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煤矿井下观测涌水量都有哪些方法

发布时间:2022-05-11 20:38:18

A. 矿井涌水量观测方法主要有哪些

矿井涌水量观测方法主要有哪些?
答:流速仪法、容积法、浮标法、矩形堰法

B. 矿井涌水量预测及控制

矿井涌水量的大小不仅是对煤田建设进行技术经济评价、合理开发的重要指标,更是矿井生产设计部门制定采掘方案、确定矿井排水能力和制定疏干措施的主要依据。因此,正确地预计矿井涌水量是矿井水文地质工作的重要任务之一。

矿井涌水量预测评述

由于普遍存在的水文地质参数难于准确确定,矿井涌水量预测是矿井防治水工作中最重要也最困难的问题。目前在矿井涌水量预测方面,发展较为迅速的有限元法和人工神经网络法、灰色控制系统理论法;计算矿井涌水量使用较为广泛的还属解析法、水文地质比拟法、相关分析法和应用Bernoulli方程等。对这些预测方法研究分析,可以更准确地预测矿井涌水量。

1.矿井涌水量预测方法

(1)有限元法:有限元法是解地下水运动偏微分方程的主要数值方法。它具有以下特点:使用灵活的网格,便于处理曲线边界和放稀、加密结点;生成的结点方程对所有结点都高度统一;生成的导水系数矩阵对称、正定,便于用平方根法求解;便于处理各向异性。中国矿业大学(北京)武强教授首次将“拟三维”数值模拟与优化管理技术应用于焦作演马庄矿,这项技术,不仅可以对不同开采水平的矿井涌水量作出预测,而且可以模拟断层(裂隙)型煤层底板突水通道的具体空间展布位置和确定其通道的水文地质参数以及预测通道的涌水量。该方法对煤层底板突水灾害的预测基本上达到了定量化的要求。

(2)人工神经网络法:以能够同时处理众多影响因子与条件的不准确信息问题着称的人工神经网络(ANN)技术,在复杂水文地质条件的煤层底板突水预测上,具有独特的优越性。控制矿井涌(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气有效降水(年降水量大小及季节性变化、降水性质与矿区地形、煤层埋藏与上覆岩层的透水性)、含水层水(含水层岩性、空隙性、含水层分布、厚度与补给条件)、地表水(地表水体性质与规模、地表水体与充水含水层间的水力联系和地表水体与矿井开采深度的相对位置和二者间岩层的透水性关系)和老窑水等。充水通道主要包括构造断裂带(或喀斯特发育带)、开采冒落导水裂隙带、底板隔水层扰动破坏裂隙带和人工导水通道等。将这些充水水源和充水通道作为输入层结点的神经元,经过隐含层,输出到输出神经元结点上(神经元结点为矿井涌水量)。其向后传播神经网络的预测模型如图3-34矿井涌(突)水量预测BP网模型所示。经过对该预测模型进行多个涌水实例的训练,此时该模型就具有了矿井涌水的知识,则该模型将可应用于实际矿井涌(突)水预测。

图3-34 矿井涌(突)水量预测BP网模型

(3)相关分析法:相关分析法主要包括相关因素的选择和回归方程的建立。南方矿区涌水量多与降水量、采煤面有关,并且用相关分析法取得了较多成功的范例。而北方矿区则不然。焦作矿区是典型的北方煤矿区,降水过后20~40天,水位才逐渐回升到峰值,但涌水量因降水变化并不大。矿井涌水量与大气降水并不密切,与巷道长度、开采面积少有关系,用相关分析法并不多,演马庄矿用于煤层底板突水分析。演马庄矿与断层无直接关系的底鼓出水在煤层底板突水中占了较大比例,对于这一类煤层底板突水若使用:Ts=P/M,可以发现Ts值随煤层底板突水点埋深增大而增大,假设它们服从正态分布的话,非线性回归结果表明,表达式Ts=-22.814+5.8981nH的回归效果最佳。式中H为煤层底板突水点的埋深值,计算相关系数0.9823,数据最大误差小于1.0%。

(4)水文地质比拟法:比拟条件是以开拓水平或邻近的水文地质条件、开拓方式与延深水平相似为依据来预计延伸水平的涌水量。顶板水量根据焦作矿区实际情况,顶板砂岩水量随采煤面积的增加而有所增加,采用Q2=Q1×F2/F1。Q2×F2为未知水量和要预计区面积,Q1、F1为已知水量和面积。煤层底板L8灰岩水量根据焦作矿区钻孔抽水资料和排水试验,涌水量与降深存在平方根关系,

。该方法简单易行。

(5)解析法:计算巷道竖井都有各自的计算公式,这里主要讨论“大井法”。由于巷道系统面积大且形状复杂,因此在计算涌水量时,可把复杂的巷道系统假想成一个与巷道系统面积相等的大井在工作。此时,整个巷道系统的涌水量就相当于井的涌水量,就可将垂直集水建筑物的公式用于计算巷道系统的涌水量。此方法较简单,经实践检验常有较满意的结果。因此在生产上广为应用。焦作矿区计算L8灰岩水,采用Q=2.73KMS/1g(R0/r0),r0引用半径,R含水层抽水时的影响半径,R0引用影响半径(R0=R+r0),K渗透系数,M含水层厚度,S预计降深。

(6)应用Bernoulli能量方程:喷水钻孔法计算涌水量,据中国矿业大学在华北某矿研究,钻孔成孔后用堰测法计算,钻孔涌水量为544m3/h,采用

,(Q,喷水钻孔涌水量;d,套管内径m;g,重力加速度m/s2;h,喷出高度m。)计算钻孔涌水量536m3/h,误差1.47%;煤层底板突水量大小的预测,采用

(Q,突水口的突水量;ω,突水口进水断面面积;g,重力加速度;h,突水口处的有效水头)计算九里山矿12031工作面煤层底板突水,计算煤层底板突水量与实际最大煤层底板突水量相对误差仅1.04%,计算演马庄矿12121工作面煤层底板突水,计算煤层底板突水量与实际煤层底板突水量相对误差仅5.62%。由此可见,两者均源出Bernoulli能量方程,两者的实际应用结果是可行的。

2.矿井涌水量预测中的几个问题

正确地预计矿井涌水量至今仍是一项复杂和困难的工作,其原因是:①人们对复杂的自然条件(地质、水文地质)认识有局限性;②对开采活动引起地下水天然动态的变化认识不足;③地下水向井巷运动过程中,无论在空间上或时间上均呈现出复杂的运动形式,且在计算方法上常将自然条件理想化和简单化,因而影响计算结果的精度。

(1)系统透彻分析水文地质条件:系统透彻分析水文地质条件,是正确预计矿井涌水量的基础。焦作演马庄矿1903l工作面L8灰岩煤层底板突水Qmax=4.3m3/min,略有减少达3.0m3/min左右持续了几个月。峰值水量一定,其静储量一定,并且补给不足,但有一定补给量。因此,在预计该工作面下部27011工作面煤层底板突水量时,预计3.5m3/min,应该小于4.3m3/min,大于4.3m3/min的可能性不大,结果在原煤层底板突水点下部27011运输巷再次煤层底板突水Qmax=3.7m3/min,预计结果基本正确。

(2)精心采集水文地质数据:水文地质参数的取得正确与否,是涌水量预测的关键。比如考虑焦作演马庄西部韩王东部这一喀斯特水文地质单元时,二水平会袭夺一水平L8灰岩水。二二采区的K、R、r0值就应综合考虑。应该将煤层底板突水点反求法、注水试验、抽水试验、幅射流等求出的K值综合评价。同一煤层底板突水水源通道,对于抽水、注水这一相反水文地质试验,K值相差较大;R值更应考虑到水文地质边界条件;r0取值应该包括F3断层以下面积,该采区的涌水量预测有待进一步验证。

合理选择适当的预测方法,善于利用先进的技术手段,系统透彻分析水文地质条件,精心采集水文地质参数,是正确预计矿井涌水量的前提,是搞好矿井防治水工作的基础。

C. 涌水量的计算

为获得准确的开采矿坑涌水量,采用解析法和相关分析法对林海铁矿800m中段涌水量进行计算,并与实际观测涌水量对比.两种方法的相对误差分别为6.0%、1.4%,证明相关分析法更为精确.
公式没学过,有待我研究昂!

