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第 ４８ 卷第 ８ 期煤 炭 科 学 技 术Ｖｏｌ􀆱 ４８ Ｎｏ􀆱 ８ ２０２０ 年８ 月Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｕｇ.２０２０ 青年博士学术专栏 移动扫码阅读 贺晓浪ꎬ蒲治国ꎬ丁 湘ꎬ等.矿井涌水量预测方法的改进及结果准确性判定[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０２０ꎬ４８８ ２２９－２３６􀆱 ｄｏｉ１０􀆱 １３１９９/ ｊ􀆱 ｃｎｋｉ􀆱 ｃｓｔ􀆱 ２０２０􀆱 ０８􀆱 ０２９ ＨＥ ＸｉａｏｌａｎｇꎬＰＵ ＺｈｉｇｕｏꎬＤＩＮＧ Ｘｉａｎｇꎬｅｔ ａｌ.Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｃｕｒａｃｙｏｆｒｅｓｕｌｔｓ [ Ｊ ]. ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ ２０２０ꎬ ４８ ８ ２２９ － ２３６􀆱 ｄｏｉ １０􀆱 １３１９９/ ｊ􀆱 ｃｎｋｉ􀆱 ｃｓｔ􀆱 ２０２０􀆱 ０８􀆱 ０２９ 矿井涌水量预测方法的改进及结果准确性判定 贺晓浪１ꎬ２ꎬ蒲治国１ꎬ丁 湘１ꎬ段东伟１ １.中煤能源研究院有限责任公司ꎬ陕西 西安 ７１００５４ꎻ２.西安科技大学 地质与环境学院ꎬ陕西 西安 ７１００５４ 摘 要针对当前矿井涌水量包括正常涌水量、最大涌水量、疏放水量概念认识模糊、界定不清ꎬ涌 水量预测结果与实际水量差距较大、难以精细化以及预测结果准确性判定存在歧义的问题ꎬ综合当前 各类规范以及相关研究成果ꎬ提出了矿井涌水量的 ３ 重属性特征统计属性、水文属性和生产属性ꎮ 在此基础之上ꎬ探讨了矿井涌水量的基本定义ꎬ将矿井涌水量概化为充水水源与充水通道综合作用的 结果ꎬ重点结合充水通道的动态变化特征以及含水层与采动空间之间的补给关系ꎬ阐述了“大井法” 预测过程中的精细水量构成以及计算方法ꎬ提出了利用“同频率放大法”改进水文地质比拟法ꎬ得到 涌水量预测动态曲线的过程ꎻ将时间序列分析和水文地质比拟相结合提高预测步长即预测周期ꎬ 增强时间序列分析法的适用性ꎮ 比较了矿井正常涌水量、最大涌水量与预测正常涌水量、最大涌水量 在各类规范、文献中的定义与煤矿防治水实践过程中的统计差异ꎬ总结了对涌水量预测结果认识存在 分歧、忽视了涌水量预测的技术条件是当前矿井涌水量预测结果准确性判定存在的主要问题ꎻ论述了 矿井涌水量预测结果准确性判定的绝对差值法和相对差值法 ２ 类基本判定方法ꎬ并以涌水量预测的 主要功能为导向ꎬ提出了涌水量准确性判定的经济型、安全型、偏离型的分级标准ꎬ通过对比分析说明 了 ２ 类方法的优缺点ꎻ提出在矿井涌水量准确性判断的实际应用过程中应当综结合 ２ 类方法进行综 合判定的技术思路ꎮ 通过统一技术背景ꎬ可实现矿井涌水量的预测、实际涌水量的统计、预测结果准 确性判定在技术上的全过程闭环ꎬ进一步完善矿井水害防治的技术体系ꎮ 关键词矿井涌水量ꎻ涌水量预测ꎻ准确性判定ꎻ煤矿防治水 中图分类号ＴＤ７４２ 文献标志码Ａ 文章编号０２５３－２３３６２０２００８－０２２９－０８ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｒｅｓｕｌｔｓ ＨＥ Ｘｉａｏｌａｎｇ１ꎬ２ꎬＰＵ Ｚｈｉｇｕｏ１ꎬＤＩＮＧ Ｘｉａｎｇ１ꎬＤＵＡＮ Ｄｏｎｇｗｅｉ１ １.Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬ Ｘｉ’ａｎ ７１００５４ꎬＣｈｉｎａꎻ２. Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＸｉ’ａｎ ７１００５４ꎬＣｈｉｎａ 收稿日期２０２０－０３－２５ꎻ责任编辑曾康生 基金项目国家自然科学基金资助项目４１２７２３８８ꎻ陕西省社会发展科技攻关资助项目２０１６ＳＦ－４４９ 作者简介贺晓浪１９８９ꎬ男ꎬ陕西绥德人ꎬ工程师ꎬ博士研究生ꎮ Ｅ－ｍａｉｌｈｅｘｉａｏｌａｎｇ２０１０＠ １６３.