第12章地下水的預測與防治地下水運動的基本規律涌水量預測方法簡介涌水量測量方法（自學）礦坑突水的條件及預防

屬地下水動力學的研究范疇：研究地下水在孔隙巖石、裂隙巖石和巖溶巖石中運動規律的科學。它是模擬地下水流基本狀態和地下水中溶質運移過程，對地下水從數量上和質量上進行定量評價和合理開發利用，以及興利防害的理論基礎。

§12.1地下水運動的基本規律

§12.1地下水運動的基本規律

一、地下水的運動狀態一般把由固體骨架和空隙兩部分組成的介質，叫多孔介質。如砂層、裂隙巖體等。地下水在多孔介質中的運動，稱為滲流。發生滲流的區域稱為滲流場。由于受到介質的阻滯，地下水的流動遠較地表水為緩慢。由于地下水的類型、介質類型的不同，地下水的運動狀態多種多樣。滲流的分類：

§12.1地下水運動的基本規律

ABC1.層流與紊流層流(laminarflow)：亦稱片流，指在流速較小時，液體質點作有條不紊的運動,彼此不相混摻的形態。水質點運動連續不斷，流束平行而不混雜。傳遞動量、熱量和質量的方式不同：層流通過分子間相互作用；紊流主要通過質點間的混摻。紊流的傳遞速率遠大于層流。紊流(turbulentflow)：亦稱湍流，是指隨流速增大，液體質點作不規則運動、互相混摻、軌跡曲折混亂的形態。水質點運動不連續，流束混雜而不平行。實驗和觀察表明，當地下水在孔隙和細小的裂隙巖層中運動時，如水流速度緩慢，多為層流狀態；當地下水在大裂隙和巖溶溶洞中運動時，由于流速較快，則多表現出紊流狀態。由于地下水主要是在巖石的孔隙和裂隙中運動，運動時受阻較大，流速一般較慢，所以，一般情況下可以地下水的運動理解為層流運動。法國水力工程師亨利·達西(HenryDarcy)在裝有均質砂土濾料的圓柱形筒中做了大量的滲流實驗，于l856年發現：

滲透流速與水力坡度成正比，即線性滲流定律，這是滲流基本定律，后人稱之為達西定律。二、達爾西定律—層流運動定律Darcy實驗裝置HenriDarcy’sLaw:

Q=KI或v=Q/=KIQ—滲透流量；—過水斷面總面積；I—水力坡度；v—滲透流速（m/s）；K—滲透系數（m/s，為I=1時的v）用途：礦坑、地基工程中涌水量的計算。強調：層流，線性說明：在單位水壓梯度（I=1）下，單位時間內通過單位截面積的流量，即為巖土的滲透系數。該值可針對具體的巖石（土），通過在室內使用達西儀或其他滲透儀經試驗求得。

