矿坑涌水量的预测方法(水均匀法)
水均衡法
（一）应用条件
水均衡法适用于地下水运动为非渗流型且水均衡条件简单的充水矿床，如：
1. 位于分水岭地段地下水位以上的矿床
其主要特征为：地下水位一般停留在下伏弱含水层的顶端，故水层薄，水位埋藏深，变幅大、升降迅速，具有巨大的透水能力却无蓄水能力。抽水试验困难，也无效果。地下水动态与降雨直接相关。依照降雨方式的不同，形成各种尖峰状动态曲线形态，矿坑涌水量也常不随降深的增加而加大，故水位降深在一定程度上失去意义。补给区主要在矿区范围及其附近，补给路径短，以垂向补给为主。矿区地下水与区域地下水不发生水力联系，即无侧向补给。
（二）暗河管道充水矿床
（1）含水介质为孤立的暗河管道系统，通常各管道系统自成补给、径流、排泄系统，互相不发生直接水力联系，有些地区的管流与分散虽有一些联系，但管流是当地地下水排泄量的60%~80%以上。
（2）含水层极不均一，无统一地下水水位，因此不形成统一的含水层（体）。
（3）管流发育地区，地表溶蚀洼地、漏斗、落水洞发育、三水转化强烈，地面难以形成长年性表流；地下水动态受降水控制，暴涨暴落；其流量与降水补给面积成正比，变化大，具集中排泄特点。
很明显，上述特征无法用抽水试验求参，难以根据地下水动力学原理进行矿坑涌水量预测，同时，岩溶通道形状多变，管道组合复杂，也不适应管渠水力学的应用条件。因此，多数上述充水矿床常采用非确定性随机模型和水均衡法解决实际问题。
（三）原理
非渗流型确定性模型－水均衡方程，是根据水均衡原理，在查明矿床开采时水均衡各收入、支出项之间关系基础上建立预测方程的。建立非渗流型确定性模型，要求勘探方法与之相适应，而加强均衡研究则是保证模型可靠性，提高参数精度的必要环节。
地下水均衡研究的首要工作是建立地下水与降雨量的长期观测站，形成包括由钻孔、矿区生产井巷、采空区、老窿、有代表性的泉与地下暗河、有意义的地表汇水区等组成的长期观测网。为正确地圏定均衡区域，选择均衡期提供依据，为模型提供可靠的方程参数。
运用水均衡法的关键是，正确圈定均衡区域、选择均衡期，以及测定均衡要素。但是，在解决上述问题时会遇到一个困难，就是建立在天然条件下的水均衡关系，在矿床开采过程中常遭受强烈的破坏。如强烈的降压疏干，使地下水运动的速度和水力坡度增大或因开采造成漏斗范围内巨大岩体的变形塌坍或导致大量人工裂隙的产生，大促使地表水渗入作用的加强。此外，在长期疏干的影响下，随着漏斗的不断扩展，也常导致地下水分水岭的位移，其结果不仅补给范围扩大了，甚至形成新的补给源渗入。上述种种现象，常不易通过勘探阶段对天然水均衡的研究而获得解决。但是，它也提醒我们，水均衡关系式的建立及其水均衡要素的测定，如能充分考虑开采条件的影响，也必然会大大提高涌水量预测的精度。
（四）矿坑涌水量预测特点
由于含水层调蓄能力差，矿坑涌水量受降水影响暴涨暴落，难以用一个数值来概括，根据实践，为了反映矿坑涌水量特征，满足矿山开采设计的要求，在有条件的地区应计算下列三种涌水量数值。
1. 多年最大涌水量
这是在多年期间出现的最大涌水量，在矿山服务期间可望遇上数次。它是根据当地气象站所记录的最大暴雨强度所计算的涌水量，一般是宏观的概括性的，其数值只能达到数量级精度，但其意义重要：
（1）表明矿山服务期间内出现特大涌水量的可能性，警惕由此带来的破坏性灾害。
（2）多年最大涌水量持续时间短，一般仅数小时至数昼夜，然而流量大，来势迅猛，含泥沙量大，具冲溃性，事前应做好防范准备。
（3）依据多年最大涌水量，作为矿坑设计排水系统的依据是不可能也不适宜，但可用为设计截流引洪平硐等防治水工程的依据，因此它是矿山开拓设计的重要依据。四川石屏硫铁矿区，根据最大涌水量预测成果，在地表开凿1416m截流引洪平洞，矿坑最大涌水量减少93%。四川华莹山煤矿和湖南香花岭矿区，根据预计最大涌水量资料，设计平硐截引暗河水后，使复杂的充水条件变得简单，引洪效果显著。
2. 一般情况下的最大涌水量，
这是平水年条件下可以出现的最大涌水量，它是设计排水系统的主要依据，如确定水仓，排水沟和选择泵规格等。
3. 正常涌水量
它表征全年约80%时间内的涌水量，是开采设计和安排生产计划的依据。
（五）最大涌水量预测方法与实例
1. 暴雨峰期系数法－湖南某分水岭地段裸露铁矿
矿坑最大涌水量受多年一遇的暴雨强度及其补给条件控制，因此最大涌水量的预测，涌常以多年一遇的最大暴雨强度的补给量作为依据。
暴雨峰期系数法
t f
X
F
Q
ψ??
?
