1、第四章第四章礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) v礦井在建設(shè)開采過程中，單位時(shí)間內(nèi)不同水源的礦井在建設(shè)開采過程中，單位時(shí)間內(nèi)不同水源的水通過不同途徑流入礦井的水量。水通過不同途徑流入礦井的水量。v 礦井涌水量的礦井涌水量的大小大小及其在礦井三維空間的及其在礦井三維空間的分布分布情情況是確定水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度的重要指標(biāo)之一。況是確定水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度的重要指標(biāo)之一。礦井涌水量的詳細(xì)劃分和區(qū)別對(duì)于正確設(shè)計(jì)礦井礦井涌水量的詳細(xì)劃分和區(qū)別對(duì)于正確設(shè)計(jì)礦井防排水系統(tǒng)和選擇防治水措施具有重要意義。防排水系統(tǒng)和選擇防治水措施具有重要意義。礦井涌礦井涌水量水量v1、按其性質(zhì)分

2、為：礦井正常涌水量、礦井最按其性質(zhì)分為：礦井正常涌水量、礦井最大涌水量、礦井災(zāi)害涌水量大涌水量、礦井災(zāi)害涌水量 v2、根據(jù)礦井涌水量在礦井中分布位置的不同，、根據(jù)礦井涌水量在礦井中分布位置的不同，將其分為：井筒涌水量、水平涌水量、采區(qū)涌水將其分為：井筒涌水量、水平涌水量、采區(qū)涌水量、工作面涌水量和全礦井涌水量。量、工作面涌水量和全礦井涌水量。 礦井涌水礦井涌水量分類量分類一、礦井涌水的基本概念一、礦井涌水的基本概念第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水基本概念礦井涌水基本概念v指開采系統(tǒng)達(dá)到某一標(biāo)高（水平或中段）指開采系統(tǒng)達(dá)到某一標(biāo)高（水平或中段）時(shí)，正常狀態(tài)下保持相對(duì)

3、穩(wěn)定時(shí)的涌水量，時(shí)，正常狀態(tài)下保持相對(duì)穩(wěn)定時(shí)的涌水量，通常是指平水年的涌水量。通常是指平水年的涌水量。 礦井正常礦井正常涌水量涌水量 礦井最大礦井最大涌水量涌水量礦井災(zāi)害礦井災(zāi)害涌水量涌水量v指正常狀態(tài)下開采系統(tǒng)在豐水年雨季的最指正常狀態(tài)下開采系統(tǒng)在豐水年雨季的最大涌水量，礦井最大涌水量就有個(gè)大涌水量，礦井最大涌水量就有個(gè)多少年一多少年一遇遇的時(shí)間概念。的時(shí)間概念。v實(shí)際上是礦井在不可預(yù)知的充水條件發(fā)生實(shí)際上是礦井在不可預(yù)知的充水條件發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的涌水量。從理論上講，礦井災(zāi)害時(shí)所產(chǎn)生的涌水量。從理論上講，礦井災(zāi)害涌水量是涌水量是不可預(yù)知不可預(yù)知的，是無(wú)法通過預(yù)測(cè)計(jì)算的，是無(wú)法通過預(yù)測(cè)計(jì)算所能獲

4、得的礦井涌水量。所能獲得的礦井涌水量。 Q=uA式中：式中：u-過水通道中水的流速過水通道中水的流速 A-過水通道斷面積過水通道斷面積水流量的基本水流量的基本計(jì)算公式為：計(jì)算公式為：第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水基本概念礦井涌水基本概念 礦井涌水量預(yù)測(cè)雖然在地質(zhì)勘探中占有重要位置，但礦井涌水量預(yù)測(cè)雖然在地質(zhì)勘探中占有重要位置，但至今對(duì)它的研究還很不夠，仍處于近似計(jì)算的水平。至今對(duì)它的研究還很不夠，仍處于近似計(jì)算的水平。 二、礦井涌水量預(yù)測(cè)的基本原則和基本理論二、礦井涌水量預(yù)測(cè)的基本原則和基本理論（一）礦井涌水量預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的原因（一）礦井涌水量預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的原因q水文地