二、達爾西定律—層流運動定律達西公式討論：達西定律反映了能量轉化與守恒。V與I的一次方成正比；當K一定，V增大時，水頭差增大，表明單位滲透途徑上被轉化成熱能的機械能損失越多，即V與機械能的損失成正比關系；當V一定時，K越小，水頭差越大，即K與機械能的損失成反比關系。三、川紊流負運動載的非線余性滲漁透定貼律Q=甜KI1/耕2或v=Q癢/宵=K煌I1/針2Q—滲透怒流量考；—過水草斷面逆總面瓦積；I—水力稻坡度沙；v—滲透拒流速盆（m/壘s）；K—滲透蓄系數鞏（m/警s）；強調積：紊流憶、非起線性常見辟情況悔：介于潛層流夾與紊睬流之融間的混合程流動Q=棋KI1/令m（m=瘋1~該2）四、突地下塞水向墳井運蛋動的廁基本樣規律1.相關厘概念(1嬸)井：處于麗含水傘層中技有鉛膝直軸磚線的司圓管構，其糾四周論透水軌。(2魯)潛水州井：當井射揭露銅潛水判含水疲層，旱由含煤水層輔中吸債取無免壓地碰下水卻的井越稱為阻潛水糠井或鳳普通高井。(3扶)承壓匠水井多：當井舞揭露訊承壓制水含筍水層喪時，愧稱為撞承壓新水井洲。(4瓦)完整考井：揭露濤整個山含水杠層，善井一瓣直打剃到含格水層泰底板獅隔水區層時司的潛拳水井覽或承鳴壓水加井，小稱為蒙完整續井。(5表)非完飾整井而：沒有糾打到序含水踐層底甩板隔愚水層勤的潛更水井賄或承妖壓水而井。興完整弦井非完常整井rzhsHH(6罰)水位紀降深其：初始低水頭愁減去插抽水t時間把后的毒水頭約，也業簡稱男降深隨。用S表示產。(7脖)降落震漏斗漸：抽水毅時，水位估降深S在不竿同的土位置她上是衫不同總的，絲式井中畫心降妖深最巖大，徒離井皇越遠彈，降堅深越倡小，區抽水態井周遵圍總拘體上塑形成白的漏煌斗狀棗水頭左下降狡區；阻亦即得由抽航水（認排水屯）而督形成越的漏鼻斗狀稠的水憂頭（搭水位丈）下越降區森。(8陸)影響諒半徑銹：是從優抽水沫井到疏實際輝觀測股不到逮水位堪降深愈處的犯徑向滾距離秋。2.穩定杰流假碑設(4陣)在有向側向煎補給評的有督限含搬水層槽中，陵當降薪落漏吧斗擴尊展到犯補給關邊界廊后，優側向續補給深量和序抽水個量平更衡時喇，地性下水剃向井佳運動晃便可愧達到灶穩定劣狀態天。(5弦)在有拐垂向閘補給路的無案限含可水層臭中，景隨著轟降落單漏斗爹的擴哥大，哨垂向幼補給芽量不儉斷增斑大。街當它殺增大截到與嗓抽水億量相幼等時五，將含形成含穩定藥的降暢落漏彼斗，婦地下蓮水向優井的加運動銀也進催入穩痰定狀揉態。(6字)在沒涌有補菜給的鬧無限準含水險層中撤，隨疼著抽畏水時惱間的到延長銀，水配位降翼深的寬速率渡會越觀來越凡小，特降落哥漏斗單的擴綱展越嫌來越每慢，洗在短淚時間川內觀丹測不歸到明膛顯的界水位欲下降鬼，這援種情覽況稱鹽為似疼穩定抱狀態錘，也者稱似涂穩定和。(1相)含水器層均慕質、喊各向愚同性箏，產偉狀水佩平，洗厚度陰不變揮，分岔布面驢積很般大，聯可視厘為無掛限延敲伸；(2陶)抽水裕前的露地下劈燕水面馳是水界平的礎，并臘視為胡穩定唱的；(3話)含水談層中衣的水利流服烈從Da典rc泄y定律捉，并晨在水淡頭下獎降的吩瞬間沾水就紐奉釋放逐出來畏。如套有弱迷透水蛛層，尸則忽們略其廈彈性磁釋水譯量。hsHR3.向井孟運動滾的基萌本規稱律（1）潛鎖水完威整井輕穩定健流裘梅布依公式(J.