A. 礦井涌水量觀測方法主要有哪些
礦井涌水量觀測方法主要有哪些?
答:流速儀法、容積法、浮標法、矩形堰法
B. 礦井涌水量預測及控制
礦井涌水量的大小不僅是對煤田建設進行技術經濟評價、合理開發的重要指標,更是礦井生產設計部門制定採掘方案、確定礦井排水能力和制定疏干措施的主要依據。因此,正確地預計礦井涌水量是礦井水文地質工作的重要任務之一。
礦井涌水量預測評述
由於普遍存在的水文地質參數難於准確確定,礦井涌水量預測是礦井防治水工作中最重要也最困難的問題。目前在礦井涌水量預測方面,發展較為迅速的有限元法和人工神經網路法、灰色控制系統理論法;計算礦井涌水量使用較為廣泛的還屬解析法、水文地質比擬法、相關分析法和應用Bernoulli方程等。對這些預測方法研究分析,可以更准確地預測礦井涌水量。
1.礦井涌水量預測方法
(1)有限元法:有限元法是解地下水運動偏微分方程的主要數值方法。它具有以下特點:使用靈活的網格,便於處理曲線邊界和放稀、加密結點;生成的結點方程對所有結點都高度統一;生成的導水系數矩陣對稱、正定,便於用平方根法求解;便於處理各向異性。中國礦業大學(北京)武強教授首次將「擬三維」數值模擬與優化管理技術應用於焦作演馬庄礦,這項技術,不僅可以對不同開采水平的礦井涌水量作出預測,而且可以模擬斷層(裂隙)型煤層底板突水通道的具體空間展布位置和確定其通道的水文地質參數以及預測通道的涌水量。該方法對煤層底板突水災害的預測基本上達到了定量化的要求。
(2)人工神經網路法:以能夠同時處理眾多影響因子與條件的不準確信息問題著稱的人工神經網路(ANN)技術,在復雜水文地質條件的煤層底板突水預測上,具有獨特的優越性。控制礦井涌(突)水的主要因素有充水水源和充水通道。充水水源主要包括大氣有效降水(年降水量大小及季節性變化、降水性質與礦區地形、煤層埋藏與上覆岩層的透水性)、含水層水(含水層岩性、空隙性、含水層分布、厚度與補給條件)、地表水(地表水體性質與規模、地表水體與充水含水層間的水力聯系和地表水體與礦井開采深度的相對位置和二者間岩層的透水性關系)和老窯水等。充水通道主要包括構造斷裂帶(或喀斯特發育帶)、開采冒落導水裂隙帶、底板隔水層擾動破壞裂隙帶和人工導水通道等。將這些充水水源和充水通道作為輸入層結點的神經元,經過隱含層,輸出到輸出神經元結點上(神經元結點為礦井涌水量)。其向後傳播神經網路的預測模型如圖3-34礦井涌(突)水量預測BP網模型所示。經過對該預測模型進行多個涌水實例的訓練,此時該模型就具有了礦井涌水的知識,則該模型將可應用於實際礦井涌(突)水預測。
圖3-34 礦井涌(突)水量預測BP網模型
(3)相關分析法:相關分析法主要包括相關因素的選擇和回歸方程的建立。南方礦區涌水量多與降水量、採煤面有關,並且用相關分析法取得了較多成功的範例。而北方礦區則不然。焦作礦區是典型的北方煤礦區,降水過後20~40天,水位才逐漸回升到峰值,但涌水量因降水變化並不大。礦井涌水量與大氣降水並不密切,與巷道長度、開采面積少有關系,用相關分析法並不多,演馬庄礦用於煤層底板突水分析。演馬庄礦與斷層無直接關系的底鼓出水在煤層底板突水中佔了較大比例,對於這一類煤層底板突水若使用:Ts=P/M,可以發現Ts值隨煤層底板突水點埋深增大而增大,假設它們服從正態分布的話,非線性回歸結果表明,表達式Ts=-22.814+5.8981nH的回歸效果最佳。式中H為煤層底板突水點的埋深值,計算相關系數0.9823,數據最大誤差小於1.0%。