5、質(zhì)參數(shù)缺乏代表性：滲透系數(shù)等。q數(shù)學(xué)模型選擇不當(dāng)：取決于水文地質(zhì)模型、勘探方法及勘探工程控制程度。q水文地質(zhì)條件未查清：地下水補(bǔ)給區(qū)第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水基本原則礦井涌水基本原則（二）礦井涌水量預(yù)測(cè)的基本理論（二）礦井涌水量預(yù)測(cè)的基本理論二、礦井涌水量預(yù)測(cè)的基本原則和基本理論二、礦井涌水量預(yù)測(cè)的基本原則和基本理論1. 1. DarcyDarcy定律定律 式中：式中： Q流量；流量； A過水通道斷面積；過水通道斷面積； h h1 1上游的測(cè)壓水頭；上游的測(cè)壓水頭； h2下游的測(cè)壓水頭；下游的測(cè)壓水頭； L水流經(jīng)的砂柱長(zhǎng)度；水流經(jīng)的砂柱長(zhǎng)度； K比例系數(shù)。比

6、例系數(shù)。 地下水的運(yùn)動(dòng)為水在多地下水的運(yùn)動(dòng)為水在多孔介質(zhì)中的滲流運(yùn)動(dòng)，服從孔介質(zhì)中的滲流運(yùn)動(dòng)，服從DarcyDarcy定律。定律。 DarcyDarcy定理揭定理揭示了在特定滲流斷面上，水示了在特定滲流斷面上，水的的滲流速度滲流速度與滲流通道允許與滲流通道允許地下水流過的能力及地下水流過的能力及水力梯水力梯度度之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 單位時(shí)間內(nèi)流過斷面單位時(shí)間內(nèi)流過斷面A的水的滲流量與砂柱中不變的水的滲流量與砂柱中不變的橫斷面積的橫斷面積A及水頭差（及水頭差（h1-h2）成正比，而與水流經(jīng)的成正比，而與水流經(jīng)的砂柱的長(zhǎng)度砂柱的長(zhǎng)度L成反比成反比 。LhhKAQ21第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦

7、井涌水預(yù)測(cè) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水基本理論礦井涌水基本理論第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水基本理論礦井涌水基本理論 Darcy定律試驗(yàn)裝置示意圖定律試驗(yàn)裝置示意圖 如果將（如果將（h1-h2）/L定義為定義為水力梯水力梯度度J，則達(dá)西定律表明地下水流則達(dá)西定律表明地下水流過某一斷面的流量與該斷面面積、過某一斷面的流量與該斷面面積、介質(zhì)的滲透系數(shù)及水力梯度成正介質(zhì)的滲透系數(shù)及水力梯度成正比，即比，即 達(dá)西定律產(chǎn)生的基礎(chǔ)是通過在達(dá)西定律產(chǎn)生的基礎(chǔ)是通過在具有一維流動(dòng)的砂柱中實(shí)驗(yàn)得出具有一維流動(dòng)的砂柱中實(shí)驗(yàn)得出的，但它對(duì)于多維地下水流動(dòng)問的，但它對(duì)于多維地下水流動(dòng)問題（

8、如二維流動(dòng)或三維流動(dòng)）仍題（如二維流動(dòng)或三維流動(dòng)）仍具有適用性和可推廣性。具有適用性和可推廣性。地下水運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為層流時(shí)，即雷地下水運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為層流時(shí)，即雷諾數(shù)為諾數(shù)為Re10時(shí)，時(shí)，Darcy定律就是定律就是適用的。適用的。 KAJQ 2. 2.水量守恒原理水量守恒原理變化出進(jìn)QQQ地下水系統(tǒng)水量均衡關(guān)系示意圖地下水系統(tǒng)水量均衡關(guān)系示意圖v 在特定時(shí)間內(nèi)，流入某一特定含水層系統(tǒng)的水量與流在特定時(shí)間內(nèi)，流入某一特定含水層系統(tǒng)的水量與流出該含水層系統(tǒng)的水量之差，等于含水層系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)出該含水層系統(tǒng)的水量之差，等于含水層系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存水量的變化量。存水量的變化量。第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第