D. 矿坑及地下工程涌水量预测

矿坑(井)及地下工程涌水量是指从矿山开拓(或地下工程施工)到回采过程(或地下工程使用过程)中,单位时间内流入矿坑(或地下工程)的水量。它是评价矿床开发经济技术条件的重要指标之一,也是制定矿山(地下工程)疏干设计、施工方法,确定生产能力和地下工程防护设施的主要依据。同时它也是划分矿床水文地质类型、矿床水文地质复杂程度的重要指标之一,是整个矿床水文地质学的核心。由于矿井和地下工程涌水量预测的方法基本相同,因此我们下面将主要以矿坑水的预测来研究这一问题。

一、矿坑涌水量预测的基本任务

矿坑涌水量的预测,是一项极其复杂的工作,所以在矿床调查的各个阶段都应按规范中提出的精度要求,认真、正确地预测出未来各种开采条件下的矿坑涌水量,其主要任务是:

(1)预测矿坑正常涌水量。系指采矿工程达到某一标高(水平或中段)时,正常状态下相对稳定时的总涌水量,通常指平水年的涌水量。

(2)预测矿坑最大涌水量。通常是指正常状态下开采工程在丰水年雨季的最大涌水量。对某些受暴雨控制的矿床,则应根据历史最大暴雨强度,预测出数十年一遇的特大暴雨可能出现的矿坑涌水量。

(3)预测开拓井巷涌水量。指开拓各类井巷过程中的涌水量。

(4)预测疏干工程排水量。指在设计疏干时间内,将地下水位降至某一规定标高时的疏干排水量。

在矿床地质调查的各个阶段,均以预测矿坑的正常和最大涌水量为主。

二、矿坑涌水量预测的特点

矿坑涌水量预测方法和供水勘探中的地下水资源计算方法基本类同,但两种水量计算的目的、计算工作条件、计算方法的具体运用方面仍有许多差别。

(1)为确保枯水期的安全供水,供水资源评价一般以提供枯水期最小开采量为目的;为确保矿山的安全生产,矿坑涌水量预测则以准确提供丰水期最大矿坑涌水量为目标。

(2)大多数的矿床分布于基岩山区,地下水的补排条件、矿坑充水条件、充水层边界条件复杂、含水介质非均质性极强,代表性水文地质参数难于选取,地下水流态和流场复杂,因此建立能够完全仿真客观水文地质条件的水文地质概念模型和数学模型的难度很大。

(3)矿山井巷类型与空间分布千变万化,开采方法、开采速度与规模等生产条件复杂且不稳定,与供水工程的简单配置和稳定的生产条件不可类比,因此这些人为因素增加了矿坑涌水量预测的不确定性与难度。

(4)矿坑疏干排水的水位降深一般都远比供水工程的水位降深大得多,大降深必然导致区域水文地质条件的严重干扰、破坏与变化,这些变化又很难予以正确的预测和定量化评价,无疑给矿坑涌水量的预测增加了困难。

(5)矿床水文地质调查大多是随矿山地质调查同时进行的,一般对水文地质工作投入的工作量有限,原始的地下水动态观测资料缺乏,客观上造成涌水量预测工作基础资料的缺乏。

鉴于以上特点,矿床勘探阶段的矿坑涌水量预测,实际上应属于近似性的评价计算,其精度难以和供水勘探中的资源评价相比。为了满足生产要求,除通过加强勘探调查、提高预测精度外,还应完善预测成果的表达形式,为设计与生产部门结合生产条件进行成果再开发提供科学依据,以提高成果的使用价值。

三、矿坑涌水量预测方法

如将矿井排水视作供水“大井”,则矿山井巷的涌水量预测即和供水水源地的资源量计算相当。因此,两者的水量计算原理和方法基本上是相同的,地下水资源评价方法的分类,也可作为矿坑涌水量预测方法的分类。这里,我们仅就矿坑涌水量预测中常用的几种方法运用中的特点作一简单介绍:

(一)预测矿坑涌水量的解析法

解析法是目前矿坑涌水量预测中应用最广泛的方法之一。利用解析法不仅可以计算矿井的涌水量,而且还能为矿井工程的疏干设计提供疏干时间、疏干区范围和疏干水位深度等数据。运用解析法进行矿坑涌水量计算时,要正确处理以下各方面的问题:

