矿井用水量与含水层水资源量形成示意
这是陕西省煤矿水害防治技术重点实验室虎维岳研究员与中煤科工集团西安研究院闫丽联合研究的成果。研究的创新点为:指出了现行矿井涌水量内涵理解中存在的问题,比较分析了矿井涌水量预测计算中容易混淆的几个关联水量的概念,提出了新的内涵更为明确的矿井涌水量定义及其所应具备的基本属性特征。成果已经发表于《煤炭科学技术》2016年第1期 。
一直以来,不同领域对矿井涌水量定义也不同。在科技名词定义中,将矿井涌水量定义为:单位时间内流入矿井的水量(mine inflow; water yield of mine)。在煤地质学中,将矿井涌水量定义为:流入矿井巷道内的地表水、裂隙水、老空水、岩溶水等的总量。矿井涌水量的大小常用每小时或每分钟的流量表示。《煤矿安全规程》中将矿井涌水量定义为:矿井开采期间,单位时间流入矿井的水量。
研究人员认为,矿井涌水量预测计算应具有如下特点:① 时间上的超前性。涌水量预测工作必须在采掘工程发生之前完成;② 空间位置的确定性。必须回答涌水量从矿井采掘工程的什么位置出现,即涌水出现的水平、采区或工作面,只有这样才能为水害防治工程设计提供指导;③ 水量大小及其时间变化性。水量预测工作不仅要回答水量的大小,还要回答涌水发生后,涌水量随时间进程的变化特征,是渐增的、平稳的还是递减的。矿井涌水量预测结果只有具备了上述基本属性后,才对矿井水害防治工作具有实际指导意义。
虎维岳等认为,有实际工程应用意义的矿井涌水量的定义应该是:在矿井建设或生产过程中,矿井采掘工程直接或间接揭露或导通某种充水水源的水,使其在特定时段和区段单位时间内流入矿井的总水量,特定的时间段是指矿井所处的特定生产期间(如井筒建设期、首采面回采期、一水平开采期等),特定的区段是指矿井某个生产区域(如水平、采区、工作面等)。这个定义特别强调了矿井涌水量应具备如下3个属性:
1)水是通过矿井采掘工程揭露或导通含水层而导致充水水源的水流入矿井的,而不是人为地通过专门的疏水工程导入到矿井的,这就将矿井涌水量与矿井疏降(疏干)水量区别开来。
2) 强调了一定的矿井涌水量对应着特定的矿井生产阶段;而矿井生产的不同阶段,其矿井涌水量是不同的,贯穿矿井全服务期的涌水量应该是一个时间变量,而不是一个唯一确定不变的量。
3)有实际意义的矿井涌水量一定要明确是某个工作面、某个采区或某个生产水平的水量,某一时间段全矿井涌水量应该是该时段矿井不同位置涌水量的总和。
最后研究人员认为,矿井涌水量预测技术的发展趋势为:矿井涌水量预测工作与矿井采掘工程时空变化的结合越来越紧密、更加强调基于不同原理的矿井涌水量预测方法的结合及涌水量物理概念的明晰、强调矿井涌水量随采掘工程进程的时间过程性和动态变化性等。