=
max
式中，
max
Q为多年最大涌水量（m3/h）；F为补给区汇水面积（m2）；X为峰期旋回降水量（m）；f为入渗系数（%）；t为峰期延续时间（h）；
峰期系数是峰期涌水量占回矿坑涌水量的百分数。峰期系数ψ与最大降水旋回的选择及该降水旋回峰期时间的确定有关。从预测效果分析，峰期时间t的取值越短，则ψ值越小，
但获得的矿坑最大涌水量
max
Q值越大。因此，应根据矿山的服务年限，选择最大降水旋回，根据最大降水旋回期间暴雨的分布特征及其与矿坑最大涌水量延续时间的关系，谨慎地确定峰期时间t值。多年最大涌水量，是以当地气象站所记录的最大暴雨强度所计算的涌水量。根据我国南方某些矿区的资料，多年的最大涌水量一般出现在旋回降水量X不低于80㎜与40㎜，降雨高峰的暴雨强度达40㎜/h与20㎜/h以上时。ψ一般在9~31左右。ψ值的确
定应在矿区汇水范围内水均衡条件的基础上。通过坑内泉流量和沟谷地表汇流等观测资料获
2. 暗河充水系数法
ψ???f X F Q max
式中，F 为暗河汇水面积（km 2）；X 为暴雨强度（㎜/h ）；f 为入渗系数（%）；ψ为暗河充水系数（%）；
暗河充水系数ψ为暗河灌入矿坑涌水量（充Q ）与暗河流量（暗Q ）的比值，即
暗充＝Q Q /ψ。
ψ可根据老窑或邻近水文地质条件相似的生产矿井观测资料分析确定。一般为20%~50%，也可通过暗河储存量的测定，结合对充水条件的分析得到：
进出
进Q Q Q -=ψ
式中，进Q 为暗河进口处流量（m 3/h ）；
湖南某多金属矿，位于珠江和湘江流域的分水岭地段、大型溶蚀洼地分布区。矿体赋存于上泥盆系灰岩中。境内地下暗河分布在当地侵蚀基准面（455 m 标高）以上的550 m,535 m 、480 m 等三个高程上，构成矿床充水的主要通道。为高位暗河顶板直接充水。矿床充水的主要特点是：在枯水期与平水期，暗河一般排泄地下水，具明渠流态特点；在洪水期，暗河则补给地下水，具管道流态特征；暗河水动态受大气降水量和降水强度影响，具明渠流动态特征；矿坑涌水量以瞬时涌水为主，雨后数小时矿坑水暴涨暴落；矿坑涌水强度与暗河的汇水面积、降水的强度、暗河的断面及连通性有关。
该矿运用上式计算出计算多年（10~20所出现一次）和年最大涌水量，见表
此外，水均衡法还常用以进行小型封闭集水盆地中第四系堆积物复盖下的露天矿的矿坑涌水量观测。这类矿区的地下水形成条件极为简单，其单位时间内进入未来采矿场的地下水主要由两部分组成，即由采矿场及其疏干漏斗范围内消耗?储存量（1Q ）和采矿场内降水量、集水面积内降水的渗入补给量（2Q ）组成。因此，采矿场疏干条件下的总均衡式可写
成：
21Q Q Q ＝总
最后必须指出，由于水均衡法能在查明有保证的补给源情况下，确定出矿床充水的极限涌水量，因此可作为论证其它计算方法成果质量的一种依据。这种论证性的计算有时是非常有意义的。
矿井涌水量观测方法
矿井涌水量观测方法主要有以下几种： 1、容积法：水桶法指的是，将涌出的水导入一定容积的量水桶（圆形或方形），用秒表测流满该量水桶所需的时间，然后按下式计算涌水量： Q= V/t 式中Q——涌水量，m3/h（m3/min） V——量水桶的体积，m3 t——水流满量水桶的时间，h（min） 2、水位标定法水位标定法指的是利用水泵将水窝（或水仓）中的水位降低，然后停泵，测量回升到原来位置所需要的时间，然后按下式计算涌水量： Q=FH/t 式中Q——涌水量，m3/h（m3/min） F——水窝（或水仓）的断面积，m2 H——水位回升的高度，m t——水流满凉水桶的时间，h（min） 3、水泵能力法水位能力法指的是维持水位不变时增加水泵的排水能力，按下式计算涌水量： Q=KNW+SH/t 式中Q——涌水量，m3/h（m3/min） K——水泵的排水系数，％（当新水泵排清水时K=1，旧水泵排清水时K=0.8，排混水时K=0.9,旧水泵排混水时K=0.7，双台旧水泵排水时K=0.6）
N——增加的水泵台数，台W——水泵的铭牌排水量，m3/h （m3/min） S——水仓（或水窝）水平截面积，m2 H——水位上升的高度，m T——水位上升所需的时间，h（min）当H=0时，即水位不上升，则Q=KNW 4、浮标法浮标法指的是利用木屑或纸屑作为浮标，测量水沟中水的流速，根据水沟断面计算涌水量。按下式计算涌水量： Q=K(F1+F2)/t*L 式中Q——涌水量，m3/h（m3/min） F1——断面1的面积，m2 F2——断面2的面积，m2 t——从断面1到断面2的水流时间，h（min） L——从断面1到断面2的水流距离，m K——断面系数，与水沟粗糙度、风流方向和大小有关：在一般情况下，水沟水深大于1.0吗，当水沟粗糙时，K=0.75—0.85；在水沟水沟平滑时，K=0.80—0.90。 此计算方法可用于巷道排水沟中水的测量；当涌水较大，淹没巷道水沟时，也可用来测量巷道流水中水量。 5、堰测法堰测法指的是在井下排水沟中设置测水堰板，使水流通过一定形状的堰口水流高度，然后计算涌水量。堰测法采用的测水堰板通常有三角堰、梯形堰和矩形堰3种，(a) 三角堰(b)梯形堰(c)矩形堰堰测法计算涌水量公式分别如下：
矿坑涌水量预测的影响因素分析
[收稿日期] 2005212210;[修订日期] 2006202220 [作者简介] 张本臣(19592),男,黑龙江牡丹江人,黑龙江省有色金属地质勘查702队工程师. 矿坑涌水量预测的影响因素分析 张本臣,刘喜信,孙传斌 (黑龙江省有色金属地质勘查702队,黑龙江牡丹江 157021) [摘 要]矿坑水的补给条件、矿体围岩的岩性和产状、矿床的开采方式以及所选计算公式各参数是预测矿坑涌水量时应考虑的主要影响因素。 [关键词]涌水量;影响因素分析;矿坑 [中图分类号]TD 742+1[文献标识码]A [文章编号]100122427(2006)012058204 由于涌水量预测的精确程度直接影响矿床的合理开采和安全生产,因此,工作时必须对影响矿坑涌水量预测的因素进行周密的研究和考虑。预测矿井正常和最大涌水量,为防止矿井突水提供水文地质资料,为确定合理治水方案提供依据。正确地预测矿坑涌水量,是在详尽查明矿坑充水因素及获得可靠计算参数的基础上,根据矿床开采设计,选择相应的公式进行的。本文在以下几个方面加以探讨。 1 矿坑水的补给条件对矿坑涌水量预测的影响 流入矿坑的水,包括矿坑揭露的矿体及其围岩本身贮存的地下水的静储量,通过不同岩层或岩体和不同途径进入矿坑的地下水的动储量,某些情况还有来自深层的承压水。因此在预测矿坑涌水量时,应当首先考虑充水因素影响的强度和延续时间,然后矿坑充水的补给范围,补给面积和补给边界。 