(4)水文地質比擬法:比擬條件是以開拓水平或鄰近的水文地質條件、開拓方式與延深水平相似為依據來預計延伸水平的涌水量。頂板水量根據焦作礦區實際情況,頂板砂岩水量隨採煤面積的增加而有所增加,採用Q2=Q1×F2/F1。Q2×F2為未知水量和要預計區面積,Q1、F1為已知水量和面積。煤層底板L8灰岩水量根據焦作礦區鑽孔抽水資料和排水試驗,涌水量與降深存在平方根關系,
(5)解析法:計算巷道豎井都有各自的計算公式,這里主要討論「大井法」。由於巷道系統面積大且形狀復雜,因此在計算涌水量時,可把復雜的巷道系統假想成一個與巷道系統面積相等的大井在工作。此時,整個巷道系統的涌水量就相當於井的涌水量,就可將垂直集水建築物的公式用於計算巷道系統的涌水量。此方法較簡單,經實踐檢驗常有較滿意的結果。因此在生產上廣為應用。焦作礦區計算L8灰岩水,採用Q=2.73KMS/1g(R0/r0),r0引用半徑,R含水層抽水時的影響半徑,R0引用影響半徑(R0=R+r0),K滲透系數,M含水層厚度,S預計降深。
(6)應用Bernoulli能量方程:噴水鑽孔法計算涌水量,據中國礦業大學在華北某礦研究,鑽孔成孔後用堰測法計算,鑽孔涌水量為544m3/h,採用
2.礦井涌水量預測中的幾個問題
正確地預計礦井涌水量至今仍是一項復雜和困難的工作,其原因是:①人們對復雜的自然條件(地質、水文地質)認識有局限性;②對開采活動引起地下水天然動態的變化認識不足;③地下水向井巷運動過程中,無論在空間上或時間上均呈現出復雜的運動形式,且在計算方法上常將自然條件理想化和簡單化,因而影響計算結果的精度。
(1)系統透徹分析水文地質條件:系統透徹分析水文地質條件,是正確預計礦井涌水量的基礎。焦作演馬庄礦1903l工作面L8灰岩煤層底板突水Qmax=4.3m3/min,略有減少達3.0m3/min左右持續了幾個月。峰值水量一定,其靜儲量一定,並且補給不足,但有一定補給量。因此,在預計該工作面下部27011工作面煤層底板突水量時,預計3.5m3/min,應該小於4.3m3/min,大於4.3m3/min的可能性不大,結果在原煤層底板突水點下部27011運輸巷再次煤層底板突水Qmax=3.7m3/min,預計結果基本正確。
(2)精心採集水文地質數據:水文地質參數的取得正確與否,是涌水量預測的關鍵。比如考慮焦作演馬庄西部韓王東部這一喀斯特水文地質單元時,二水平會襲奪一水平L8灰岩水。二二采區的K、R、r0值就應綜合考慮。應該將煤層底板突水點反求法、注水試驗、抽水試驗、幅射流等求出的K值綜合評價。同一煤層底板突水水源通道,對於抽水、注水這一相反水文地質試驗,K值相差較大;R值更應考慮到水文地質邊界條件;r0取值應該包括F3斷層以下面積,該采區的涌水量預測有待進一步驗證。
合理選擇適當的預測方法,善於利用先進的技術手段,系統透徹分析水文地質條件,精心採集水文地質參數,是正確預計礦井涌水量的前提,是搞好礦井防治水工作的基礎。
C. 涌水量的計算
為獲得准確的開采礦坑涌水量,採用解析法和相關分析法對林海鐵礦800m中段涌水量進行計算,並與實際觀測涌水量對比.兩種方法的相對誤差分別為6.0%、1.4%,證明相關分析法更為精確.
公式沒學過,有待我研究昂!