(1)区分稳定流与非稳定流。矿山建设期内,随着开拓井巷发展,矿井疏干漏斗将不断扩大,此时的流场属于非稳定流;在矿山的回采期,井巷轮廓已定,当地下水的补给量≥矿井的疏干水量时,疏干流场则转为稳定流状态;当补给量<疏干水量时,疏干流场仍维持非稳定流状态。

(2)区分层流与紊流。当矿区进行大降深疏干时(数十到数百米),在疏干工程附近将会出现非达西流(紊流),而以外的广大区域内仍为达西流。故直线渗透定律仍然是建立涌水量模型的理论基础,只有在岩溶管道为主的矿区,才采用非达西流的渗流模型。

(3)区分地下水的平面流和空间流。对于揭穿含水层的完整井巷,竖井排水将产生平面辐射流。水平巷道排水主要为剖面平面流,巷道两端为辐射流。对于复杂的巷道系统,排水初期,在统一降落漏斗形成前,在巷道系统的边缘将呈单方向的剖面流。当排水继续进行,形成统一降落漏斗时,流向巷道系统的地下水才过渡为近似的平面辐射流。对于非完整的井巷,据试验研究,在非完整井巷附近,相当于1.5~2.0倍含水层厚度的平面范围内,地下水呈空间流运动形式,以外的地区则为平面辐射流。

(4)区分潜水与承压水。矿床开采前的天然条件下,区分潜水与承压水是容易的。但在矿床开挖后,由于疏干降深很大,因此常常出现承压水转化为承压—无压水或无压水的情况。在某些情况下,还可能出现矿井一侧保持承压状态,而另一侧则由承压水转为无压水的状态,计算时,必须区别对待。

(5)倾斜巷道的处理。据前苏联学者阿勃拉莫夫证明,巷道的倾斜对涌水量的影响不大。当巷道倾斜度>45°时,可视为竖井,当用辐射流公式计算涌水量;当巷道倾斜度<45°时,则可视为水平巷道,用剖面流的单宽流量公式计算涌水量。

(6)疏干“大井”的半径(r0)。由于井巷系统的平面形状极不规则,分布面积很大且经常处于变化之中,故构成了复杂的内边界。在运用解析法计算涌水量时,可将形状复杂的井巷系统概化为一个“大井”,把井巷系统外边界圈定的范围或距井巷最近的封闭等水位线圈定的范围(F)视为该“大井”的面积,该“大井”的引用半径(r0)为:

现代水文地质学

此外,由于“大井”的半径(r0)较供水井的半径大得多,因此在利用稳定井流公式计算矿井涌水时,公式中的排水影响半径(或影响宽度),必须加上“大井”的引用半径(r0)。

(二)预测矿坑涌水量的数值法

由于数值法应用时,不像解析法那样受到许多条件的限制,因此它能较真实地刻画水文地质(概化)模型的各种特征,能够计算复杂边界条件、不规则形状含水层、含水层非均质性极强、多井干扰排水、各矿井疏干水平不同和各矿开拓时间各异等复杂条件下的矿坑涌水量。用数值法预测矿坑涌水量较之运用解析法有明显的优点,如运用得当,常能得到满意的结果。但数值法的运用要求有大量的勘探工程量和系统的地下水动态资料系列相匹配,因此一般只能在大水岩溶充水矿床进入矿床详查阶段时使用。

关于数值法的原理、计算方法和步骤,已在本书有关章节中介绍,这里仅就矿坑涌水量计算中,数值法所能解决的问题做一介绍。

(1)数值法具有反求含水层水文地质参数(T、μ*等)、验证边界条件和对水文地质概念模型进行识别的功能。所谓反求参数,实际上是利用已知某些时段的初始水头值和源汇项输入数值模型进行反演计算,通过参数的不断调整和计算水位与已知水位值的不断拟合,即可求得优化的水文地质参数值及合理的参数分区。这一求参过程同时也可对边界条件进行检验和提高水文地质模型的概化精度。