大气降水,往往直接或间接地成为矿床充水因素,影响矿坑涌水量的变化速度、幅度和延续时间。具体的水文地质条件如补给区的远近、埋藏的深度、降雨强度和延续时间等也是矿床充水的因素之一。一般来说,距补给区近、埋藏浅的矿井的涌水量变化速度快、幅度大;而距补给区远的埋藏深的矿井则相反。雨季涌水量大,旱季涌水量小,且和大气降水对比有延迟现象(见表1)。 表1 某铅锌矿二层平硐自然涌水量与季节关系 Table 1 The relation sh ip between two dr if t natural i nf low of water of so m e Pb ,Zn deposit and season s 坑道海拔高度 (m ) 旱季涌水量(m 3 d )雨季涌水量(m 3 d )涌水量增加幅度(倍)最大涌水量出现月份629 29189851732197、8、9571411251311803127、8、9 地表水体(河流、湖泊、水库、海洋等)对矿床充水的影响取决于矿体与地表水力联系程度、补给距离和地表水体的规模。如黑龙江省翠宏山铁矿,矿体位于靠河岸下50～100m 第25卷2006年 第1期3月 吉 林 地 质J I L I N G E O LO G Y V o l 125,N o 11M ar 1, 2006
煤矿水文地质特征和矿井涌水量预测探讨
煤矿水文地质特征和矿井涌水量预测探讨 发表时间：2019-04-19T16:29:12.710Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：杜继国魏修立 [导读] 摘要：随着时代的不断前进，我国科技在不断的发展，煤矿生产安全一直受到矿井涌水的威胁，对煤矿的正常生产造成非常大的影响。 皖淮南市淮浙煤电公司顾北煤矿顾北煤矿调度信息中心安徽淮南 232151 摘要：随着时代的不断前进，我国科技在不断的发展，煤矿生产安全一直受到矿井涌水的威胁，对煤矿的正常生产造成非常大的影响。基于此，需要切实加强对煤矿水文地质特征的分析，并积极预测矿井涌水量，这是不容忽视的，也是非常重要的。本文主要探讨了煤矿的水文地质特征，并对几种矿井涌水量预测方法进行分析探讨，以便显著提高煤矿开采的安全性和高效性，更好地促进煤矿的发展。 关键词：煤矿；水文地质特征；矿井涌水量；大井法 引言 矿井涌水量是指矿井开拓与开采过程中，单位时间内涌入矿井（包括井巷和开采系统）的水量，它不仅是一个表征了矿井充水强度和矿井水文地质条件复杂程度的重要指标，同时也是矿井排水系统设计的重要依据。矿井涌水的组成十分复杂，体现在突水水源和通道的复杂性上。目前矿井涌水量预测大体上可以分为确定性预计方法和非确定性（随机）预计方法两类。其中确定性预计方法主要包括解析法、模拟法、数值法与水均衡法；非确定性预计方法主要包括水文地质比拟法、回归分析法、模糊数学法、灰色关联法、神经网络法、时间序列分析法和混沌模型法等。 1井田水文地质特征 上部含水层（组），含水层段厚度72.54～122.89m，矿化度0.469～0.675g/L，水质类型为HCO3-Na及HCO3·SO4-Na型。该含水层中等～强富水性。矿区水量充沛，水质良好，为生活饮用水主要水源。中部含水层（组），含水层段厚度22.82～224.81m，矿化度1.388～ 2.571g/L，水质类型Cl-Na、Cl·SO4 -Na和SO4·Cl-Na型。该含水层中等～强富水性。由于上部隔水层隔水性不稳定，厚度变薄地段，上含与中含可产生水力联系。下部含水层（组），含水层组厚度0～68.90m，矿化度1.319～ 3.059g/L，水质为Cl-Na、Cl·SO4 -Na型。下含于东北方向最厚逐渐向西南方向变薄至缺失。该含水层弱～强富水性。中部隔水层岩性主要由厚层粘土、砂质粘土和薄层细砂组成。粘土质细、纯，可塑性较强，具有膨胀性，厚度大，分布稳定等特点，阻止了中部含水层（组）及以上含水层与下部含水层（组）之间的水力联系。底部“红层”含水层，厚度为0～15.20m，矿化度1.768～2.301g/L，水质为Cl- Na型；主要零星分布，为弱富水性。下部隔水层平均厚度13.71m。岩性主要由固结粘土、砂质粘土、固结砂质粘土混和构成。固结粘土和固结砂质粘土中富含钙质，具良好隔水作用。下部隔水层在井田内总体上分布较稳定，下含对基岩不产生直接补给，但局部存在缺失区。 1.2充水因素分析 1）大气降水大气降水会对新生界松散层孔隙含水层进行补给，大多数时候由于受到诸多因素的影响，要想让大气降水向煤系含水层渗透，难度是非常大的。除此之外，由于下部隔水层分布稳定，且有着非常强的隔水性，因此在下部隔水层的作用之下，大气降水与煤系含水层之间并没有较大的关系。2）断裂构造带煤矿内的大多数断层处于天然状态，并没有较好的富水性和较强的导水性。在井巷施工的过程中将断层穿通，这样断层裂隙带的地下水就会进入到煤矿中，只是并没有很大的水量。但是因为已经破坏了天然的平衡状态，断层的导水性会相应地增强。一旦主采煤层对口，或者沟通富水层，就极有可能发生突水的状况。3）石灰岩岩溶裂隙水不管是太原组，还是奥陶系石灰岩岩溶裂隙水，一般情况下都不会对煤层开采造成直接的充水影响。但是当发生断层或者出现陷落柱的时候，煤层就开始与石灰岩对口接触，缩短了两者之间的距离，这会直接对矿坑造成充水影响，或者使巷道发生底鼓的情况，进而间接地使得该煤层成为充水含水层。 2矿井涌水量的预测 2.1选取计算方式 如果矿坑在疏干当中有着比较稳定的涌水量，就可以认为地下水辐射流场是以矿坑为中心点形成的，与稳定井流的条件相符。因为矿坑的形成并不具有一定的规则，尤其有着广泛的坑道系统分布，所以使得其边界构建非常复杂，这就需要对其进行理想化处理。从理论层面来看，可以将具有复杂形状的坑道系统看成是一个工作的大井，而将不具有规则性的坑道系统圈定的面积看成是大井的面积，那么整个系统的涌水量就接近于大井的涌水量。在对涌水量进行计算的过程中，可以采用稳定流基本方程的方法进行计算。此种方法也被称为“大井法”。具体的计算方式就是通过对坑道系统长度（A）和宽度（B）大小的测量，确定半径R，最后在预测涌水量时再采用大井法进行预测[3]。实际中，在对矿井的涌水量进行预测时，需要充分考虑选择何种计算方式。“大井法”详细的计算方式分析如下。 2.2计算方式分析 可以选用承压转无压水的方法对矿坑的涌水量进行计算，即： 式（1）中，Q为拟建新矿井的涌水量，m3/d；K为渗透系数，m/d；M为承压含水层所具有的厚度，m；H为承压水由井底开始到水头的平均高度，m；h0为含水层底板至井中动水位的高度，m；R0为引用影响半径，m；r0为引用半径，m。 