D. 礦坑及地下工程涌水量預測
礦坑(井)及地下工程涌水量是指從礦山開拓(或地下工程施工)到回採過程(或地下工程使用過程)中,單位時間內流入礦坑(或地下工程)的水量。它是評價礦床開發經濟技術條件的重要指標之一,也是制定礦山(地下工程)疏干設計、施工方法,確定生產能力和地下工程防護設施的主要依據。同時它也是劃分礦床水文地質類型、礦床水文地質復雜程度的重要指標之一,是整個礦床水文地質學的核心。由於礦井和地下工程涌水量預測的方法基本相同,因此我們下面將主要以礦坑水的預測來研究這一問題。
一、礦坑涌水量預測的基本任務
礦坑涌水量的預測,是一項極其復雜的工作,所以在礦床調查的各個階段都應按規范中提出的精度要求,認真、正確地預測出未來各種開采條件下的礦坑涌水量,其主要任務是:
(1)預測礦坑正常涌水量。系指采礦工程達到某一標高(水平或中段)時,正常狀態下相對穩定時的總涌水量,通常指平水年的涌水量。
(2)預測礦坑最大涌水量。通常是指正常狀態下開采工程在豐水年雨季的最大涌水量。對某些受暴雨控制的礦床,則應根據歷史最大暴雨強度,預測出數十年一遇的特大暴雨可能出現的礦坑涌水量。
(3)預測開拓井巷涌水量。指開拓各類井巷過程中的涌水量。
(4)預測疏干工程排水量。指在設計疏干時間內,將地下水位降至某一規定標高時的疏干排水量。
在礦床地質調查的各個階段,均以預測礦坑的正常和最大涌水量為主。
二、礦坑涌水量預測的特點
礦坑涌水量預測方法和供水勘探中的地下水資源計算方法基本類同,但兩種水量計算的目的、計算工作條件、計算方法的具體運用方面仍有許多差別。
(1)為確保枯水期的安全供水,供水資源評價一般以提供枯水期最小開采量為目的;為確保礦山的安全生產,礦坑涌水量預測則以准確提供豐水期最大礦坑涌水量為目標。
(2)大多數的礦床分布於基岩山區,地下水的補排條件、礦坑充水條件、充水層邊界條件復雜、含水介質非均質性極強,代表性水文地質參數難於選取,地下水流態和流場復雜,因此建立能夠完全模擬客觀水文地質條件的水文地質概念模型和數學模型的難度很大。
(3)礦山井巷類型與空間分布千變萬化,開采方法、開采速度與規模等生產條件復雜且不穩定,與供水工程的簡單配置和穩定的生產條件不可類比,因此這些人為因素增加了礦坑涌水量預測的不確定性與難度。
(4)礦坑疏干排水的水位降深一般都遠比供水工程的水位降深大得多,大降深必然導致區域水文地質條件的嚴重干擾、破壞與變化,這些變化又很難予以正確的預測和定量化評價,無疑給礦坑涌水量的預測增加了困難。
(5)礦床水文地質調查大多是隨礦山地質調查同時進行的,一般對水文地質工作投入的工作量有限,原始的地下水動態觀測資料缺乏,客觀上造成涌水量預測工作基礎資料的缺乏。
鑒於以上特點,礦床勘探階段的礦坑涌水量預測,實際上應屬於近似性的評價計算,其精度難以和供水勘探中的資源評價相比。為了滿足生產要求,除通過加強勘探調查、提高預測精度外,還應完善預測成果的表達形式,為設計與生產部門結合生產條件進行成果再開發提供科學依據,以提高成果的使用價值。
三、礦坑涌水量預測方法
如將礦井排水視作供水「大井」,則礦山井巷的涌水量預測即和供水水源地的資源量計算相當。因此,兩者的水量計算原理和方法基本上是相同的,地下水資源評價方法的分類,也可作為礦坑涌水量預測方法的分類。這里,我們僅就礦坑涌水量預測中常用的幾種方法運用中的特點作一簡單介紹:
(一)預測礦坑涌水量的解析法
解析法是目前礦坑涌水量預測中應用最廣泛的方法之一。利用解析法不僅可以計算礦井的涌水量,而且還能為礦井工程的疏干設計提供疏干時間、疏干區范圍和疏干水位深度等數據。運用解析法進行礦坑涌水量計算時,要正確處理以下各方面的問題:
