“大井法”预测矿井涌水量的方法改进.pdf

井 井 甬 量， 积删 第 1 3 卷第 1期 1 9 9 2 年 3月 矿山地质 M I NI NG GEOLOG y Vo1 ． 1 3 S um ． 4 9 M a r ． i 9 9 2 一 | “ 大井法” 预测矿井涌水量的方法改进 兰 7 ． ／ 连云港化学矿业专科学校 摘要 传统 大井法’’ 预铡矿井诵术量时存在 附加误差 ．根据 大井 特 征改进丁 大井{ 击”计算模型。并推导出相应的计算公式．舟别用传统方法和改进 方案对新浦磷矿各开采术平进行矿井涌水量计算。改进的方案更符合有边界斌倾斜 状态含水屡附近矿井浦永的实话情况． 关■l 调 预副矿井涌水量 大井法”；方法改进 在矿井 ， 尤其是大水矿井的建设与开采过程中， 预测矿井各开采水平的矿坑涌水量大小是 必不可少韵任务之一， 预算结果的正确与否， 直接关系到矿井能否安全、正常地生产。 “ 大井 怯”是预铡矿井涌水量的常用方法之一。笔者在实践中发现，用传统的 “ 大井法”预测矿井 涌水量，有时效果较好，有时却有很大出入。误差的原因除了众所周知的诸如含水层各参数 取值有误 、含水层补给 、排泄受气候等因素控制而发生变化等之外，还有一些目前大家尚未 注意的 因素，导致了计算结果的误差，在此，将其称之为 邮竹 加误差”。本文探讨了 “ 附加 误差”的产生原因，提出了一改进的，更符合 “ 大井”实际情况的矿井涌水量计算方法。 1 ． 传 统 大井 法”计算方法 以承压水为例，用传统的 “ 大井法”预测矿井涌水量，分为有边界和无边界两种情况， 其计算公式分别如下 1 ． 1有边界 1 直 线隔水边 界 Q _2 K 1M S ． ① 2 直线供 水边 界 Q一 2 n 五K M S ． ② 1 ． 2无边界 Q ③ 一 一 kR 。一1 n r 其中t K 含水层渗透系数 M。含水层厚 者简介掘风英．女．2 8 孝， t水文5 粗 质 与工程地质专韭颈士 讲师 维普资讯 7 6 矿山地质 1 口 g 2 年 s 矿井 开采后 ，n 水 平水位降深 R n 水平 “ 大井”引用影响半径 r n 水平 “ 大井” f 用半径 a n 水平 “ 大井 ”中心至边界的水平距离。 Q n 水平涌水量。 由以上公式可见， “ 大井法”实质是把矿井等效为一大的抽水井，并借用普通抽水井的 流量公式来计算矿井涌水量。笔者在实践中发现，只要含水层各参数选择准确，传 统的 “ 大 井法”预测无限补 给边 界，近水平 含水层 附近矿井 涌水量，其结果还是令人满意的 。可是， 对于有边界直线隔 、供水边界、或无大家通常认为的边界、处于倾斜状态的 含 水 层 而 ’ 言，直接 引用普通抽水井 流 量公 式求Q ，却会产 生 邮目 加误差”，导致 预测 结果的 失 败。 2 “ 附加误差 的产生原因及无 “ 附加误差”的 “ 大井法” 2 ． 1有直钱啊 、供 水边 界的情 况 众所周知，普通抽水井由于其半径r 。 较小，相对2 a 。而言往往可忽略不计。普通抽水井 流量公式就是在这一前提下利用缺 射原理推导出来的。而 “ 大井”引用半径r 却常常很大， 有时甚至会产生r a 的情况，此时，再直接引用普通抽水井流量公式求矿井 涌 水 量 显然 是不台适的 以直线箱_， K 边界，承压含水层为例，对 “ 大井”而言，可出现图 1 所 示的 两 种情况， 鄙， a } 图1一a ，R r 。 a 图 1 一b ， 由 ≈ 较大，井边界各点的势不等，如图 1 所示，井边界上，B 点势最小，B 点势最 大 平均势为 1 ／2 一 1 I n I I, - a ． I ／ 井 一 窖井 坼水 迎幂 图 】 A 卜＼ j 弋 f ’ ／ 赛 井 黼水边界 ④ 维普资讯 ● 第l 3 卷第 1 期 施风英 太井注“预测矿井涌水量的方注改进 I 对于图 I a 所示情况， “ 大井”壁上势 ∥ 可如下求得 ．．．