8第七章煤矿涌水量预测.ppt

目前矿井涌水量预测方法多种多样，大体上可以将它们分为确定性分析方法和不确定性(随机)分析方法两类。以上介绍的各种方法原理不同，结果表示方式不一，各有其优缺点和最佳应用环境。因而，实际工程中，应根据矿井的具体特点，最好能同时应用多种方法进行综合分析、验证，力求得出一个更加客观、可靠、合理的评价结果。 矿区构造条件复杂，水文网纵横切割，使矿区边界条件形态不规则，相当复杂，为了获得理想的解析解，需要对此进行概化。 1、边界进水类型 根据解析法的要求，边界进水类型可以分为以下两种： 隔水边界：指含水层与弱透水层、隔水层或隔水断层间的界线。 在自然界中，由于绝对的隔水层是不存在的，因此常用相对隔水层的概念，即将弱透水或局部透水局部富水的岩层（这些岩层与该区含水层相比都弱得多），均作为相对隔水层处理。 1、边界进水类型 供水边界：理论上的供水边界指具有无限补给的定水头边界轮廓线，如含水层与地表水体（具有强烈水力联系）的接触线。此外，一些强含水层也可成为弱含水层的定水头供水边界。 上述边界性质不是一成不变的。 2、边界形态 解析法要求将不规则的边界形态，简化为一些理想化的几何图形，如半无限直线边界、直交边界、斜交边界、平等边界。 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。 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 式中：M为含水层厚度，m R为补给半径（影响半径），m r为抽水孔至观测孔的距离，m 在该区域测得的水位降深值代入裘布衣公式，才能求得真实的K值。 1、渗透系数值的确定 复杂多变的地质体是很难符合上述要求的，因此，在煤矿涌水量计算时，通常采用以下两种方法利用抽水试验获得的K值。 ①加权平均法 分以下三种情况： a）当垂直方向渗透性有变化时，如彼此之间有水力联系的几个透水性不同的砂层、砾石层或坚硬裂隙地层等，采用以下加权平均法 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： 式中： Ai——某块段的面积，m2 1、渗透系数值的确定 ②流场分析法 它是利用抽（放）水资料绘制等水位线图，然后根据流场特征，采用闭合等值线法及辐射流法计算渗透系数。 A）闭合等值线法 根据达西定律， 式中 L1,L2——任意两条闭合等值线的长度，m Δr——两条闭合等值线的平均距离，m Δh——两条闭合等值线的水位差，m 1、渗透系数值的确定 ②流场分析法 b）辐射流法 采用下式计算： 式中 b1，b2——分别为辐射状上下游断面上的宽度，m； h1，h2——分别为上下游断面隔水底板上的水头高度，m； L——b1，b2断面之间的距离，m 2、含水层厚度值的确定 通常含水层的厚度是依据钻孔简易水文地质观测、物探油井和抽水试验的成果分析确定的。 对于岩溶充水矿井，特别是巨厚层岩溶含水层充水的矿井， 确定其厚度时，必须根据岩溶的发育规律及其富水性变化，划分出强弱含水带，决不能把整个岩溶地层的厚度作为含水层的厚度。 计算时，分别计算各区含水层的平均厚度，最后加权平均，求得矿区含水层的总体平均厚度。 式中：MCP(HCP)——承压水（或潜水）含水层总 体平均厚度，m Ai——某一计算区的面积，m2 Mi(Hi)——承压水（或潜水）含水层的厚度，m 3、引用半径和巷道系统面积的确定 在预测巷道系统和露天采矿场的涌水量时，常把矿井的形状复杂的巷道系统（或露天采矿场的轮廓）所包围的面积，看作以r0为半径的圆形大井的面积。R0称为引用半径。由于矿井四周边界所包围面积的形状均不相同，下表罗列了几种几何形状及其r0的表达式。 巷道系统面积的确定，是用巷道系统、采区所占的水平投影面积；用设计巷道所包围地段的面积；用靠排水巷道最近一条封闭等水位（水压）线所圈定的面积。 4、影响半径和引用影响半径的确定 1）影响半径的确定 影响半径的确定方法很多，可采用裘布依公式、经验公式、抽水试