(1)區分穩定流與非穩定流。礦山建設期內,隨著開拓井巷發展,礦井疏干漏斗將不斷擴大,此時的流場屬於非穩定流;在礦山的回採期,井巷輪廓已定,當地下水的補給量≥礦井的疏干水量時,疏幹流場則轉為穩定流狀態;當補給量<疏干水量時,疏幹流場仍維持非穩定流狀態。
(2)區分層流與紊流。當礦區進行大降深疏干時(數十到數百米),在疏干工程附近將會出現非達西流(紊流),而以外的廣大區域內仍為達西流。故直線滲透定律仍然是建立涌水量模型的理論基礎,只有在岩溶管道為主的礦區,才採用非達西流的滲流模型。
(3)區分地下水的平面流和空間流。對於揭穿含水層的完整井巷,豎井排水將產生平面輻射流。水平巷道排水主要為剖面平面流,巷道兩端為輻射流。對於復雜的巷道系統,排水初期,在統一降落漏斗形成前,在巷道系統的邊緣將呈單方向的剖面流。當排水繼續進行,形成統一降落漏斗時,流向巷道系統的地下水才過渡為近似的平面輻射流。對於非完整的井巷,據試驗研究,在非完整井巷附近,相當於1.5~2.0倍含水層厚度的平面范圍內,地下水呈空間流運動形式,以外的地區則為平面輻射流。
(4)區分潛水與承壓水。礦床開采前的天然條件下,區分潛水與承壓水是容易的。但在礦床開挖後,由於疏干降深很大,因此常常出現承壓水轉化為承壓—無壓水或無壓水的情況。在某些情況下,還可能出現礦井一側保持承壓狀態,而另一側則由承壓水轉為無壓水的狀態,計算時,必須區別對待。
(5)傾斜巷道的處理。據前蘇聯學者阿勃拉莫夫證明,巷道的傾斜對涌水量的影響不大。當巷道傾斜度>45°時,可視為豎井,當用輻射流公式計算涌水量;當巷道傾斜度<45°時,則可視為水平巷道,用剖面流的單寬流量公式計算涌水量。
(6)疏干「大井」的半徑(r0)。由於井巷系統的平面形狀極不規則,分布面積很大且經常處於變化之中,故構成了復雜的內邊界。在運用解析法計算涌水量時,可將形狀復雜的井巷系統概化為一個「大井」,把井巷系統外邊界圈定的范圍或距井巷最近的封閉等水位線圈定的范圍(F)視為該「大井」的面積,該「大井」的引用半徑(r0)為:
現代水文地質學
此外,由於「大井」的半徑(r0)較供水井的半徑大得多,因此在利用穩定井流公式計算礦井涌水時,公式中的排水影響半徑(或影響寬度),必須加上「大井」的引用半徑(r0)。
(二)預測礦坑涌水量的數值法
由於數值法應用時,不像解析法那樣受到許多條件的限制,因此它能較真實地刻畫水文地質(概化)模型的各種特徵,能夠計算復雜邊界條件、不規則形狀含水層、含水層非均質性極強、多井干擾排水、各礦井疏干水平不同和各礦開拓時間各異等復雜條件下的礦坑涌水量。用數值法預測礦坑涌水量較之運用解析法有明顯的優點,如運用得當,常能得到滿意的結果。但數值法的運用要求有大量的勘探工程量和系統的地下水動態資料系列相匹配,因此一般只能在大水岩溶充水礦床進入礦床詳查階段時使用。
關於數值法的原理、計算方法和步驟,已在本書有關章節中介紹,這里僅就礦坑涌水量計算中,數值法所能解決的問題做一介紹。
(1)數值法具有反求含水層水文地質參數(T、μ*等)、驗證邊界條件和對水文地質概念模型進行識別的功能。所謂反求參數,實際上是利用已知某些時段的初始水頭值和源匯項輸入數值模型進行反演計算,通過參數的不斷調整和計算水位與已知水位值的不斷擬合,即可求得優化的水文地質參數值及合理的參數分區。這一求參過程同時也可對邊界條件進行檢驗和提高水文地質模型的概化精度。