9、一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水基本理論礦井涌水基本理論第一層面第一層面v 對(duì)于一個(gè)同時(shí)包含有地下水補(bǔ)給、排泄和徑流的對(duì)于一個(gè)同時(shí)包含有地下水補(bǔ)給、排泄和徑流的完整的水流系統(tǒng)完整的水流系統(tǒng)而言，地下水系統(tǒng)的總補(bǔ)給量與總排泄量之差等于地下水系統(tǒng)內(nèi)而言，地下水系統(tǒng)的總補(bǔ)給量與總排泄量之差等于地下水系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存水量的變化量。部?jī)?chǔ)存水量的變化量。v v 式中式中 ： Pt時(shí)段內(nèi)地下水的補(bǔ)給強(qiáng)度，時(shí)段內(nèi)地下水的補(bǔ)給強(qiáng)度，m3/h； Qt時(shí)段內(nèi)地下水的排泄強(qiáng)度，時(shí)段內(nèi)地下水的排泄強(qiáng)度，m3/h； Vl含水層在含水層在t時(shí)段內(nèi)的疏干體積，時(shí)段內(nèi)的疏干體積，m3； 重力給水度；重力給水度； S彈性給水度；彈性給水度； h

10、 hH H（t t）-H-H（t+t+t t），），水頭壓力變化量，它是空間水頭壓力變化量，它是空間坐標(biāo)的函數(shù)。坐標(biāo)的函數(shù)。 第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水基本理論礦井涌水基本理論zy,x,SVQP1htt完整地下水系統(tǒng)水均衡關(guān)系示意圖完整地下水系統(tǒng)水均衡關(guān)系示意圖 第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水基本理論礦井涌水基本理論 含水層系統(tǒng)的補(bǔ)給量 P 與排泄量 Q 并不是一個(gè)恒定不變的量，而是隨t的變量。公式表示為隨時(shí)間積分。v 在含水層中任意地隔離出一塊典型單元體則在給定的在含水層中任意地隔離出一塊典型單元體則在給定的t t時(shí)段內(nèi)流入

11、該單元體的水量與流出該單元體水量之時(shí)段內(nèi)流入該單元體的水量與流出該單元體水量之差等于該單元體內(nèi)儲(chǔ)存水量的變化量。差等于該單元體內(nèi)儲(chǔ)存水量的變化量。v 這一基本概念的建立，對(duì)于從微觀到宏觀建立地下水系這一基本概念的建立，對(duì)于從微觀到宏觀建立地下水系統(tǒng)中水流運(yùn)動(dòng)的微分方程，具有重要意義。統(tǒng)中水流運(yùn)動(dòng)的微分方程，具有重要意義。v 依據(jù)依據(jù)DarcyDarcy定理和水流均衡方程，可以推導(dǎo)出地下水三定理和水流均衡方程，可以推導(dǎo)出地下水三維流動(dòng)的微分方程。維流動(dòng)的微分方程。第二層面第二層面第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水基本理論礦井涌水基本理論第三層面第三層面 含水層中任意劃

12、出一個(gè)斷面或一個(gè)塊體，則從該斷面（塊體）流出或流含水層中任意劃出一個(gè)斷面或一個(gè)塊體，則從該斷面（塊體）流出或流入的水量等于斷面相鄰塊體流入或流出的水量。入的水量等于斷面相鄰塊體流入或流出的水量。斷面水均衡關(guān)系示意圖斷面水均衡關(guān)系示意圖承壓含水層中任意切出一個(gè)斷面I-I，該斷面將含水層切割為A，B兩區(qū)，設(shè)在單位時(shí)間內(nèi)從A區(qū)經(jīng)斷面I-I流出的水量為QA出，B區(qū)經(jīng)斷面II流入的水量為QB入，即 QA出=QB入第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水基本理論礦井涌水基本理論線性系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸入與輸出之間存在著線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。線性系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸入與輸出之間存在著線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。 輸

