矿井涌水量预测计算程序
大井法矿井涌水量计算公式
大井法矿井涌水量计算公式一、大井的涌水概念及衡量标准1.涌水：指采矿过程中，由于施工、稳定设施地压或水压作用，煤层及其他岩层通过矿口涌出来的水流。
2.水压：指不考虑排水量因素影响，在煤层及其他岩层中所带来的涌水水压。
3.涌水量：指大井产生的涌水量。
二、大井法涌水量计算公式1. 低压涌水量计算公式涌水量（m3/h）= 矿膛面积（m2）*地压（MPa）*岩节理渗透系数（m3/MPa）/小时2. 高压涌水量计算公式涌水量（m3/h）= 矿膛面积（m2）*（地压-水压）（MPa）*岩节理渗透系数（m3/MPa）/小时三、大井法涌水量评价标准1.水力学特性：涌水量以小于0.5 m3/ h 为合理范围。
2.压力传递特性：建议将涌水量保持在1.5 ~ 2.5 m3/ h 之间，使得压力分布更均匀。
3.体积变化特性：涌水量的大小是可以调节的，可取得矿井等体积变化更为稳定的效果。
四、大井法涌水量计算实例在以下实例中，假设大井膛面积等于10 m2，地压为0.5 MPa，岩节理渗透系数等于20 m3/ MPa 就可以计算出低压下的涌水量：低压涌水量按照低压涌水量计算公式=(10 m2) × (0.5MPa) × (20m3/MPa)/小时=100 m3/h假设水压为0.2MPa，则高压涌水量按照高压涌水量公式=(10 m2）×(0.5MPa-0.2MPa）×（20m3/MPa）/小时=80 m3/h。
五、结论根据以上的公式和分析，可以得出大井法涌水量可以按照低压涌水量计算公式和高压涌水量计算公式，评价标准为涌水量以小于0.5 m3/h 为合理范围，建议大井法涌水量控制在1.5~2.5m3/h之间，可以达到稳定的效果。
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。
矿井(坑)涌水量计算
(D.6)
式中：
——新矿井（坑）预计涌水量，单位为立方米每年（m3/a）；
、 ——影响矿井（坑）涌水量的二个因素变量；
、 ——对 、 的回归系数，在多元回归中， 对某一自变量的回归系数表示当其它自变量都固定时，该自变量变化一个单位时 平均改变的数值；
——生产矿井年产煤量，单位为吨每年（t/a）
矿井单位涌水量比拟法
当矿井（坑）涌水量增长幅度与开采面积、水位降低呈直线比例的情况下：
(D.3)
式中：
——生产矿井（坑）单位涌水量，单位为立方米每吨平方米（m3/tm2）；
——生产矿井（坑）总涌水量，单位为立方米每 年（m3/a）；
——生产矿井开采面积，单位为平方米（m2）；
矿井充水含水层的收入项一般由下面几部分组成：
——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）；
——水位降深，单位为米m）；
——影响半径，单位为米（m）；
——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）；
A.4
水均衡法是在查明矿床开采条件的情况下，利用直接充水含水层的补给水量和支出水量之间的关系，根据水均衡原理，获得开采地段涌水量的方法。
在直接充水含水层的补给条件和补给量易于查清的情况下，均衡法往往可以获得满意的计算结果。
、 、 用最小二乘法确定。 用公式D.7确定。
(D.7)
式中：
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；
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。
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。
煤矿涌水量预测
1、渗透系数值的确定 ①加权平均法 分以下三种情况： b）沿水平各向岩石透水性有变化时，渗透系数值可由下 式求得：
式中： Li——不同方向渗透段的长度，m
1、渗透系数值的确定 ①加权平均法 分以下三种情况： c）对平面非均质情况，即含水层在水平方向上渗透性有 变化时，应作渗透系数分布图，采用下式计算渗透系数：
5、给水度、储水系数和导水系数的确定 储水系数、导水系数利用非稳定流抽水试验，通过图解法就 可以获得，这里只强调一下给水度。 给水度的确定一般有以下3种方法： 1）对于裂隙、岩溶化含水层，可以近似用裂隙率、岩溶率 代替。 2）根据抽（放）水试验资料获得 式中： 稳定流抽水时： V——疏干漏斗体积，可以通过绘制等降深 图求
参数的选用直接影响煤矿涌水量预测的精度。为此，必须 根据公式要求，结合矿区的水文地质条件及未来的开拓方 案，合理地确定各项参数。
1、渗透系数值的确定 渗透系数K由抽水试验获得。在实际应用中，因为含水层 的非均质性和抽水试验人为的误差，往往使求得的K值在 同一含水层的不同地段差异很大，同一抽水孔中用不同方 法和不同深度所获得的K值也不相同。
