尔林兔二号井田矿坑涌水量预测研究
矿坑涌水量预测及采矿对地下水及环境的影响
184地质勘探G eological prospecting矿坑涌水量预测及采矿对地下水及环境的影响娄玥1,2，杨海云1,2，胡咏琪1,2（１．青海省第二地质勘查院，青海 西宁 ８１００００；２．青海省岩心钻探工程技术研究中心，青海 西宁 ８１００００）摘 要：本文全面探讨了矿坑涌水量预测的理论基础、实用方法以及在矿业实践中的应用，突出了矿山开采中涌水量预测的重要性。
文章首先概述了矿坑涌水量的概念，并分析了其对矿山排水系统设计和环境管理策略制定的影响。
接着，本文通过实际案例，阐述了解析法和数值计算法在预测矿坑涌水量中的应用，并讨论了各自的优势和局限性。
此外，文章还分析了矿山开采活动对地下水位和水质的影响，以及这些变化如何进一步影响周围社区和生态系统。
最后，本文提出了基于涌水量预测的环境保护措施和管理策略，以减轻矿山开采对环境的负面影响。
通过这些综合措施，矿业可以在确保经济效益的同时，促进环境可持续性和社会责任。
关键词：矿坑涌水量预测；矿山开采；地下水；周边环境中图分类号：ＴＤ８０ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）２３－０１８４－３Prediction of Mine Water Inflow and the Impact of Mining on Groundwater and EnvironmentLOU Yue 1,2，YANG Hai-yun 1,2，HU Yong-qi 1,2（１． Ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｑｉｎｇｈａｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｘｉｎｉｎｇ ８１００００， Ｃｈｉｎａ；２． Ｑｉｎｇｈａｉ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｃｏｒｅ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ， Ｘｉｎｉｎｇ ８１００００， Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ， ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ， ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｉｎｇ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｉｒｓｔ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ， ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｉｔｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍｉｎｅ ｄｒａｉｎａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｔｒａｔｅｇｙ． Ｔｈｅｎ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｃａｓｅｓ， ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅｉｒ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｔａｂｌｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ， ａｎｄ ｈｏｗ ｔｈｅｓｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅｓｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍｅａｓｕｒｅｓ， ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｃａｎ ｐｒｏｍｏｔｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｏｃｉａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ｗｈｉｌｅ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Keywords: ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ｍｉｎｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ； Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ； Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ收稿日期：２０２３－１０作者简介：娄玥，女，生于１９９４年，汉族，甘肃人，本科，研究方向：水文地质、工程地质、环境地质和农业地质、城市地质、旅游地质、矿产地质等工作。
