[科普中国]-矿井涌水量

简介

矿井涌水量是指从矿山开拓到回采过程中单位时间内流入矿坑包括井、巷和巷道系统的水量。它是确定矿床水文地质类型、矿床水文地质条件复杂程度和评价矿床开发经济技术条件的重要指标之一，也是制定矿山疏干设计方案、确定生产能力的主要依据。

矿井涌水量预测矿井涌水量预测是对矿井充水条件的定量描述，也是对采矿井巷系统需要排除水量的估计。矿井涌水量的预测一般包括：单项开拓工程或疏干工程的涌水量；某一开采系统的涌水量；矿井总涌水量。矿床勘探阶段主要是预测后两者。由于矿井涌水量常具有季节性变化，故总涌水量又有正常涌水量（Q0）和最大涌水量（Qmax）之分。正常涌水量是指平水期(或枯水期)保持相对稳定的总涌水量；最大涌水量是指雨季时的洪峰涌水量。二者的影响因素、动态特点和预测方法有所不同，一般应分别进行分析和评价，往往是先计算正常涌水量，然后考虑雨季的最大涌水量增量。

在矿井涌水量预测中，还经常使用“疏干涌水量”。它是指在设计疏干时间内，将水位降至某规定标高时的疏干排水量。勘探阶段的矿井涌水量预测，实质上是预测疏干涌水量。

保证矿井涌水量预测精度的关键，在于做好下面的两步工作：

1、查明充水条件，建立符合客观实际的水文地质概念模型：包括充水水源、充水途径以及它们相互配合的分析；特别是要用发展的观点，分析在未来开采条件下地下水系统补、径、排特征的变化，正确确立计算边界，并获得主要充水岩层具有代表性的水文地质参数。

2、正确选择计算方法，建立与水文地质概念模型相符的数学模型：计算时切忌不考虑具体条件而盲目套用已有计算公式，或建立不合理的数学模型。

矿井涌水量预测方法相关分析法通过矿井涌水量与主要影响因素之间的统计规律性建立相应的回归方程，并进行矿井涌水量预测，这便是相关分析法。

实践证明，矿井涌水量与很多因素间虽然没有确定的函数关系，但却存在某种统计关系。特别是对介质非均质程度高的岩溶充水矿床，以及一些大气降水作为主要充水水源的矿床，建立确定性的水文地质模型存在困难时，可采用数理统计分析的方法，建立统计模型，来预、狈0矿井涌水量。相关分析法与水文地质比拟法及Q—s曲线法一样，是一种简单的近似法。它的最大优点是计算过程中避开了那些难以确定的水文地质参数以及一些尚未解决的机理问题。弱点是得到的结论只是一种可能性。为保证预测精度，要注意两点：一是要有足够的数据和较长的数据系列；二是要以定性的机理分析为基础，正确选择相关因子。

水均衡法水均衡法是应用水均衡原理预测矿井涌水量的一种方法。它是通过研究均衡期矿区地下水收支项目间的关系，建立均衡方程式，进而计算矿井涌水量。水均衡法原理清晰，但实际工作中要准确计算地下水均衡的各组成部分是十分困难的。所以，均衡法一般只适用于统一完整的水文地质单元内补给和排泄量容易确定，并且有长期观测资料情况下的矿井总涌水量的预测。

涌水量一降深曲线法Q—S曲线法是利用抽（放）水试验的资料，建立涌水量（Q）与降深（S）关系的曲线方程，然后根据试验阶段与未来开采阶段水文地质条件的相似性，把Q—S曲线外推，来预测矿井涌水量。1

覆盖层透水性及煤层围岩出露条件的影响地表水和大气降水能否渗入地下，其渗入地下的数量多少，与煤层上覆岩层的透水性及围岩的出露条件有着直接关系。覆岩的透水性好，则补给水量和井下涌水量也大。一般认为矿区内若分布有一定厚度（大于5 m）的稳定弱透水层时，就可以有效地阻挡地表水和大气降水的下渗。如煤层围岩是透水的，其出露地表的面积愈大，则接受降水和地表水下渗补给量就愈大，井下涌水量也大。

在地形平缓、厚度大的缓倾斜透水层最易得到补给。因此流入井巷水主要为动储量，其涌水量将长期稳定在某个数值上，且不易防治。若缺乏补给水源或煤层上覆岩层透水性弱，则流入井巷的水量主要是静储量，这时涌水特征是水量由大变小，较易防治。2

地形的影响地形直接控制了含水层的出露部位和出露程度，控制着降水和地表水的汇集，因此矿区地形就间接的影响矿井涌水程度。大气降水和地表水对矿井充水的影响大小，地形因素起着很大作用。地形直接控制了含水层的出露部位和出露程度，以及地下水的补给情况，同时还控制着大气降水和地表水的汇集。

位于侵蚀基准面以上的矿井巷道，矿井的涌水量随降水量的变化而变化，通常矿井的涌水量很小甚至无涌水，且矿井水易于排除。当矿井开采深度低于当地侵蚀基准面时，水文地质条件比较复杂，地下水接受大气降水和地表水的补给，一般情况是矿井涌水量较大，若没有动储量水影响，矿井涌水量也较稳定，但要注意雨季洪水的影响。

地质构造的影响在煤层分布范围内，受构造体系控制的蓄水构造类型和它的规模，既决定了煤层的赋存规律，也决定了汇集地下水的条件，如动、静储水量的比例和大小，所以地质构造直接影响着矿井涌水量的大小。

1、压性断裂面对矿井涌水量的影响

由于压性断裂面所受的压应力最大，因此，其结构面内的破碎充填物多为角砾岩和糜棱岩，同时断裂面本身也非常紧密，故其突水性较差，且相对地起隔水作用，所以压性断裂面通常对矿井涌水影响较小。

2、张性断裂面对矿井涌水量的影响

张性断裂面是由拉伸作用力产生的，张裂程度大，断裂面的充填物多为尖角状或棱角状大小不等的角砾所组成的角砾岩，孔隙多，孔隙度大，而且断裂面两侧常伴有低序次的断裂面，为地下水的运动、赋存创造了良好的条件，因此，对矿井涌水的影响较大。

3、扭性断裂面对矿井涌水量的影响

扭性断裂面是由剪切作用力产生的（有的也有张应力和压应力）。结构面内有糜棱岩，两侧有规律地排列着破碎角砾岩和棱体。同时，扭裂面一般呈闭合型或较窄的裂缝，但延展较远，发育深度大，低序次的断裂也较发育，因此扭裂面及其两侧也常具有良好的导电性。2