2.3数值模型 根据本区渗透介质空间分布特点，为了尽可能真实地反映岩层中地下水的渗流状况，在满足模拟精度的前提下，模型剖分初期以100m×100m等间距剖分。考虑了采掘后出现的冒落带和导水裂缝带情况，经过初期剖分和后期加密剖分，模型横向上共剖分成263个单元格，纵向上共剖分成253个单元格，且工作面区域以剖分线与工作面边界线重合为原则剖分；垂向上共剖分成9层，模型最终剖分成 263×253×9个单元体，每层平面上共剖分成67045个单元格，单元格总计603405格。 2.4分析预测结果 对于一些水文地质条件相对比较简单的矿区，可以采用大井法对矿井的涌水量进行预测，通过此种方法对用水量进行计算是比较合理的。但是因为大井法在地下水动力学当中属于一种比较理想的模型，其有关的计算公式大多用于各向同性含水层，或者是均质上，应用范围相对来说具有一定的局限性。而对于各向异性、不完全均质的裂隙含水带，在进行计算时也把其视为均质层，进而获取到一些渗透系数等。除此之外，因为在实际抽水的过程当中，含水层厚度、水头还有井中动水位会发生一定的变化，这就会对所选用的这些常量数据的计
矿井涌水量预测方法评述
矿井涌水量预测方法评述 发表时间：2019-05-09T10:20:24.733Z 来源：《新材料.新装饰》2018年9月下作者：马雷 [导读] 从确定和不确定性分析的角度，综述了工程实践中常用的矿井涌水量预测方法，评述了各评价方法的主要特点及适用性。在分析各常用预测方法存在问题和预测方法的最新研究进展基础上给出了对矿井涌水量预测方法的展望。 （中化地质矿山总局河北地质勘查院，河北省石家庄市 050000） 摘要：从确定和不确定性分析的角度，综述了工程实践中常用的矿井涌水量预测方法，评述了各评价方法的主要特点及适用性。在分析各常用预测方法存在问题和预测方法的最新研究进展基础上给出了对矿井涌水量预测方法的展望。 关键词：矿井涌水量预测；确定性预测方法；非确定性预测方法 1、引言 矿井涌水量大小不仅是对矿井建设进行技术经济评价、合理开发的重要指标，更是矿山生产设计部门制定采掘方案、确定矿井排水能力、制定疏干措施、防止重大水害和利用地下水资源的重要依据[1]。因此，正确预测矿井涌水量是矿井水文地质工作的重要任务。 2、矿井涌水量常用预测方法 目前矿井涌水量预测方法有多种，根据当前矿床水文地质计算中常用各种数学模型地质背景特征及对水文地质模型概化的要求，可将矿井涌水量预测方法进行分类，如图1所示[2]。 图1 矿井涌水量预测模型分类 2.1、确定性预测方法 确定性预测方法是利用水力学、地下水动力学等方面的理论，通过数学演绎，推导出矿井涌水量与环境地下水、围岩渗透性、地下水补给面、时间等因素的定量关系，得出一系列理论解析式，以预测计算矿井的涌水量，这类方法包括解析法、水均衡法、物理模拟法和数值模拟法等。 2.1.1、解析法 解析法是根据解析解的建模要求，通过对实际问题的合理概化，构造理想化模式的解析公式，用于矿坑涌水量预测。该方法具有对巷道类型的适应能力强、简便、快速、经济等优点，是最长用的基本方法。该方法又分为稳定井流解析法和非稳定解析法。稳定井流解析法用于矿坑疏干流场处于相对稳定状态的流量预测；非稳定解析法用于矿床疏干过程中地下水位不断下降、疏干漏斗不断扩展的非稳定状态下的涌水量预测[3]。米金科等[4]应用解析法对兴隆庄煤矿的静储量进行了预测，预测结果为34万m3，根据不同参数值进行分区，得到十采区工作面不同推进速度下的涌水量。 虽然，解析法是预测矿坑涌水量比较常用的方法，但在工程实践中，边界条件概化的失误是导致解析解失真的主要原因之一，理想化要求常与实际条件相差甚远，这已成为解析法应用中的难点。 2.1.2、水均衡法 水均衡法是利用水均衡原理预测矿井涌水量的一种方法，它通过研究某一均衡期矿区地下水各收支项目之间的关系，建立地下水均衡方程，从而计算矿井涌水量。水均衡法适用于地下水运动为非渗流型且水均衡条件简单的充水矿床，对于这类矿床，可宏观地、近似地预测矿井的正常涌水量和最大涌水量[5]。当施工段涌水补给源有限时，也可以作为核对其他方法计算结果的一种补充性计算方法。运用水均衡法的关键是正确圈定均衡区域、选择均衡期及测定均衡要素。但在解决上述问题时会遇到一个问题，那就是建立在天然条件下的水均衡
大井法和比拟法在矿井涌水量预测中的应用
大井法和比拟法在矿井涌水量预测中的应用 摘要：矿井涌水量是确定矿床水文地质条件复杂程度的一个重要指标，还是矿山设计部门确定排水设备和制定防水措施的主要依据。因此，在矿井建设以及生产过程中，能够较为准确地预报矿井涌水量是非常重要的，它直接关系到煤矿的安全生产。文章选用大井法和地质水文比拟法对泉上煤矿三水平联合开采16、17两层煤时的矿井涌水量进行预测，以保证煤矿的安全生产。 关键词：大井法；水文地质比拟法；涌水量预测 引言 矿井涌水量指的是矿山建设以及生产过程中，单位时间内流入矿井（包括各种巷道和开采系统）的水量，它是评价矿井水文地质条件复杂程度重要的指标，因此，正确预测矿井的涌水量对于指导矿井排水设施建设以及保障煤矿的安 全生产具有重要的意义[1，2]。 预测矿井涌水量的方法多种多样，包括确定性分析方法中的解析法、数值法、模拟法、水均衡法；非确定性分析方法中的水文地质比拟法、相关分析法、模糊数学模型、灰色系统法、时间序列分析法和BP神经网络法等[3]。文章选用大井法（解析法）和水文地质比拟法对泉上煤矿16、17煤
开采时的矿井涌水量进行预测。 1 井田水文地质条件分析 1.1 矿井水文地质概况 文章所研究的泉上井田位于滕县煤田南部，含煤地层为上石炭统太原组，共含煤18层，其中可采及局部可采煤层共4层，即煤3下、煤12下、煤16、煤17。泉上煤矿目前主采煤层为12下、16、17煤层。 主要含水层有第四系上含水砂层段、下含水砂层段，上侏罗统砂砾岩层段，3下煤层顶板砂岩，石炭系太原组第三、五、八、十下层石灰岩，本溪组第十二、十四层石灰岩，中奥陶统石灰岩。 1.2 矿井充水因素分析 1.2.1 开采16煤层时的充水因素 泉上煤矿16煤层上距12下煤层54.08m，实测“两带”高度为13.80m，正常条件区域下，16煤层的开采不会受到12下煤层采空区积水影响；17层煤上距16层煤平均13.90m，开采后的“两带”高度理论计算为14.8m，回采时会受16 层煤采空区积水影响，开采时必须提前疏放16煤层老空水。 1.2.2 开采17煤层时的充水因素 泉上煤矿17煤层上距16煤层平均13.90m，开采后的“两带”高度理论计算为14.8m，回采时会受16层煤采空区积水影响，在16层煤采空积水区下，开采17层煤工作面前，必
矿坑涌水量的预测方法(水均匀法)