(2)數值法具有預測礦坑涌水量的功能。包括礦床開采期內各種水文地質條件、各種開采條件及各種設計疏干降深條件下各類井巷的正常涌水量和最大涌水量。其求解方法是:在模型識別階段後,將疏乾井巷以定水頭I類邊界處理,再根據已知的外邊界條件求得相應疏干條件下的流場,最後輸出預測井巷的涌水量、水位和時間。礦坑最大涌水量的計算,同樣是把疏乾井巷作為I類定水頭邊界處理,但一般是在穩定流場基礎上,按雨季地下水位回升速度繪出邊界及節點水頭值,即可求出雨季末期或水位回升速度最大時期某種疏乾井巷的預測最大涌水量。
(3)數值法可以模擬不同疏干方案地下水疏干過程,預報疏乾地下水位的空間分布及選擇最佳疏干方案和預報最佳(有效)疏乾量。所謂有效疏乾量是指在設計疏干時間內完成並和具體疏干工程相結合的礦坑排水數量。計算時,可通過每個疏干方案的一組疏干時間及其對應的疏干水量數據,繪制出不同疏干水平的疏乾量和疏干時間的關系曲線,然後進行技術經濟條件對比,確定出能在規定時間內達到疏干深度要求的疏乾量,即為有效疏乾量。
(4)用數值法預測礦坑涌水量時,還可反映出礦區在疏干條件下水文地質條件的變化、疏干對天然排泄點(泉)和供水水源地水量的襲奪,並作出相應的預報,或提出既能滿足礦床疏干要求又使有害環境負效應降低到最小的礦區優化供水與排水方案。
(三)用Q(涌水量)-S(水位降深)外推法預測礦坑涌水量
由於礦床開采多是按不同開采水平進行的,因此礦床疏干工作也相應按不同疏干水平進行,這就為利用涌水量(Q)-水位降深(S)方程來外推更大疏干深度時的礦坑涌水量提供了方便條件。此外,對於一些井巷比較集中的礦山,也可根據礦區勘探時的抽、放水試驗得到的Q、S數據,建立相應的Q-S曲線方程,外推礦山未來疏干降深時的礦坑涌水量。考慮到外推更大疏干降深時的地下水流態和Q-S曲線類型不會發生明顯變化,一些專家認為外推范圍不應超過抽(放)水試驗時最大水位降深的2~3倍,並應由水均衡法對外推的礦井涌水量進行驗證。由於Q-S曲線外推法避開了代表性水文地質參數難於獲取、邊界條件難於判別等計算工作中的困難,計算簡便,因此適用於水文地質條件復雜的礦區和已有多年開采歷史的礦區涌水量的計算。
(四)用相關外推法預測礦坑涌水量
預測礦坑涌水量的相關分析法和Q-S曲線外推法有其相似之處,只不過Q-S曲線法中的涌水量(Q)與水位降深(S)之間為函數關系;而相關分析法中涌水量(Q)和水位降深(S)之間則只需滿足一種近似的相關統計關系即可。在相關分析法中,預求解的涌水量一般稱因變數;影響涌水量變化的因素,如水位降深等稱自變數。利用相關法外推涌水量時,不僅水位降深可以作為自變數,諸如影響涌水量變化的降雨量、河水水位標高、礦山井巷分布面積等條件以及疏干延續時間等因素都可作為自變數參與計算。根據所掌握的資料情況,可採用一元簡單相關法或多元復相關來預測未來的礦坑涌水量。相關外推法運用的實際經驗還證明,當礦區充水岩層的富水性較好、抽水試驗降深很大而外推范圍又較小時,以及在老礦區用上一水平排水量推算下一水平的涌水量時,相關外推法的預測結果可以非常精確。
(五)用水量均衡法預測礦坑涌水量
水量均衡法的實質,就是把礦井所處均衡區內的地下水補給量作為礦床開采時的礦坑涌水量。因此水量均衡法主要適用於被隔水邊界所封閉的水文地質單元、地下水補給來源又比較單一的礦區涌水量的計算。如大氣降水為主要補給源的分水嶺裸露型充水礦床;北方岩溶區泉排型泉域內的岩溶水充水礦床;南方岩溶區地下暗河為主要充水水源的礦床;丘陵山區河谷盆地中以河水為主要充水水源的砂礦床等。
水量均衡法最大的缺陷是:不能對礦床開采後的水均衡關系作出正確的預測。因此水均衡法最好用於那些礦床開采前後,水量總的收入不會有較大變化的礦區。
由於水均衡法所預測出的是礦山井巷所獲得的最大補給量,因此該方法還能驗證其他方法所預測的涌水量的可靠程度。
(六)用水文地質比擬法預測礦坑涌水量
