利用动态流量数据快速预测最大涌水量的方法技术

本发明专利技术提供一种利用动态流量数据快速预测最大涌水量的方法，能够快速、精准的计算最大涌水量。本发明专利技术是按照下述方式进行的：(1)获取基本技术参数；(2)待泵路系统稳定之后，在多个ti时间点，测量泵路系统出水口的即时流量Qbi和累计总出水量Qbzi；(3)得到即时流量Qbi，求出在同一时间点上的Li＝Y-Qbi2/(2gSb2)；求出当前时间段内矿坑的平均涌水量Qyji＝(ΔQbzi—ΔLi×Sj)/Δti，动态水位与静态稳定水位的差值hi＝Li-L，对应于段平均涌水量的水头降深值hii＝(hi1/2β+h(i-1)1/2(1-β))2，则最大涌水量Q＝Qyji(H/hii)1/2。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及井巷、水文、水利工程施工领域，具体涉及一种预测最大涌水量的方 法。
技术介绍
在开拓井巷工程施工过程中，遇到大量涌水、突水事件，选择排水设备时，需要预 测最大涌水量问题；资源勘查中的水文孔、水利施工成井后均需要涌水量预测。预测（最 大）涌水量的传统方法有多种，但大多需要复杂的水文地质参数和繁琐的操作流程，就拿 最简单的"Q-S"法来说也需要做三次大降深抽水试验，整个过程需要5-7天，需用时间比较 长。 《金属矿山》2009年第7期P77~P 78页本专利技术人公开了矿坑最大涌水量计算公式， Q = q(H/h)1/2, Q为矿坑最大涌水量，q为抽水试验确定的在对应动态稳定水位线上的排出 水量，其中Η为矿坑静态稳定水位与出水点下缘间的高差，h为动态稳定水位与静态稳定水 位间的高差。对于一个稳定流的井巷工程而言，Η是已知的，对应于Η深度的最大涌水量Q 可视为不变的，在Η的范围内由h和q的变化而形成的抛物线的形状也是一定的，只要求得 任何一点q和h，就可以求得Q值。 显然，上述方法至少需要做一次大降深的抽水实验，也就是说至少需要获得一个 动态稳定水位的观测数据（q、h)，至少需耗时十几至几十小时。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种利用动态流量数据快速预测 最大涌水量的方法，能够快速、精准的计算最大涌水量或指定深度上的涌水量。 本专利技术的技术方案是这样实现的： (1)获取基本技术参数：栗路系统出水口最小的断面积Sb，水栗的扬程数Y，被测 矿坑或水井容水段的水平断面积S,，静态稳定水位与栗路系统出水口的竖直高度L，井下涌 水口下缘与静态稳定水位之间的竖直高差Η ; (2)待栗路系统稳定之后，在多个^时间点，测量栗路系统出水口的即时流量Qbl和累计总出水量Qbzl; (3)将Y、Sb、Qbl带入下述公式进而得到t i时间点上的L i L1= Y-Qbl2/(2gSb2) 其中，Li为栗路系统出水口与动态水位间的竖直距离； 连续获取多个时间点的Qbl求出对应的L i，形成按时间间隔顺次排列的数组，随时 求出当前时间段内矿坑或水井的平均涌水量Qyjl， Qyji= (AQbzi -Δ LjXSj)/ Δ 其中，Qyjl为当前时间段内矿坑或水井的平均涌水量； AQbzi为当前时间段内累计总出水量的增量值，AQbzi= Qbzin-Qbzi(n 1} ALi为当前时间段内Li的增量值，AL1= Lm-I^ 1} Δ、为当前时间段内h的增量值，At1= tin_t1(nl) h为动态水位与静态稳定水位的差值，h L i-L 则对应于段平均涌水量的水头降深值hn= (hn1/2i3+h(nl)1/2(l-i3)) 2 其中，β值为随计算时所跨深度段数的不同而变化，将hu和其对应的Qyjl代入下 述公式得到矿坑或水井的最大涌水量 Q = Qyji (ΗΑ?) 1/2〇 所述β值随计算时所跨深度段数的不同而变化，是一个函数，当计算时所跨深度 段数为1时其变为常数。 本专利技术将获得单点深度与对应涌水量的时间压缩到一个计时段（1~5分钟）， 几分钟就可以初步获得工程的最大涌水量，可以将现有技术中需要数天完成的工作压缩到 数小时内完成，即测既得，方便快捷，能够对稳定流的水井、矿坑等进行最大涌水量的预测。 且能够反应最大涌水量的变化情况，据此还可以进一步推断降水漏斗的即时深度等水文参 数。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。 图1为各种深度示意图。 图2为抽水试验装置示意图。 