13、入增加時(shí)，輸出則按照固定不變的倍數(shù)或比例關(guān)系隨著增加，當(dāng)系統(tǒng)的輸入增加時(shí)，輸出則按照固定不變的倍數(shù)或比例關(guān)系隨著增加，當(dāng)系統(tǒng)的輸入為輸入為x時(shí)，輸出為時(shí)，輸出為y，當(dāng)系統(tǒng)的輸入為當(dāng)系統(tǒng)的輸入為kx時(shí)，輸出則為時(shí)，輸出則為ky，即存在輸入與即存在輸入與輸出之間的倍比關(guān)系：輸出之間的倍比關(guān)系：y=kx當(dāng)系統(tǒng)有兩個(gè)輸入，分別為：當(dāng)系統(tǒng)有兩個(gè)輸入，分別為： 和和 時(shí)，則系統(tǒng)的輸出為時(shí)，則系統(tǒng)的輸出為 y（ + ）=即系統(tǒng)對(duì)合輸入的輸出等于分項(xiàng)輸入作用下輸出之和。即系統(tǒng)對(duì)合輸入的輸出等于分項(xiàng)輸入作用下輸出之和。 3. 3.線性與非線性地下水流系統(tǒng)線性與非線性地下水流系統(tǒng)系統(tǒng)輸出或響應(yīng)輸入或激勵(lì) 第四章第

14、四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水基本理論礦井涌水基本理論1x2x1x2x 21xyxy 疊加原理應(yīng)用效果原理圖疊加原理應(yīng)用效果原理圖 對(duì)于一個(gè)線性地下水系統(tǒng)而言，疊對(duì)于一個(gè)線性地下水系統(tǒng)而言，疊加原理的應(yīng)用，就是指復(fù)合輸入問加原理的應(yīng)用，就是指復(fù)合輸入問題的解等于單個(gè)輸入的解的合成，從題的解等于單個(gè)輸入的解的合成，從而把復(fù)雜問題的求解變?yōu)楹?jiǎn)單問題而把復(fù)雜問題的求解變?yōu)楹?jiǎn)單問題解的疊加。解的疊加。 對(duì)于一個(gè)線性地下水系統(tǒng)，當(dāng)大氣降對(duì)于一個(gè)線性地下水系統(tǒng)，當(dāng)大氣降水輸入為水輸入為x時(shí)，地下水位上升過程線時(shí)，地下水位上升過程線為為 ；當(dāng)大氣降水輸入為；當(dāng)大氣降水輸入為y時(shí)，時(shí)，

15、地下水位上升過程線為地下水位上升過程線為 ；而當(dāng)；而當(dāng)大氣降水輸入為大氣降水輸入為x+y時(shí)，地下水位上時(shí)，地下水位上升過程線為升過程線為 + + 。 xf yf xf yf第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井涌水基本理論礦井涌水基本理論第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法一、預(yù)測(cè)的復(fù)雜性與困難一、預(yù)測(cè)的復(fù)雜性與困難 對(duì)礦井涌水量在對(duì)礦井涌水量在時(shí)間時(shí)間和和空間空間上進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，是水上進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，是水文地質(zhì)工作的主要任務(wù)，也是防治水的前期工作。文地質(zhì)工作的主要任務(wù)，也是防治水的前期工作。 礦井涌水量大小的正確預(yù)測(cè)一直是礦井水文地質(zhì)工礦井涌水量大小的正確預(yù)測(cè)

16、一直是礦井水文地質(zhì)工作中一項(xiàng)復(fù)雜而困難的工作。這種復(fù)雜性和困難主要表作中一項(xiàng)復(fù)雜而困難的工作。這種復(fù)雜性和困難主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。v 影響礦井涌水量的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變。影響礦井涌水量的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變。v 礦井所擁有的地質(zhì)與水文地質(zhì)資料差別很大。不同礦井所擁有的地質(zhì)與水文地質(zhì)資料差別很大。不同礦井之間的差別。礦井之間的差別。v 礦井充水條件千差萬(wàn)別。礦井充水條件千差萬(wàn)別。二、二、 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法常見估算方法常見估算方法q 相似條件比擬法相似條