水文地質比擬法的基本原理是:用相似水文地質條件、已生產礦區的地下水開采資料,預測條件相似勘探區的礦坑涌水量。此方法更適用於已采礦區深部水平和外圍礦段的涌水量預測。
由於水文地質條件完全相似的礦區是少見的,再加上開采條件的差異,故比擬法只是一種近似計算方法,但從國內外運用該方法經驗來看,只要比擬關系建立得符合客觀規律,尚不失為一種准確的礦坑涌水量預測方法。根據1984~1985年我國地質礦產部礦山水文地質工程地質回訪調查組《岩溶充水礦山回訪報告選輯》(地質出版社,1986年1月)提供的統計資料,將六個礦區、12次用比擬法預測的涌水量與礦坑實際涌水量相比較,其涌水量預測的誤差率絕大多數在3.64%~30%之間。
E. 礦井涌水量預測的步驟和方法
礦井涌水量預測是一項貫穿礦床水文地質勘探全過程的工作。一個正確的預測方案的建立,是隨著對礦床水文地質條件認識的不斷深化而逐漸形成的,在一般情況下,有3個基本步驟:
2.1.2.1建立預測礦坑涌水量的水文地質模型
水文地質模型的建立有3個要點:①概化已知狀態下礦區的水文地質條件;②給出未來開采礦坑的內邊界條件;③預測未來開采條件下的外邊界條件。
由於數學模型的作用是對地質模型進行「逼真」,因此,隨著數學模型研究的迅速發展,對水文地質模型的要求越來越高。目前,對於復雜大水礦床來說,一個可行的水文地質模型的建立,必須貫穿整個勘探過程,並大致經歷3個階段。即:第一階段(初勘階段),通過初勘所獲資料,對礦床水文地質條件進行概化,提出水文地質模型的「雛型」,可作為大型抽(放)水試驗設計的依據;第二階段(詳勘階段),根據勘探工程提供的各種信息資料,特別是大型抽(放)水試驗的資料,完成對水文地質模型「雛型」的調整,建立水文地質模型的「校正型」;第三階段,在水文地質模型「校正型」的基礎上,根據開采方案(即已知疏干工程的內邊界條件)預測未來開采條件下的外邊界的變化規律,建立水文地質模型的「預測型」。
模型的預測在礦床水文地質計算中是一個高難度的工作。因為無論從含水層的內部結構到邊界條件都是待定的,尤其是礦坑涌水量計算常常要求作大降深的下推預測,這給模型的預測增加了難度。由於目前還不能對各種開采條件下含水層結構的破壞程度和參數的變化進行預測,因此,只能以水文地質模型「校正型」為依據,根據勘探工程提供的各種信息資料,在已知內邊界的條件下,預測未來開采條件下外邊界的變化規律,來建立水文地質模型的「預測型」。
由此可見,礦坑涌水量的預測問題,實際上是一個不同階段的水文地質模型的精度問題。對於一般水文地質條件(非大水)礦床,則依據各勘探階段的勘探、試驗、長期觀測資料和開采方案,建立相應精度的水文地質模型和數學模型,來完成該階段的礦坑涌水量預測。
2.1.2.2選擇計算方法
礦井涌水量的正確評價是礦井水文地質工作的重要任務。不同的礦井,礦井充水條件差別很大,影響礦井涌水量的因素變化很大。不同礦井進行的水文地質勘察精度不同,擁有的水文地質資料的詳細程度不同。因此,很難有單一的礦井涌水量預測方法直接套用。
根據不同的地質與水文地質條件,最大限度地利用礦井所擁有的相關資料,較為准確地預測礦井涌水量,需要研究和選擇不同的礦井涌水量預測方法。其中最常見的礦井涌水量預測方法有水文地質比擬法、Q-S曲線方程法、相關分析法、解析法、數值法和水均衡法等。不同的礦井涌水量預測方法都有其適用條件。針對某個具體礦井選擇什麼樣的計算方法,要視具體的水文地質條件及其所擁有的水文地質資料而定。在條件允許的情況下,對於一個礦井可採用不同的方法進行礦井涌水量預測,進而通過比較和綜合分析選擇較為准確的礦井涌水量。
2.1.2.3解數學模型,評價預測結果