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。
尔林兔普查区2-2煤层开采的水文地质背景
尔林兔普查区2-2煤层开采的水文地质背景
魏捐鹏;夏斐;范立民
【期刊名称】《陕西煤炭》
【年(卷),期】2008(027)002
【摘要】论述了尔林兔普查区水文地质特征及与主要可采煤层的关系,探讨了该区采煤对萨拉乌苏组地下水的影响,认为普查区地下水资源较丰富,煤层埋藏深度适中,主要可采煤层上覆有较厚的隔水层,是采煤对地下水影响较小的地区,应尽快提高勘查程度,及早开发,促进陕北大型煤炭基地建设.
【总页数】4页(P21-24)
【作者】魏捐鹏;夏斐;范立民
【作者单位】陕西省煤田地质局一八五队,陕西,榆林,719000;陕西省煤田地质局一八五队,陕西,榆林,719000;陕西省煤炭地质测量技术中心,陕西,西安,710001
【正文语种】中文
【中图分类】TD163.1
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尔林兔井田主煤储层特征及地质控制因素分析
2019年第2期西部探矿工程115尔林兔井田主煤储层特征及地质控制因素分析李鹏飞"，陈小军，邹海江（陕西省煤层气开发利用有限公司地质研究院分公司，陕西西安710065）摘要：根据煤田地质勘探资料及煤层气参数井的成果，对陕北侏罗纪煤田尔林兔井田煤储层特征及地质控制因素进行分析该矿区地质构造简单，主力煤层厚度大且稳定,煤的变质程度、围岩的封闭性较差是影响本井田内气含量低的关键性因素。
通过对井田内3口煤层气参数井主煤层2二5"煤层进行储层吸附性、渗透率及压力等方面的测试和研究，结果表明，在当前技术条件下，尔林兔井田煤层气资源不具备开发利用价值关键词:控制因素;煤储层特征；尔林兔井田；陕北侏罗纪煤田中图分类号:P618.ll文献标识码:A文章编号:1004-5716（2019）02-0115-031地质概况尔林兔井田位于陕北侏罗纪煤田中部的榆神矿区，地层区划属华北地层区鄂尔多斯盆地分区,构造单元处于鄂尔多斯宽缓的东翼——陕北斜坡上，井田内地层平缓，为一走向北西倾向南西的单斜.倾角小于1。
,地质构造简单’延安组是本区的含煤地层,平均厚度236.27m,为一套陆源碎屑沉积，共赋存煤层7〜24层（包括煤线）,其中具有对比意义的煤层共15层，平均总厚度20.84m,含煤系数为&82%0可米煤层共11层，主要可采煤层5层，分别为2=3=4=5353可采煤层平均总厚度18.92m,含煤系数为&01%。
2亠煤层赋存于延安组第四段顶部，煤层埋深272-620m,厚度0.75〜&48m,平均4.12m。
5"煤层赋存于延安组第一段顶部,煤层埋深为420〜783m,厚度0.83〜9.04m,平均6.01m°两个主煤层厚度变化小，且规律性较明显，结构较简单,煤类单一，煤质变化小,为全区稳定可采煤层。
2煤储层岩石学特征区内主煤宏观煤岩组分由镜煤、亮煤、暗煤和丝炭组成，且以亮煤和暗煤为主,镜煤为线理状、细条带状和透镜状,丝炭多沿层面分布；条带状结构明显.内生裂隙较发育，宏观煤岩类型以半亮煤和半暗煤为主，可见暗淡煤和极少量光亮煤，区内主煤有机显微组分总量变化于96.1%〜97.8%之间;惰质组综合平均值为34.5%〜61.5%；镜质组综合平均值为32.3%〜61.5%；壳质组综合平均值为0.7%〜3.8%。
纳林河二号矿井水患分析
纳林河二号矿井水患分析
宋伟;阎宏图;阮泽宇;王建辉
【期刊名称】《采矿技术》
【年(卷),期】2024(24)2
【摘要】纳林河二号矿井采用大采高综采工艺,其涌水量已达到1450m3/h,对矿井正常开采埋下了水害隐患。
为消除水患威胁,实现工作面安全生产,分析了5处充水水源及3处充水通道,充水水源有地表水、顶板水、底板水、老空水、构造水;充水通道有导水断层或构造破碎带、人为采动裂隙、封闭不良钻孔及其他钻孔。
结果表明,顶板水中延安组裂隙承压水含水层和直罗组孔隙裂隙承压水含水层是矿井的直接充水水源,对矿井水患影响最大,地表水补给含水层为间接充水水源,老空水影响较小,构造水和底板水不影响。
导水裂隙带或构造破碎带是水患中重要的充水通道;人为采动裂隙及封闭不良钻孔及其他钻孔是次要充水通道。
最后提出增大探测及排水能力,实现超前疏放、疏水降压等水患预防措施。
【总页数】5页(P270-274)
【作者】宋伟;阎宏图;阮泽宇;王建辉
【作者单位】中煤地生态环境科技有限公司;河北工程大学地球科学与工程学院;乌审旗蒙大矿业有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD7