ｃｏｍ ＡｂｓｔｒａｃｔＢｅｉｎｇ ｍｉｎｄｆｕｌ ｏｆ ｉｓｓｕｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ａｍｂｉｇｕｉｔｙ ｉｎ ｈｏｗ ｔｏ ｄｅｆｉｎｅ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｎｏｒｍａｌ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ａｎｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ａｎｄ ｒｅｌｅａｓｉｎｇ ｗａｔｅｒꎬ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｇａｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｏｎｅｓ ｆｏｒ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ａｎｄ ｄｉｆｆｉ￣ ｃｕｌｔｙ ｆｏｒ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｌｕｓ ｌａｃｋ ｏｆ ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｖａｌｕｅｓꎬ ａｆｔｅｒ ｒｅｖｉｅｗｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓꎬ ｗｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｔｒｉｐｌｅ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｆｏｒ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｔｔｒｉｂｕｔｅꎬ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｔｔｒｉｂｕｔｅꎬ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄꎻ Ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｉｓ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｆｉｌｌｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌꎬ ｗｉｔｈ ｓｐｅｃｉａｌ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｆｉｌｌｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｃｈａｒｇｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ａｑｕｉｆｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｓｐａｃｅ. Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｆｉｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎ￣ ９２２ ２０２０ 年第 ８ 期煤 炭 科 学 技 术第 ４８ 卷 ｆｌｏｗ ａｎｄ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｕｎｄｅｒ “ｌａｒｇｅ ｗｅｌｌ ｍｅｔｈｏｄ”ꎬ ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅ ｔｏ ｅｍｐｌｏｙ “ｓａｍｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ” ｔｏ ｉｍ￣ ｐｒｏｖｅ ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎａｌｏｇｙ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗꎻ Ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｉｍｅ ｓｅｒｉｅｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎａｌｏｇｙꎬ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｓｔｅｐ ｓｉｚｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｉｍｅ ｓｅｒｉｅｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｅｎ￣ ｈａｎｃｅｄ. Ｂｙ ｒｅｖｉｅｗｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ａｌｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓꎬ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｌｏｏｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｉｎ ａｃｔｕａｌ ｍｉｎｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗꎬ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｆｏｒ ｂｏｔｈ ｎｏｒｍａｌ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗꎬ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗꎬ ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｌａｃｋ ｏｆ ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ ｏｎ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｍａｉｎ ｉｓｓｕｅ ｐｏｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｉｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｉｓ ｎｅｇｌｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ .Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒꎬ ｗｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｗｏ ｍａｉｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ “ａｂｓｏｌｕｔｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ” ａｎｄ ｔｈｅ “ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅｔｈ￣ ｏｄ”ꎬ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ ｈｏｗ ｔｏ ｃｌａｓｓｉｆｙ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｔｏ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｔｙｐｅꎬ ｓａｆｅｔｙ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｔｙｐｅ ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ ｏｎ ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎꎬ ａｎｄ ｗｅ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ ａｃｃｕｒａｔｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ. Ｂｙ ｕｎｉｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｓꎬ ｗｅ ｃｏｕｌｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｕｔｕａｌ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎꎬ ｒｅａｌ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓꎬ ｈｅｎｃｅ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗꎻ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗꎻ ａｃｃｕｒａｃｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎꎻ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ０ 引 言 矿井涌水量是矿井水害防治工作的一个十分关 键基础数据ꎬ伴随矿井整个生产周期ꎬ是矿井生产系 统特别是防排水系统设计及其水害防治技术方案与 技术路线选择的基础[１]ꎮ 在矿井水害防治技术进 程中ꎬ形成了多种关于矿井涌水量预测计算的理论 和方法[２－３]ꎬ随着绿色、高效矿井建设的持续推进ꎬ 煤矿对于涌水预测的结果精细度、预测方法的适用 性等要求也在逐步提高ꎮ 而相关理论研究和防治水 实践中关于矿井涌水量的定义、预测方法有待改进ꎬ 缺乏完善的矿井涌水量预测结果的准确性判定方 法ꎬ难以实现矿井涌水量的预测、实际涌水量的统 计、结果准确性判定等涌水量计算全过程的闭环ꎬ进 而提升涌水量预测的技术水平ꎮ 笔者针对以上问题ꎬ综合当前各类规范以及 科研成果和前人的论述ꎬ探讨矿井涌水量的定 义ꎬ阐述矿井涌水量的主要计算方法在实际应用 中的改进方案ꎬ分析矿井正常涌水量、最大涌水 量在各类定义和煤矿实践过程中的统计差异ꎬ论 述矿井涌水量预测结果准确性判定的基本方法ꎮ 从而促进矿井涌水量预测方法、理论的不断完 善ꎬ预测精度的持续提高ꎬ为煤矿的安全、绿色开 采提供支撑ꎮ １ 矿井预测涌水量与实际涌水量差异性 矿井涌水量一般分为正常涌水量和最大涌水 量ꎬ煤矿防治水细则 [４] 中以下简称细则对 矿井正常涌水量的定义为指矿井开采期间ꎬ单位时 间内流入矿井的平均水量ꎮ 一般以年度作为统计区 间[４]ꎮ 该定义强调了涌水量的时间段特征ꎬ为平均 水量ꎮ 矿井最大涌水量ꎬ是指矿井开采期间ꎬ正常情 况下矿井涌水量的高峰值[５]ꎮ 最大涌水量主要与 采动影响或降水量有关ꎬ不包括矿井灾害水量ꎬ一般 也以年度作为统计区间取最大值ꎮ 而对于矿井预测 涌水量也是如此ꎬ将正常涌水量和最大涌水量分别 预测ꎮ 不同之处在于预测正常涌水量和预测最大 涌水量针对的是某一生产阶段或时间节点ꎬ而且为 了保障所预测的水量包含了整个生产过程ꎬ各项参 数会取在阶段性生产过程完成时ꎬ采用各类计算方 法得到的涌水量值ꎬ一般多属于预测生产阶段内正 常涌水量的峰值ꎬ尤其是解析法计算的涌水量ꎮ 但 该预测值属于瞬时量ꎬ而非细则中计算的平均量 如矿井实际涌水量处在稳定增长阶段ꎬ则平均量 接近生产阶段中期的水量ꎬ强调了生产的空间过 程ꎮ 由于细则定义的矿井正常涌水量强调了时 间过程１ 年内ꎬ而预测的正常涌水量则强调了空 间过程某个水平或者盘区、工作面ꎬ两者一般不 能完全对应起来图 １ꎬ表 １ꎮ 此外ꎬ预测最大涌水量一般在预测正常涌水量 的基础上乘以一个最大系数所得一般取 １.２ ３.０ꎮ 其意义在于计算出该生产阶段涌水量的上限 值ꎬ目的在于保障计算误差处在矿井可接受的范围 之内ꎮ 预测最大涌水量也属于瞬时涌水量ꎬ而与 细则中所定义的某一个时间段内的峰值量的意 义不同ꎬ则有 矿井涌水量一直处在稳定增长阶段ꎬ 则 ２ 个数值才有可能重合ꎻ矿井实测涌水量的依据 为井下涌水量台账ꎬ每个生产节点都只会有一个涌 水量数据ꎬ而该数据是唯一的ꎬ该节点不可能存在有 最大涌水量ꎮ 但从整个年度来看ꎬ会有最大涌水量ꎬ 该涌水量数值与细则中定义的最大涌水量值相 对应ꎮ ０３２ 贺晓浪等矿井涌水量预测方法的改进及结果准确性判定２０２０ 年第 ８ 期 图 １ 蒙陕地区某矿井涌水量历时曲线 Ｆｉｇ.１ Ｄｕｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｆｒｏｍ ａ ｍｉｎｅ ｉｎ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ－Ｓｈａａｎ Ａｒｅａ 表 １ 蒙陕地区某煤矿不同定义下矿井涌水量对比 Ｔａｂｌｅ １ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ａ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｉｎ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ－Ｓｈａａｎ Ａｒｅａ 年 份２０１６ 年２０１７ 年２０１８ 年 细则 定义矿井正常涌水 量/ 最大涌水量/ ｍ３􀅱ｄ －１ ７５０/８０５ １ １３０/１ ４８０ １ ３９４/１ ５００ 预测的矿井正常涌水量/ 最大 涌水量１２ 月底 / ｍ３􀅱ｄ －１ ６１０/８６０ １ ４００/１ ５３０ １ ３２５/１ ６２０ 实际矿井涌水量/ 最大涌水量 １２ 月底 / ｍ３􀅱ｄ －１ ６５０/８０５ １ ４８０/１ ４８０ １ ３７３/１ ５００ 综合来看ꎬ矿井涌水量的预测与实践ꎬ必须以涌 水量台账为根本ꎮ ①涌水量台账的记录应尽量详 细ꎬ除了记录观测时间外ꎬ还应详细记录各观测点的 位置以及采掘进尺变化情况ꎻ②涌水量预测前ꎬ引用 涌水量台账过程中ꎬ在利用“大井法”和“廊道法”等 各类确定性分析方法时ꎬ应以不同回采距离对应的 瞬时水量台账值为准ꎬ而非细则中所定义的矿井 涌水量值统计意义上的数值ꎬ忽略了涌水量数据 随回采距离变化的规律性ꎮ ③对于煤矿来说ꎬ从 年度角度出发ꎬ可以参考细则进行正常涌水量和 最大涌水量的统计ꎬ但在具体实践过程中ꎬ应当以台 账为基础ꎬ结合当前矿井所处的开采阶段ꎬ来阐述矿 井的涌水情况ꎮ ２ 矿井涌水量的概念与计算方法 ２.１ 矿井涌水量概念 在煤矿防治水细则中将矿井涌水量定义为 矿井开采期间ꎬ单位时间流入矿井的水量ꎮ 虎维岳 等[１]认为以上定义对矿井涌水量概念定义不清ꎬ使 得预测结果对生产实际的指导性不足ꎬ并重新提出 了矿井涌水量的定义“在矿井建设或生产过程中ꎬ 矿井采掘工程直接或间接揭露或导通某种充水水源 的水ꎬ使其在特定时段和区段单位时间内流入矿井 的总水量ꎬ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ꎬ特定的区段是指矿井某个生产区域如水平、 采区、工作面等”ꎮ 主要特点为①强调了矿井涌 水量是因矿井采掘活动诱发的ꎬ充水水源的水自然 地、无法控制地流入矿井ꎬ没有把人为的、通过专门 的疏放水工程疏放出来的水量归结为矿井涌水量ꎮ ②强调了流入矿井的水总量是特定生产阶段的对应 水量ꎬ因此必须是个一个动态变化值[６]ꎮ 以上论述 值得商榷在生产实际的涌水量统计、预测过程中ꎬ 一般矿井涌水量主要为排水系统设计及水害防治提 供直接依据ꎬ对于疏放水量和井下生产用水等人为 流入水量ꎬ如果不计入矿井涌水量ꎬ则可能对矿井的 系统设计造成严重的误判比如ꎬ部分煤矿的井下 疏放水水量超过其他所有水量之和ꎬ进而威胁矿 井安全ꎮ 此外ꎬ矿井疏放水的目的、方法以及结果评 价均属于矿井水害防治的范畴ꎬ不将疏放水量纳入 到矿井涌水量之中ꎬ难以真正使得涌水量统计、预测 工作有效服务于矿井安全生产ꎮ 笔者认为ꎬ矿井涌水量的定义ꎬ应当从服务生产 实际出发ꎬ不应仅考虑矿井的水文地质特征以及采 掘实际ꎬ而忽略了疏放水工程、井下生产用水等产生 的水量ꎮ 与此同时ꎬ矿井涌水量的概念应该是从发 生事实角度的定义ꎬ其还有统计意义分析涌水量的 总体水平及矿井水文地质条件ꎬ总结水量预测结果 的准确性ꎬ优化排水系统布置ꎬ与矿井涌水量预测有 着十分明显的区别由于矿井的生产是个长期、缓慢 的发展过程ꎬ因此每个矿井涌水量必然对应着特定 的时间和生产阶段ꎬ也导致了矿井涌水量本身具备 了特定时间、特定生产阶段的属性ꎮ 相应地ꎬ矿井涌 水量预测则面向的是未来的长期过程ꎬ在进行预测 时尤其需要考虑或强调采掘阶段性特征来满足生产 实践ꎮ 通过这两者的计算可做明显对比矿井涌水 量计算当前主要通过井下水泵房的排水记录来推断 或者井下各涌水点的水量实测值相加ꎬ其目的还在 于进行水量的总体统计分析ꎻ而矿井涌水量预测的 计算方法则包含了解析法、数值法、水文地质比拟法 等各类方法ꎮ 但综合来看ꎬ虎维岳等对于矿井涌水 量的定义更多是结合了矿井涌水量预测的要求ꎬ而 非矿井涌水量本身意义ꎮ 进而从广义属性特征来 说ꎬ矿井涌水量应该同时具备统计属性、水文属性和 生产属性ꎮ 基于以上分析ꎬ笔者对矿井涌水量进行 了重新定义矿井涌水量是指矿井在某一生产阶段ꎬ 单位时间内井下各出水点涌水量总和ꎮ 该定义方式 可以体现涌水量的统计属性之外ꎬ也说明了矿井的 １３２ ２０２０ 年第 ８ 期煤 炭 科 学 技 术第 ４８ 卷 涌水量是在不同生产阶段或者不同生产区域的水量 叠加的总和ꎬ兼有了上述 ３ 重属性ꎮ ２.２ 矿井涌水量预测计算方法改进 如前文所述ꎬ矿井涌水量是井下各个涌水点的 水量之和ꎬ矿井涌水量预测实际上是结合生产规划ꎬ 在分析矿井涌水量各组成的前提下ꎬ运用水文地质、 数学地质方法ꎬ针对井下一个或多个涌水点ꎬ开展水 量预测ꎬ并将水量结果进行叠加分析ꎬ进而得到矿井 涌水量的过程ꎮ 因此ꎬ下文所述的矿井涌水量预测 方法皆是针对涌水点重点是回采工作面的计算 方法ꎬ不再赘述ꎮ ２.２.１ 涌水量预测的基本要求 为了使预测涌水量也能够具备统计属性、水文 属性和生产属性ꎮ 提出涌水量的预测结果应该包含 了 ３ 个数值①矿井预测正常涌水量ꎬ取该生产阶段 结束时的预测矿井涌水量ꎻ②矿井预测最大涌水量ꎬ 一般取矿井预测正常涌水量的 １.２３.０ 倍ꎬ具体倍 数值可参考以往最大涌水量与实际正常涌水量的比 值确定ꎻ③矿井预测平均涌水量ꎬ取该生产阶段内典 型节点年初、年终、年底处进行正常涌水量预测ꎬ 结合生产进度、充水通道的变化特征以及含水层与 采动空间之间的补给关系进行涌水量的精细预测ꎬ 绘制涌水量预测曲线ꎬ利用该曲线求取矿井的平均 涌水量ꎮ ２.