摘要：在矿井建设生产各个阶段，对矿井涌水量空间、时间变化规律展开动态化预测评价，是矿井水文地质工作重要项目。但因为涌水量影响因素相对较多且较为复杂，涌水量计算难度相对较大，所以做好涌水量计算方法选择与应用，已经成为了相关企业研究重点。目前较为常用的计算方法主要以解析法以及比拟法等手段为主，对计算方式展开合理运用，做好涌水量计算与控制，是保证矿井正常生产的有效手段，值得展开深入研究。
关键词：矿井涌水量预测；水文地质；分析
1某矿井水文地质特征分析
1.1水文地质特征
（1）矿井用水量。根据3号煤层初期投产实验可知，矿井涌水量主要以顶板涌水为主。与此同时，还包括底板砂岩涌水与三灰涌水。根据相关数据调查显示，三灰含水层富水性比较不稳定且涌水以静储量为主，必须在开采期间做好相关的预防工作与勘探工作。
（2）水害问题与矿井开采活动之间的影响作用。煤层开采容易受到老窑积水的影响，但是实际影响程度并不如预期大。但是煤层回采主要以条带式开采工作为主，工作面主要以倾向布置方式为主。在回采期间，尤其是下部采区很有可能会存在一定量的积水。但是根据本矿区实际调查数据显示，孔内涌水问题较轻，多数区域并未明显出现。因此，矿井开采作业受到水害的影响程度基本上可以视为中等。
1.2地下水的补给、径流和排泄条件分析
（1）松散层类孔隙状况分析。在松散层类孔隙潜水中，水分的补给方法一般以大气降水补给为主，在某些局部地段也会有下伏基岩水层向含水层侧向补给的情况，河流地表水在其中也会起到一定的作用，与地下水形成互补关系。地形地貌决定着地下水流的情况所以要分析水流情况首先要对地质情况作出合理判断，地下水受地形控制一半由分水岭段向河谷地区运移，最终会汇入到河流当中，流出该地区。
（2）基岩孔隙裂缝水的补给情况分析。基岩孔隙裂隙水的补给来源有几个方面，最主要的几个方面分别是大气降水的补给、地表水渗透的补给、人为灌溉补给和侧向补给。在地下水补给中其径流以水平径流为主，其次为垂直径流。地下水的排泄方式也有很多种，最主要的是蒸发排泄方式、补给地表水排泄方式和人工开采排泄方式这三种。
（3）地下水的循环模式分析。地下水的循环模式主要分为两种，一种叫做浅循环模式另一种是深循环模式。两种循环方式各有优缺点。浅循环模式主要是河谷潜水、黄土塬和白垩系风化裂隙水的循环模式，这种循环方式具有以下几个特点：①补给方式多样性：其含水层埋深比较浅且厚度比较小决定了其补给方式的多样性。②地下水径流积极性，这个特性主要是由于其径流途径比较短造成的。③地貌控制作用明显：地貌的控制作用主要表现在对地下水径流途径、径流方向、地下水排泄区的控制。④补给区、径流区和排泄区相互重叠的特点。
2.矿井水文地质类型划分问题以及影响因素
根据案例矿井井田的水文地质条件以及煤矿防治水相关规定，对矿井水文地质类型进行明确划分：首先，矿井当前主采煤层有三层，再加上煤层顶底板均属于含水层，经过相关人员的调查可知，该井田范围内的含水层基本上可以认定为弱含水层。在水源补给条件方面表现的较差。
其次，矿井生产开采区域受到老窑积水的影响，在部分煤矿位置、范围内出现了积水问题。但是积水量有限，因此可以将该地的老窑积水判定为中等。再结合勘探结果，如矿井用水量计算数据，明确当前矿井正常涌水量在205.8m3/h，最大值不超过262.20m3/h，判定为简单型。根据该矿井自开发至投产阶段的情况来看，揭露的陷落柱虽只有2处，但是该陷落柱位置较为特殊，很有可能会对矿井的正常生产工作产生一定的影响，不容小觑，因此将其判定为中等型。