图3为竖井涌水量分析图。【具体实施方式】 下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本专利技术保护的范围。 本专利技术所需设备有数据处理器、电子流量器和水栗等，水栗与电子流量仪的口径 要匹配。 本专利技术的方法是按照下述方式进行的： (1)获取试验所需的基本技术参数：栗路系统出水口最小的断面积Sb，水栗的扬程 数Y，被测矿坑或水井容水段的水平断面积S,，静态稳定水位与栗路系统出水口的竖直高度 L，井下涌水口下缘与静态稳定水位之间的竖直高度Η ;具体各高度值如图1所示， (2)待栗路系统稳定之后，在多个^的即时时间点，测量栗路系统出水口的即时出 水量Qbl和累计总出水量Qbzl，随着抽水试验的进行，根据不同时间点，不断获得和Q bzl值，所组成的数据表如表1所示。 表1由"t/' "Qbl" "Qbzl"构成的数组表 (3)将Y、Sb、Qbl带入下述公式进而得到t财间点上的L i 其中，Q为栗路系统出水口与动态水位间的竖直距离； 连续获取多个即时时间点的Qbl，求出对应的Q，形成按时间间隔顺次排列的数组， 随即求出当前时间段内矿坑或水井的平均涌水量QW1， AQbzi为当前时间段内累计总出水量的增量值，AQbzi= Qbzin-Qbzi(n 1} ΔΙ^为当前时间段内h的增量值，AL1= υ Δ h为当前时间段内t i的增量值，Δ t t in_t1(n h为动态水位与静态稳定水位的差值，h L i-L 而对应于段平均涌水量的水头降深值为hn，hn= (h η1/2β +h(n 1}1/2(1_β ))2 其中，β = (qd]-qylV(qy2-qyl)，β值随计算时所跨深度段数的不同而变化，对应 不同井里的相同跨段β是一个常数，其数学意义是：计算时所跨若干计时段各自即时涌水 量的算术平均值qd]减去跨度内初始值q yl之差，再除以跨度段始q yl段末q y2两值之差（即 极差）所得，如表2所示，当跨度为0.1m(-个深度段，两组数）的时候，β为0.5。 本申请中，η为代表i的具体数字；b代表水栗的栗，如Qb代表"栗口流量";z代表 "总"，如：Qbz代表"栗口总流量";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"井的面积"。除"n" "i"以外，其他都不是变量。 此时，已经求出了在某一时间段内的平均涌水量Qyjl和对应这个涌水流量的对应 水头降深k值，这两个值可视为在h i高程水平上的涌水量和水位降的值，将其代入公式Q =q(H/h)1/2当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用动态流量数据快速预测最大涌水量的方法，其特征在于是按照下述方式进行的：(1)获取基本技术参数：泵路系统出水口最小的断面积Sb，水泵的扬程数Y，被测矿坑或水井容水段的水平断面积Sj，静态稳定水位与泵路系统出水口的竖直高度L，井下涌水口下缘与静态稳定水位之间的竖直高度H；(2)待泵路系统工作稳定之后，在多个ti时间点，测量泵路系统出水口的即时流量Qbi和累计总出水量Qbzi；(3)将Y、Sb、Qbi带入下述公式进而得到ti时间点上的LiLi＝Y‑Qbi2/(2gSb2)其中，Li为泵路系统出水口与动态水位间的竖直距离；连续获取多个时间点的Qbi求出对应的Li，形成按时间间隔顺次排列的数组，随时求出当前时间段内矿坑或水井的平均涌水量Qyji，Qyji＝(ΔQbzi—ΔLi×Sj)/Δti其中，Qyji为当前时间段内矿坑或水井的平均涌水量；ΔQbzi为当前时间段内累计总出水量的增量值，ΔQbzi＝Qbzi‑Qbz(i‑1)ΔLi为当前时间段内Li的增量值，ΔLi＝Lin‑Li(n‑1)Δti为当前时间段内ti的增量值，Δti＝tin‑ti(n‑1)hi为动态水位与静态稳定水位的差值，hi＝Li‑L则对应于段平均涌水量的水头降深值hii＝(hn1/2β+h(n‑1)1/2(1‑β))2其中，β值为随计算时所跨深度段数的不同而变化，将hii和其对应的Qyji代入下述公式得到矿坑或水井的最大涌水量Q＝Qyji(H/hii)1/2。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张金震，张起，张杰，赵玮森，余广学，易志强，彦芝，赖群生，
申请(专利权)人：张金震，
类型：发明
国别省市：河南;41