２.２ 矿井涌水量预测改进方法 通过统计多个煤矿的工作面和开采年代久远的 矿井涌水量曲线发现ꎬ工作面的最大涌水量多不会 出现在工作面回采结束或者闭坑时ꎬ而这与传统的 水文地质理论计算结果相矛盾无限边界条件下ꎬ采 动影响的范围越大ꎬ则涌水量越大[７－８]ꎮ 为此ꎬ提出 以下涌水量预测的改进方法以使得涌水量预测结果 满足实际需求ꎮ ２.２.２.１ 解析法 将矿井涌水量概化为充水水源与充水通道综合 作用的结果ꎬ重点结合充水通道的动态变化特征以 及含水层与充水通道间的补给关系ꎬ说明“解析法” 的改进方法ꎮ １“大井法”的理论基础是井壁四周进水模型ꎬ 概化为抽水井ꎬ水井内部不含水[９]ꎮ 但作为井下主 要涌水点的回采工作面ꎬ当前现代化高效回采方式 下ꎬ单个工作面的走向长度一般为 ２ ０００６ ０００ ｍꎬ 倾向长度 １２０４００ ｍꎬ因此工作面内部的静储量 Ｑｊ 无法忽略ꎮ 而大井法实际上计算的是工作面回采后 的动态补给量 Ｑｄ１ꎮ 此外ꎬ对于导水裂隙带未直接 导通但其与直接充水含水层间无稳定隔水层的巨厚 含水层ꎬ其垂向动态补给量 Ｑｄ也不可忽略ꎮ 这部 分水量可以按照“顶板＋井壁”的出水模式计算[１０]ꎬ 顶板出水面概化为圆形ꎬ通过圆形补给周长与垂向 渗透系数、水位降深之积得到 Ｑｄ２ꎮ 则工作面的实 测涌水量应该是Ｑ＝Ｑｊ ＋Ｑ ｄ１ ＋Ｑ ｄ２ꎬ其中静储量 Ｑｊ 以 重力释水为主ꎬ可以用重力给水度、开采冒落面积和 充水含水层厚度的乘积求得ꎻ导水裂隙带直接导通 范围内的含水层厚度按照实际厚度计算ꎬ而对于未 直接导通但中间无稳定隔水层的其他部分含水层厚 度ꎬ也可引入抽水“有效带”的概念[１１－１２]ꎬ将非完整 井群涌水量计算转化为等效完整井群涌水量计算ꎮ ２对于“大井法”而言ꎬ关键在于确定参数ꎬ尤 其是渗透系数 Ｋ 和含水层厚度 Ｍꎬ这 ２ 个对涌水量 计算结果敏感度最高的参数[１３]ꎮ 一般渗透系数是 通过抽水试验或者井下放水试验得到ꎬ但地面抽水 试验得到的参数结果普遍偏小ꎬ而井下放水试验的 结果却普遍偏大ꎮ 为此ꎬ为了能够得到较为准确的 Ｋꎬ应该以实际回采过的工作面涌水量进行 Ｋ 的反 算ꎬ并结合地面和井下的水文孔进行综合计算ꎬ而该 方法得到的数值较为准确ꎮ 对于未进行过工作面回 采的矿井ꎬ可以参考周边矿井的反算渗透系数和本 矿井的水文试验数据综合得到ꎮ 如前文所述ꎬ不同 的导水裂隙带发育高度下ꎬ对应着不同的涌水模式ꎮ 但对于一个工作面来说ꎬ导水裂隙带是逐步发育的ꎬ 因此含水层的厚度值也应当是动态变化的ꎮ 如一个 倾向长度 ３００ ｍ 的工作面ꎬ其导水裂隙带一般在一 次见方附近发育到顶界面ꎬ因此对于前 ３００ ｍ 的涌 水量预测ꎬ应该通过预测导水裂隙带的动态发育特 征来 确 定 不 同 的 充 水 含 水 层 厚 度 值 来 进 行 计算[１４－１５]ꎮ ２.２.２.２ 水文地质比拟法 水文地质比拟法属于当前矿井涌水量预测中最 为简单、直接的一类方法ꎬ可以规避大量的参数计 算ꎬ默认部分参数相似或者相等来进行计算[１６]ꎮ 对 于开采程度较高的矿井ꎬ预测的准确性也较高ꎮ 除 了常用的“富水系数比拟法”、“单宽流量比拟法”等 比拟方法外[１７]ꎬ还可以用以下方法进行计算 １相邻次采工作面“同频率放大法”ꎮ 对于次 采的相邻工作面涌水量精细预测ꎬ由于难以直接判 定首采工作面回采对次采工作面的影响ꎬ因此预测 的精准程度较低ꎮ 可以参考工程水文学中对于“洪 水过程线”计算时采用的“同频率放大法” [１８] 进行 计算依据首采工作面的单宽流量双侧进水比拟 计算出未采面的总体水量单侧进水ꎮ 将 ２ 个水 量的比值记作 ｋꎬ即 ２３２ 贺晓浪等矿井涌水量预测方法的改进及结果准确性判定２０２０ 年第 ８ 期 图 ２ 巨厚含水层“顶板＋井壁”涌水模式[１０] Ｆｉｇ.１ Ｗａｔｅｒ ｉｒｕｓｈｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ “ｒｏｏｆ ＋ ｓｉｄｅｗａｌｌ”ｉｎ ｔｈｉｃｋ ａｑｕｉｆｅｒ[１０] ｋ ＝ Ｑ２/ Ｑ１１ 式中Ｑ１为首采工作面采空涌水量ꎬｍ３/ ｈꎻＱ２为次采 工作面采空区涌水量ꎬｍ３/ ｈꎮ 在此基础之上ꎬ将首采工作面的涌水量曲线放 大缩小ｋ 倍ꎬ即可得到次采工作面涌水量与进尺 的曲线图ꎮ ２远距离次采工作面多因素综合比拟法ꎮ 比 拟计算的前提是 ２ 个工作面参数相近ꎬ但受到回采 以及工作面距离远的影响ꎬ工作面的水文地质参数 发生变化ꎬ尤其是含水层的水位、厚度与已采工作面 有较大差异ꎬ因此还需要考虑多因素进行比拟[１９]ꎮ 多因素比拟所采取的公式为 Ｑ ＝ Ｑ０ Ｆ Ｆ０ Ｘ Ｓ Ｓ０ Ｙ ２ 式中Ｑ 为待采工作面的预测涌水量ꎻＱ０、Ｆ０、Ｓ０为已 知的工作面涌水量、开采面积和相应的水位降深ꎻ Ｆ、Ｓ 为预测工作面的开采面积和水位降深ꎻＸ、Ｙ 为 待定系数ꎬ据已采工作面涌水量进行拟合确定ꎮ ２.