中 卖 中 。 虚 1 n 2 a n - r r C 2 实 i 虚 l n 2 a 一 十r n r C 一 1 r 。 x ／ 4 a C 1 n r 一一 一r 一 ’ r 在远离抽水井处， “ 大井”的影响范围外边界上，其任意一点A 的势 为t 叩 叩 实 叩 虚 w z “I nR。 C 面 笨 2 对于 图 l b 示 。R r a 情况 坤 鲁l n f ／ 鱼 f r ] C 中 碌⑥式。 ． Q 可 由⑥一⑧ 式得 Q 即 ． Q ． 二 ．．． ．． ． ． ．． ． ． ．．．． ． ． ． ． ． ．． ．．． ．_ ． ．一 f aR 一I n r ／ 2 a 。r 2 nKM S。 l n R。 l n C r ， 百 同 理， 可藉盖 采迈舁条 件下， “ 大井”的涌 水量Q 计算公式 当R a r 时 ， Q ～ 一 些l- a 4 a - 一r 一l nr n 当R。 r a 。 时， Q 2 KM S ⑧ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 由以上讨论可知，要消除有边界条件下传统 “ 大井法”的附加误差，只要按表 1改换传 统 “ 大井”公式分母 即可，其分子 与原公式相 同。 表 1 中所列的分母变换也适台潜水及承压转无压含水层附近矿井涌水量的 “ 大井法”公 式 。 - ． ． C ． C ． h h k I I 虚一 盛 实 实 小 舭 中 中 兰 ％ 维普资讯 伯 矿山地质 l 口 啦年 寰 1 边 界 性 质 原 公 式 分 母 消除 附加误差 后公式分母 R a 。 f u l n R 一 l n r 4 a 一r ． 直线隔水边界 R． f ． a ． I n R n 一k 2 a 1 nR 一 ln f ． i R． a ． r ． I n 4 a 。 r ． 一I n r 直线 r - a r1 n 2 a r 一l n 、 ／ f ． 1 n l n 、 ／ 2 ． 2无遗 I 焉一的 选鼻 ，夸水曩曩辩柏情况 仍以承压水为例，在一般情况下，含水层附近如无通常所谓的边界，其附近矿井涌水量 的计算公式按传统观点，应选用公式⑨。的确，如含水屡是近水平的，且各参数求取正确， 用公式来预弱矿井诵水量不失为一有效的公式。然而，如含水层是倾斜的，受 町 可能出现图 2 所示的情况，降落漏斗不对称。 也就是说，降落漏斗延伸到了含水层的隔水底板，此时，隔水底板实质上起了隔水边界 的作用，它相当于个螟斜切过含水层的直线隔水边界。显然，此时再用公式⑨来 求 Q” 就必然产生 附加误差一，使计算值僻夫。由于 夫井”R． ，r 都较大，出现图 2所 示 的 情况是常有的事，因而，就不能用公式求Q。 。 为了消除。 附加误差 ，在应用公式求算无通常所谓边界的倾斜含水层附近矿井涌水量 时，首先得 断降落漏斗是否会延伸到含水层隔水底板 即I R． a ． 、 图 2 维普资讯 ● ＼ 第l 3 卷第 l 期 施风英 太井浩”预霹 j 矿井涌承量的方法改进 丁 q 。 。_- r__-● _ ’’’ ’。 一 l R a ，将含水层底板当成隔水边界， “ 大井法”公式依据2 、 1 讨论的具体情况而 如 ． 1 定 。 l R f a ，依据本 文讨论的 方案 ， 井根据表 l 及 矿区 含水层为 承压 转无压的实 际 情况，选 用的 改进 “ 太井 法”公 式应 为 Q 计 算 成果列 入表 4 寰 4 旦 一 厂 T ■__ 从 表 4中数 据 叫以耆 出 ，博 筑 的 “ 大 井 法 ” 由于未 考 虑 到 曹水 层 属 板 等 效 于 一 隅水 边 界 的问威 计算值偏 大， 丽改进的 “ 大 井法 ”厦 fj 与 实测值吻合较好。因 此可 见， 改进的 大井法 的确更适台有边界或无大家通常认为的边界、含水层处于候斜状态时，其附近矿井涌水的实 际情 。 ⋯ 是 直线供水边界条件下， “ 太井”的涌水量Q 计算式推导以承压水为例 ，． ⋯⋯ 专 q - ‘ 。 I对 于 函1 -_ a 所 示 的 情流 ， R a 。 r 、 实 虚鲁1 n [ 卜c 实 虚鲁 n [ j 扎 。 ． 鲁-Ⅱ [志] c _ ① 对 字 囱 b 薪宗 情况 ， R 。 a ． ． ． 0 ， 触 罟1 n } c c 实 虚 鲁- n [ 】 c ” 一 n 【 】 c 至于 ，a 、b 两种情况下， 均_为， ⋯ - ln } c c 因此，对 于图 l～a 所 示情况，Q 可 用⑧一① 变形得 Q 型 一 一 一 } n 4 a _ 。一 r 一l nr ● 维普资讯 ● d t { 谊’ ； 募 l 3 卷第 1 期 施风英 大井法”预测矿井浦水量的方法改进 8 1 对于图 1 一b 所示情况，Q 可用一②式变形得t Q． 2 KMS 1 n r 一 l n v r ． 参考文献 1 ． 李正根，‘承文地质学 地质出版牡．1 9 8 0 I M PROVEMENTS ON “ LARGE W ELL ” FOT THE PRED1 CTI ON OF M I NE OUTFLOW RATE S hi Fe n g yi ng Tr o i n l 9 S c h o o l o ／C h e mi c a I M i n i n g I n d u s t r y ，L i a n y u n a g A b s t r a c t I Th e r e i s s o me“ a d d i t i o n a l e r r o r s ”i n t h e u s e o f t r a d i t i o n a l a l a r z e we l l me t h o d t o p r e d i c t mi n e o u t f l o w r a t e ． A c a l c u l a t i o n mo d e l wa s i mpr o v ed i n t he l i g ht of “l a r g e weI 1 ”f e a t ur e s a n d t he c o r r e s p on di n g c a l c u l a t i o n f o r mu l a wa s d e d u c e d ． Th e i mp r o v e c p r o j e c t i s i n b e t t e r a g r e e me nt wi t h r e a l i t i e s of w e l 1 yi e l d wh e r e t h e r e a r e b o u n da r i e s o r i u c 1 i n e d wa t e r - be a r i n g l a ye r s ne a r b y， t h a t i s ba s e d o n t he c omp r i s o n o f c a l c ul a t i o n f o r mi n e o ut f l o w r a t e i n va r i o us mi n i n g l a v e l s at Xi n p u p h os p ho r us mi n e t h r o u g h t h e t r a d i t i o n a l me t h o d a n d t h e i mp r o v e d p r o j e c t r e s p e c t i v e l y ． Ke y w o r d s l P r e d 扣t i o n o f mi n e o u t f l o w r a t e “ La r g e W e l l me t h o d n， M e t ho d I mp r ov e me nt ■ 维普资讯