17、件比擬法 q 相關(guān)因素統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法相關(guān)因素統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法 q 地下水動(dòng)力學(xué)解析計(jì)算法地下水動(dòng)力學(xué)解析計(jì)算法 q 水文地質(zhì)數(shù)值計(jì)算法水文地質(zhì)數(shù)值計(jì)算法 q 電模擬法電模擬法 （一）相似條件比擬法（一）相似條件比擬法 相似條件比擬法：相似條件比擬法：建立在條件相似的基礎(chǔ)上的，建立在條件相似的基礎(chǔ)上的，這種條件相似主要是指影響礦井涌水量的主要相關(guān)因這種條件相似主要是指影響礦井涌水量的主要相關(guān)因素（含水層的水文地質(zhì)性質(zhì)、隔水層的結(jié)構(gòu)與埋藏條素（含水層的水文地質(zhì)性質(zhì)、隔水層的結(jié)構(gòu)與埋藏條件、礦井充水的水流動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、礦井采掘方法與采件、礦井充水的水流動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、礦井采掘方法與采掘的三維空間分布等）具有相似性或

18、具有可比較的內(nèi)掘的三維空間分布等）具有相似性或具有可比較的內(nèi)在相關(guān)聯(lián)系。在相關(guān)聯(lián)系。相似條件比擬法常見的有充水系數(shù)法。相似條件比擬法常見的有充水系數(shù)法。第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法 充水系數(shù)是指某個(gè)影響礦井充水因素的單位變化量充水系數(shù)是指某個(gè)影響礦井充水因素的單位變化量或一組因素的單位變化量所引起的礦井涌水量的變或一組因素的單位變化量所引起的礦井涌水量的變化量?；俊?充水系數(shù)法充水系數(shù)法 iiPQK式中 ： 礦井充水系數(shù)；礦井充水系數(shù)； 在在PiPi因素作用下同一時(shí)期礦井總涌水量；因素作用下同一時(shí)期礦井總涌水量； 影響礦井充水的作

19、用因素。影響礦井充水的作用因素。iKiKQiP礦井充水系數(shù)是根據(jù)礦井建設(shè)或生產(chǎn)過程中，礦井的礦井充水系數(shù)是根據(jù)礦井建設(shè)或生產(chǎn)過程中，礦井的實(shí)際排（涌）量實(shí)際排（涌）量與同一時(shí)間段內(nèi)影響礦與同一時(shí)間段內(nèi)影響礦井涌水量的井涌水量的主要因素主要因素之間建立的一種比擬關(guān)系式。之間建立的一種比擬關(guān)系式。礦井沖水系數(shù)計(jì)算方法：根據(jù)建設(shè)或成產(chǎn)礦井的實(shí)際觀測(cè)資料分析建立關(guān)系。礦井沖水系數(shù)計(jì)算方法：根據(jù)建設(shè)或成產(chǎn)礦井的實(shí)際觀測(cè)資料分析建立關(guān)系。第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法礦井涌水量計(jì)算公式：礦井涌水量計(jì)算公式：PKQ 式中式中 ： 用比擬法預(yù)測(cè)的礦井

20、涌水量；用比擬法預(yù)測(cè)的礦井涌水量； 選擇的礦井涌水量比擬影響因素；選擇的礦井涌水量比擬影響因素； 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)礦井涌水量影響因素作用下的礦井充水礦井涌水量影響因素作用下的礦井充水系數(shù)。系數(shù)。QPK最常見的比擬因素有：礦井采掘面積（最常見的比擬因素有：礦井采掘面積（S S），），礦井采空體積（礦井采空體積（V V），）， 礦井巷道與工作面揭露的地質(zhì)空間長(zhǎng)度（礦井巷道與工作面揭露的地質(zhì)空間長(zhǎng)度（L L），），礦井采掘區(qū)煤層底板礦井采掘區(qū)煤層底板承受的水壓系數(shù)（承受的水壓系數(shù)（ ） ，礦井采掘區(qū)煤層頂板隔水層厚度（，礦井采掘區(qū)煤層頂板隔水層厚度（M M） K第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)

21、第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法SQKSv對(duì)應(yīng)的礦井涌水量相似條件比擬計(jì)算公式為對(duì)應(yīng)的礦井涌水量相似條件比擬計(jì)算公式為: :SKQS 充水系數(shù)數(shù)量的充水系數(shù)數(shù)量的變化反映出礦井涌變化反映出礦井涌水量與其主控影響水量與其主控影響因素并不是永遠(yuǎn)呈因素并不是永遠(yuǎn)呈線性關(guān)系，而礦井線性關(guān)系，而礦井充水系數(shù)類型的轉(zhuǎn)充水系數(shù)類型的轉(zhuǎn)化反映了在礦井采化反映了在礦井采掘的不同階段控制掘的不同階段控制礦井充水量的因素礦井充水量的因素會(huì)發(fā)生變化會(huì)發(fā)生變化。 第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法v雙因素作用下的礦井充水系數(shù)：雙因素作用下的礦井充水系數(shù)