２.２.３ 时间序列分析法 其基本思想是利用分段线性化的方法来处理非 线性动态数据[２０]ꎮ 由于门限值的控制作用ꎬ门限自 回归模型对于模拟类似跳跃、共振等非线性特征有 较强大的功能ꎬ适用于开采年代久远的矿井涌水量 预测[２１]ꎮ 涌水量的时间序列{Ｑｔ}自相关可用如下 数学模型表示为 Ｑｔ ＝ａ ｊ ０ ＋∑ ｋｊ ｉ＝１ａｉ ｊＱ ｔ－ｉ ＋ε ｊ ｔ ｒｊ－１ Ｑｔ－ｄ ｒｊ ｊ ＝ １ꎬ２ ꎬ􀆻ꎬｌ３ 式中ｒｊ为门限值ꎻｄ 为延迟步长ꎻｋｊ为第 ｊ 个分段的 阶ꎻａ ｊ ０ 、ａ ｊ ｉ 均为模型的系数ꎻε ｊ ｔ 为第 ｊ 个门限自 回归模型的白噪声ꎻｌ 为模型的个数ꎮ 但受限于ꎮ 因上述方法受限于模型的预测步长 ＳＥＴＡＲ 模型的预测步长不能超过延迟步长 ｄꎬ通 过自激励门限回归建立的模型并不能够预测较长时 间段内的矿井涌水量ꎮ 而是对于矿井的生产建设来 说ꎬ必须要将短期及时性预测与长期总体性预测相 结合ꎬ才能更好的指导矿井的安全生产ꎮ 通过有效利用矿井多年来的涌水量资料ꎬ可采 用水文地质比拟法进行矿井涌水量的长期总体性预 测ꎻ应用自激励门限自回归进行矿井即时预测ꎬ两者 配合使用ꎬ实现对矿井涌水量预测周期的延长和预 测精度的提高[２２－２３]ꎻ该预测方法可以有效减少一般 回归分析对于其他相关因素数据的依赖ꎬ更适应于 水文地质条件复杂或者水文资料相对匮乏矿井的涌 水量预测ꎮ ３ 矿井涌水量预测准确性判定 在进行涌水量预测过程中难以避免地要出现模 型误差、观测误差、截断误差、舍入误差[２４]ꎮ 导致预 测结果与实际涌水量存在一定的偏差ꎬ对这种偏差 或者涌水量准确性的判定ꎬ不仅可以评价相关预测 成果的科学性和可靠程度ꎬ更是煤矿及相关科研单 位不断优化科研成果ꎬ开展后续防治水工作的基本ꎮ ３.１ 当前涌水量预测准确性判定存在的问题 如前文所述ꎬ当前对涌水量的认识存在分歧以 及忽视技术背景条件使得对矿井预测涌水量准确性 判定中存在明显不足ꎮ ３.１.１ 涌水量预测结果认识存在分歧 煤矿要判定某个回采工作面的涌水量预测结果 是否准确ꎬ当前判定方法多如下将该工作面预测最 大涌水量解析计算以及比拟法计算的最大涌水量 多出现在回采结束时与整个工作面回采过程中的 最大涌水量进行对比该最大涌水量一般多不出现 在回采结束时ꎬ图 ３、图 ４ꎬ如果两者相差较小ꎬ则认 为计算较为准确ꎬ反之则认为计算结果差距较大ꎮ 这样的比较方法ꎬ没有将涌水量预测与实际水 量的预测固定在同一参数背景下同一个生产节 点ꎬ也使得矿井涌水量的预测结果准确性判定存 在有明显的错误ꎬ对于矿井防治水工作存在严重的 误导ꎮ ３.１.２ 忽视了涌水量预测的技术条件 经过多年的技术发展ꎬ矿井涌水量预测已经朝 着精细化方向发展ꎬ也使得矿井涌水量预测多以煤 ３３２ ２０２０ 年第 ８ 期煤 炭 科 学 技 术第 ４８ 卷 图 ３ 某矿 ３１０１ 工作面涌水量历时曲线 Ｆｉｇ.３ Ｄｕｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｉｎ Ｎｏ.３１０１ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ 图 ４ 某矿 ２０１ 工作面涌水量历时曲线 Ｆｉｇ.４ Ｄｕｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｉｎ Ｎｏ.２０１ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ 矿的采掘规划为依据ꎬ这个采掘规划包含了回采区 的范围、面积、接续方法、回采方式等技术参数ꎮ 而 由于井下施工条件的复杂性ꎬ回采范围以及接续方 式等涌水量计算的基础参数可能发生变化ꎬ但煤矿 易忽略技术条件的变化ꎬ此时依然用改变前的预测 结果去与现有技术参数下的实际涌水量进行对比ꎬ 进而使得预测结果多与实际差距较大ꎮ ３.