應該指出,不能把數學模型的解算僅僅看作是一個單純的數學運算,而應該看作是對水文地質模型和數學模型進行全面驗證識別的過程。因此說,數學模型的解算,也是對礦床水文地質條件作進一步深化認識的過程,即從定性到定量的認識過程。
不同的預測方法,數學模型的復雜程度不同,求解的方法也不同,應根據預測方法選擇適合的解法,並對預測結果進行評價。
F. 井下水文地質觀測與編錄
第10條 對井巷揭露的水文地質現象的觀測與編錄要做到及時、完整、准確、統一、整潔,並繪制實測水文地質平剖面圖,典型地段及第一個采區應有地質攝影資料。
1)詳細觀測和描述含水層的產狀、厚度、岩性、裂隙的寬度、密度、粗糙性、方位、鑒定其力學性質、岩溶情況及含水情況。
2)細致觀測和描述岩溶的形態尺寸、發育層位、展布方向、充填物成分、充水狀況、涌水量、水溫、水質等情況,並繪制岩溶素描圖和攝製成照片。把岩溶形態及其展布方向填繪到礦井充水性圖上。
3)對隔水岩層、煤層亦應觀測其厚度、岩性、產狀、裂隙情況、滲水特徵、岩石強度,特別注意其局部軟弱面的分布、特徵。
第11條 斷裂構造的觀測與描述:
1)構造裂隙,測定其產狀、長度、寬度、數量、形態、粗糙度,測定裂隙率或裂隙密度(條/米),觀測其充填程度、充填物、地下水活動痕跡和出水情況。對1m之內裂隙條數超過5條,且切割長度超過2m的地點,應視為破碎帶,要進行詳細觀測,並填繪在充水性圖上。
2)斷層:① 凡實見斷層均需確定其產狀和落差大小,並填繪到平面圖上;② 岩巷中揭露的斷層,除用標志層判斷大小外,對落差大於2m的斷層,還要用鑽探查明其產狀和落差大小,在平面圖上要填繪斷層與煤層交面線的投影位置;③ 觀測描述時,應圍繞確定其性質、斷距和斷裂面的力學屬性來進行。觀測描述的基本內容有:① 斷層面的形態、擦痕和階步特徵,斷層面的產狀要素和擦痕的側伏角;② 斷層帶中斷裂構造岩的成分和分布特徵,斷層帶的寬度和充填,膠結程度,斷層帶的含水性和出水情況,必要時可採取定向標本,對斷裂構造岩進行岩組分析(顯微構造分析);③ 斷層兩盤煤、岩層的產狀要素,煤、岩層的層位和岩性特徵,斷層旁側的伴生和派生小構造;④ 斷層間的相互切割關系,斷層與褶皺的組合特徵;⑤ 斷層與煤厚變化的關系;⑥ 進行統一編號,填寫斷層卡片,攝制地質照片。
第12條 突水點的觀測與編錄,在發生突水後必須及時進行井下水量、水位的觀測工作,掌握水量、水位動態變化,分析、確定突水點水源和突水原因。
1)詳細觀測記錄突水時間、地點、標高、水位(或水壓)、突水前兆、礦壓顯示情況、出水口形狀方向和大小、水流出狀態、突水類型,繪制突水點素描圖,記述是否曾作預報及已採取的措施。
2)突水後及時測定涌水量、水溫、採集水樣分析、測定含砂量、觀測水色變化,突水後2 h內應對突水點附近的主要觀測孔(Q、L8、L2、O2)水位進行定時連續觀測,以確定突水水源:① 對涌水量小於5m3/min的突水點,突水後井下涌水量第1~4 h觀測一次,井上觀測孔第2~8h觀測一次,注意觀察附近老出水點的水量動態,分析判斷突水水源是否轉化,若涌水量、水位變化幅度較大時應加密觀測次數和延長觀測時間;② 對涌水量大於5m3/min的突水點,井下涌水量每1~2 h觀測一次,井上鑽孔水位第2~4 h觀測一次,同時每天至少對全礦井水位、水量進行一次全面觀測,並根據水位、水量的動態變化及其他水文地質資料,判斷突水水源是否發生轉化;③ 對涌水量大於30m3/min的突水點,在涌水量未穩定時井下涌水量每小時至少觀測一次,井上主要鑽孔水位每2h觀測一次並組織鄰近礦井或全區進行水位觀測,及時掌握地下水文動態,判斷突水水源及其轉化,突水後4h內推算出礦井(或地區)各標高段上的采空區空隙體積(各礦每年底可以統計一次采空體積表備用)和預計淹沒時間,為搶救礦井和准備撤退提供數據;④ 水位、水量穩定,水色變清後,觀測間隔時間可逐漸延長,逐漸過渡到按正常規定進行;⑤ 突水後要對全礦井(或全地區)和附近的老突水點進行觀測,發現變化較大時,應進行定時連續觀測。
