利用動態(tài)流量數(shù)據(jù)快速預測最大涌水量的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及井巷、水文、水利工程施工領域，具體涉及一種預測最大涌水量的方 法。
【背景技術】
[0002] 在開拓井巷工程施工過程中，遇到大量涌水、突水事件，選擇排水設備時，需要預 測最大涌水量問題；資源勘查中的水文孔、水利施工成井后均需要涌水量預測。預測（最 大）涌水量的傳統(tǒng)方法有多種，但大多需要復雜的水文地質參數(shù)和繁瑣的操作流程，就拿 最簡單的"Q-S"法來說也需要做三次大降深抽水試驗，整個過程需要5-7天，需用時間比較 長。
[0003] 《金屬礦山》2009年第7期P77~P 78頁本發(fā)明人公開了礦坑最大涌水量計算公式， Q = q(H/h)1/2, Q為礦坑最大涌水量，q為抽水試驗確定的在對應動態(tài)穩(wěn)定水位線上的排出 水量，其中Η為礦坑靜態(tài)穩(wěn)定水位與出水點下緣間的高差，h為動態(tài)穩(wěn)定水位與靜態(tài)穩(wěn)定水 位間的高差。對于一個穩(wěn)定流的井巷工程而言，Η是已知的，對應于Η深度的最大涌水量Q 可視為不變的，在Η的范圍內由h和q的變化而形成的拋物線的形狀也是一定的，只要求得 任何一點q和h，就可以求得Q值。
[0004] 顯然，上述方法至少需要做一次大降深的抽水實驗，也就是說至少需要獲得一個 動態(tài)穩(wěn)定水位的觀測數(shù)據(jù)（q、h)，至少需耗時十幾至幾十小時。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種利用動態(tài)流量數(shù)據(jù)快速預測 最大涌水量的方法，能夠快速、精準的計算最大涌水量或指定深度上的涌水量。
[0006] 本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：
[0007] (1)獲取基本技術參數(shù)：栗路系統(tǒng)出水口最小的斷面積Sb，水栗的揚程數(shù)Y，被測 礦坑或水井容水段的水平斷面積S,，靜態(tài)穩(wěn)定水位與栗路系統(tǒng)出水口的豎直高度L，井下涌 水口下緣與靜態(tài)穩(wěn)定水位之間的豎直高差Η ;
[0008] (2)待栗路系統(tǒng)穩(wěn)定之后，在多個^時間點，測量栗路系統(tǒng)出水口的即時流量Qbl和累計總出水量Qbzl;
[0009] (3)將Y、Sb、Qbl帶入下述公式進而得到t i時間點上的L i
[0010] L1= Y-Qbl2/(2gSb2)
[0011] 其中，Li為栗路系統(tǒng)出水口與動態(tài)水位間的豎直距離；
[0012] 連續(xù)獲取多個時間點的Qbl求出對應的L i，形成按時間間隔順次排列的數(shù)組，隨時 求出當前時間段內礦坑或水井的平均涌水量Qyjl，
[0013] Qyji= (AQbzi -Δ LjXSj)/ Δ
[0014] 其中，Qyjl為當前時間段內礦坑或水井的平均涌水量；
[0015] AQbzi為當前時間段內累計總出水量的增量值，AQbzi= Qbzin-Qbzi(n 1}
[0016] ALi為當前時間段內Li的增量值，AL1= Lm-I^ 1}
[0017] Δ、為當前時間段內h的增量值，At1= tin_t1(nl)
[0018] h為動態(tài)水位與靜態(tài)穩(wěn)定水位的差值，h L i-L
[0019] 則對應于段平均涌水量的水頭降深值hn= (hn1/2i3+h(nl)1/2(l-i3)) 2
[0020] 其中，β值為隨計算時所跨深度段數(shù)的不同而變化，將hu和其對應的Qyjl代入下 述公式得到礦坑或水井的最大涌水量
[0021] Q = Qyji (ΗΑ?) 1/2〇