概Du星pu奏it)rRQ—井的范涌水普量(或稱門排水蚊量)，m3/dK酒—潛水孝含水鴨層的獻滲透啟系數陳，m/鄰dH麥—潛水霞含水拴層厚絹度，m；S眉—井中候穩定勞的水擺位降戲深，m；R夫—穩定匪時漏舉斗半甘徑(影響南半徑),鞋mr狀—井的衫半徑啄，m。說明羅：均灰質含到水層灰，且扯水平響分布機無限斷廣闊背；無蒸國發、刷無滲讓漏；運動鑒狀態它為層還流狀祝態。R可用剪經驗慮公式鳴確定四：R=圖30嫩00挨SK1/學2Q=篩1.骨36養6K葵(2姻H-朋S)同S/引(l循gR冤-l渴gr備)rRhMRsH3.向井僚運動岸的基拳本規纏律（2）承胳壓水栽完整火井穩病定流瓜裘布尼依公濱式M—承壓嚴含水唯層的宿厚度紋，m;其它舍符號搜同前帥；ra）從r0—r1潛水英完整筒井Q=黨擺K(控M2-h2)/袍(l骨nr1-l陰nr0)b)謙r1—R承壓輸水完見整井Q=2舅KM城(H免-M共)/悠(lnR-l粥nr1)c)組合益后得施出Rr1r0潛水-承壓山水完疏整井3.向井嬸運動瘦的基獅本規沾律（3）潛娃水-承壓庭水完季整井款穩定趕流裘叨布依旅公式4.Du我pu茶it公式既的應跡用（污用途暢）(1料)確定伍水文戀地質齡參數根據Du擠pu柜it公式豎，在陵已知副含水劍層厚填度和如參數互的情凡況下威，只放要給芒出設權計的沖合理護降深防，既陣可預爆報井帝的開馬采量翅；也環可按羅需要非的流談量，設預報簽開采艇后的燭可能貧降深絲式值。(2遺)預報蠟流量舍或降秘深確定幣巖土鴿的滲條透系貸數K、導臂水系米數T、影鋪響半腳徑R等。但應頌注意摧，利弊用以蠻上公場式預幼報時互，含懂水層秤必須昂有補哪給源軟，且伶能和電抽水烘量平艇衡，匯達到復穩定唉流條味件；討否則君，不沖可能不出現孕穩定畜流，圓利用朗穩定冠流公潛式進曬行預胳報，灣所得緊到的柏結果拖是錯失誤的循。用途污一：戶確定抖水文哲地質朽參數（潛以水）（承捐壓水遇）利用側以上陣求參壩公式軋，將染抽水牲試驗碰趨近俱穩定削時的Q及抽帖水井茄或觀讀測孔遮的水嚷位降唉深S代入瘋各式起，可帆以直春接求絡出K或T。（潛水）（承壓水）用途反二、獨預報葡涌水創量rRhsHR例1有一笨潛水注完整狂井，挎其半名徑為0.暫1m，含水致層厚辟度為8m，土壤泥的滲鳥透系貝數為0.怖00惹1m有/s，抽水嚷時井茫中水艦深為3m，試此計算掙井的毅出流氏量。解：H=謝8昆h=瓣3信r=坦0.返1友k廟=0每.0石01S=斤H暴-h綢=8浴-3世=5R=篩30訓00兔SK1/遇2=3發00肚0*晶5*糞0.中00君11/匠2=4謝74嘗.3Q=役1咱.3梯66絡K(攔2H鼠-S夫)S給/(壞lg磁R-屋lg迷r)=0純.0馬2m3/s例2：某工置程基急坑開鐘挖的蜜平面剝尺寸樣為長44勵m，寬22蹤蝶m，坑底鴉標高辣為-6翅.0溝m，自然敬地面素標高散為±0絹.0今0，地和勢平采坦，盟地下皇水位愚為-2窄m。根據崇地質炒鉆探若資料屯查明咱，地糧面下-2歷.5劫m為不鼠透水錯黏土輕層，-2削.5~-9盾.0賤m為細運砂層會。-9使.0浴m以下菌為砂禍巖不膛透水駱層，漂所以棉含水邊層厚篇度為6.門5m，細砂啊層滲諸透系釀數K=猜6m獎/d，試求連涌水腐量枕。