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矿井水文地质常用计算公式
目 录
一、突水系数公式: 1
二、底板安全隔水层厚度(斯列沙辽夫公式): 2
三、防水煤柱经验公式: 2
四、老空积水量估算公式: 3
五、明渠稳定均匀流计算公式: 4
六、矿井排水能力计算公式: 4
㈠矿井正常排水能力计算: 4
㈡抢险排水能力计算: 5
㈢排水扬程的计算: 5
㈣排水管径计算: 5
㈤排水时间计算: 6
㈥水仓容量: 6
七、矿井涌水量计算: 6
八、矿井水文点流量测定计算方法: 7
㈠容积法: 7
㈡淹没法: 7
㈢浮标法: 7
㈣堰测法: 7
九、浆液注入量预算公式: 8
十、常用注浆材料计算公式及参数: 9
㈠ 普通水泥主要性质: 9
㈡ 水泥浆配制公式: 9
㈢ 水玻璃浓度 10
㈣ 粘土浆主要参数: 10
十一、钻探常用计算公式: 10
十二、单孔出水量估算公式: 11
十三、注浆压力计算公式: 11
十三、冒落带导水裂隙带最大高度经验公式表 12
十四、煤层底板破坏深度计算公式 12
十五、巷道洞室围岩塑性破坏圈厚度计算 14
一、突水系数公式:
㈠定义:每米有效隔水层厚度所能承受的最大水压值。
㈡公式:Ts=P/(M-Cp-Dg)
式中:Ts—突水系数(MPa/m);
P—隔水层承受的水压(MPa);
M—底板隔水层厚度(m)))/4Kp
或H=2Kpt2/L2+rt
式中t—底板安全隔水层厚度(m);
L—采掘工作面底板最大宽度(m);
r—隔水层岩石的容重(t/m3);
Kp—隔水层岩石的抗张强度(t/m2);
H—隔水层底板承受的水头压力(t/m2)。
㈡公式主要用途:
可用来计算安全隔水层t,临界水头压力H,掘进迎头或条采安全宽度及工作面最大安全控顶距。
㈢公式存在的问题:
1.底板受力变形不完全符合梁受力变化理论;
2.理论以静力平衡为基础,未充分考虑矿山压力、动水压力等应力的作用。
㈣公式参数取值依据:
r—隔水层岩石的容重,取2.5~3.0t/m3。
H—隔水层底板承受的水头压力,此处为计算至含水层顶面的水头高度。
Kp—肥城矿区一般取4.26~10 t/m2。
三、防水煤柱经验公式:
㈠公式:L
式中:L—煤柱留设宽度(m);
K—安全系数(一般取2~5);
M—煤层厚度或采高(m);
P—水头压力(t/m2);
Kp—煤的抗张强度(t/m2)。
㈡公式主要用途:
1.含水或导水断层防隔水煤柱的留设。
2.在水淹区下或老窑积水区下同一煤层中开采煤柱留设。
3.以断层为界的井田防隔水煤柱的留设。
4.探放水超前距的计算。
㈢主要参数取值依据:
Kp取值依据:肥城矿区在设计太原群系煤柱留设时Kp取1.0 t/m2。
四、老空积水量估算公式:
㈠公式:
Q积=∑Q采+∑Q巷
Q采=KMF/cosa=KMBh/sina
Q巷=WLK
式中:Q积—相互连通的各积水区总积水量(m3);
∑Q采—有水力联系采空区积水量之和(m3);
∑Q巷—与采空区有联系的各种巷道积水量之和(m3);
K—充水系数:采空区一般用0.25~0.5,煤巷充水系数一般取0.5~0.8,岩巷取0.8~1.0;
M—采空区的平均采高或煤厚(m);
F—采空积水区的水平投影面积(m2);
a—煤层倾角;
W—积水巷道原有断面(m2);
L—不同断面巷道长度(m);
B—老空走向长度(m);
h—老空水头高度(m)。
㈡主要用途:
1.计算老空积水量。
2.计算涌水后淹井(巷)时间。
㈢主要取参依据:
采空区充水系数K与采煤方法、回采率、煤层倾角、顶底板岩性及其碎胀程度,采后间隔时间诸因素有关;而巷道充水系数则根据煤(岩)巷和成巷时间不同及维修状况而定。因此,须逐块逐条地选定充水系数,这是积水量预计的关键。以走向长壁采煤法为主,新老区平均,10年前充水系数为0.20,10年内充水系数0.25~0.40。
五、明渠稳定均匀流计算公式:
㈠公式Q= ωc
式中 n—粗糙系数;
ω—过水断面积(m2);
R—水力半径(m);
R=ω/X
X—湿周(米),过水断面水流和河床(或水沟)接触部分的周长;
i—水力坡度(均匀流时和底坡相等)。
㈡公式主要用途:
1.计算洪水流量,水沟过流量。
2.计算水渠、水沟设计尺寸。
㈢主要取参依据:
粗糙系数n可参照人工河床糙率表取值。见《矿井地质工作手册》P469页。井下水沟水泥砂浆护面n取0.013;干砌块n取0.02~0.025。
六、矿井排水能力计算公式:
矿井排水能力按照《煤矿防治水工作条例》第21条规定设计和计算。
㈠矿井正常排水能
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