响井下作业和建井质量； 具有浸蚀性的矿坑水，能侵蚀矿山金属设备； （2）具有浸蚀性的矿坑水，能侵蚀矿山金属设备； 地下水的渗入能大大降低坑道的稳固性，增加支护费用； （3）地下水的渗入能大大降低坑道的稳固性，增加支护费用； 破坏露采边坡的稳定，造成崩塌或滑坡； （4）破坏露采边坡的稳定，造成崩塌或滑坡； 地下开采时如遇突然性大量涌水，要造成井筒、 （5）地下开采时如遇突然性大量涌水，要造成井筒、坑道及 采场的淹没，工人伤亡、设备损坏。 采场的淹没，工人伤亡、设备损坏。
石录铜矿矿区水文地质简图
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。
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矿井地面 水文地质
观测
井下 水文地质
观测
矿井 涌水量的
观测
降水量
地表水
地下水
巷道 充水性 观测
观测要求
观测资料 的整理
含水层
岩层裂隙 发育调查
断裂构造
出水点
编辑ppt
出水征兆
涌水量 统计
编制矿井 充水性图
编制涌水量与 有关因素的 关系曲线图
3
表 1-3-1 出水点记录卡片
出水 时间
出水 地点
出水 层位
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11
（一）容积法
（适用于涌水量较小时） 涌水量计算公式为：
Q V 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。
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12
（二）浮标法
• 涌水量计算公式为：
•
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；
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15
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 B—堰底宽度，cm。 其它同上
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16
矩形堰
矩形堰 :适用于涌水量大的情况(＞0.3m3/s )。
(1)无缩流时，涌水量计算公式为：
Q0.018B3h8h
(2)有缩流时，涌水量计算公式为：
表 1-3-3 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
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8
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-
21
Q
KP
P
Q0 P0
P
Q, P———新设计矿井涌水量采、量开
Q0，P0 ——老矿井涌水量、量开采
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22
（2）水文地质条件比拟法：
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23
2、相关分析法
常见相关因素散点图类型
a—直线相关；b—抛物线相关；c—幂函数相关；d—不相关
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24
3、大井法
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25
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5
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
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6
3、观测资料的整理：
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
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4
矿井涌水量观测：
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
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
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7
位置
155 东翼 155 西翼 55 东翼 55 西翼 全矿井
•
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。
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13
（三）堰测法
1.三角堰 2.梯形堰 3.矩形堰
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14
三角堰
三角堰：适用于涌水量较小(＜0.01m3/s)的情况
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。
第3章 矿井涌水量监测与预测
（一）矿井水观测 （二）矿井涌水量的测定 （三）矿井涌水量预测方法
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1
重要概念：
矿井正常涌水量：矿井开采系统在某一标高时，正常状态保持 相对稳定的总涌水量。
矿井最大涌水量：矿井开采系统在正常开采时雨季期间的最大 涌水量。
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2
一、 矿井水观测
矿井水 观测
Q0.01（ 8B － 30.8 2h） h
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17
（四） 流速仪法
（适用于涌水量较大的情况）
HR型流速仪
编XY辑-1pp型t 多功能流速、流量监测仪
18
（五）水仓水位法
涌水量即式 中Q—涌水量，m3/min； H1—停泵时水仓水位，m； H2—停泵时间t时水仓水位，m； F—水仓底面积，m2。
排水沟及水流方向；8-采空区；9-测水站 10-巷道揭露的含水层；11-水泵数量及其排水能力；12-排水管道及水流
方向；13-上层煤采空积水区及其积水体积；14-顶板出编水辑点p；pt 15-煤层
9
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10
（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
26
t—水仓水位从H1上升到H2所需的时间，min。
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返19回
(三)矿井涌水量预测方法
1、水文地质比拟法 2、相关分析法 3、大井法
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20
1、水文地质比拟法
• （1）富水系数法
Q Kp P
K -----富水系数，指同一时期（通常为一年）矿井的涌水量Q p 与开采量P之比。
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