22、：常見礦井涌水量與比擬因素相關(guān)曲線類型圖常見礦井涌水量與比擬因素相關(guān)曲線類型圖 恒定礦井沖水系數(shù)的恒定礦井沖水系數(shù)的Q-P關(guān)系圖關(guān)系圖可變礦井沖水系數(shù)的可變礦井沖水系數(shù)的Q-P關(guān)系圖關(guān)系圖 兩階段礦井沖水系數(shù)的兩階段礦井沖水系數(shù)的Q-P關(guān)系圖關(guān)系圖 第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法v 相關(guān)因素統(tǒng)計(jì)分析方法相關(guān)因素統(tǒng)計(jì)分析方法回歸分析方法回歸分析方法。該方法是數(shù)理統(tǒng)計(jì)計(jì)算方。該方法是數(shù)理統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法的一種，它的本質(zhì)就是根據(jù)礦井采掘歷史及當(dāng)前的水文地質(zhì)資料，法的一種，它的本質(zhì)就是根據(jù)礦井采掘歷史及當(dāng)前的水文地質(zhì)資料，建立起礦井涌水量與其影響

23、因素之間的內(nèi)在相互關(guān)系，并利用這種相建立起礦井涌水量與其影響因素之間的內(nèi)在相互關(guān)系，并利用這種相互關(guān)系預(yù)測(cè)礦井未來的涌水量及其狀態(tài)變量的變化規(guī)律。互關(guān)系預(yù)測(cè)礦井未來的涌水量及其狀態(tài)變量的變化規(guī)律。第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法（二）相關(guān)因素統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法（二）相關(guān)因素統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法礦井涌水量與其影響因素之間的關(guān)系一般可表示為 ：式中： 礦井涌水量； 礦井涌水量與其影響因素之間的相關(guān)函數(shù)關(guān)系式； 影響礦井涌水量的主要因素。 ixfQ Q xfix根據(jù)根據(jù)f(xif(xi) )的不同，可將相關(guān)方程的類型分為線性相關(guān)方程和非線性相關(guān)的不同，可將相關(guān)

24、方程的類型分為線性相關(guān)方程和非線性相關(guān)方程兩大類。線性相關(guān)方程有直線型相關(guān)方程，非線性相關(guān)方程包括拋物方程兩大類。線性相關(guān)方程有直線型相關(guān)方程，非線性相關(guān)方程包括拋物線型相關(guān)方程、冪函數(shù)曲線型相關(guān)方程、對(duì)數(shù)曲線型相關(guān)方程等。線型相關(guān)方程、冪函數(shù)曲線型相關(guān)方程、對(duì)數(shù)曲線型相關(guān)方程等。根據(jù)根據(jù)xixi的不同，分為單因素相關(guān)方程和多因素相關(guān)方程。的不同，分為單因素相關(guān)方程和多因素相關(guān)方程。v 認(rèn)真分析礦井的地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，分析研究礦井在采掘歷史上認(rèn)真分析礦井的地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，分析研究礦井在采掘歷史上所積累的礦井涌水量及其可能的相關(guān)因素的變化規(guī)律，尋找影響或控所積累的礦井涌水量及其可能的相關(guān)因