最后，需要做好水量影响因素分析，以防出现计算精准度不高或者计算存在失误等方面的问题。通过分析发现，矿井涌水量与以下几项因素有着密切关联：①降水量。经过研究发现，矿井涌水量和降水量有着密切关联，在深度较浅地段实施挖掘时，两者之间影响尤其明显，随着降雨量的变化，涌水量会出现随之改变或略有滞后的状况；②产量、开采面积。开采面积、产量的不断增加，加之含水介质空间与顶板含水层结构的改变，使得涌水量在对地下水静储量进行消耗的同时，还在接受地下水补给，所以涌水量会呈现出不断增加的趋势；③当采掘工作进入到中期阶段，地下水静储量已经所剩无几，此时地下水补给成为了矿井涌水的主要来源，涌水量会随着地下水接受补给量的平稳而出现逐渐稳定的状态；④地质构造。在进行矿井开采时，会对地质构造形成一定程度的破坏，会使地层原有完整性受到直接影响，导致空间、裂隙出现。
3矿井涌水量预测方法
3.1解析法
为对解析法应用展开详细分析，本文在此将以大井法为例，对矿井涌水量计算全过程展开深度探究。在运用大井法实施计算时，会将矿区水平坑道系统所占面积视为等价于理想的大井面积，坑道系统涌水量与大井涌水量相符。
（1）基本原理。大井法是按照地下水动力学原理，运用解析方式对地下水运动规律偏微分方程展开计算的，会按照特定初值条件以及便捷，对地下水运动模型构建展开解析，进而实现对多种条件下的矿井涌水量测试。
（2）计算公式。在进行矿井开采时，矿坑地下水位的持续性降低以及排水疏干的不断进行，会使地下水承压水转变为潜水，所以矿坑涌水量计算应按照承压水-潜水含水层公式展开，具体公式如下：
其中Q代表矿井涌水量；K代表渗透系数；M代表含水层厚度；H代表水头高度；Ro代表引用影响半径，ro代表引用半径。
通过研究发现，矿坑所在含水层均值处于无限分布的状态，和天然水保持接近水平的位置，可遵从以下公式完成引用半径以及引用影响半径计算：
Ro=ro+R，R=10S；ro=F/π；F=a•b
其中b代表垮落区宽度；a代表工作面宽度；S代表水位降深值；F代表开采区面积。
3.2比拟法
在实施冶金工业矿山开采过程中，某矿井施工面、矿坑排水每个月都保持着持续性增加的状况，其中在雨季排水量以及施工面增加最为明显。在运用比拟法实施涌水量计算时，需要结合收集资料，对矿井采掘工程平面面积与排水量关系展开分析，明确两者之间是否有密切关联，以便后续展开计算。经过分析发现，开采面积变化与涌水量之间的关联并不明显，开采总面积的不断提升，并没有引起涌水量持续性上升的状况，反而使其逐渐趋近于平衡的状态。
3.3类比外推法
①水文地质比拟法。在运用此种方式实施涌水量计算时，会通过对与开采矿井相似矿井数据展开收集与分析的方式，对新建矿井涌水量展开预测与计算。此种计算方式运用存在一定限制，要求需要保证老矿井与新矿井条件的相似性与一致性。②相关分析法。运用相关分析法实施计算时，会通过对矿井水文地质资料的分析与整理，寻找出影响因素与涌水量间的关系，进而展开比拟公式建设，实施后续一系列计算。按照经验，在对矿坑涌水量展开计算过程中，实施多元复相关计算结果的准确度要远远高于单相关计算结果。
结语
目前，针对复杂条件下矿井水文地质类型的划分方法，相关研究人员立足于我国重点煤矿开采区域的实际情况，根据不同矿井水文地质条件的实际情况，合理确定水文地质类型，并在此基础上，按照国家规范要求，针对矿井安全生产与矿井水害防治问题实行统筹规划、合理部署，以期可以为矿井生产单位指明方向，规避风险隐患问题。
参考文献：
[1]任宝良.红岭煤矿水文地质特征分析及矿井涌水量预测[J].煤炭工程，2012（4）：46-48.
论文作者:刘德博,聂文永
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/15
标签：矿井论文; 水量论文; 地下水论文; 水文地质论文; 含水层论文; 径流论文; 方式论文; 《基层建设》2019年第23期论文;