煤矿出 涌水量的几种测量方法
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。
矿井涌水量预测的几种常用方法对比——以宁夏宁东煤田鸳鸯湖矿区麦垛山煤矿11采区水文地质补勘为例
板直罗组底部砂岩 含水 层进行 了涌水量预测 。通过各种方法 的分析 比较 ， 最后推荐采 用最 小二乘 比拟法预算结果
做最终矿井涌水量 。
关键词 ： 矿井突水 ； 涌水量预测 ； 方法 比较 ； 参数选择 ； 宁东煤 田
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ７ ４ ２ 文献标识码 ： Ａ
Ｃｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃｏ ｍｍ ｏ ｎ ｌ ｙ Ｕｓ ｅ ｄ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｉ ｎ Ｍｉ ｎ ｅ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｉ ｎ ｌｏ ｆ ｗ Ｐｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
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Ｅｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｙｕ ａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ｈ ｕ Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ａｒ ｅ ａ ， Ｎｉ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｃｏ ａ ｌ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ， Ｎｉ ｎ ｇ ｘ ｉ ａ Ｌ ｉ Ｒｏ ｎ ｇ ， Ｌ ｉ Ｘｉ ｂ ｉ ｎ ， Ｗａ ｎ ｇ Ｂ ａ ｏ ｃ ｈ ｅ ｎ ， Ｌ ｉ ｕ Ｘｕ ｅ ｘ ｉ ａ ｎ ａ ｎ ｄ Ｌ ｉ Ｙｕ ｋ ｕ ｎ
矿井涌水观测制度
矿井涌水观测制度矿井涌水量观测是矿井水文地质工作的基础，对矿井防治水工作具有很重要的指导意义，对矿井水水源、补给通道、主要水患类型等分析也有指导作用，结合本矿实际情况制定本制度。
一、矿井应当建立地下水动态监测系统，对井田范围内主要充水含水层的水位、水温、水质等进行长期动态观测，对矿井涌水量进行动态监测。
二、应当加强矿井涌水量观测和水质监测。
矿井应当分水平、分煤层、分釆区设观测站进行涌水量观测，每月观测次数不得少于3次。
对于涌水量较大的断裂破碎带、陷落柱，应当单独设观测站进行观测，每月观测1〜3次。
水质的监测每年不得少于2次，丰、枯水期各1次。
涌水量出现异常、井下发生突水或者受降水影响矿井的雨季时段，观测频率应当适当增加。
对于井下新揭露的岀水点，在涌水量尚未稳定或者尚未掌握其变化规律前，一般应当每日观测1次。
对溃入性涌水，在未查明突水原因前，应当每隔1〜2h观测1次，以后可以适当延长观测间隔时间,并釆取水样进行水质分析。
涌水量稳定后，可按井下正常观测时间观测。
当釆掘工作面上方影响范围内有地表水体、富水性强的含水层，穿过与富水性强的含水层相连通的构造断裂带或者接近老空积水区时，应当每作业班次观测涌水情况，掌握水量变化。
对于新凿立井、斜井，垂深每延深10m,应当观测1次涌水量;揭露含水层时，即使未达规定深度，也应当在含水层的顶底板各测1次涌水量。
矿井涌水量观测可以釆用容积法、堰测法、浮标法、流速仪法等测量方法，测量工具和仪表应当定期校验。
三、对含水层疏水降压时，在涌水量、水压稳定前，应当每小时观测1〜2次钻孔涌水量和水压；待涌水量、水压基本稳定后按照正常观测的要求进行。
四、遇突水点时，应当详细观测记录突水的时间、地点、出水形式，出水点层位、岩性、厚度以及围岩破坏情况等，并测定水量、水温、水质和含砂量。
同时，应当观测附近出水点涌水量和观测孔水位的变化，并分析突水原因。
