第五章--矿井涌水量预测.ppt

* 2021/3/26 二、数值法预测可解决的问题 可反求水文地质参数、验证边界条件和进行水文地质概化模型的识别。 可预测开采期内各种水文地质条件、各种开采条件及各种设计降深条件下的各类井巷的涌水量和最大涌水量。 模拟不同疏干方案地下水疏干过程,预报疏干地下水位的空间分布及选择最佳疏方案,预报最佳(有效)疏干量。 用数值法预测矿坑涌水量时，可反映出预报区在疏干条件下各种水文地质条件的变化、疏干对天然排泄点和供水源地水量的袭夺，并作出相应的预报。 * 2021/3/26 FEFLOW数值方法预测涌水量 1、水文地质概念模型 根据第四系下组含水层的水文地质条件,可将其概化为均质、各向同性的三维承压含水层。由于下组含水层在33上02辅助工作面开采过程中主要接受侧向补给,矿区总的补给量无具体资料可查，现假定为第一类定水头补给边界，水位标高+8.5m。 根据开采经验，为防止导水裂隙带向上导通第四系下组含水层，需将33上02工作面中上覆基岩厚度多小于65m的部分含水层疏干。因此，该范围内含水层水位标高降至-56.5m，即为定水头内边界。计算区为以要疏干的部分工作面为中心，将大井法的影响半径外扩，为1000m×1000m的正方形模拟范围。 * 2021/3/26 2、数学模型 根据水文地质概念模型,假设第四系下组含水层水流为三维承压非稳定流,其数学模型为: 3 、模型参数 ⑴ 水文地质参数:由于资料有限,渗透系数近似取0.03m/d。 ⑵ 单元剖分:对计算区进行三角单元剖分,共3126个三角单元，3086个节点。 * 2021/3/26 ⑶ 三维定义:假设下组含水层为等厚承压含水层,厚度10m。 ⑷ 初始条件:根据已有的观测资料,假定初始水位标高为+8.5m。 ⑸ 边界条件：一是定水头补给外边界，水位标高为+8.5m;二是定水头补给内边界，水位标高为-56.5m。 * 2021/3/26 4、涌水量预测 运行FEFLOW数值模拟软件,得到的33上02工作面涌水量随时间的变化过程为:第一天涌水量最大为29.9m3/h ,第三天为18.6m3/h，第六天降至13.8m3/h，随后逐步减小，最后趋于稳定值4.5m3/h。 * 2021/3/26 本章结束,谢谢合作! * 2021/3/26 ②抛物线型 ③幂曲线型 ④对数曲线型 ①直线型 将参数a,b及设计的水位降深S设计值代入原方程,即可外推钻孔涌水量。 ⑵ 最小二乘法:当精度要求较高时采用 * 2021/3/26 4、井径换算 由于抽水试验的钻孔孔径远小于井筒直径,为消除井径的影响,所以在预测井筒涌水量时需进行井径换算。 对数关系 平方根关系 * 2021/3/26 实践表明,井径对涌水量的影响一般比对数关系大,比平方根关系小。因而提出用二次或二次以上不同井径的抽水试验资料，建立由井径d换算涌水量的经验公式如下: 式中,参数m和n可用最小二乘法求出。 * 2021/3/26 Q－S曲线法的优点: ⑴避开了各种水文地质参数; ⑵计算简单易行; ⑶适用:水文地质条件复杂,边界条件复杂而难以建立解析公式的矿区。 如:广东某金属矿区,曾用Q-S曲线法预测＋50m水平的涌水量为14450m3／d,与巷道放水外推的数值(14000m3／d)接近，而用解析法预测的结果(12608m3／d)则偏小12％。 * 2021/3/26 一般认识: I型曲线,出现在承压含水层或潜水含水层(水位降深与含水层厚度相比应很小)中,地下水呈层流状态; Ⅱ型曲线，在富水性强的含水层中强烈抽水、地下水在水井附近或强径流通道附近发生紊流的情况下出现的，水位降深在一些地区与流量的平方成正比; Ⅲ、IV型曲线，在含水层规模小、补给条件差的情况下出现的，一定要用真正稳定的Q和S建立方程。 * 2021/3/26 注意: 1、采用Q－S曲线法时,试验孔符合未来的开采条件,尽量采用大口径、大降深的抽水试验，长时间抽水，充分暴露水文地质条件，方能反映未来的开采条件。 2、 Q－S曲线方程法在作外推预测时,推断的范围一般不应超过抽水试验最大降深的2～3倍,否则预测的可靠性会降低。 S试 S推 S总 2021/3/26 * 第四节 水均衡法 * 2021/3/26 一、应用条件: 位于分水岭地段的裸露型充水矿床, 主要接受大气降水的补给。 水文地质特征: 含水层厚度较薄,水位埋藏深、变幅大、升降迅速; 地层透水能力强，蓄水能力弱; 抽水试验条件困难，常无效果； 地下水动态与降雨直