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两种不同方法下的矿井涌水量预测对比分析
两种不同方法下的矿井涌水量预测对比分析褚双燕;王中美;王亚维【摘要】水文地质参数影响矿井涌水,而在岩溶山区矿山中,含水介质的非均质性、各向异性特别突出,水文地质参数的获取难度很大.因此,文章以弱化水文地质参数的依赖性为目标,应用相关分析和灰色系统理论模型对老鹰山煤矿1995-2013年的矿井涌水量进行拟合,建立了回归方程模型和GM(1,1)模型,并利用2014-2016年数据对模型预测结果进行了验证.结果表明相关分析中老鹰山煤矿矿井涌水量与降雨量密切相关,相关系数为0.835,模型曲线显示是变化形态上的预测,预测模型的精度达87.19％;灰色系统GM(1,1)预测模型的精度良好为82.34％,适合于具有灰色特征的地质数据的模拟、控制和预测,模型曲线显示的是变化趋势上的预测;相关分析法比灰色理论法预测精度高.研究成果为岩溶山区矿井涌水防治提供可靠技术支撑.【期刊名称】《新疆大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(036)001【总页数】8页(P106-113)【关键词】矿井涌水量;相关分析法;灰色系统理论;预测模型【作者】褚双燕;王中美;王亚维【作者单位】贵州大学资源与环境工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学资源与环境工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学资源与环境工程学院,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TD4720 引言我国矿区水文地质条件非常复杂、防治水害任务异常艰巨，因此，对于矿井防治水技术研究不断探索，方法也在不断的发展改进.矿井涌水量是评价矿井开发经济技术条件的重要指标之一，同时也是制定矿山排水设计、选取开采方案及制定防治疏干措施的主要依据，矿井涌水量的预测将直接影响到矿山的生产安全和工程建设及采矿成本[1−3].目前，常用方法有水文地质比拟法、地下水动力学解析法、水均衡法、人工神经网络法等[1−11].这些方法对水文地质参数的依赖性强，而在岩溶区矿山内，含水介质的各向异性、非均质性特别突出，水文地质参数很难获取，故无法对矿井涌水量开展可靠性预测.近几年，有些学者采用人工神经网络法预测矿井涌水量，但是该方法在实际的勘查和生产中很少应用[12].相关分析法可适用观测资料较全的、开采多年的矿井，对于水文地质参数不确定性所引起的预测误差能够最大程度降低，弥补了水文地质勘查程度不高或参数缺乏的不足，提高预测可靠度.灰色系统是邓聚龙教授在1982年提出的概念，目的在于解决所获取的资料信息不确定性问题.在该系统下建立的模型弱化了信息完全不明确的影响，是理想的含有不确定性的数据的预测模型.相关分析和灰色理论两种方法对水文地质参数的依赖性弱，甚至可以不考虑水文地质参数的相关因素.1 研究区概况研究区地处贵州省六盘水市水城县境内，属长江流域乌江水系，矿区四周均有地表河发育，见图1，年降雨量一般为1 261 mm.研究区地形总体中间高，四周低，地貌类型为侵蚀—溶蚀低中山沟谷.矿区位于小河边向斜南西翼，出露二叠系峨眉山玄武岩组、龙潭组、三叠系飞仙关组、永宁镇组及第四系地层，以走向北东、倾向南东的单斜构造为基本构造形态，见图2.研究区地下水类型主要为赋存于永宁镇组灰岩的岩溶裂隙水，赋存于峨眉山玄武岩组、龙潭组砂页岩、三叠系飞仙关组泥岩的基岩裂隙水及第四系孔隙水.大气降水为区内地下水的主要补给来源，以泉排泄方式于沟谷地带排入地表河流.矿区内含煤地层为二叠系龙潭组，主采煤层为08#、11#、13#三层煤，平均厚度一般在66∼78 m，可采煤层总厚度一般在20～31 m.采用走向长壁后退式开采方式，矿井设计能力为90万吨/年，实际产量为55万吨/年.大气降水是矿床充水的主要因素.由于矿区开采历史悠久，小煤窑分布较多，矿区塌陷与采空区连成一体，地表裂隙较为发育，形成矿区的主要导水通道，主要体现在：矿井涌水量增加；老窑积水段对采掘生产造成很大威胁.因此为了煤矿的安全开采，矿区涌水量预测至为关键.图1 研究区水文地质简图Fig 1 Hydrogeological Map of the Study Area1-三叠系下统永宁镇组; 2-三叠系下统飞仙关组; 3-二叠系上统龙潭组; 4-二叠系上统峨眉山玄武岩组; 5-废弃小窑;6-滑坡; 7-塌陷; 8-矿区范围; 9-剖面线; 10-泉点.2 数据来源本文采用的相关分析法和灰色理论，以老鹰山煤矿实测1995—2016年的降雨量资料和每年的气象资料整理得到的数据进行模型建立，并预测该矿区2014—2016年的矿井涌水量.相关分析法通过建立回归方程，用剩余标准差σ对模型的适用性进行检验，灰色理论应用GM(1,1)模型拟合涌水量进行预测.