矿 井 涌 水 量 测 定
5m
水沟断面（平均）
0.05m2
水沟上断面
0.05m2
水沟下断面
0.05m2
浮标起始时间t1
0.00秒
浮标到达时间t2
33秒
浮标流经L的时间t
33秒
涌水量按下式计算Q=KFL/t
其中：L－两个过水断面的距离m
F－两个过水断面面积的平均值m2
t－浮标流经L距离所需时间min
K－断面系数，一般为0.75～0.85
+1268车场水沟
水沟长度L
5m
水沟断面（平均）
0.05m2
水沟上断面
0.05m2
水沟下断面
0.05m2
浮标起始时间t1
0.00秒
浮标到达时间t2
32秒
浮标流经L的时间t
32秒
涌水量按下式计算Q=KFL/t
其中：L－两个过水断面的距离m
F－两个过水断面面积的平均值m2
t－浮标流经L距离所需时间min
K－断面系数，一般为0.75～0.85
Q=KFL/t
=0.8×0.05×5/0.5
=0.4m3／min
备注：该水沟为规则的矩形，宽为0.20m，深为0.25m，水沟水为自流水
矿井涌水量测定
矿井名称
佳能公司一号井
现场测量方法
浮标法
测量时间
2006年10月8日
技术负责
伍玉军
观测人
李成发
记录人
刘政
地点
+1278车场水沟
现场测量方法
浮标法
测量时间
2006年1月19日
技术负责
伍玉军
观测人
郭生仪
记录人
高俊
矿井涌水量计算的方法
矿井涌水量的计算与评述钱学溥（国土资源部，北京 100812）摘要：文章讨论了矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字。
文章推荐了反求影响半径、作图法求解矿井涌水量的方法。
关键词：矿井涌水量；勘查；计算；精度级别；允许误差；有效数字根据1998年国务院“三定方案”的规定，地下水由水利部门统一管理。
水利部2005年发布了技术文件SL/Z 322-2005《建设项目水资源论证导则（试行）》。
该技术文件6.7款规定，地下水资源包括地下水、地热水、天然矿泉水和矿坑排水。
6.1.2款规定，计算的地下水资源量要认定它的精度级别。
我们认为，认定计算的矿井涌水量的级别和允许误差，不仅是水利部门要求编写《建设项目水资源论证》的需要，而且有利于设计部门的使用。
在发生经济纠纷的情况下，也有利于报告提交单位和报告评审机构为自己进行客观的申辩。
下面，围绕这一问题，对矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字等方面，作一些论述和讨论。
1 矿井涌水量与水文地质勘查矿井涌水量比较大，要求计算的矿井涌水量精度就比较高，也就需要投入比较多的水文地质勘查研究工作。
表1，可以作为部署水文地质工作的参考。
表 1 矿井涌水量与水文地质勘查Table 1 Mine inflow and hydrogeological exploration注：○1多年生产的矿山是指：开采水平不变、开采面积基本不变的多年生产的矿山，如即将闭坑或是即将破产的矿山，即是这种多年生产的矿山。
○2多孔抽水试验，是指带观测孔的一个抽水主孔的抽水试验，持续抽水几天。
○3群孔抽水试验是指带观测孔的多个抽水主孔的抽水试验，其抽水总量，一般要达到计算矿井涌水量的1/3～3/4，持续抽水几十天。
○4利用地下水动力学计算公式，计算矿井涌水量，就属于解析法的范畴。
大井法、集水廊道法就是常用的解析法。
○5数理统计包括一元线性回归、多元线性回归、逐步回归、系统理论分析、频率计算等（参考钱学溥，娘子关泉水流量几种回归分析的比较，《工程勘察》1983第4期，中国建筑工业出版社）。
矿井涌水量解析计算及其适用性对比
矿井涌水量解析计算及其适用性对比【摘要】矿井涌水量计算是煤矿水文补勘工程中的一项重要任务，目前矿井涌水量预测主要以“大井法”、“集水廊道法”为主，计算过程往往简单、机械，不注重矿区水文地质条件及公式适用条件的分析。
本文在分析红一煤矿地质及水文地质条件的基础上，对研究区水文地质条件进行了概化，最终选用具有一个隔水边界的稳定流承压转无压的Dupuit公式的推导式进行基岩段涌水量计算。