解：據題意，細砂含水層為承壓水層，厚度M=6.5m降深s=6-2=4m抽水影響半徑：基坑假想半徑：用途老二、棕預報新涌水射量根據承壓完整井涌水量計算公式：§12核.2涌水戀量預淚測方否法簡枝介背景德：涌醫水量執預測渡是礦職坑作疾業、脅地基饑工程厚施工杰過程拴一項鳳十分晉重要腸的工蒸作，果也是化礦山貌生產緒中的畏經常邀性工逐作。目標瞇：預克測涌例水量慢≈實多際涌冊水量問題換：預拳測量>實際委涌水君量預測胖量<實際徒涌水藥量預測尖方法井：一、迷大井酷法（敲坑道瘋系統惠的水棄動力苗學法趙）二、賓水均根衡法三、猾水文無地質壓比擬擺法一、頌大井朽法（和坑道清系統共的水營動力草學法逮）大井鈔法茅涌水膚量預堪測中刺，把躬坑道添系統儀所占識面積顧簡化故為一涌個圓逼形的雪大井其，然捧后應務用地納下水型向井廚運動昨的公炊式預層測坑險道系公統的備涌水慈量。憂注意椅：1)坑道蜘系統熄的長幻玉度與焰寬度宅的比炮值應山小于10。2)坑道低系統逢的引臥用影諸響半集徑R0R0=R克+r0大井廢法實旺例1.某緩衛傾斜園層狀成礦床參，坑穿道系肅統周火長63貼0m，不規跑則多氏邊形眉長寬粘比=2濃.5，影劉響半謹徑R=獸90順0m，滲透輪系數K=囑0.膊2m蒼/d，潛水份含水圍層厚肅度10污0m，坑道志系統迫布置秤在含百水層持底板啞，試槍預測除其涌偵水量晚。解：仆據題東意R=馬90晨0mK=題0.喇2m嗎/dS=州H=疏10登0mr0=您P/借2=退63阿0/2伶=1額00癥mR0=R遭+r0=1捉00貌0m應用夫潛水賺完整唇井公息式：Q=早1.河36萌6K言(2怒H-普S)剝S/氏lg麗(R0/r0)=2攻73香2m3/d2.教材P2針21二、大水均湖衡法水均櫻衡法秧：詳孩細分類析礦闖區地曾下水裕來源疫，分索別計橡算不幕同補盛給來咸源的靈礦坑禾涌水精量，杠總涌競水量污等于遲各部窩分涌痰水量兆的總物和。票計算薦較復渠雜，緣瑞用于現計算躬露天魂采礦瘋場和顫不深鍋的地郵下坑歲道時秋。1）露噸天采宅礦場匙面積駁上靜辰儲量幣的消互耗量2）采撓礦場忙周圍椅降落濃漏斗侍范圍申內的油靜儲槐量的豆消耗奪量h—扁—含水誰層平圍均厚碼度；R—澤—疏干遼時的吹影響元半徑μ—爛—給水打度或拼裂隙綁度L—后—疏干丟地段鐵的周些長總靜箱儲量二、是水均屠衡法程（續花）動儲校量：3）直種接降乏落在摘露天塔采場犯內的憐大氣途降水q34）采礦桿場外愁圍降魄水滲執入的任水量q4A—相—年平歉均降溫雨量滑；F1——露天周采礦例場面堆積；t—爸—一年赴時間股；F—蛇—露天較采場殿外礦您區集反水面謠積（怒降落焦漏斗佛范圍釀）φ—亂—地下負逕流儲系數含。F1F三、擋水文嚷地質激比擬緣瑞法基本幫思想昏：類比何法。梢即在敗同一摧地區慘，地鉛質、怠水文鬧地質贊條件蒜相同糞或相石似的精礦坑臭其涌鉗水量穗應是架接近雷的。用途牽：根據亂已有荒開采幼地段其的實楊際涌感水量風預測蛇新開桃采地同段可浸能的右涌水真量，哪從而兩為疏知排水丙工程宴的配梳置提饒供依歐據。三、惕水文大地質戰比擬勝法方法魚一：登根據嘉單位粥涌水撞量換角算礦姿坑涌爛水量實踐桐或試亞驗研礦究證浙明，圈礦坑部涌水小量與導礦坑俯面積丑或體金積的坑擴大嫂成正喉比增館加。播因此衡，收植集現澡有生允產礦站坑排幅水資交料、咬礦坑驚面積塔或體塑積、捐水位菊降低步值，晴即可汽換算商出新型的礦圖坑的同涌水齊量。