附录 A(资料性附录)矿井涌水量评价常用方法及公式A.1 比拟法A.1.1 富水系数法(A.1)(A.2)Q = KpPKp Qip式中:Q——新矿井预计涌水量,单位为立方米(卅);K> —富(含)水系数,单位为立方米每吨(m/t);p 新矿井设计产量,单位为吨(t);Q——生产矿井年涌水量,单位为立方米(m5);P ――生产矿井年产煤量,单位为吨(t )i式中的涌水量和产煤量均是同一一定时间内的A.1.2 矿井单位涌水量比拟法(A.3)当矿井涌水量增长幅度与开采面积、水位降深呈直线比例的情况下:Q = qAS (A.4)Qiqi =ii =FiSiii(A.3)当矿井涌水量增长幅度与开采面积、水位降深不呈直线比例时式中:Q新矿井预计涌水量,单位为立方米每秒(m/s);qi——生产矿井单位涌水量,单位为每秒(s-i);F――新矿井设计开采面积,单位为平方米( 卅);S——新矿井设计水位降深,单位为米( m);Q——生产矿井总涌水量,单位为立方米每秒(m/s);Fi ――生产矿井开采面积,单位为平方米( 卅);S ——生产矿井水位降深,单位为米( m);m、n――地下水流态系数,根据两年以上生产矿井涌水量采用最小二乘法或图解法求得。
A.1.3 相关关系分析法a) 当生产矿井涌水量与两个影响因素存在直线关系时, 采用下述三元直线相关数学表示式预算新井矿井涌水量(Q :Q 二 bobix b2x2 (A.4)式中:X.、X2――影响矿井涌水量的二个因素变量;i2b.、b2――称为Q对x.、X2的回归系数在多元回归中, Q对某一自变量的回归. 2 . 2系数表示当其它自变量都固定时,该自变量变化一个单位时 Q 平均改变 的数值;bo、 b.、 b2 用最小二乘法确定o . 2 bo 二 Q-bX] -tbX? (a.5)式中:Q、Xj、X2分别为Q、X]、X2观测数据的平均数b) 其他相关方法参见相关手册或教程A.2 Q=f( s)曲线外推法Q=f(s)曲线外推法是利用抽水试验获得抽水井的涌水量Q与水位降深s之间的曲线方程,来推 算未来矿坑设计水位降深的涌水量的方法 在一些水文地质条件不易查清,边界条件又 比较复杂, 难以利用解析公式的矿区,利用此法常能获得较好的效果利用主孔流量和主孔水位降深建立的曲线方程用来外推矿坑涌水量, 应该利用群孔抽水 试验资 料,并用主孔的流量Q和适当距离的观测孔中的水位降深s所建立起来的曲线方程Q=f (s)来推算 未来矿坑的涌水量。
观测孔至主孔的距离可根据首采区的大小加以大致估算:式中:r――所选用的观测孔至主孔的距离;F――初期采区的面积,根据开采情况和井田的具体条件决定利用主孔的流量和适当距离的观测孔建立 Q=f (s)曲线方程的方法,可以在很大程度上 减少含水层的非均质性、主孔孔径及钻孔结构、抽水时主孔孔壁的附加阻力以及近主孔处可 能产生 的紊流和三维流等对曲线方程的影响,使之更符合开采时的实际情况得到Q=f (s)曲线后,应鉴别曲线类型 Q=f (s)曲线一般可分为直线型、抛物线型、指数曲线型、对数曲线型鉴别曲线类型后,再求曲线方程中的有关参数, 得出曲线方程式, 便可 推算矿坑涌水量A.3 解析法A.3.. 稳定流条件下,常用的基本公式如下:a) 大井法公式如下: .)潜水完整井:=1.366 K(2H — s) S IgR°- lg r°(A.7)2) 承压水完整井:-2.733) 承压转无压水完整井:Klg Ro—iMgSr_o_oo(A.8)Q =1.366(2 H - M )M - h2lg Ro- lg ro(A.9)b) 狭长地沟法(水平廊道法)如下:1) 潜水完整型(两侧进水):(A.10)(2 H - S ) SR2) 承压水完整型(两侧进 水):Q-bkaS(A.11)3) 承压转无压水完整型(两侧进水):Q=BK(2H 刚 M_h2c)公式(D.7)至(D.12)式中:Q矿井涌水量,单位为立方米每天(K )/d 渗透系数,单位为米每天( )m/d);H水柱高度,单位为米(m);S——水位降深,单位为米(m);B 巷道水平长度,单位为米(m)(A.12)h——动水位至底板隔水层水柱高度,’单位为米( m)含水层厚度,单位为米(m); R影响半径,单位为米(m);大井”半径,单位为米( m;F0―― “大井”影响半径,单位为米(m)A.3.2 非稳定流条件下,常用的基本公式如下:a) 潜水完整井:Q 厂2 二 K(2H s)sW4(a—t)b) 承压水完整井:Q =AT-着W(A.13)(A.14)c) 公式(D.13 )至(D.14)式中:2W(J —井函数;4atT—导水系数,单位为平方米每秒(m?/s ) ; a-导压系数,单位为平方米每秒(nVs ); t 一抽水时间,单位为秒(s)。
A.4 水均衡法水均衡法是在查明矿床开采条件的情况下, 利用直接充水含水层的补给水量和支出水量 之间的关系,根据水均衡原理,获得开采地段涌水量的方法在直接充水含水层的补给条件和补给量易于查清的情况下, 均衡法往往可以获得满意的 计算结果矿井充水含水层的收入项一般由下面几部分组成:Q——大气降水渗入补给含水层的水量,单位为立方米每天( m/d);Q2 从其它地区同一含水层中流入矿区含水层的水量,单位为立方米每天( mi/d)Q2—— iQ——从矿区内其它含水层流入充水含水层的水量,单位为立方米每天( mi/d);Q4 地表水渗入补给充水含水层的水量,单位为立方米每天( mi/d);Q4—— iQ——灌溉水、废水、人工补给水、排水流入矿区含水层的水量,单位为立方米每天(m/d) 矿井充水含水层的排泄量一般由下面几部分组成:Q' ——从含水层中蒸发消耗的水量,单位为立方米每天( mi/d );Q'――从矿区含水层流出矿区外围同一层中的水量,单位为立方米每天( m/d);Q' ——从矿区含水层流向其它含水层的水量,单位为立方米每天( mi/d )iQ'——矿区含水层排入地表水中的水量,单位为立方米每天( H7d);Q'——矿区含水层的排水和供水量,单位为立方米每天( m?/d )。
水均衡方程式的一般形式如下:a) 对于潜水含水层:A.15)f」=g Q3Q4Q5)- (QjQzQiQqQs)b) 对于承压水含水层:Q2 Q3 Q4Q5) -(Qi Q2 Q3 Q4 Q5)(A.16)式 F均衡区面积,单位为平方米(中.卩潜水含水层给水度;m);卩 承压含水层贮水系数;△ t ――均衡计算时期,单位为天(d);△h 潜水含水层水位升降,单位为米(m);承压A.5 数值法预报地下水模型的识别数值法常用的方法为有限单元法和有限差分法 可模拟地下水的疏干过程, 水位和矿井疏排水量基本步骤为确定模拟对象、建立水文地质概念模型、数值模型建立及求解、 与验 证、模型预测及结果输出、模型后续检查及模型的再设计等有限差分法和有限元法参考相关软件和资料进行。