[0022] 所述β值隨計算時所跨深度段數(shù)的不同而變化，是一個函數(shù)，當計算時所跨深度 段數(shù)為1時其變?yōu)槌?shù)。
[0023] 本發(fā)明將獲得單點深度與對應涌水量的時間壓縮到一個計時段（1~5分鐘）， 幾分鐘就可以初步獲得工程的最大涌水量，可以將現(xiàn)有技術中需要數(shù)天完成的工作壓縮到 數(shù)小時內完成，即測既得，方便快捷，能夠對穩(wěn)定流的水井、礦坑等進行最大涌水量的預測。 且能夠反應最大涌水量的變化情況，據(jù)此還可以進一步推斷降水漏斗的即時深度等水文參 數(shù)。
【附圖說明】
[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025] 圖1為各種深度示意圖。
[0026] 圖2為抽水試驗裝置示意圖。
[0027] 圖3為豎井涌水量分析圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0029] 本發(fā)明所需設備有數(shù)據(jù)處理器、電子流量器和水栗等，水栗與電子流量儀的口徑 要匹配。
[0030] 本發(fā)明的方法是按照下述方式進行的：
[0031] (1)獲取試驗所需的基本技術參數(shù)：栗路系統(tǒng)出水口最小的斷面積Sb，水栗的揚程 數(shù)Y，被測礦坑或水井容水段的水平斷面積S,，靜態(tài)穩(wěn)定水位與栗路系統(tǒng)出水口的豎直高度 L，井下涌水口下緣與靜態(tài)穩(wěn)定水位之間的豎直高度Η ;具體各高度值如圖1所示，
[0032] (2)待栗路系統(tǒng)穩(wěn)定之后，在多個^的即時時間點，測量栗路系統(tǒng)出水口的即時出 水量Qbl和累計總出水量Qbzl，隨著抽水試驗的進行，根據(jù)不同時間點，不斷獲得和Q bzl值，所組成的數(shù)據(jù)表如表1所示。
[0033] 表1由"t/' "Qbl" "Qbzl"構成的數(shù)組表
[0035] (3)將Y、Sb、Qbl帶入下述公式進而得到t財間點上的L i
[0037] 其中，Q為栗路系統(tǒng)出水口與動態(tài)水位間的豎直距離；
[0038] 連續(xù)獲取多個即時時間點的Qbl，求出對應的Q，形成按時間間隔順次排列的數(shù)組， 隨即求出當前時間段內礦坑或水井的平均涌水量QW1，
[0040] AQbzi為當前時間段內累計總出水量的增量值，AQbzi= Qbzin-Qbzi(n 1}
[0041] ΔΙ^為當前時間段內h的增量值，AL1= υ
[0042] Δ h為當前時間段內t i的增量值，Δ t t in_t1(n
[0043] h為動態(tài)水位與靜態(tài)穩(wěn)定水位的差值，h L i-L
[0044] 而對應于段平均涌水量的水頭降深值為hn，hn= (h η1/2β +h(n 1}1/2(1_β ))2
[0045] 其中，β = (qd]-qylV(qy2-qyl)，β值隨計算時所跨深度段數(shù)的不同而變化，對應 不同井里的相同跨段β是一個常數(shù)，其數(shù)學意義是：計算時所跨若干計時段各自即時涌水 量的算術平均值qd]減去跨度內初始值q yl之差，再除以跨度段始q yl段末q y2兩值之差（即 極差）所得，如表2所示，當跨度為0.1m(-個深度段，兩組數(shù)）的時候，β為0.5。
[0046]


[0049] 本申請中，η為代表i的具體數(shù)字；b代表水栗的栗，如Qb代表"栗口流量";z代表 "總"，如：Qbz代表"栗口總流量";y代表涌水量的"涌"，如Q ,代表"涌水量" ;Q "代表"平均 涌水量"，S,代表"井的面積"。除"n" "i"以外，其他都不是變量。
[0050] 此時，已經(jīng)求出了在某一時間段內的平均涌水量Qyjl和對應這個涌水流量的對應 水頭降深k值，這兩個值可視為在h i高程水平上的涌水量和水位降的值，將其代入公式Q =q(H/h)1/2