图2 研究区水文地质剖面图Fig 2 Hydrogeological Section of the Study Area1-第四系; 2-三叠系下统永宁组; 3-三叠系下统飞仙关组；4-二叠系上统宣威煤组; 5-二叠系上统峨眉山组; 6-粘土; 7-玄武岩; 8-粉砂岩; 9-砂岩; 10-泥岩；11-灰岩；12-煤层；13-开采煤矿号；14-剖面方向；15-剖面产状.3 基于相关分析的矿井涌水量3.1 相关分析的解析矿井涌水量受多种因素的影响，这些因素间往往没有确定的函数关系，却存在着某种统计关系.本文应用相关分析法预测矿井涌水量，研究现象之间是否存在某种依存关系，并对具体有依存关系的现象探讨其相关方向以及相关程度，这种关系是非确定性关系.运用这种方法建立的关系模型的最大优点是：避开了水文地质参数非确定性影响；通过分析因变量与自变量关系，建立矿井涌水量统计预测模型[13−16].利用数理统计[17]相关系数分析矿井涌水量与相关因素的密切程度.当相关系数r ≥0.8时，矿井涌水量与影响因素密切相关，可建立线性相关公式.3.2 相关程度分析根据1995—2013年矿区多年降雨量及矿井涌水量资料，见图3.矿井涌水量与降雨量分析结果表明，老鹰山煤矿的矿井涌水量与降雨量的相关系数为0.835，检验概率值为0.00，见表1，故煤矿矿井涌水量与降雨量之间显著相关.表1 矿井涌水量与相关因素降雨量的相关程度及显著性分析Tab 1 Correlation and Significance Analysis of Mine Water Inflow and Related Factors Rainfall 注：**表示在0.01水平（双侧）上显著相关.?3.3 回归方程的建立矿井涌水量与降雨量呈S形曲线相关，见图4.设矿井涌水量Q与累计降雨量X回归方程为方程建立后还需要对预测结果的精度进一步分析.剩余标准差σ显示了各实测点偏离回归方程的程度，可表示回归方程外推预报的精准程度.式中，σ为实际值与预测值的剩余标准差；为预测值；Qi为实际值.图3 1995年至2013年实际测得的降雨量与涌水量Fig 3 Actual Measured Rainfall and Water Inflow From 1995 to 2013图4 矿井涌水量与降雨量散点图分布Fig 4 Distribution of Mine Water Inflow and Rainfall Scatter Plot根据随机变量成正态分布的理论，将Q的观测值代入（3）式中.在回归方程中，87.19%的实际观测值都落在回归曲线两旁各一个剩余标准差的范围内，见图5.就是说任一实际值Qi落在（Q±σ）内的概率P为87.19%，可见，方程式预测的准确度较高.图5 老鹰山煤矿矿区涌水量预测结果-相关分析Fig 5 Prediction Results of Water Inflow in Laoyingshan Coal Mine Area-Correlation Analysis表2 2014年至2016年实测值、预测值及误差Tab 2 Measured Value, Predicted Value and Error From 2014 to 2016?从表2预测结果可见，预测精度是呈上下浮动变化的，主要原因在于该模型为单变量预测模型，但是影响涌水量变化的因素较多，随着季节的变化，矿区内影响因素动态变化大，数据不稳定，是导致预测结果误差变化的一个重要的因素.4 基于灰色系统理论的矿井涌水量预测4.1 灰色理论基本原理灰色理论基本原理是将离散的、随机的原始数据列进行累加处理，然后得到规律性强的累加生成序列，建模后，反推累减还原为预测值.灰色系统预测主要是基于GM(1,1)模型[18−20].在进行灰色系统建模前需要判断序列是否是光滑序列[18]，数据序列是否满足灰指数规律，然后采用微分拟合法为核心的建模方法.4.2 涌水量原始数据的预处理4.2.1 涌水量原始数据的非负序列设涌水量原始数据的非负序列为对Q(0)一次累加生成，得序列Q(1)4.2.2 光滑性检验原始数据序列的光滑程度[17]其光滑性越好，指数规律表现就越明显，预测模型就越精准，同时对于模型的科学性和适用性也就越有利.检验公式当t>3时，由式（4）计算得到ρ(k)值，见表3，都小于0.5，即δ=0.5，此时数据随机性强，呈近似指数增长规律，故满足建模要求.求级比当t>2时，由式（8）计算得到级比值，见表3，在区间[0，0.5]内，级比偏差δ<0.5，可建立Q(1)的预测模型.由于平滑度与级比偏差互为倒数，级比偏差值越小，则平滑度越大，说明光滑性也越好.4.2.3 紧邻均值生成序列以一次累加序列Q(1)为基础，构造背景值序列式中，W(1)(t)=u.Q(1)(t)+(1−u).Q(1)(t−1),t=2,3, (19)取u=0.5 时，W(1)(t)为紧邻均值生成序列.当t=2,3,···,19时，W(1)=(W(1)(2),W(1)(3),···,W(1)(19))=(332.004,231.264,···,165.564).