(2)数值法具有预测矿坑涌水量的功能。包括矿床开采期内各种水文地质条件、各种开采条件及各种设计疏干降深条件下各类井巷的正常涌水量和最大涌水量。其求解方法是:在模型识别阶段后,将疏干井巷以定水头I类边界处理,再根据已知的外边界条件求得相应疏干条件下的流场,最后输出预测井巷的涌水量、水位和时间。矿坑最大涌水量的计算,同样是把疏干井巷作为I类定水头边界处理,但一般是在稳定流场基础上,按雨季地下水位回升速度绘出边界及节点水头值,即可求出雨季末期或水位回升速度最大时期某种疏干井巷的预测最大涌水量。

(3)数值法可以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干方案和预报最佳(有效)疏干量。所谓有效疏干量是指在设计疏干时间内完成并和具体疏干工程相结合的矿坑排水数量。计算时,可通过每个疏干方案的一组疏干时间及其对应的疏干水量数据,绘制出不同疏干水平的疏干量和疏干时间的关系曲线,然后进行技术经济条件对比,确定出能在规定时间内达到疏干深度要求的疏干量,即为有效疏干量。

(4)用数值法预测矿坑涌水量时,还可反映出矿区在疏干条件下水文地质条件的变化、疏干对天然排泄点(泉)和供水水源地水量的袭夺,并作出相应的预报,或提出既能满足矿床疏干要求又使有害环境负效应降低到最小的矿区优化供水与排水方案。

(三)用Q(涌水量)-S(水位降深)外推法预测矿坑涌水量

由于矿床开采多是按不同开采水平进行的,因此矿床疏干工作也相应按不同疏干水平进行,这就为利用涌水量(Q)-水位降深(S)方程来外推更大疏干深度时的矿坑涌水量提供了方便条件。此外,对于一些井巷比较集中的矿山,也可根据矿区勘探时的抽、放水试验得到的Q、S数据,建立相应的Q-S曲线方程,外推矿山未来疏干降深时的矿坑涌水量。考虑到外推更大疏干降深时的地下水流态和Q-S曲线类型不会发生明显变化,一些专家认为外推范围不应超过抽(放)水试验时最大水位降深的2~3倍,并应由水均衡法对外推的矿井涌水量进行验证。由于Q-S曲线外推法避开了代表性水文地质参数难于获取、边界条件难于判别等计算工作中的困难,计算简便,因此适用于水文地质条件复杂的矿区和已有多年开采历史的矿区涌水量的计算。

(四)用相关外推法预测矿坑涌水量

预测矿坑涌水量的相关分析法和Q-S曲线外推法有其相似之处,只不过Q-S曲线法中的涌水量(Q)与水位降深(S)之间为函数关系;而相关分析法中涌水量(Q)和水位降深(S)之间则只需满足一种近似的相关统计关系即可。在相关分析法中,预求解的涌水量一般称因变量;影响涌水量变化的因素,如水位降深等称自变量。利用相关法外推涌水量时,不仅水位降深可以作为自变量,诸如影响涌水量变化的降雨量、河水水位标高、矿山井巷分布面积等条件以及疏干延续时间等因素都可作为自变量参与计算。根据所掌握的资料情况,可采用一元简单相关法或多元复相关来预测未来的矿坑涌水量。相关外推法运用的实际经验还证明,当矿区充水岩层的富水性较好、抽水试验降深很大而外推范围又较小时,以及在老矿区用上一水平排水量推算下一水平的涌水量时,相关外推法的预测结果可以非常精确。

(五)用水量均衡法预测矿坑涌水量

水量均衡法的实质,就是把矿井所处均衡区内的地下水补给量作为矿床开采时的矿坑涌水量。因此水量均衡法主要适用于被隔水边界所封闭的水文地质单元、地下水补给来源又比较单一的矿区涌水量的计算。如大气降水为主要补给源的分水岭裸露型充水矿床;北方岩溶区泉排型泉域内的岩溶水充水矿床;南方岩溶区地下暗河为主要充水水源的矿床;丘陵山区河谷盆地中以河水为主要充水水源的砂矿床等。

