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第五章 矿井涌水量预测 内容安排 第一节 概述 第二节 水文地质比拟法 第三节 Q-S曲线外推法 第四节 水均衡法 第五节 解析法 第六节 数值法 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。 一、矿井涌水量预测内容 1、矿井正常涌水量 开采系统达到某一标高(或水平)时，正常状态下保持相对稳定时的总涌水量。通常是指平水年的涌水量。 2、矿井最大涌水量 正常状态下开采系统在丰水年雨季时的最大涌水量。 3、开拓井巷涌水量 井筒(立井、斜井)和巷道(平硐、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 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。 5、矿井突水量 矿井采掘过程中在某些因素的作用下，含水层(体)中的地下水突破隔水层而突然进入开采系统的水量，突水量常常是正常涌水量的数倍甚至数十倍。 二、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： 二、预测失误的原因分析 1、水文地质条件的复杂性认识不足，对水文地质条件未予查清； 叶庄矿：三个方面补给边界←一个补给方向 杨二矿：半封闭型地下水系统←开放型大水矿区 红岩矿：水源底板茅口组灰岩←顶板长兴组灰岩 2、水文地质模型概化不当，选用的水文地质参数不妥，缺乏代表性； 叶庄矿： 单孔抽水试验二次降深得 K=0.215m/d ← 三次降深抽水试验得 K=11.67m/d，增长44倍； 3、数学模型选择不当。 数学模型-水文地质模型-水文地质勘探资料 三、矿井涌水量预测的特点 矿井涌水量预测以准确地预测丰水期最大涌水量为目标； 我国矿井大多分布于基岩山区，充水条件差异悬殊，补排条件复杂，边界、结构与流态复杂，定量化难度大。 矿山井巷类型与空间分布千变万化，开采方法、速度与规模等生产条件复杂且不稳定，给矿井涌水量预测带来诸多不确定性因素。 矿井涌水量预测多为大降深，必然导致对矿区水文地质条件的严重干扰与破坏，且破坏强度难于预料与定量化。 矿井地质调查中，水文地质工作投入技术条件较差、投资少、工程控制程度低，在客观上给涌水量预测带来一定困难。 四、矿井涌水量预测步骤-3 第一步：建立水文地质(概化)模型 要求: 以条件复杂的大水矿井为例，大致分三个阶段： 第一阶段(初勘阶段)，通过初勘资料，对矿床水文地质条件概化，提出水文地质模型的“雏型”，它可作为大型抽(放)水试验设计的依据； 第二阶段(详勘阶段)，根据勘探工程提供的各种信息，特别是大型抽(放)水试验资料，完成对水文地质模型“雏型”的调整，建立水文地质模型的“校正型”； 第三阶段，在水文地质模型“校正型”的基础上，根据开采方案(即疏干工程的内边界条件)预测未来开采条件下外边界的变化规律，建立水文地质模型的“预测型”。 第二步：选择计算方法，建立相应的数学模型 常用的数学模型为： 第二节 水文地质比拟法 水文地质比拟法利用地质和水文地质条件相似、开采方法基本相同的生产矿井的排水或涌水量观测资料，来预测新建矿井的涌水量。 前提: ①新建矿井与老矿井的条件应基本相似； ②老矿井要有长期的水量观测资料，保证涌水量与各影响因素之间数学表达式的可靠程度。 一、富水系数法 富水系数：指一定时间内矿井排出的总水量Q0与同时期内的采矿量P0之比。 富水系数不仅取决于矿区的自然条件，而且还与开采条件有关，因此还要充分考虑开采方法、范围、进度等方面的相似性。 为了排除生产条件的影响，对该法作修正，采用综合平均值作为比拟依据。 二、单位涌水量比拟法 疏干面积F0和水位降深S0是矿井涌水量Q0变化的主要影响因素。根据生产矿井有关资料求得的单位涌水量q0，可作为预测类似条件下新矿井在某个开采面积F和水位降深S条件下涌水量Q的依据。 第三节 Q-S曲线外推法 根据稳定井流理论，抽水井的涌水量Q与水位降深S之间可用Q–S曲线的函数关系表示。 Q–S曲线法就是利用稳定流抽(放)水试验的资料，建立涌水量Q与水位降深S的曲线方程，然后根据试验阶段与未来开采阶段水文地质条件的相似性，把Q–S曲线外推，以预测涌水量。 要求 三次以上水位降低的抽（放）水试验 大口径、大降深，抽水规