表3 GM（1，1）模型数据分析Tab 3 GM (1,1) Model Data Analysis年份Q(0)/104m3 Q(1)/104m3 ω(1)/104m3 ρ（t）级比σ(1)（t）δ级比偏差1995年 332.004 332.00 1996年 231.264 563.27 447.6 0.70 1.70 0.70 1997年293.46 856.73 710.0 0.52 1.52 0.52 1998年 261.924 1118.65 987.7 0.31 1.31 0.31 1999年 228.636 1347.29 1233.0 0.20 1.20 0.20 2000年 323.2441670.53 1508.9 0.24 1.24 0.24 2001年 278.568 1949.10 1809.8 0.17 1.17 0.17 2002年 241.776 2190.88 2070.0 0.12 1.12 0.12 2003年 194.472 2385.35 2288.1 0.09 1.09 0.09 2004年 186.588 2571.94 2478.6 0.08 1.08 0.08 2005年 186.588 2758.52 2665.2 0.07 1.07 0.07 2006年 172.572 2931.10 2844.8 0.06 1.06 0.06 2007年 210.24 3141.34 3036.2 0.07 1.07 0.07 2008年 248.784 3390.12 3265.7 0.08 1.08 0.08 2009年 208.488 3598.61 3494.4 0.06 1.06 0.06 2010年 147.168 3745.78 3672.2 0.04 1.04 0.04 2011年 80.592 3826.37 3786.1 0.02 1.02 0.02 2012年 192.72 4019.09 3922.7 0.05 1.05 0.05 2013年 165.564 4184.65 4101.9 0.04 1.04 0.044.3 涌水量预测模型的建立及预测对Q(1)(t),t=1,2,···,22,有微分方程可得参数：a=0.035，u=299.696.对（10）式处理，得灰色方程取Q(1)(0)=Q(0)(1)，得预测公式得到序Q(1)的预测序列Q(1)，将Q(1)还原，可以得到序列Q(0)的预测序列4.4 预测检验在得到模型参数后，对模型的适用性进行检验，本文采用残差检验，通过各点的相对残差值，可以计算出预测模型的精度值P.精度等级：一级P ≥0.90为优秀；二级是0.80≤P <0.90为良好；三级是0.70< P <0.80为合格；四级是P ≤0.70为不合格.若P ≥0.8，模型通过残差检验；反之，则必须先修正模型使之满足精度要求，才可进行预测.该模型平均残差为17.66%，预测精度为82.34%，精度等级为良好.可用于预测老鹰山矿的矿井涌水量.获得相对应的实际涌水量和预测涌水量的动态变化曲线，见图6.2014年至2016年涌水量预测值，见表4.图6 实际涌水量与预测涌水量的动态变化曲线-灰色系统理论Fig 6 Dynamic Curve of Actual Water Inflow and Predicted Water Inflow-Analysis of Grey System Theory表4 2014年至2016年预测值Tab 4 2014 to 2016 Forecast时间预测值/104m3 2014年 151.43 2015年 146.23 2016年 141.235 两种模型结果对比分析灰色系统理论仅通过观测多年的矿井涌水量来建立模型预测未来几年的矿井涌水量，未考虑其他的影响因素；相关分析法的预测精度要比灰色理论的高，这是由于相关分析法为单变量预测模型，要考虑降雨量的影响.从模型本身我们无法看到影响涌水量的其他因素以及这些因素是如何影响涌水量的变化的.表5 两种方法矿井涌水量实测值的相对误差对比Tab 5 Comparison of Relative Error Between Measured Values of Mine Water Inflow by Two Methods时间灰色-相对误差相关-相对误差1995年 0.00% 15.75%1996年 22.45%13.58%1997年 10.90% 8.32%1998年 13.06% 5.68%1999年 26.55%18.06%2000年 4.99% 7.50%2001年 20.36% 13.89%2002年 28.40%28.30%2003年 21.15% 14.52%2004年 7.14% 0.42%2005年 3.83%6.16%2006年 20.03% 19.61%2007年 8.31% 5.11%2008年 17.99%25.20%2009年 35.06% 1.40%2010年 31.42% 25.60%2011年 51.15%16.51%2012年 5.61% 4.96%2013年 1.22% 12.72%6 结论针对老鹰山井田多年的开采，水文地质条件变化巨大、勘查程度不够全面、参数变异系数较大的特点，选用相关分析法和灰色理论预测井田内的矿井涌水量.