25、素的變化規(guī)律，尋找影響或控制礦井涌水量的制礦井涌水量的主要因素主要因素。實(shí)際上尋找影響和控制礦井涌水量的主要。實(shí)際上尋找影響和控制礦井涌水量的主要因素，就是尋找和確定進(jìn)行相關(guān)分析（回歸分析）的狀態(tài)變量和控制因素，就是尋找和確定進(jìn)行相關(guān)分析（回歸分析）的狀態(tài)變量和控制變量。變量。v 根據(jù)所選定的相關(guān)變量，分別作出礦井涌水量與各相關(guān)變量之間的根據(jù)所選定的相關(guān)變量，分別作出礦井涌水量與各相關(guān)變量之間的相關(guān)曲線圖和相關(guān)散點(diǎn)圖相關(guān)曲線圖和相關(guān)散點(diǎn)圖，進(jìn)一步定性分析所選擇的變量與礦井涌水，進(jìn)一步定性分析所選擇的變量與礦井涌水量之間是否存在相關(guān)性及其相關(guān)程度。如果選擇了礦井月涌水量與大量之間是否存在相關(guān)性及

26、其相關(guān)程度。如果選擇了礦井月涌水量與大氣降水因素進(jìn)行相關(guān)性分析，則應(yīng)作圖氣降水因素進(jìn)行相關(guān)性分析，則應(yīng)作圖4-18所示的相關(guān)分析圖。所示的相關(guān)分析圖。v 根據(jù)相關(guān)散點(diǎn)圖上關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布特征，在數(shù)據(jù)點(diǎn)的中央位置作根據(jù)相關(guān)散點(diǎn)圖上關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布特征，在數(shù)據(jù)點(diǎn)的中央位置作出一條散點(diǎn)分布趨勢(shì)線，根據(jù)趨勢(shì)線的形態(tài)分析相關(guān)類型，并出一條散點(diǎn)分布趨勢(shì)線，根據(jù)趨勢(shì)線的形態(tài)分析相關(guān)類型，并確定回確定回歸方程的類型歸方程的類型。常見的散點(diǎn)圖和趨勢(shì)線類型如圖。常見的散點(diǎn)圖和趨勢(shì)線類型如圖4-194-19所示。所示。v 根據(jù)相關(guān)趨勢(shì)線的特征，判斷確定回歸方程的類型，并根據(jù)相關(guān)趨勢(shì)線的特征，判斷確定回歸方程的類型，

27、并求解回歸方求解回歸方程程。采用相關(guān)因素分析法預(yù)測(cè)礦井涌水量的基本步驟采用相關(guān)因素分析法預(yù)測(cè)礦井涌水量的基本步驟第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法圖圖4-18 相關(guān)因素（礦井涌水量相關(guān)因素（礦井涌水量Q與大氣降水量與大氣降水量P）作圖分析法示意圖作圖分析法示意圖（a）散點(diǎn)圖；（散點(diǎn)圖；（b）曲線圖曲線圖第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法圖圖4-19 常見相關(guān)因素散點(diǎn)圖類型常見相關(guān)因素散點(diǎn)圖類型（

28、a）直線方程相關(guān)；（直線方程相關(guān)；（b）拋物線方程相關(guān)；（拋物線方程相關(guān)；（c）不相關(guān)；不相關(guān)；（d）函數(shù)相關(guān)函數(shù)相關(guān)圖圖4-20 某礦礦井涌水量（某礦礦井涌水量（Q）與掘進(jìn)巷道總長(zhǎng)度（與掘進(jìn)巷道總長(zhǎng)度（L）相關(guān)曲線相關(guān)曲線第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)：反應(yīng)相關(guān)變量之間的相關(guān)密切程度。：反應(yīng)相關(guān)變量之間的相關(guān)密切程度。v 地下水動(dòng)力學(xué)方法，就是依據(jù)多孔介質(zhì)（松散沉積的孔隙地下水動(dòng)力學(xué)方法，就是依據(jù)多孔介質(zhì)（松散沉積的孔隙介質(zhì)、可溶巖類的喀斯特裂隙介質(zhì)、成巖作用與構(gòu)造作用介質(zhì)、可溶巖類的喀斯特裂隙介質(zhì)、成巖作用與構(gòu)造作

29、用下的孔隙裂隙介質(zhì)）中地下水流動(dòng)力學(xué)的基本理論，分析下的孔隙裂隙介質(zhì)）中地下水流動(dòng)力學(xué)的基本理論，分析研究地下水在多孔介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受控條研究地下水在多孔介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受控條件（地層的滲透性、補(bǔ)給、徑流和排泄條件、邊界約束條件（地層的滲透性、補(bǔ)給、徑流和排泄條件、邊界約束條件、水力驅(qū)動(dòng)條件等）及含水層水涌入礦井的流動(dòng)條件，件、水力驅(qū)動(dòng)條件等）及含水層水涌入礦井的流動(dòng)條件，建立起描述研究區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本方程，通過建立起描述研究區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本方程，通過求解求解描述地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本方程描述地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本方程而獲得在假設(shè)條件下礦井而獲得在假設(shè)條件下礦