水均衡法 （一）应用条件 水均衡法适用于地下水运动为非渗流型且水均衡条件简单的充水矿床，如： 1. 位于分水岭地段地下水位以上的矿床 其主要特征为：地下水位一般停留在下伏弱含水层的顶端，故水层薄，水位埋藏深，变幅大、升降迅速，具有巨大的透水能力却无蓄水能力。抽水试验困难，也无效果。地下水动态与降雨直接相关。依照降雨方式的不同，形成各种尖峰状动态曲线形态，矿坑涌水量也常不随降深的增加而加大，故水位降深在一定程度上失去意义。补给区主要在矿区范围及其附近，补给路径短，以垂向补给为主。矿区地下水与区域地下水不发生水力联系，即无侧向补给。 （二）暗河管道充水矿床 （1）含水介质为孤立的暗河管道系统，通常各管道系统自成补给、径流、排泄系统，互相不发生直接水力联系，有些地区的管流与分散虽有一些联系，但管流是当地地下水排泄量的60%~80%以上。 （2）含水层极不均一，无统一地下水水位，因此不形成统一的含水层（体）。 （3）管流发育地区，地表溶蚀洼地、漏斗、落水洞发育、三水转化强烈，地面难以形成长年性表流；地下水动态受降水控制，暴涨暴落；其流量与降水补给面积成正比，变化大，具集中排泄特点。 很明显，上述特征无法用抽水试验求参，难以根据地下水动力学原理进行矿坑涌水量预测，同时，岩溶通道形状多变，管道组合复杂，也不适应管渠水力学的应用条件。因此，多数上述充水矿床常采用非确定性随机模型和水均衡法解决实际问题。 （三）原理 非渗流型确定性模型－水均衡方程，是根据水均衡原理，在查明矿床开采时水均衡各收入、支出项之间关系基础上建立预测方程的。建立非渗流型确定性模型，要求勘探方法与之相适应，而加强均衡研究则是保证模型可靠性，提高参数精度的必要环节。 地下水均衡研究的首要工作是建立地下水与降雨量的长期观测站，形成包括由钻孔、矿区生产井巷、采空区、老窿、有代表性的泉与地下暗河、有意义的地表汇水区等组成的长期观测网。为正确地圏定均衡区域，选择均衡期提供依据，为模型提供可靠的方程参数。 运用水均衡法的关键是，正确圈定均衡区域、选择均衡期，以及测定均衡要素。但是，在解决上述问题时会遇到一个困难，就是建立在天然条件下的水均衡关系，在矿床开采过程中常遭受强烈的破坏。如强烈的降压疏干，使地下水运动的速度和水力坡度增大或因开采造成漏斗范围内巨大岩体的变形塌坍或导致大量人工裂隙的产生，大促使地表水渗入作用的加强。此外，在长期疏干的影响下，随着漏斗的不断扩展，也常导致地下水分水岭的位移，其结果不仅补给范围扩大了，甚至形成新的补给源渗入。上述种种现象，常不易通过勘探阶段对天然水均衡的研究而获得解决。但是，它也提醒我们，水均衡关系式的建立及其水均衡要素的测定，如能充分考虑开采条件的影响，也必然会大大提高涌水量预测的精度。 （四）矿坑涌水量预测特点
矿井(坑)涌水量计算
附 录 A （资料性附录） 矿井（坑）涌水量计算 A.1 比拟法 比拟法是一种应用相当广泛的传统方法。它是当新矿井与生产矿井的水文地质条件相类 似时，用生产矿井的资料来预测新矿井（坑）涌水量的方法，虽属一种近似的预测方法，但 往往可以获得满意的效果，特别是对于那些水文地质条件简单或者中等的矿井。比拟法包括 富水系数法、矿井单位涌水量比拟法、相关关系分析法等。 A.1.1 富水系数法 P K Q p ?= .................................... (D.1) 式中： Q ——新矿井（坑）涌水量，单位为立方米每年（m 3/a ）； p K ——富（含）水系数，单位为立方米每吨（m 3/t ）； P ——新矿井设计年产量，单位为吨每年（t/a ）。 1 1p Q K p = ...................................... (D.2) 式中： p K ——富（含）水系数，单位为立方米每吨（m 3/t ）； 1Q ——生产矿井（坑）年涌水量，单位为立方米每年（m 3/a ）； 1p ——生产矿井年产煤量，单位为吨每年（t/a ） A.1.2 矿井单位涌水量比拟法 当矿井（坑）涌水量增长幅度与开采面积、水位降低呈直线比例的情况下： 1 110S F Q q = ..................................... (D.3) 式中： 0q ——生产矿井（坑）单位涌水量，单位为立方米每吨平方米（m 3/tm 2）； 1Q ——生产矿井（坑）总涌水量，单位为立方米每年（m 3/a ）； 1F ——生产矿井开采面积，单位为平方米（m 2）； 1S ——生产矿井水位降低，单位为米（m ）。 S F q Q ??=0 .................................. (D.4) 式中： Q ——新矿井（坑）预计涌水量，单位为立方米每年（m 3/a ）； 0q ——生产矿井（坑）单位涌水量，单位为立方米每吨平方米（m 3/tm 2）；
数值法预测矿井涌水量技术规范
数值法预测矿井涌水量技术规范 本标准根据中华人民共和国煤炭工业部《矿井水文地质规程》（1 984年版）和《G B12719—1991矿区水文地质工程地质勘探规范》以及《供水水文地质勘测规程》、《矿区水文地质工程地质勘探规范》、《煤矿防治水工作条例》等国家标准、行业标准中的有关规定，在总结近20年来应用数值法进行矿井涌水量预测实际工作经验的基础上，制订的本煤炭行业标准，在技术内容与上述引用标准等效。 本标准由国家煤炭工业局行业管理司提出。 本标准由煤炭工业煤矿安全标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：煤炭科学研究总院西安分院。 本标准主要起草人：戴振学、郝旗胜、刘志中。 本标准委托煤炭科学研究总院西安分院负责解释。 数值法预测矿井涌水量技术规范 1范围 本标准适用于应用数值法进行矿井涌水量预测工作，是确定计算方案、检验计算精度、编写预测报告、制定相应的规划和设计的依据。 2一般要求 2.1本方法可用于矿井正常涌水量、矿井最大涌水量、各开采水平的涌水量、井筒和开拓坑道的涌水量及疏干工程或专门排水装置的
涌水量的预测。 2.2计算工作前或计算过程中，掌握以下资料： ——矿区所处水文地质单元的区域水文地质图及报告； ——1:5000～1:2.5万矿区水文地质图及相应的文字报告； ——1:5000矿井可行性方案开采图； ——含水层顶、底板埋深及等厚线图； ——含水层等水位线图； ——煤层底板等高线图； ——受水威胁煤层顶、底板等水压线图； ——地下水水化学图； ——水文地质剖面图； ——钻孔及群孔抽（放）水试验数据； ——地下水长期动态观测数据； ——历年气象、水文资料。 2.3计算工作结束时提交的文件及附件： 工作报告：包括对所采用的数据、建立的模型、选用的参数、计算过程及结果的详细分析与说明； 图件：包括概念模型的示意图、水文地质参数分区图、计算区剖分图、水位拟合曲线图、计算机程序流程图、初始流场图、预测曲线和流场图、涌水量动态曲线； 附件：参数识别和正演预报时所采用的计算程序及相对应的数据文件、计算结果、水位拟合及误差分布情况，最终预测的各时段、各