水量均衡法最大的缺陷是:不能对矿床开采后的水均衡关系作出正确的预测。因此水均衡法最好用于那些矿床开采前后,水量总的收入不会有较大变化的矿区。

由于水均衡法所预测出的是矿山井巷所获得的最大补给量,因此该方法还能验证其他方法所预测的涌水量的可靠程度。

(六)用水文地质比拟法预测矿坑涌水量

水文地质比拟法的基本原理是:用相似水文地质条件、已生产矿区的地下水开采资料,预测条件相似勘探区的矿坑涌水量。此方法更适用于已采矿区深部水平和外围矿段的涌水量预测。

由于水文地质条件完全相似的矿区是少见的,再加上开采条件的差异,故比拟法只是一种近似计算方法,但从国内外运用该方法经验来看,只要比拟关系建立得符合客观规律,尚不失为一种准确的矿坑涌水量预测方法。根据1984~1985年我国地质矿产部矿山水文地质工程地质回访调查组《岩溶充水矿山回访报告选辑》(地质出版社,1986年1月)提供的统计资料,将六个矿区、12次用比拟法预测的涌水量与矿坑实际涌水量相比较,其涌水量预测的误差率绝大多数在3.64%~30%之间。

E. 矿井涌水量预测的步骤和方法

矿井涌水量预测是一项贯穿矿床水文地质勘探全过程的工作。一个正确的预测方案的建立,是随着对矿床水文地质条件认识的不断深化而逐渐形成的,在一般情况下,有3个基本步骤:

2.1.2.1建立预测矿坑涌水量的水文地质模型

水文地质模型的建立有3个要点:①概化已知状态下矿区的水文地质条件;②给出未来开采矿坑的内边界条件;③预测未来开采条件下的外边界条件。

由于数学模型的作用是对地质模型进行“逼真”,因此,随着数学模型研究的迅速发展,对水文地质模型的要求越来越高。目前,对于复杂大水矿床来说,一个可行的水文地质模型的建立,必须贯穿整个勘探过程,并大致经历3个阶段。即:第一阶段(初勘阶段),通过初勘所获资料,对矿床水文地质条件进行概化,提出水文地质模型的“雏型”,可作为大型抽(放)水试验设计的依据;第二阶段(详勘阶段),根据勘探工程提供的各种信息资料,特别是大型抽(放)水试验的资料,完成对水文地质模型“雏型”的调整,建立水文地质模型的“校正型”;第三阶段,在水文地质模型“校正型”的基础上,根据开采方案(即已知疏干工程的内边界条件)预测未来开采条件下的外边界的变化规律,建立水文地质模型的“预测型”。

模型的预测在矿床水文地质计算中是一个高难度的工作。因为无论从含水层的内部结构到边界条件都是待定的,尤其是矿坑涌水量计算常常要求作大降深的下推预测,这给模型的预测增加了难度。由于目前还不能对各种开采条件下含水层结构的破坏程度和参数的变化进行预测,因此,只能以水文地质模型“校正型”为依据,根据勘探工程提供的各种信息资料,在已知内边界的条件下,预测未来开采条件下外边界的变化规律,来建立水文地质模型的“预测型”。

由此可见,矿坑涌水量的预测问题,实际上是一个不同阶段的水文地质模型的精度问题。对于一般水文地质条件(非大水)矿床,则依据各勘探阶段的勘探、试验、长期观测资料和开采方案,建立相应精度的水文地质模型和数学模型,来完成该阶段的矿坑涌水量预测。

2.1.2.2选择计算方法

矿井涌水量的正确评价是矿井水文地质工作的重要任务。不同的矿井,矿井充水条件差别很大,影响矿井涌水量的因素变化很大。不同矿井进行的水文地质勘察精度不同,拥有的水文地质资料的详细程度不同。因此,很难有单一的矿井涌水量预测方法直接套用。

根据不同的地质与水文地质条件,最大限度地利用矿井所拥有的相关资料,较为准确地预测矿井涌水量,需要研究和选择不同的矿井涌水量预测方法。其中最常见的矿井涌水量预测方法有水文地质比拟法、Q-S曲线方程法、相关分析法、解析法、数值法和水均衡法等。不同的矿井涌水量预测方法都有其适用条件。针对某个具体矿井选择什么样的计算方法,要视具体的水文地质条件及其所拥有的水文地质资料而定。在条件允许的情况下,对于一个矿井可采用不同的方法进行矿井涌水量预测,进而通过比较和综合分析选择较为准确的矿井涌水量。