② 伸直法
Q－s曲线法 计算方法： （2）判别曲线类型，选择计算公式
② 差分法
一阶差分误差的大 小，可用曲线拟合 误差c来表示：
C越小，拟合的越 好。
Q－s曲线法 计算方法： （2）判别曲线类型，选择计算公式
② 曲度法
判别式： 当n=1时，为直线； 1＜n＜2时，为幂函数曲线； 当n=2时，为抛物线； 当n＞2时，为对数曲线； 如果n＜1，则抽水资料可能有误。
1、渗透系数值的确定 一般地，在抽水试验的渗流场中，都可以找到一个裘布依 公式的适用区。 裘布衣公式的适用区：16M≤r≤0.178R
采区涌水量预算(设计)
第四节采区涌水量预算
采区内和邻区无专门水文地质钻孔，水文地质参数难以掌握。
采区涌水量估算，故采用富水系数比拟法。
利用产能在30万t的矿井涌水量，预算了矿井年生产量达到60万t时的矿井涌水量。
公式：Q=Kp×P=Q0×P/P0（K P=Q0/P0）
上式中：
Q——设计矿坑涌水量（m3/d）
Q0——煤矿现采矿井实际排水了量（m3/d）
P0——煤矿实际开采量（万t/a）
P——设计矿井生产能力（万t/a）
9号、11号煤层采区涌水量计算
根据调查资料，开采9号煤层，生产能力达30万t/a时，采区正常涌水量为700 m3/d，最大涌水量900 m3/d。
采用富水系数比拟法估算。
当生产能力达60万t/a，其采区正常涌水量1400 m3/d，最大涌水量为1800 m3/d。
第五节采空区积水估算
参照《煤矿安全手册》中采（老）空区给水量估算公式进行了采（老）空区给水量的估算：
估算公式：Q积=K×M×F/cosα
式中：Q积——相互连通的各积水区总积水量（m3）
M——煤层厚度（m）
F——采空区积水区水平投影面积（m2）
α——煤层倾角
K——充水系数。
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、降深涌水量换算
转换后涌水量 m3/d 5.40 9.57 备注 转换后 实际 涌水量 单位涌水量 涌水量 单位涌水量 q（L/S） (L/S*m) q（L/S） (L/S*m) 0.0625 0.0063 0.2696 0.0007 0.1107 0.0111 ຫໍສະໝຸດ .2920 0.0014大换小
转换后涌水量 3 m /d 2.23
备注
转换后 涌水量 单位涌水量 （L/S） (L/S*m) 0.0258 0.0026
实际 涌水量 单位涌水量 （L/S） (L/S*m) 0.2696 0.0009
小换大
涌水量计算
R0 2735.57 LNR0 7.91 LNr0 6.95 Q正常 4209.72 Q最大 6314.58
采区涌水量
可在表中直接修改要转换的口径和降深数值 红色数值 直接填写基本数据红色字体即可
不同孔径、降深涌水量换算
钻孔 编号 ZK2-2 ZK1-1 实际涌水量 换算口径 m m3/d 23.29 25.23 0.091 0.091 实际口径 m 0.135 0.135 转换涌水量 m3/d 18.76 20.32 转换降深 m 10 10 实际降深 m 34.71 21.24
基 本 数 据 填 写 区 基 本 钻 孔 数 据 填 写 区
钻孔 编号 ZK2-2 ZK1-1 注： 实际涌水量 实际口径 m m3/d 23.29 25.23 0.135 0.135 实际降深 m 34.71 21.24 孔深 m 758.1 605.81 静止水位 m 530.71 397.72 孔口标高 m 3269.163 3068.105
首采区涌水量
Q正常 1307.95 Q最大 1961.93
解 析 法
计算所得，可根据当地实际情况调整系数！
钻孔 编号 J36
实际涌水量 换算口径 3 m m /d 23.29 0.091
实际口径 m 0.275
转换涌水量 3 m /d 15.50
转换降深 m 5
实际降深 m 34.71
首采区涌水量计算
大井法预测首采区涌水量
F 钻孔编号 ZK2-2 3410000.00 π 3.14 r0 1041.84 K 0.0042 S 554.42 H 554.42
积水廊道发预测首采区涌水量
钻孔编号 ZK2-2 K 0.0042 S 554.42 含水层厚度 M（m） 554.42 B 2766 R 2735.57
注：最大涌水量与正常涌水量是按照当地正常降水与丰水期降水1.5倍的系数计算所得，可根据当地实际情况调整
填 写 区 首 采 区 数 据 填 写 区
首采区面积 m2 3410000 首采区 平均水位 渗透系数 最低标高 标高 m/d m m 2150 2704.419 0.0042 廊道 水平长度 m 2766