涌水量计算
（1）解析法 根据井田水文地质条件和矿井主要充水因素，利用解析法进行矿坑涌水量预测时，直接充水含水层太原组灰岩岩溶水。 1）太原组灰岩岩溶水预测 2 0(2)5-1S M M h Q B K R --= （） 5-2 （） 式中：Q ——预测矿坑涌水量，m 3/h ； S ——水位降低值，m ； K K ——渗透系数，m/d ； M ——含水层厚度，m ； B ——进水廊道长度，m ； R ——影响半径，m ； K 取抽水实验资料0.4427 2、10+11号煤层矿井涌水量预算(大井法) 开采10+11号煤层布置一个工作面，工作面宽180 m ，推进长度1200m ，因此，将矩形工作面（长a=1200m,宽b=180m ）看做一个大井，使用大井法预算矿井涌水量： 计算公式为：(2)1.366H M M Q K LgR Lgr -=-
式中：Q%～矿井涌水量(m 3/d) K%～渗透系数(m/d) H%～水头高度(m) M%～含水层厚度(m) r%～大井半径(m)，r=η 4 a b + R 0%～引用半径(m)，R 0=10S K (S=H) R%～影响半径(m)，R=R 0+ r 0 根据ZK504号孔资料，太原组含水层水位标高1120.58m ，渗透系数(K )0.4427m/d,含水层厚度(M )约9.5m,先期开采地段10+11号煤层底板标高最低为884m,由此确定水头高度: (H=S )=1120.58-884=236.58(m) r=η 4 a b +=379.5m R 0=10S K =1574.1m R = R 0+ r 0=1953.6m 将上述参数代入上述公式得开采10+11号煤层矿井正常涌水量Q=3743m 3/d （156m 3/h ） 最大涌水量Qmax=δQ 正，δ: 季节影响比值系数 开采2号煤层时，季节影响比值系数δ=1.2 故最大涌水量Qmax=3743×1.2=4492 m 3/d （187.2m 3/h ） 2号煤层与10+11号煤层联合开采，矿井正常涌水量为上述涌水量之和，即矿井正常涌水量：Q 正=355+3743=4098 m 3/d(170.75 m 3/h) 最大涌水量Qmax=425+4492 =4917 m 3/d(204.88m 3/h)
矿井涌水量的计算与评述 钱学溥
矿井涌水量的计算与评述 钱学溥 （国土资源部，北京 100812） 摘要：文章讨论了矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字。文章推荐了反求影响半径、作图法求解矿井涌水量的方法。 关键词：矿井涌水量；勘查；计算；精度级别；允许误差；有效数字 根据1998年国务院“三定方案”的规定，地下水由水利部门统一管理。水利部2005年发布了技术文件SL/Z 322-2005《建设项目水资源论证导则（试行）》。该技术文件6.7款规定，地下水资源包括地下水、地热水、天然矿泉水和矿坑排水。6.1.2款规定，计算的地下水资源量要认定它的精度级别。我们认为，认定计算的矿井涌水量的级别和允许误差，不仅是水利部门要求编写《建设项目水资源论证》的需要，而且有利于设计部门的使用。在发生经济纠纷的情况下，也有利于报告提交单位和报告评审机构为自己进行客观的申辩。下面，围绕这一问题，对矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字等方面，作一些论述和讨论。 1 矿井涌水量与水文地质勘查 矿井涌水量比较大，要求计算的矿井涌水量精度就比较高，也就需要投入比较多的水文地质勘查研究工作。表1，可以作为部署水文地质工作的参考。 表 1 矿井涌水量与水文地质勘查 Table 1 Mine inflow and hydrogeological exploration
注：○1多年生产的矿山是指：开采水平不变、开采面积基本不变的多年生产的矿山，如即将闭坑或是即将破产的矿山，即是这种多年生产的矿山。○2多孔抽水试验，是指带观测孔的一个抽水主孔的抽水试验，持续抽水几天。○3群孔抽水试验是指带观测孔的多个抽水主孔的抽水试验，其抽水总量，一般要达到计算矿井涌水量的1/3～3/4，持续抽水几十天。○4利用地下水动力学计算公式，计算矿井涌水量，就属于解析法的范畴。大井法、集水廊道法就是常用的解析法。○5数理统计包括一元线性回归、多元线性回归、逐步回归、系统理论分析、频率计算等（参考钱学溥，娘子关泉水流量几种回归分析的比较，《工程勘察》1983第4期，中国建筑工业出版社）。可以把水位抽降、巷道开拓面积、矿产产量、降水量等作为自变量，把矿井涌水量作为因变量。○6数值法也就是计算机模拟，是通过利用计算机模拟地下水流场的变化，计算矿井涌水量的一种方法。○7常用的大井法、集水廊道法等解析法计算矿井涌水量，只考虑了含水层的导水性，没有考虑地下水的补给量。因此，只有进行了解析法和水均衡的计算，用地下水的补给量验证解析法计算的结果，计算的矿井涌水量的精度才能达到C 级。 2 稳定流、非稳定流公式应用的主要条件 2.1一般报告采用的解析解大井法、集水廊道法，是基于稳定流理论推导的地下水动力学计算公式。它要求地下水有比较充分的补给条件，要求在该水平开采的几年到几十年内，矿井排水计算的地下水影响半径边界上的水头高度，永远稳定在计算采用的高度上。 2.2基于非稳定流理论推导的地下水动力学计算公式，恰恰相反，它的使用条件是地下水没有补给，含水层分布无限，地下水影响半径不断向外扩大。 2.3由于采用大井法、集水廊道法，一般都没有考虑地下水补给量的问题，因此，计算的结果可能有较大的误差，它的精度一般只有D级。
《数值法预测矿井涌水量技术规范》
1 范围 本标准适用于应用数值法进行矿井涌水量预测工作，是确定计算方案、检验计算精度、编写预测报告、制定相应的规划和设计的依据。 2 一般要求 2.1 本方法可用于矿井正常涌水量、矿井最大涌水量、各开采水平的涌水量、井筒和开拓坑道的涌水量及疏干工程或专门排水装置的涌水量的预测。 2.2计算工作前或计算过程中，掌握以下资料： ——矿区所处水文地质单元的区域水文地质图及报告； ——1:5000～1:2.5万矿区水文地质图及相应的文字报告； ——1:5000矿井可行性方案开采图； ——含水层顶、底板埋深及等厚线图； ——含水层等水位线图； ——煤层底板等高线图； ——受水威胁煤层顶、底板等水压线图； ——地下水水化学图； ——水文地质剖面图； ——钻孔及群孔抽（放）水试验数据； ——地下水长期动态观测数据； ——历年气象、水文资料。 2.3 计算工作结束时提交的文件及附件： 工作报告：包括对所采用的数据、建立的模型、选用的参数、计算过程及结果的详细分析与说明； 图件：包括概念模型的示意图、水文地质参数分区图、计算区剖分图、水位拟合曲线图、计算机程序流程图、初始流场图、预测曲线和流场图、涌水量动态曲线； 附件：参数识别和正演预报时所采用的计算程序及相对应的数据文件、计算