2.1.2.3解数学模型,评价预测结果

应该指出,不能把数学模型的解算仅仅看作是一个单纯的数学运算,而应该看作是对水文地质模型和数学模型进行全面验证识别的过程。因此说,数学模型的解算,也是对矿床水文地质条件作进一步深化认识的过程,即从定性到定量的认识过程。

不同的预测方法,数学模型的复杂程度不同,求解的方法也不同,应根据预测方法选择适合的解法,并对预测结果进行评价。

F. 井下水文地质观测与编录

第10条 对井巷揭露的水文地质现象的观测与编录要做到及时、完整、准确、统一、整洁,并绘制实测水文地质平剖面图,典型地段及第一个采区应有地质摄影资料。

1)详细观测和描述含水层的产状、厚度、岩性、裂隙的宽度、密度、粗糙性、方位、鉴定其力学性质、岩溶情况及含水情况。

2)细致观测和描述岩溶的形态尺寸、发育层位、展布方向、充填物成分、充水状况、涌水量、水温、水质等情况,并绘制岩溶素描图和摄制成照片。把岩溶形态及其展布方向填绘到矿井充水性图上。

3)对隔水岩层、煤层亦应观测其厚度、岩性、产状、裂隙情况、渗水特征、岩石强度,特别注意其局部软弱面的分布、特征。

第11条 断裂构造的观测与描述:

1)构造裂隙,测定其产状、长度、宽度、数量、形态、粗糙度,测定裂隙率或裂隙密度(条/米),观测其充填程度、充填物、地下水活动痕迹和出水情况。对1m之内裂隙条数超过5条,且切割长度超过2m的地点,应视为破碎带,要进行详细观测,并填绘在充水性图上。

2)断层:① 凡实见断层均需确定其产状和落差大小,并填绘到平面图上;② 岩巷中揭露的断层,除用标志层判断大小外,对落差大于2m的断层,还要用钻探查明其产状和落差大小,在平面图上要填绘断层与煤层交面线的投影位置;③ 观测描述时,应围绕确定其性质、断距和断裂面的力学属性来进行。观测描述的基本内容有:① 断层面的形态、擦痕和阶步特征,断层面的产状要素和擦痕的侧伏角;② 断层带中断裂构造岩的成分和分布特征,断层带的宽度和充填,胶结程度,断层带的含水性和出水情况,必要时可采取定向标本,对断裂构造岩进行岩组分析(显微构造分析);③ 断层两盘煤、岩层的产状要素,煤、岩层的层位和岩性特征,断层旁侧的伴生和派生小构造;④ 断层间的相互切割关系,断层与褶皱的组合特征;⑤ 断层与煤厚变化的关系;⑥ 进行统一编号,填写断层卡片,摄制地质照片。

第12条 突水点的观测与编录,在发生突水后必须及时进行井下水量、水位的观测工作,掌握水量、水位动态变化,分析、确定突水点水源和突水原因。

1)详细观测记录突水时间、地点、标高、水位(或水压)、突水前兆、矿压显示情况、出水口形状方向和大小、水流出状态、突水类型,绘制突水点素描图,记述是否曾作预报及已采取的措施。

2)突水后及时测定涌水量、水温、采集水样分析、测定含砂量、观测水色变化,突水后2 h内应对突水点附近的主要观测孔(Q、L8、L2、O2)水位进行定时连续观测,以确定突水水源:① 对涌水量小于5m3/min的突水点,突水后井下涌水量第1~4 h观测一次,井上观测孔第2~8h观测一次,注意观察附近老出水点的水量动态,分析判断突水水源是否转化,若涌水量、水位变化幅度较大时应加密观测次数和延长观测时间;② 对涌水量大于5m3/min的突水点,井下涌水量每1~2 h观测一次,井上钻孔水位第2~4 h观测一次,同时每天至少对全矿井水位、水量进行一次全面观测,并根据水位、水量的动态变化及其他水文地质资料,判断突水水源是否发生转化;③ 对涌水量大于30m3/min的突水点,在涌水量未稳定时井下涌水量每小时至少观测一次,井上主要钻孔水位每2h观测一次并组织邻近矿井或全区进行水位观测,及时掌握地下水文动态,判断突水水源及其转化,突水后4h内推算出矿井(或地区)各标高段上的采空区空隙体积(各矿每年底可以统计一次采空体积表备用)和预计淹没时间,为抢救矿井和准备撤退提供数据;④ 水位、水量稳定,水色变清后,观测间隔时间可逐渐延长,逐渐过渡到按正常规定进行;⑤ 突水后要对全矿井(或全地区)和附近的老突水点进行观测,发现变化较大时,应进行定时连续观测。