本文利用SPSS软件对矿区内涌水量与降雨量的相关性建立预测方程及对方程预测精度分析.结果表明：区内涌水量与降雨量密切相关，相关系数为0.835，预测模型的精度达87.19%.灰色系统理论用于解决所获取的资料信息不确定性问题，本文用GM(1,1)模型计算量较小，并用残差检验计算出预测模型的精度值P为82.34%. 相关分析和灰色理论两种方法预测矿井涌水量的结果表明，相关分析的预测结果更为准确.灰色系统理论的GM(1,1)模型是一种单序列的一阶线性动态模型，是变化趋势上预测.相关性分析要考虑降雨量对矿井涌水量的影响，是变化形态上预测.这两种方法对水文地质参数的依赖性少，考虑了涌水量变化的随机性，都适用于长期的预测建模.但是未来对于如何更高效的利用数据结合数值模拟建立更为精准的模型，提高预测精度将会是我们之后的研究方向.参考文献：【相关文献】[1]郑世书, 陈江中, 刘汉湖.专门水文地质学[M].徐州:中国矿业大学出社, 1999.Zheng Shishu, Chen Jiangzhong, Liu Hanhu. 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采用大井法预测某矿矿坑涌水量
采用大井法预测某矿矿坑涌水量矿坑涌水是关系到矿井能否安全、正常地生产，准确预测矿坑涌水量是矿区水文地质工作的核心问题之一。
通过广泛调查矿区的水文地质情况，从水文地质条件、地下水补给、径流、排泄条件、充水情况等方面研究了影响矿区地下水涌水量的因素。
结合抽水试验资料，运用“大井法”公式计算了矿区矿坑涌水量，并针对计算结果及开采条件对安全开采提出了建议，从而作为矿山防治水措施的选择和施行的参考依据。
标签：水文地质条件;矿坑涌水量;大井法1 矿区自然概况矿区地处滇东南岩溶高原中部，地形坡度较平缓，属中低山浅-中切割地貌，总的地势是北西高，南东及北东低。
区内属北亚热带高原季风气候，年平均气温13.5℃，年降水最911.5-1272.6mm，由于降水不均及岩溶渗漏，地表干旱特征明显。
区内地表水系不发育，沟谷多呈近南北向及北东向。
2 矿区水文地质条件2.1含水层特征矿区内揭露的地层主要有：第四系（Q）、下第三系（古近系）（E）、三叠系中统法郎组（T2f）、三叠系上统鸟格组（T3n）、三叠系中统个旧组（T2g）等。
各地层水文地质特征如下：a、第四系187********（Q）松散堆积物孔隙含（透）水层分布于山间凹地、山坡地带和沟谷两侧以及岩溶漏斗和岩溶洼地中，主要由粘土组成，虽然残坡积层透水性较好，属透水层，但分布面积较小，储水量有限，对开采无影响。
b、碎屑岩类风化裂隙含水层下第三系（E）：沿含矿带的南边大面积分布，主要岩性为泥岩、细砂岩及砾岩，砾岩泥质胶结。
赋存少量节理裂隙水，单泉出水量小于0.01L/S，对矿床开采无影响，为弱含水层。
三叠系上统鸟格组（T3n）：中厚层粉细砂岩与页岩互层，含贫乏风化裂隙水，对矿床开采无影响，为弱含水层。
c、三叠系中统法郎组（T2f）基岩裂隙含水层根据地下水赋存情况及矿体赋存情况，将本层分为上中下三部：上部，为矿体顶板，是矿体直接充水含水层，主要赋存在三叠系中统法郎组T2f53及T2f6地层中。
小型煤矿矿井涌水量预测方法探讨
小型煤矿矿井涌水量预测方法探讨
高晓;李坷凌;陈蕾
【期刊名称】《地下水》
【年(卷),期】2009(31)1
【摘要】矿坑涌水量的大小是反映一定充水条件下,矿坑充水程度的定量指标,该指标将做为矿山开采设计中制定防治水方案的依据.以河南省安阳县铜冶二矿为例,分别采用比拟法和解释法两种方法对该煤矿技术改造设计新井落底标高(-95 m)进行涌水量预测,对结果进行综合分析,参考该矿周边的生产情况,推荐矿设计新井落底水平(-95 m)矿井正常涌水量为60.22 m3/h,最大矿井涌水量为84.31 m3/h,并提出了建议.
【总页数】5页(P28-32)
【作者】高晓;李坷凌;陈蕾
【作者单位】河南省地质矿产勘查开发局第二地质队,焦作454002;河南省地质矿产勘查开发局第一水文地质工程地质队,郑州450045;河南省地质矿产勘查开发局第一水文地质工程地质队,郑州450045
【正文语种】中文
【中图分类】P641.4+1
【相关文献】
1.县级煤矿矿井涌水量预测方法探讨 [J], 李世峰
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5.华亭煤矿矿井涌水量预测研究 [J], 慕斌
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•地质与矿业工程•尔林兔二号井田矿坑涌水量预测研究李鹏飞"，陈小军，惠鹏，张林(陕西省煤层气开发利用有限公司地质研究院分公司，陕西西安710065)摘要：矿井涌水量是矿井排水系统设计和防治水重要依据以陕北侏罗纪煤田尔林兔二号井田为例，采用解析法和水文地质比拟法对研究区矿坑涌水量进行预测，并进行对比分析。