【关键词】大井法；集水廊道法；涌水量；水文地质补充勘探1地质及水文地质概况1.1井田地质及构造井田内地层由老至新依次有：奥陶系克里摩里组(Ok)；石炭系上统土坡组(Ct);石炭二叠系太原组(CPt)；二叠系下统山西组(Ps)、石盒子组(Psh);古近系(E)和第四系(Q ) o红一井田总体构造为一走向北北东向、西翼陡东翼缓的不对称背斜，即红墩子三道沟背斜，其西部发育有红墩子向斜，再向西被黄河断裂所断。
红墩子三道沟背斜西翼受红墩子断层切割，红墩子断层落差30m〜180m。
井田内煤层大部赋存于红墩子三道沟背斜东翼。
1. 2井田水文地质1. 2. 1含水层划分及其特征井田含水层划分为：第四系孔隙潜水层、古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层组、二叠系孙家沟组、石盒子组裂隙含水层组、山西组裂隙含水层组、太原组砂岩裂隙含水层组、土坡组砂岩裂隙含水层组、奥陶系裂隙含水层组。
其中山西组裂隙含水层、太原组砂岩裂隙含水层组为直接充水含水层，石盒子组裂隙含水层组为间接充水含水层。
下面简述以上三个含水层特征。
二叠系孙家沟组、石盒子组裂隙含水层：属直接充水含水层，在全区较广泛分布，厚度约在40〜360m左右，含多个子含水层，为复合含水层。
由粗粒砂岩、中粒砂岩及细粒砂岩构成，分选磨圆中等，颗粒支撑，泥钙质胶结，裂隙欠发育。
根据抽水试验，本含水层天然静水位埋深43.96m,钻孔涌水量0. 185L/S,单位涌水量0. 0011L/m?s,渗透系数0. 0034m/d ,为弱富水含水层。
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
煤矿涌水观测浮标法计算公式详解例子
煤矿涌水观测浮标法计算公式详解例子一、首采工作面涌水量实测方法首采工作面涌水量观测方法较多，但由于首采工作面的一些客观原因，为了便于操作，可以采用以下6种观测方法，这6种涌水量观测方法通过综合应用可以达到实测首采工作面涌水量并观测其变化的目的：1、容积法观测过程：通过导水管或导水布把水导入水桶内，记录水桶接满水所用时间计算公式：Q=V×3600=t（m/h）式中v-水桶的容积，mt-充满水桶的时间，s。
2、水泵排量法观测过程：记录水泵的标牌排水量，计算水泵的运转效率，记录水泵运转时间，记录临时水仓的水位变化，计算临时水仓的水面面积。
计算公式：Q=W×K×t×N/3600+SH×3600/t式中Q-涌水量，m/h。
w-水泵标牌排水量，m³/hK-水泵实际效率t一水泵开启时间，sN-水泵台数，台S-临时水仓的水面面积，mH-水位上升高度，mT一水位上升H高度时的时间，s3、浮标法观测过程：观察首采工作面的顺槽水沟，找一段顺直、规则、水流平稳的、无淤泥杂物的水沟，水沟内如有淤泥清理干净。
水沟长度为3-5倍沟宽。
用木屑或纸屑做浮标，在上断面处投放浮标，测出浮标从上断面至下断面的时间t.投放三次取t的平均值。
计算公式：Q=Kf×L×F×3600/t式中Q-断面流量，m'/h；K一断面系数，一般介于0.60.8；L-上、下两断面的间距，m；t-浮标的平均历时，s；F-过水断面面积，m³。
r一理小圳4、水仓水位法观测过程：计算首采工作面顺槽临时水仓的自由水面的面积，记录停泵时的水位、停泵时间及停泵一定时间后的水位。
计算公式：Q=（H2-H1）×F×3600/t式中Q一涌水量，m/h；H1一停泵时水仓水位，m；H2一停泵时间t时水仓上升水位，m；F一水仓内自由水面面积，m2.t一水仓水位从Hl上升到H2所需的时间，s。
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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~;
F t H H Q ⋅-=21 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;
t ———所选有效浮标的平均历时,s;
F ———过水断面面积,m 2。
（5）水仓水位法
涌水量即可用下式计算：
式 中Q —涌水量，m 3/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，m 2。
t —水仓水位从H1上升到H2所需的时间，min 。
``
水仓内测定水位示意图。