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1、第五章礦井涌水量預測礦井涌水量:是礦井建設和生產中單位時間內通過各種途徑流入礦井的水量。意義:它是對煤田進行水文地質條件復雜程度評價、技術經濟評價、合理開發(fā)的重要指標,是設計和生產部門制訂采掘方案,確定排水能力和防治措施的重要依據。在煤勘和礦建生產中重大意義。2021/7/612021/7/62包括:礦井正常涌水量:開采系統(tǒng)達到某一標高時,正常狀態(tài)下保持相對穩(wěn)定時的總涌水量,通常指平水年的涌水量;礦井最大涌水量:正常狀態(tài)下開采系統(tǒng)在豐水年雨季時的最大涌水量;開拓井巷涌水量:井筒(立、斜井)和巷道(平硐、平巷、斜巷、石門)在開拓過程中的涌水量‘疏干工程的排水量
2、:在規(guī)定的疏干時間內,將水位降到某一規(guī)定標高時所需的疏干排水強度;礦井突水量:礦井采掘過程中在某些因素的作用下,含水層(體)中地下水突破隔水層而突然進入開采系統(tǒng)的水量,往往是正常涌水量的整數倍或數十倍。2021/7/63回顧:礦井涌水量觀測1.礦井涌水量觀測站(點)的布設原則礦井涌水量觀測站點分:固定站點和臨時站2種。一般情況下,礦井的每一開采水平,每一水平的不同開采翼不同開采層,疏干石門或水文地質條件復雜的開采區(qū)域,長期涌水的突水點,放水孔等重要的水點,都要設立固定站,對井下涌水量進行長期測定。采掘工作面的探放水鉆孔,一般出水點,井筒新揭露的含水層等,通常
3、都設置臨時站測定涌水量。2021/7/642.礦井涌水量觀測站點位置的選擇重要涌水點附近、水文地質條件復雜區(qū)域、排水井的下游、疏干石門水溝的出口處或各主要含水層水溝的下游、不同開采翼大巷水溝入水倉等,都是設站點的位置。3.礦井涌水量觀測工作(1)對井下新揭露的突水點、探放水鉆孔,在涌水量尚未穩(wěn)定和尚未掌握其變化規(guī)律前,觀測時間間隔要短。(2)各固定站的觀測間隔時間應根據各礦井的水文地質條件確定。(3)礦井涌水量觀測一般應分礦井水平設站觀測,每月觀測1-3次,雨季觀測次數應適當增加。2021/7/653.礦井涌水量觀測工作(4)當采掘工作面上方影響范圍內有地表
4、水體、富含水層、穿過構造斷裂帶或接近老窯積水區(qū)時,應每天觀測。(5)新鑿立井、斜井,垂深每延伸10m,觀測一次涌水量;掘至新的含水層時,也應觀測(6)涌水量的觀測的觀測,應注重觀測的連續(xù)性和精度,(7)井下疏水降壓鉆孔涌水量、水壓觀測。在涌水量、水壓穩(wěn)定前,應每小時觀測1-2次,涌水量、水壓基本穩(wěn)定后,按正常觀測要求進行。精查:預計礦井總涌水量、首采區(qū)及第一水平的正常和最大涌水量;建井預計井筒、開拓巷道的涌水量;生產階段:進行開采水平、采區(qū)、巷道和礦井總涌水量的計算,在有條件時,還應對有可能突水的地段進行突水量預計。2021/7/66預計不但工作量大、復雜,
5、而且還不易準確預計。在70年代末期,地質部聯(lián)合冶金部、煤炭部各地質局和有關院校等二十多個單位對55個大水巖溶礦床進行了調查,初步總結出預計涌水量和實際涌水量相比,誤差小于30%的占10%,誤差大于50%的占80%。其中,河南平頂山煤礦精查報告對-80水平的涌水量預計為14544m3/d,而開采后實測涌水量為960m3/d,誤差達1415%。預測涌水量,制定防治水方案:1、大了:安全,但工程量大2、小了:費用低,但不安全2021/7/67預計誤差較大的原因:①水文地質條件未查清:水文地質條件的合理分析是正確預測涌水量的基礎,如未查清,則判斷錯誤,結論不符;②選
6、取參數缺乏代表性:隨著開掘活動的影響,水文地質參數發(fā)生改變,后期評價采用前期參數,缺乏代表性;③數學模型選擇不當:選擇的數學模型必須以水文地質模型為依據,水文地質條件未查明,導致模型選擇不當;礦井涌水量預計必須遵循三原則:查明條件、選用代表性的水文地質參數、選擇正確的數學模型。涌水量預計步驟之一(兩建一解模型)(1)查清條件,建立礦井水文地質模型。首先查明自然條件下水文地質單元(或工作區(qū))的特征,如查清主要充水含水層的均質性,邊界條件,含水層厚度、范圍,補給、徑流、排泄條件,動態(tài)變化和靜止水頭分布、水力坡度等,常繪綜合水文地質圖和各種圖表來體現(xiàn)與檢驗;然后,
7、根據開采方案,概化邊界條件,充水因素和水動力特征(如層流、紊流、平面流、空間流、穩(wěn)定非穩(wěn)定流等),建立礦井水文地質模型。(2)確定合適的計算方法,建立數學模型(3)解算數學模型和評價預測結果2021/7/68第一節(jié)水文地質比擬法第二節(jié)回歸分析法第三節(jié)涌水量曲線方程法第四節(jié)解析法第五節(jié)水均衡法及其它方法簡介2021/7/69礦井涌水量預計方法第一節(jié)水文地質比擬法2021/7/610水文地質比擬法是利用地質和水文地質條件相似、開采方法基本相同的生產礦井(采區(qū)或工作面)的排水或涌水量觀測資料,來預測新建礦井的涌水量。該法的應用前提是新建礦井(采區(qū)或工作面)與老礦井
8、(采區(qū)或工作面)的條件應基本相似,老礦井要有長期的水