遣假定大：Q0—已有千礦坑停總涌商水量割，m3/d茫;F0—已有伐礦坑縣的開施采面阿積，m2;S0—已有燭礦坑爆的水謝位減辮低值同，m則已有距礦坑辭單位掘面積斤、單果位降洪深的醋涌水產量q0為：這樣帳，新臣開采桑（設濾計）曠礦坑紹的總譯涌水塵量即砍可表西示為核：Fne修w—新開石采礦倉坑的齒開采戚面積錫，m2;Sne徐w—新開柄采礦健坑的腥設計涂平均述水位及減低頑值，m。三、機水文廟地質體比擬胞法方法碌二：未富水敬系數宜法在一蓄定時旅期內歸，從膊礦坑昂中排嗎出的繩水量盡，與葛同一蓋時期加開采呆出的憲礦石勁重量蓄之比頃，稱乞為富蠟水系絲式數（KB），即Q0—礦坑喂排水龜量，m3/a烈;P0—礦坑岡的礦療石開需采量誘，t/反a;在與懷上述饅礦坑毯地質扯、水棋文地激質條僚件和幸開采創條件披相同憲或相廢似的邊新開枝采地濱段，泛礦坑通的總月涌水右量為聽：Pne榨w—新開媽采礦爛坑的北設計警礦石繼開采疑量，t/盡a.§12顆.3涌水單量測妄量方吹法（設自學榴）一、澤水溝報流速暗浮標吹法Q=糧0.雨8FV胳m3/s未ec夾;疑V濕=L得/t忽m/屯se赴cQ-流量恨、F-過水箭斷面指、V-水溝經流速禽、L-浮標妹流經骨距離瞧、t-浮標纖流經L距離醒的時椅間二、厲堰測薯法三角哨堰梯形砌堰h-水流尸流過陽堰口海高度;框B-梯形芝堰堰決口底晚部寬準度三、坐儲水任池容州積法四、割水倉近水泵嚼觀測胸法§12遲.４礦敘坑突抄水的所條件境及預柄防一、悠井下爺突水憤條件①有憂巖溶良存在攜，溶開硐、肆礦體兔在同哪一部覽位與警構造株勾通秋；②有暑導水牧構造妨斷裂猾與礦備體聯浪通；③有桑積水柄老窯復存在展并與個構造壇勾通羨；④有從勘探擱鉆孔連在含色水層丈中集梢水并懷與構姻造勾改通；⑤有糟裂隙糧強烈綢發育守地區私；⑥有肢弱含番水層寇（隔懷水層釀）與可含水斥層接驕觸面眉形成貪積水晨，并戲與構卷造聯圣通。§12雖.４礦借坑突回水的羽條件查及預境防二、萍礦坑揮透水利、突之水征炊兆①頂粘板突敲然滲析出水線珠；②工悔作面冶溫度半下降會，空奏氣變腦冷，館或者王工作息面水項蒸氣頑大面族積釋正放且輛時常縱產生造霧氣目；③工部作面駕頂板碰淋水顯增大偵或底糾板突選然涌掏水；④工栽作面萄巖層銅出現瞞有暗己紅色答透水謊或帶鐵臭味在的水快；⑤巖潔縫明炊顯有捧“吱奮吱”繁的水賠叫聲孟，如葬出現獵這種投情況會，工廟作地肺點的料人員以必須笨立即浸全部蒜撤出撲；⑥掘累進工撫作炮鉤眼孔糟出現恰高壓哲射流帥水，真射流匹長度亞在1.掌5米以雅上時菊。§12蠶.４礦厲坑突智水的淋條件局及預獸防掘進番施工軋中，養當接勿近有播水害肺威脅艷地區鞠時，卻必須慌按“有疑面必探拿，先宋探后閘掘”的盞原則壞進行靠。遇議到下壯面任別何一鈴種情詞況都烈必須停止飯掘進，先房誠探水卡：①掘挑進工買作面懸接近輔溶硐握、含所水斷綱層、成含水諒層（位流沙偶層、講沖積央層各蕩種承培壓水聞的含寇水層恩）或認接近測大量雞積水堪區時亡；②掘絹進面講接近盆被淹蛇井巷嫂或有仙積水蟻的水拴窯、筒老采伍空區準時；③上得層有然積水丹，在座下層錫進行偵采掘么工作扎，兩叼層間籃的垂啦直距疑離小浪于掘劃進巷獅道高歉度10倍時踐；④在慮探水垃地區呀內掘蔬進，旁掘進膨長度腹達到牢設計依掘進萍長度棋時；三、跟預防汪原則⑤采衛掘工在作面販