3)及时填写突水卡片,绘制突水点水量,水位动态曲线和影射范围图,分析预测涌水量的变化。

4)发生1m3/min以上的意外突水,应向局汇报,局派人到现场共同分析研究,矿应于7天内写出突水报告报矿务局,地测处一式四份(局2份、煤管局1份、煤炭部1份),报告主要内容:生产概况、突水经过、水源分析、损失、教训、处理意见,并附平剖面图和水位,水量曲线图。

第13条 矿井涌水量观测:

1)每个矿井应分井口、分煤层、分水平、分采区、分泵房、分水源和主要出水点设站进行观测,汇总。每月5、15、25 d观测,突水后及雨季应增加观测次数。

2)当采掘工作面接近老窑积水区或穿过与富含水层相连通的构造裂隙时,一般应每天观测充水情况,掌握水量变化。

3)新凿立、斜井,垂深每延深10m,观测一次涌水量,掘凿至新的含水层时,应在含水层的顶底板各测一次涌水量。

4)矿井涌水量的观测,应注重观测的连续性和精度,要采用容积法,堰测法,流速仪或其他先进的测水方法,要建立断面规则,水流平稳的测水站,测水站要经常清理,主要测水站在测水量的同时还要观测水尺水位,测量工具、仪表要定期校验,减少人为误差。

第14条 进下疏水降压钻孔放水,控制放水站放水,水闸门(墙)的关闭和打开、恢复矿井(或地区)的追排水等工作中的涌水量、水压观测,在涌水量和水压稳定前,应每小时观测1~2次,涌水量和水压基本稳定后,按正常观测要求进行。

G. 煤矿井下排水沟水量大小测试

先测量水沟横截面,再用浮标测定水流速度,将所得数据相乘,最后减去生产用水,即得矿井涌水量

H. 矿坑涌水量预测的方法、步骤

可利用表10-1中所列的各种地下水资源评价方法进行矿坑涌水量。计算步骤如下:

1)建立符合客观实际的水文地质模型。主要工作包括:概化已知状态下矿区的水文地质条件,给出未来开采矿坑的内边界条件,预测未来开采条件下的外边界条件。

2)选择合适的计算方法,建立正确的数学模型。目前常用的计算方法有类比外推法(水文地质比拟法、Q-S曲线法)、相关分析法、水均衡法、解析法、数值法等。

3)计算、评价预测。按要求进行有关计算评价和预测。

最后指出,实质上,如果将矿井排水视为供水“大井”在开采取水,则进入矿山井巷的预测涌水量,也就相当于对供水井或水源地进行的地下水资源可开采量的计算和评价,两者应用的计算预测或评价方法基本上是相同的。只是因具体目的任务不同、条件不同,在应用原则、观点和具体处理上有所区别而已。因此,本章仅就在矿坑涌水量预测中应用较多的类比外推法、解析法、水均衡法等方法在矿坑涌水量预测中的应用条件、特点和与供水有区别之处加以介绍。而其他方法(如数值法、相关分析法等),与供水水文地质基本相同,不再赘述。

I. 如何开展煤矿矿井涌水量观测和水文地质预测预报工作

涌水量观测方法:1 容积法 用一量水桶收集,涌水量Q=V/t ;2浮标法 用水沟在上下游截两断面 Q=(FL)/t,F 两断面平均面积 L 断面之距 t 浮标从上游到下游的距离; 3堰测法。

J. 矿井用水量的观测方法有哪些

你好:我可以给你一些建议,不知道专业不专业,呵呵. 采用井田周围小煤窑生产能力和矿井涌水量资料,利用相关分析法,拟大井法计算井田正常用水量及灾害用水量,从而为地方煤矿提供一种预测矿井涌水量的可行方法. 望采纳,谢谢此答案由飞车专业团队为你提供

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