矿井突水量的估算.doc
矿井突水量的估算 矿井突水时期现场实际突水量的估算通常采用浮标法、水泵标定法、容积法等几种方法。 1、实测的方法 ( 1-1-1 ) (1)浮标法。矿井发生一段突水后,初期水量一般较小,可在巷道的水沟内测定其水量。选用一段长5m 左右的规整的水沟,清除沟内杂物,选择上、中、下三个断面,测出三个断面面积Wl 和W2。测量上、中、下每个断面的水深h1-3以及上、下测量两断面间的距离L ,然后将一个很轻的浮标从水沟上游断面处投入水中,同时记下起始时间,当浮标到达下游断面时,再记下到达时间,其时间差即为浮标流经L 距离所需的时间t 。所选断面不变,连续测三组数据。其涌水量的计算公式为 式中 Q 突水量,m3/min; L 水沟测量长度(5m左右),m; W1,W2,W3 上、中、下的水沟断面,m3; h1i,h2i,h3i 各组上、中、下三个断面处测量的水深(i从13),m ; t1,t2,t3 浮标在L段内运动的时间,s ; K 断面系数,与水深和水沟粗糙度有关,见表1.1; 表1.1 断面系数K的取值 水深(m) 粗糙 平滑 0.3-1 0.45-0.65 0.55-0.75 1 0.75-0.85 0.80-0.90 ( 1-1-2 ) (2)水泵标定法。矿井突水后,一般应增开水泵或增加水泵运转时间,则水仓增加的水量的计算公式为 式中 Q 突水量,m3/min; W 水泵的铭牌排水量,m3/min ; N 增开的水泵台数,台; H t 时间内水位的上升高度,m; S 水仓的水平断面积,m2; t 水位上涨H 高度所用的时间,min ; K 水泵排水系数。 对于K 值,新泵排清水取1.0 ,新泵排混水取0.9 ;旧泵排清水取0.8 ,旧泵排混水取0.7 ; 双台老泵单管排水取0.6。 (3)容积法 ( 1-3-1 ) 容积法计算突水量的实质就是根据淹没巷道的体积,计算突水量。 式中 Q突水量,m3/min; V下水平巷道的淹没体积,m3; t淹没时间,min ; S下水平不同点水平断面面积,m2; H在t时间内水位上升高度,m。 突水后,如将平巷淹没,水位升至老窑区,则涌水量可用下式计算 ( 1-3-2 ) 式中 Q突水量,m3/min; K采空区的淹没系数,(见表1.3) S求积仪在平面图上量得的淹没面积,m2; H水位上涨的高度,m; M实际采高,m; a岩层倾角,; T水位上升所用时间,min 表1.3 采空区的淹没系数 淹没时间(天) 淹没系数() 硬岩层 软岩层 1 35 1922 2 25 16 5 15 5 7 2 10 10 4 2、突水总量的计算 在突水抢险过程中,需及时掌握从突水开始到某一时刻的突水总量。 ( 2-1-1 ) (1)算术迭加法 式中 V突水开始到某一时刻止突水的总体积,m3; Qi从突水开始分段计算的突水量,m3/min; ti从突水开始到某一段时刻止,与上述水量相对应的连续时间段,min; (2)曲线求积仪法 图2.1 水淹没总体积计算图 在直角坐标纸上,绘出涌水量变化曲线,其横坐标为时间t ,纵坐标为涌水量Q ,绘出从突水开始到某一时刻涌水量的变化曲线。在曲线图上用求积仪量出坐标轴与曲线所包围的全面积,用该面积乘以单位面积所代表的水量,即得出水淹没的总体积(见图2.1)。 例如,图2.1 中ODBC 代表的水量为101440 14400m3 , OEFT所包围的面积为8 ,则在t 时间内突水的总体积为144408115200(m3)。根据上述方法,求出各采空区的水淹没总体积,可绘出全矿井分水平、分区域的水淹没分布图。 3、淹没时间的预计 (1)当矿井涌水均匀涌出的情况下,涌水量和时间成线形关系,为此,在大量实测资料的基础上,用回归法得到如下模型来预计淹没时间。 ( 2-2-1 ) Q突水量,m3/min ; t突水时间,min; a,b系数。 ( 2-2-2 ) (2)当突水量变化时,可用下式预计突水时间 V1采空区的空隙体积,m3/min; V2已疏干的含水层的裂隙体积,m3; Q平预测到某时刻水量与最后一次实测水量的平均值,m3/min。 3