对比结果表明，解析法与水文地质比拟法计算的矿坑涌水量比较接近，说明涌水量预算参数选择合理，计算方法正确，水文地质比拟恰当，预算结果可以作为煤矿设计和建设的依据。
关键词:尔林兔二号井田；涌水量预测；解析法；水文地质比拟法中图分类号：P64文献标识码：A文章编号:1()()4-5716(2019)()1-0080-04矿井涌水量预算，是井田水文地质工作的主要任务之一，但因为自然因素的错综复杂.开拓方式的不同，地下水在开拓过程中又随时间在不断变化.所以至今还没有一个较完善的计算方法。
目前矿井涌水量预测方法较多，主要有水文地质比拟法、Q—S曲线方程法、相关分析法、水均衡法、解析法和数值法等，每种方法都有其使用条件.只有选择恰当的方法,预测的矿坑涌水量才有较高的可信度。
由于各种计算方法适用范围存在差异，因此计算时应充分考虑矿区的地质及水文地质条件’依据本区水文地质实际条件，采用解析法和水文地质比拟法对矿井涌水量进行预计。
1井田水文地质条件尔林兔井田位于地处陕北黄土高原北部与毛乌素沙漠东南缘的接壤地带，地形地貌以风积沙丘及风沙滩地为主。
地表水主要有有理河、绘丑沟河和少量海子。
有理河在井田中部由南向北流出，最终汇入红碱淖湖区，属小内陆河流，实测流量641.52m7h o吃丑沟河位于井田东南部，属黄河水系秃尾河流域，井田内流长约8km,平均流量3038mVh o井田内仅存少量海子和人工挖掘形成的小水塘.蓄水面积和蓄水量均小、区内地下水可划分为2种类型:松散岩类孔隙含水层与碎屑岩类孔隙、裂隙含水层2大含水岩系;共包含6个含水岩层(组)：第四系沙层孔隙潜水含水层、第四系中更新统离石组孔隙裂隙潜水含水层、白垩系下统洛河组孔隙裂隙潜水一承圧水含水层、侏罗系中统安定组裂隙承压水含水层、侏罗系中统直罗组裂隙承压水含水层、侏罗系中统延安组裂隙承压水含水层。
第四系萨拉乌苏组冲湖积层孔隙潜水、白垩系洛河砂岩孔隙裂隙潜水补给条件优越，地下水的赋存条件好，富水性中等至强；其余各组段富水性弱。
根据《煤矿床水文地质、工程地质环境地质勘查评价标准》及《煤、泥炭地质勘查规范》中有关规定.把本区水文地质勘查类型应划为二类一型，即以裂隙含水层充水为主的水文地质条件简单的矿床。
2解析法矿坑涌水量预算井田地质构造简单，岩层产状平缓,煤系及其上覆直罗组下部砂岩承压含水层与洛河组含水层之间均存在稳定的隔水层一一安定组中上部泥岩和直罗组上部泥岩隔水层.自然条件下,地表水、浅层承压水(洛河砂岩水)与含煤地层水之间无明显水力联系,采矿影响范围内无补(隔)水边界，属无界承压含水层，因而可以用地下水动力学公式计算矿井涌水量。
2.1公式选择(1)大井法：承压转无压公式:Q=1.366K2加_耐2_护lg^.-lgro当矿井疏干排水时，在矿井周围便形成以巷道系统为中心的具有一定形状的漏斗，这与钻孔抽水时在钻孔周围形成降落漏斗的情况十分相似，因而可将巷道系统抽象为一个理想的大井，而这个大井的横断面积与巷道系统分布的面积相当，因此可以用“大井法”*收稿日期:2018-05-17第一作者简介:李鹏飞(1982-).男(汉族),陕西洛南人，丁•程师，现从事煤炭及煤层气地质勘探和开发研究丁作计算巷道系统的涌水量。
当水位降至煤层顶板以下时，即由承压转为无压，因此选用裘布依承压转无压公式。
（2）集水廊道法：0=（一侧进水）井下水平巷道排水时.沿巷道的两侧含水层中水位下降，此情况与地下水流向水平集水建筑物类似，假设此水平巷道沿井田的周围布置.便形成了以井田为中心的水平集水建筑物，因而也可以用“集水廊道”公式计算矿井涌水量。
式中:Q---预计矿井涌水量,m3/d；K渗透系数,m/d；M——承压含水层的厚度,m；H---水柱高度,m;L---水平巷道的总长,m；R“——矿井疏干排水时的引用影响半径r0;R——影响半径,m，采用经验公式进行计算:承压水R=10S4K；潜水R=2S/KH；S——水位降深,m,矿井疏干排水时,水位降至煤层底板，故S=H；——假想大井的半径，m；尔林兔二号井田先期开采地段形状为一个矩形,长/宽=2,故/0=1.17x（«+ 6）/4=3837.60（m）；h——动水位到含水层底板的距离,矿井排水后,水位将降至煤层底板，故/?=0。
2.2预算方法及参数确定（1）预算方法。
针对本井田面积大、抽水试验层段不一（分段、分组及混合抽水）的特点，本次仅对先期开采地段进行涌水量预算，选用分段计算与分组及混合计算相结合的方法，然后再根据导水裂隙的发育高度及与上覆含水层的连通情况综合分析.最终确定出矿井正常涌水量和最大涌水量。
未来煤层开采的充水水源主要为延安组裂隙承压水（直接充水）及直罗组裂隙承压水（通过采矿冒裂带间接充水），充水方式以顶板进水为主。
2-号煤层的直接充水會水层为延安组第五段裂隙承压含水层，间接充水含水层为直罗组下部砂岩裂隙承压含水层。
煤层的直接充水含水层为延安组第四段裂隙承压含水层.由于3"煤层导水裂隙与上部2-号煤层采空区沟通，故2乜号煤层采空区水为煤层的间接充水水源。
