Chapter 5 矿井涌水量预测5.ppt

* * Q－S曲线方程法的优点： 它避开了各种水文地质参数，且计算简单易行。因此在一些水文地质条件复杂的矿区，当边界条件复杂而难以建立解析公式时，常借助该法来解决矿井涌水量的预测问题。 * * 一般认为： I型曲线出现在承压含水层或潜水含水层(此时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型曲线是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，这时水位降深在一些地区与流量的平方成正比； Ⅲ、IV型曲线一般认为是在含水层规模小、补给条件差的情况下出现的，此时一定要用真正稳定的Q和S建立方程。 * * Q－S曲线方程法是以稳定井流为基础的，而在含水层规模小或补给条件差的情况下，抽(放)水是很难出现稳定状态的（非稳定流）。 涌水量曲线方程的形态不仅与含水层的介质性质、补给条件有关，而且随抽水时间的长短、抽水强度的不同而变化。 因此采用Q－S曲线方程法时，一般要求试验孔的类型符合未来的开采条件，尽量采用大口径、大降深的抽水试验，同时延长抽水时间，以使水文地质条件充分暴露，这样所建立的涌水量曲线方程才能反映未来的开采条件。 * * 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(也有人认为不应超过最大降深)，否则预测的可靠性就会降低。 Smax S推 一、解析法原理和应用条件 二、计算方法和步骤 * * 一、解析法原理和应用条件 解析法原理就是地下水动力学中稳定流、非稳定流理论，将其各种公式在矿井涌水量预计中扩展应用。 应用时，应注意公式的适用条件和矿井水文地质条件的适应性。 （一）稳定流解析法（动态平衡） （二）非稳定流解析法 * * 二、计算方法和步骤 解析法预计涌水量的步骤是： （一）先定性调查工作：简化矿井水文地质条件建立数学模型 （二）计算参数的确定 （三）水文地质参数计算 （四）计算公式的选用 计算矿井的最大涌水量和平水期的正常涌水量 * * * * 一、水均衡法 二、矿井涌水量预计的其它方法简介 一、水均衡法 水均衡法是以质量守恒为基础，研究在一定时期、一定流域范围内，地下水的收入与支出之间的数量关系，依补给量、排泄量和储存量均衡变化的方程式，求解矿井总的涌水量。 它常起辅助验证其它预计方法的作用。 * * 一、水均衡法 （一）基本原理、方法步骤和应用条件 *（二）以降水补给的露天煤矿水均衡计算 *（三）裸露岩溶区分水岭地段的矿井涌水量计算 * * 在矿井所处的水文地质单元（均衡区）中，一定时期内（均衡期）地下水的补给量ＱB大于排泄量ＱP时，地下水的储存量（ΔＱ）便会增加，地下水位上升；反之，储存量减少。按质量守恒原理，它们应满足： 通过观测确定地下水位变化值（ΔＱ）和ＱB后，从上式中解出ＱP，即可预计矿井总的涌水量（开采时Qp主要由矿井排水量构成）。 （一）基本原理、方法步骤和应用条件 * * 水均衡法预计涌水量关键是划分和选择均衡区，选取均衡期，确定均衡要素和建立均衡式。均衡区应是一个完整的流域单元，补给和排泄边界要清楚。 如山间盆地、自流盆地、自流斜地等，其地下水分水岭、隔水层、隔水断层、岩体等均可作为圈定均衡区的边界。 均衡期常取一年。均衡要素的项目和数值，主要应考虑开采情况下，影响矿井渗流场变化的因素，其次是天然因素，通过到气象站、水文站收集和观测长期动态资料测定各均衡要素的数值，然后取均衡期内的统计平均值，最后，按收支平衡原理建立均衡式。 （一）基本原理、方法步骤和应用条件 * * 一般情况下，一个地区的地下水均衡式为： 式中，Ａ ─ 均衡区含水层的分布面积，ｍ2； μ ─ 含水层的给水度或储水系数； Δｈ ─ 计算时间Δｔ内水位变化值，ｍ； A1、A2 ─ 大气降水渗入量和蒸发蒸腾量，ｍ3； B1、B2 ─ 流入和流出均衡区的地下水量，ｍ3； C1、C2 ─ 有其它含水层流入和流往其它含水层的地下水量，ｍ3； D1、D2 ─ 地表水渗入和地下水补给地表水水量，ｍ3； E1、E2 ─ 灌溉、排水渗入、人工回灌和供水、排水水量，ｍ3。 * * 对具体的矿井，式中有的均衡要素不存在，有的数值很小，可忽略不计，计算时应根据矿井具体情况建立相应的均衡式。 水均衡法主要应用于地下水的均衡项目容易确定、均衡要素数值能准确获得的矿井。 如补给和排泄条件简单的小型自流盆地； 处于分水岭地带的裸露岩溶充水矿井； 以大气降水补给为主