结果、水位拟合及误差分布情况，最终预测的各时段、各节点的水位值。 3 矿井涌水量数值法预测 3.1 概念模型 概念模型是连接地下水实体系统与数值模型的桥梁。概念模型应包括对地下水流系统内部结构、边界条件、地下水运动状态及输入、输出条件的概化。模型概化得合理与否直接影响计算的程度。 3.2 数学模型 3.2.1数学模型是由概念模型来确定的，按含水层的埋藏条件分为潜水流或承压水流模型，根据地下水运动的时空变化特征又可分为：稳定流或非稳定流，平面二维流或剖面二维流、拟三维流或三维流模型。模型中的每个变量都必须给定相应的物理意义和量纲。 3.2.2模型的边界条件按性质分为三类： 第一类：水位边界（Dirichlet型）。选取水位边界应注意以下几点： a）水位边界的位置应尽可能地远离计算区内的源（汇）项，绝对不允许置抽（注）水井于水位边界上； b）水位边界处要有观测点控制，以确定边界水位值； c）在模型域中至少应有一个水位边界节点，这对保证数值模型和其逆问题解的唯一性是必要的。 第二类：流量边界（Neumann型）。选取二类边界应以隔水边界和弱透水边界为主，尽量不用A.32划成的大流量边界。在数值模型中处理大流量边界，容易造成边界附近的水位异常和整个预测结果的较大误差。因此，应尽量选取确定性较好的自然边界作为计算边界。 第三类：（Combined Boundary Condition型）。由于边界中的两个参数较难准确估值，在实际应用中应慎重。 3.2.3常用的数值方法有：有限单元法、有限差分法、边界元法、有限分析法等。根据实际条件选定算法后，必须简要说明该算法的计算过程和计算程序设计步骤以及计算程序框图。 3.2.4对计算区的剖分（离散化）可根据不同的数值方法来选用线元、面元（三角形或四边形单元）和体积单元。在靠近抽（放）水井处水力坡度较大，剖分要加密一些，在水力坡度较少处或水文地质数据较少处可以剖分得疏一些。剖分的三角形单元一般不能出现钝角和角度很小的锐角，特别是在拟三维模
尔林兔二号井田矿坑涌水量预测研究
80西部探矿工程2019年第1期 ?地质与矿业工程? 尔林兔二号井田矿坑涌水量预测研究 李鹏飞"，陈小军，惠鹏，张林 (陕西省煤层气开发利用有限公司地质研究院分公司，陕西西安710065) 摘要：矿井涌水量是矿井排水系统设计和防治水重要依据以陕北侏罗纪煤田尔林兔二号井田为例，采用解析法和水文地质比拟法对研究区矿坑涌水量进行预测，并进行对比分析。对比结果表明，解析法与水文地质比拟法计算的矿坑涌水量比较接近，说明涌水量预算参数选择合理，计算方法正确，水文地质比拟恰当，预算结果可以作为煤矿设计和建设的依据。 关键词:尔林兔二号井田；涌水量预测；解析法；水文地质比拟法 中图分类号：P64文献标识码：A文章编号:1()()4-5716(2019)()1-0080-04 矿井涌水量预算，是井田水文地质工作的主要任务之一，但因为自然因素的错综复杂.开拓方式的不同，地下水在开拓过程中又随时间在不断变化.所以至今还没有一个较完善的计算方法。目前矿井涌水量预测方法较多，主要有水文地质比拟法、Q—S曲线方程法、相关分析法、水均衡法、解析法和数值法等，每种方法都有其使用条件.只有选择恰当的方法,预测的矿坑涌水量才有较高的可信度。由于各种计算方法适用范围存在差异，因此计算时应充分考虑矿区的地质及水文地质条件’依据本区水文地质实际条件，采用解析法和水文地质比拟法对矿井涌水量进行预计。 1井田水文地质条件 尔林兔井田位于地处陕北黄土高原北部与毛乌素沙漠东南缘的接壤地带，地形地貌以风积沙丘及风沙滩地为主。地表水主要有有理河、绘丑沟河和少量海子。有理河在井田中部由南向北流出，最终汇入红碱淖湖区，属小内陆河流，实测流量641.52m7h o吃丑沟河位于井田东南部，属黄河水系秃尾河流域，井田内流长约8km,平均流量3038mVh o井田内仅存少量海子和人工挖掘形成的小水塘.蓄水面积和蓄水量均小、区内地下水可划分为2种类型:松散岩类孔隙含水层与碎屑岩类孔隙、裂隙含水层2大含水岩系;共包含6个含水岩层(组)：第四系沙层孔隙潜水含水层、第四系中更新统离石组孔隙裂隙潜水含水层、白垩系下统洛河组孔隙裂隙潜水一承圧水含水层、侏罗系中统安定组裂隙承压水含水层、侏罗系中统直罗组裂隙承压水含水层、侏罗系中统延安组裂隙承压水含水层。 第四系萨拉乌苏组冲湖积层孔隙潜水、白垩系洛河砂岩孔隙裂隙潜水补给条件优越，地下水的赋存条件好，富水性中等至强；其余各组段富水性弱。根据《煤矿床水文地质、工程地质环境地质勘查评价标准》及《煤、泥炭地质勘查规范》中有关规定.把本区水文地质勘查类型应划为二类一型，即以裂隙含水层充水为主的水文地质条件简单的矿床。 2解析法矿坑涌水量预算 井田地质构造简单，岩层产状平缓,煤系及其上覆直罗组下部砂岩承压含水层与洛河组含水层之间均存在稳定的隔水层一一安定组中上部泥岩和直罗组上部泥岩隔水层.自然条件下,地表水、浅层承压水(洛河砂岩水)与含煤地层水之间无明显水力联系,采矿影响范围内无补(隔)水边界，属无界承压含水层，因而可以用地下水动力学公式计算矿井涌水量。 2.1公式选择 (1)大井法： 承压转无压公式: Q=1.366K 2加_耐2_护 lg^.-lgro 当矿井疏干排水时，在矿井周围便形成以巷道系统为中心的具有一定形状的漏斗，这与钻孔抽水时在钻孔周围形成降落漏斗的情况十分相似，因而可将巷道系统抽象为一个理想的大井，而这个大井的横断面积与巷道系统分布的面积相当，因此可以用“大井法” *收稿日期:2018-05-17 第一作者简介:李鹏飞(1982-).男(汉族),陕西洛南人，丁?程师，现从事煤炭及煤层气地质勘探和开发研究丁作
矿坑涌水量的常用预测方法汇总
吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学 §10.4矿坑涌水量预测 一、矿坑涌水量预测的内容、方法、步骤与特点 （一）矿井涌水量预测的内容及要求 矿坑涌水量预测是一项重要而复杂的工作，是矿床水文地质勘探的重要组成部分。 矿坑涌水量是指矿山开拓与开采过程中，单位时间内涌入矿坑(包括井、巷和开采系统)的水量。通常以m3/h表示。它是确定矿床水文地质条件复杂程度的重要指标之一，关系到矿山的生产条件与成本，对矿床的经济技术评价有很大的影响。并且也是设计与开采部门选择开采方案、开采方法，制定防治水疏干措施，设计水仓、排水系统与设备的主要依据。因此，在矿床水文地质调查中，要求正确评价未来矿山开发各个阶段的涌水量。其内容与要求包括可概括为以下四个方面： （1）矿坑正常涌水量：指开采系统达到某一标高(水平或中段)时，正常状态下保持相对稳定的总涌水量，通常是指平水年的涌水量。 （2）矿坑最大涌水量：是指正常状态下开采系统在丰水年雨季时的最大涌水量。对某些受暴雨强度直接控制的裸露型、暗河型岩溶充水矿床来说，常常还应依据矿山的服务年限与当地气象变化周期，按当地气象站所记录的最大暴雨强度，预测数十年一遇特大暴雨强度产生时，可能出现暂短的特大矿坑涌水量，作为制订各种应变措施的依据。 （3）开拓井巷涌水量：指包括井筒(立井、斜井)和巷道（平、平巷、斜巷、石门)在开拓过程中的涌水量。 （4）疏干工程的排水量：是指在规定的疏于时间内，将一定范围内的水位降到某一规定标高时，所需的疏干排水强度。 对于地质勘探阶段来说，主要是进行评价性的计算，以预测正常状态下矿坑涌水量及最大涌水量为主。至于开拓井巷的涌水量预测和专门性疏干工程的排水量的计算，由于与矿山的生产条件密切相关，一般均由矿山基建部门或生产部门承担。 （二）矿坑涌水量预测的方法 根据当前矿床水文地质计算中常用的各种数学模型的地质背景特征极其对水文地质模型概化的要求，可作如下类型的划分：
矿坑涌水量的预测方法 -(解析法)
解析法 （一）解析法的应用条件 解析法是根据解析解的建模要求，通过对实际问题的合理概化，构造理想化模式的解析公式，用于矿坑涌水量预测。具有对井巷类型适应能力强、快速、简便、经济等优点，是最常用的基本方法。解析法预测矿坑涌水量时，以井流理论和用等效原则构造的“大井”为主，后者指将各种形态的井巷与坑道系统，以具有等效性的“大井”表示，称“大井”法。因此说：矿坑涌水量计算的最大特点是“大井法”与等效原则的应用，而供水则以干扰井的计算为主。 稳定井流解析法：应用于矿坑疏干流场处于相对稳定状态的流量预测。包括①在已知某开采水平最大水位降条件下的矿坑总涌水量；②在给定某开采水平疏干排水能力的前提下，计算地下水位降深（或压力疏降）值。 非稳定解析法：用于矿床疏干过程中地下水位不断下降，疏干漏斗持续不断扩展，非稳定状态下的涌水量预测。包括：①已知开采水平水位降（s）、疏干时间（t），求涌水量（Q）； ②已知Q、s，求疏干某水平或漏斗扩展到某处的时间（t）；③已知Q、t，求s，以确定漏斗发展的速度和漏斗范围内各点水头函数隨时间的变化规律，用于规划各项开采措施。在勘探阶段，以选择疏干量和计算量最大涌水量为主。 （二）计算方法 如上所述，应用解析法预测矿坑涌水量时，关键问题是如何在查清水文地质条件的前提下，将复杂的实际问题概化。它可概括为如下三个重要方面：分析疏干流场的水力特征，合理概化边界条件，正确确定各项参数。 1. 分析疏干流场的水力特征 矿区的疏干流场是在天然背景条件下，迭加开采因素演变而成。分析时，应以天然状态为基础，结合开采条件作出合理概化。 （1）区分稳定流与非稳定流 矿山基建阶段，疏干流场的内外边界有受开拓井巷的扩展所控制，以消耗含水层储量为主，属非稳定流；进入回采阶段后，井巷输廊大体已定，疏干流场主要受外边界的补给条件控制，当存在定水头（侧向或越流）补给条件时，矿坑水量被侧向补给量或越流量所平衡，流场特征除受气候的季节变化影响外，呈现对稳定状态。基本符合稳定的“建模”条件，或可以认为两者具等效性；反之，均属非稳定流范畴。 如河北开滦煤矿，其矿坑涌水量随坑道走向的延展而增加，但这种延展暂停时，涌水量立即出现相对的稳定。此时仅表现有受降水的季节变化在一定变幅范围内上下波动，并出现强出水点和边缘出水点成袭夺中间出点现象，而总涌水量不变。又如辽宁复州粘土矿，其涌水量随采深增加，但某一水平进入回采时，其涌水量就逐渐稳定，并保持到下一水平突水进止，在此阶段虽然也出现下水平突水点袭夺上水平突水点现象，但总涌水量却保持不变。由此可见，在某些矿区的疏干过程中，不仅存在疏干流场的相对稳定阶段，而且隨矿山工程的进展而不断相互转化。 但选用稳定流解析法时要慎重，必须进行均衡论证，判断疏干区是否真正存在定水头供
找水打井大井法
大井法在矿坑涌水量预测中的应用（2007-5） 在矿区水文地质勘查阶段，未来矿坑涌水量预测是矿区水文地质工作的主要任务之一，也是开采设计部门制订疏干措施、确定排水设备及生产能力的主要依据。大井法是常用方法之一，本文结合具体工程实例阐述大井法在实际中的应用，得到了较为理想的结果，对矿坑涌水量计算及实用具有一定的指导意义。 模型的建立 在矿坑疏干过程中，当矿坑的涌水量，包括其周围的水位降低呈现相对稳定的状态时，即可认为以矿坑为中心形成的地下水辐射流场，基本满足稳定井流的条件。矿坑的形状极不规则，尤其是坑道系统，分布范围大，构成复杂的边界，要求将它理想化，在理论上可将形状复杂的坑道系统看成是一个大井在工作，而把不规则的坑道系统圈定的面积，相当于大井的面积，整个坑道系统的涌水量，就相当于大井的涌水量，从而可以近似应用裘布依的稳定流基本方程。这种方法，在矿坑涌水量预测中称为“大井法”。 工程实例
王家大沟金矿位于辽宁省东部，行政区划隶属于辽宁省抚顺市清原满族自治县苍石乡王家大沟村。矿区位于浑河南岸的低山丘陵地带，矿体赋存于与浑河近平行的破碎带中，围岩为黑云花岗混合岩及片麻岩类等。 矿区水文地质条件 含水层（带） 第四系砂砾石孔隙潜水含水层。分布于区内的王家大沟河及陆家沟河两岸一带，宽50～200米，为第四系冲洪积、坡积砂砾石层，厚2～5米，水位埋深0.45～2.74米，涌水量为0.279升／秒，单位涌水量0.289升／秒·米，渗透系数13.843米/日，主要接受大气降水补给，以渗流形式排泄于王家大沟及陆家沟河，水位变幅1～1.5米，水质类型HCO3—SO42－—K＋—Na＋—Ca2+型水，矿化度230毫克／升，PH值6.4。 风化裂隙含水带。分布于基岩上部，受地形条件控制，厚度不均，分布不连续，由大气降水补给，以泉及地下迳流形式排泄，含水带主要分布于沟溪处，据泉和其它出水点的揭露，涌水量为0.071～0.102升/秒，水质类型为HCO3-—SO42－—K＋—Na＋型水，PH值6. 4。 含矿破碎带含水带。分布在含矿破碎带中，由近似平行的3 9号脉和39－1号脉两个含矿破碎带组成，为矿区内主要含水体，也是矿床开采主要充水来源。破碎带间距4.54～21.43米，平均总厚度2.705米，走向290°～310°，倾向南西，倾角65°～75°，在钻