4^煤层的直接充水含水层为延安组第二段裂隙承压含水层，按照《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准XMT/T1091-2008）推荐的公式计算，开采4_号煤层所产生的导水裂隙不会与上部沪号煤层采空区沟通。
5宀号煤层的直接充水含水层为延安组第二段裂隙承斥含水层，由于开采5弋号煤层产生的导水裂隙带均与4"号煤层采空区贯通，故4~号煤层采空区水为5一煤层的间接充水水源。
（2）参数确定。
直罗组下部砂岩与延安组第五段呈冲刷接触关系.两者水力联系密切.抽水试验时把两者作为一个含水体考虑（直罗组下部砂岩至号煤层）,静止水位标高取SK6-2孔该组静止水位标高,含水层厚度（M）选取涌水量计算范围内所有钻孔该组段煤层及细粒砂岩（含细粒砂岩）以粗岩层累计厚度的平均值.含水层底板标高选用涌水量计算范围内所有钻孔2«煤底板标高的算术平均值,静止水位标高减去煤层底板标高即为矿坑排水时该含水岩组的水位降深（S）,渗透系数选取SK6-2孔对该段抽水试验所获得的渗透系数，延安组第四段裂隙承压含水层（2~号煤层底〜3"号煤层底）参数选择SK6-5孔对该段抽水试验所获得的渗透系数和静止水位标高，其它参数选择方法同前，延安组第三段（3T号煤层底〜4七号煤层底）、第三段+第二段（3"号煤层底〜5-2号煤层底）裂隙承压含水层参数选择R9-5孔对该段抽水试验所获得的渗透系数和静止水位标高，其它参数选择方法同前。
2.3预算结果涌水量预算范围为先期开采地段。
因为对煤层开采有充水意义的含水层均为承压含水层，埋藏较深，大气降水及潜水的季节性变化对矿坑涌水量影响不大，故矿坑最大涌水量根据导水裂隙发育高度和煤层间距、岩性组合特征、富水性等因素综合考虑。
各含水层段涌水量计算结果见表1、表2。
表1、表2相比较可以看出,2种方法计算的矿坑涌水量相差甚微.说明公式的使用和参数的选择是合理的；综合考虑各种因素.决定选用“大井法”的计算结果，2~号煤层矿坑涌水量：正常涌水量忆—2^煤=566（m7h）o井田最上一层全区可采煤层为2弋号煤层，其导水表1“大井法”预算矿井涌水量成果表范围含水岩组含水层厚度M(m)假想大井半径r0(m)影响半径R(m)引用影响半径水柱高度H(m)渗透系数K(m/d)涌水量Q(m：7h)先期开采地段J2Z-2-268.453837.601341.605179.20322.580.03281566 2J3|18.293837.6060.673898.27362.560.0002830 3|—4216.893837.60159.853997.45414.120.0014966 3!-5232.183837.60181.504019.10470.190.00149123表2“集水廊道法”预算矿井涌水量成果表范围含水岩组含水层厚度M(m)边帮长度L(m)影响半径R(m)水位降深S(m)渗透系数K(m/d)涌水量Q(m7h)先期开采地段JvZ-2268.45262401341.60322.580.03281528 27118.292624060.67362.560.0002833 3」4216.8926240159.85414.120.0014970 3'-5232.1826240181.50470.190.00149131裂隙带最大高度无论用《煤矿床水文地质、丁程地质及环境地质勘查评价标准》(MT/T1091-2008)推荐的计算公式还是用中煤科工集团西安研究院在陕西省黄陵矿区的研究成果进行计算,均大于2一号煤层至直罗组底的距离,但全小于旷号煤层至安定组底的距离，说明开采2^号煤层时,导水裂隙带均能沟通直罗组含水层,但不能沟通安定组含水层,所以号煤层开采时的正常涌水量为J比-2-2煤层含水岩组的涌水量；最大涌水量为(隐蔽断裂或其它人为通道)沟通上覆含水层时的涌水量，暂时无法预测。
3T号煤层矿坑涌水量：正常涌水量Q煤-煤=30(m：i/h)最大涌水量6=(2^煤-3^煤)+煤采空区水—596(m3/h)4乜号煤层矿坑涌水量：正常涌水量Q e=37煤-4宀煤=66(m!/h)5乜号煤层矿坑涌水量：正常涌水量Q『=3T煤-煤=123(mVh)最大涌水量煤-5-2煤)+3-’煤采空区水= 720(m7h)o需要说明的是，用《煤矿床水文地质、丁-程地质及环境地质勘查评价标准XMT/T1091-2008)推荐的公式计算,5七号煤层导水裂隙带均与4勺号煤层采空区贯通,但…般情况下不会与37号煤层采空区发生水力联系，所以用3T煤-5-煤层间含水层向矿坑的充水量作为开采5弋煤层时的矿坑正常涌水量;用中煤科工集团西安研究院在陕西省黄陵矿区的研究成果进行计算，开采5一号煤层所产生的导水裂隙在大部分地段都与3-'号煤层采空区贯通，故5七号煤层矿坑最大涌水量加上了3T号煤层采空区水。
3水文地质比拟法尔林兔二号井田范围内及四邻既无生产矿井、又无老窑。
其东南方30km外的锦界煤矿矿坑涌水量为2000~3000m7h,充水水源为沙层水和基岩风化带水，但二者的水文地质条件不同。
锦界煤矿位于榆神矿区浅部,煤层埋藏较浅，煤矿开采产生的导水裂隙与基岩风化带相连通,有的地段与沙层水直接发生水力联系，导致上层潜水进入矿坑,又有秃尾河及其支流青草界溪流水的补给，因而涌水量大。