30、井涌水量的基本方法。涌水量的基本方法。 （三）解析地下水動(dòng)力學(xué)方法（三）解析地下水動(dòng)力學(xué)方法第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法1.解析法對(duì)信息量的要求解析法對(duì)信息量的要求v（1）目標(biāo)含水層及其埋藏條件）目標(biāo)含水層及其埋藏條件 v（2）含水層的邊界條件）含水層的邊界條件 定水頭補(bǔ)給邊界。定水頭補(bǔ)給邊界。 流量補(bǔ)給邊界。流量補(bǔ)給邊界。 隔水邊界。隔水邊界。 v（3 3）含水層狀態(tài)變量與控制變量相互關(guān)系信息）含水層狀態(tài)變量與控制變量相互關(guān)系信息 v（4 4）與采掘相關(guān)的信息）與采掘相關(guān)的信息 第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié)

31、 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法v（1 1）裘布依井流計(jì)算公式）裘布依井流計(jì)算公式 2.解析法預(yù)測(cè)礦井涌水量的地下水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論解析法預(yù)測(cè)礦井涌水量的地下水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論 裘布依井流計(jì)算方法是一種地下水穩(wěn)定流解析計(jì)算方法。襲布依井流計(jì)算公式是在下列假設(shè)條件下并依據(jù)達(dá)西地下水滲流定律和水均衡原理推導(dǎo)出來的。含水層為均質(zhì)各向同性；含水層隔水底板水平延伸；天然狀態(tài)下（是在未進(jìn)行礦井疏水或排水之前）潛水面是水平的；含水層四周為與疏排水中心幾乎等距離的定水頭邊界。在上述假設(shè)條件下，可得裘布依潛水含水層中井流疏水量與其相關(guān)在上述假設(shè)條件下，可得裘布依潛水含水層中井流疏水量與其相關(guān)因素之間有下列關(guān)系

32、：因素之間有下列關(guān)系： 或或wwrRhhKQln220wwrRhhKQlg366. 1220第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法v（2 2）泰斯非穩(wěn)定流水文地質(zhì)參數(shù)與礦井涌水）泰斯非穩(wěn)定流水文地質(zhì)參數(shù)與礦井涌水量計(jì)算方法量計(jì)算方法 如果假設(shè)含水層具有下列基本性質(zhì)： 含水層在水平方向無(wú)限延伸，即為無(wú)限含水層； 含水層均質(zhì)、等厚和各向同性； 滲流服從達(dá)西滲流定律； 水和含水層的結(jié)構(gòu)骨架均為彈性體； 水頭下降過程中，從含水層中釋放的水是瞬時(shí)完成的； 抽水前含水層的水頭面是水平的。 uWKQH4atru42第四章第四章 礦井涌水預(yù)測(cè)礦井涌水預(yù)測(cè) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井涌水量估算方法礦井涌水量估算方法v（3 3）井群疏降預(yù)測(cè)與疊加原理）井群疏降預(yù)測(cè)與疊加原理 根據(jù)前面所述的地下水系統(tǒng)的疊加原理，對(duì)于一個(gè)具線性性質(zhì)或根據(jù)前面所述的地下水系統(tǒng)的疊加原理，對(duì)于一個(gè)具線性性質(zhì)或近似線性性質(zhì)的含水層系統(tǒng)而言，平面上任意分布的多個(gè)井對(duì)含水層近似線性性質(zhì)的含水層系統(tǒng)而言，平面上任意分布的多個(gè)井對(duì)含水層系統(tǒng)的整體激勵(lì)可處理為每單個(gè)點(diǎn)井對(duì)含水層系統(tǒng)激勵(lì)的線性疊加。系統(tǒng)的整體激勵(lì)可處理為每單個(gè)點(diǎn)井對(duì)含