3)及時填寫突水卡片,繪制突水點水量,水位動態曲線和影射范圍圖,分析預測涌水量的變化。
4)發生1m3/min以上的意外突水,應向局匯報,局派人到現場共同分析研究,礦應於7天內寫出突水報告報礦務局,地測處一式四份(局2份、煤管局1份、煤炭部1份),報告主要內容:生產概況、突水經過、水源分析、損失、教訓、處理意見,並附平剖面圖和水位,水量曲線圖。
第13條 礦井涌水量觀測:
1)每個礦井應分井口、分煤層、分水平、分采區、分泵房、分水源和主要出水點設站進行觀測,匯總。每月5、15、25 d觀測,突水後及雨季應增加觀測次數。
2)當採掘工作面接近老窯積水區或穿過與富含水層相連通的構造裂隙時,一般應每天觀測充水情況,掌握水量變化。
3)新鑿立、斜井,垂深每延深10m,觀測一次涌水量,掘鑿至新的含水層時,應在含水層的頂底板各測一次涌水量。
4)礦井涌水量的觀測,應注重觀測的連續性和精度,要採用容積法,堰測法,流速儀或其他先進的測水方法,要建立斷面規則,水流平穩的測水站,測水站要經常清理,主要測水站在測水量的同時還要觀測水尺水位,測量工具、儀表要定期校驗,減少人為誤差。
第14條 進下疏水降壓鑽孔放水,控制放水站放水,水閘門(牆)的關閉和打開、恢復礦井(或地區)的追排水等工作中的涌水量、水壓觀測,在涌水量和水壓穩定前,應每小時觀測1~2次,涌水量和水壓基本穩定後,按正常觀測要求進行。
G. 煤礦井下排水溝水量大小測試
先測量水溝橫截面,再用浮標測定水流速度,將所得數據相乘,最後減去生產用水,即得礦井涌水量
H. 礦坑涌水量預測的方法、步驟
可利用表10-1中所列的各種地下水資源評價方法進行礦坑涌水量。計算步驟如下:
1)建立符合客觀實際的水文地質模型。主要工作包括:概化已知狀態下礦區的水文地質條件,給出未來開采礦坑的內邊界條件,預測未來開采條件下的外邊界條件。
2)選擇合適的計算方法,建立正確的數學模型。目前常用的計算方法有類比外推法(水文地質比擬法、Q-S曲線法)、相關分析法、水均衡法、解析法、數值法等。
3)計算、評價預測。按要求進行有關計算評價和預測。
最後指出,實質上,如果將礦井排水視為供水「大井」在開採取水,則進入礦山井巷的預測涌水量,也就相當於對供水井或水源地進行的地下水資源可開采量的計算和評價,兩者應用的計算預測或評價方法基本上是相同的。只是因具體目的任務不同、條件不同,在應用原則、觀點和具體處理上有所區別而已。因此,本章僅就在礦坑涌水量預測中應用較多的類比外推法、解析法、水均衡法等方法在礦坑涌水量預測中的應用條件、特點和與供水有區別之處加以介紹。而其他方法(如數值法、相關分析法等),與供水水文地質基本相同,不再贅述。
I. 如何開展煤礦礦井涌水量觀測和水文地質預測預報工作
涌水量觀測方法:1 容積法 用一量水桶收集,涌水量Q=V/t ;2浮標法 用水溝在上下游截兩斷面 Q=(FL)/t,F 兩斷面平均面積 L 斷面之距 t 浮標從上游到下游的距離; 3堰測法。
J. 礦井用水量的觀測方法有哪些
你好:我可以給你一些建議,不知道專業不專業,呵呵. 採用井田周圍小煤窯生產能力和礦井涌水量資料,利用相關分析法,擬大井法計算井田正常用水量及災害用水量,從而為地方煤礦提供一種預測礦井涌水量的可行方法. 望採納,謝謝此答案由飛車專業團隊為你提供