２ 涌水量预测结果准确性判定方法 文献[２５－２６]依据 ＧＢ１５２１８９４地下水资源 分类分级标准与 ＧＢ １２７１９９１矿区水文地质工 程地质勘探规范ꎬ根据不同的勘查研究程度和计 算方法求得的矿井涌水量ꎬ可以认定为不同的精度 级别ꎮ 但其针对的是勘探阶段的矿井涌水量预测ꎬ 预测的范围多为整个井田或者盘区ꎬ难以真正有效 指导生产ꎮ 而当前的生产实践要求涌水量预测须结 合不同阶段的采掘规划进行精细计算ꎬ并在同一生 产节点下ꎬ与实际水量值进行对比分析ꎬ从而确定同 一生产阶段涌水量预测值的准确性ꎮ 当前的准确性 对比判定主要有如下 ２ 种方法ꎮ １涌水量绝对差值判定法按照预测的正常涌 水量的与实际涌水量差值的绝对值进行确定ꎮ 如某 矿在某一具体的生产阶段涌水量为Ｑｓꎬ而对应生产 阶段的预测涌水量结果为 Ｑｙꎬ则 Ｑｃ ＝Ｑ ｙ －Ｑ ｓ为预测 涌水量 Ｑｙ的绝对差值ꎮ 当 Ｑｃ０ 时ꎬＱｃ为盈预测量或者 强预测涌水量ꎮ 而为了保障矿井的排水安全ꎬ多出 现了的是盈预测量或强预测量ꎮ 而对于具体绝对差 值为多少才算是偏差大ꎬ难以指导实践ꎬ尚没有可以 确定的标准ꎮ 主要在于用绝对差值来判定预测涌水 量的准确程度存在较大的局限性ꎬ在不同水文条件 的矿井ꎬ其难以具备普遍适用的特征ꎮ 如实际涌水 量为 １ ０００ 和 １００ ｍ３/ ｈ 的 ２ 个矿井ꎬ若其预测涌水 量和实际涌水量绝对差值均为 １０ ｍ３/ ｈꎬ但显然前 者的准确程度要高于后者ꎮ 由此可知ꎬ决定涌水量 预测准的确程度ꎬ除了要计算绝对差值ꎬ还有考虑该 矿井实际涌水量本身的大小ꎬ进而提出涌水量的相 对差值判定法ꎮ ２涌水量相对差值判定法该方法按照预测的 矿井涌水量和实际涌水量差值与实际值的比值确 定ꎮ 如某矿在确定的生产阶段的涌水量为Ｑｓꎬ而对 应生产阶段的预测涌水量结果为 Ｑｙꎬ则 Ｑｒ＝ Ｑｙ－ Ｑｓ / Ｑｓ为预测涌水量 Ｑｙ的相对差值ꎮ 根据上述定 义可知ꎬ实际涌水量为 １ ０００ 和 １００ ｍ３/ ｈ 的 ２ 个矿 井ꎬ预测涌水量和实际涌水量绝对差值都为 １０ ｍ３/ ｈ 的预测结果ꎬ前者的相对误差为 １％ꎬ而后者的相 对误差为 １０％ꎬ可见前者的准确程度要远高于后 者ꎮ 类似与绝对差值限ꎬ为了使得涌水量预测结果 可以指导实践ꎬ须确定相对差值限或者相对差值上 限 δꎬ使得 ｜ Ｑｒ｜ ＝｜ Ｑｙ － Ｑ ｓ / Ｑｓ｜ ≤δꎮ δ 越小ꎬ则 预测的精度越高ꎮ 在实践中如何确定 δ 至关重要ꎮ 笔者提出以矿井排水安全为根本ꎬδ 判定方法为考 虑到煤矿设置排水系统时要求能在 ２０ ｈ 内排出 ２４ ｈ 的水ꎬ即排水系统设置仅高于预测水量值的 ２０％ꎮ 因此涌水量的预测相对差值最大不超过－ ２０％ꎬ否则威胁矿井安全ꎮ 考虑 ０.５ 的保险系数ꎬ则 认为该涌水量预测值弱相对差值最大不超过 － １０％ꎬ而强相对差值则主要考虑涌水量预测过大带 来的防治水工程建设投入过大ꎬ将强相对差值限设 置为 ２０％ꎮ 此外ꎬ按照涌水量预测的相对差值ꎬ进 一步将涌水量预测的准确程度按照准确至不准确或 偏离ꎬ以涌水量预测的主要功能为导向ꎬ可以细分经 济型Ⅰ、安全型Ⅱ和偏离型Ⅲ３ 个等级ꎬ具 体见表 ２ꎮ 事实上ꎬ相对差值可以转化为绝对差值的表达 方式ꎮ 参考上述标准ꎬ可以根据矿井水文地质条件 ４３２ 贺晓浪等矿井涌水量预测方法的改进及结果准确性判定２０２０ 年第 ８ 期 的不同ꎬ尤其是涌水量的不同ꎬ采用涌水量绝对差值 进行准确等级的判定ꎬ如水文地质条件中等ꎬ涌水量 小于且接近 ６００ ｍ３/ ｈ 的矿井ꎬ其涌水量预测结果的 准确程度判定标准可如表 ３ꎬ其他水文条件的矿井ꎬ 也可以参考表 ２ 进行预测水量准确性的判定ꎮ 表 ２ 以相对差值计算的涌水量预测准确性等级判定标准 Ｔａｂｌｅ ２ Ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ 序号相对差值/ ％预测准确性等级 １－１０１０经济型Ⅰ ２１０２０安全型Ⅱ ３２０偏离型Ⅲ 表 ３ 以绝对差值计算的涌水量预测准确性等级判定标准 Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎ ｆｌｏｗ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ａｂｓｏｌｕｔｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ 序号绝对差值/ ％预测准确性等级 １－６０６０经济型Ⅰ ２６０１２０安全型Ⅱ ３１２０偏离型Ⅲ 总体而言ꎬ采用绝对差值和相对差值判定这两 种方法各有优缺点表 ４ꎬ可以将两者结合使用ꎮ 但需要注意的是ꎬ对于预测涌水量准确性的判 定ꎬ其主要针对的是涌水量中等及以上的情况ꎬ而对 于正常涌水量小于 ５０ ｍ３/ ｈꎬ最大涌水量小于 １００ ｍ３/ ｈ 的矿井ꎬ由于难以避免的要出现模型误差、观 测误差、截断误差、舍入误差等因素存在ꎬ因而实际 值与预测值必然有一定差值ꎮ 而当实际值较小时ꎬ 绝对差值小ꎬ但相对差值大ꎬ进而使得两者判定方法 得出完全不同的结论ꎬ此时必须结合矿井实际的排 水系统设置进行准确性判定ꎬ而非仅依靠某一种判 定方法ꎮ 表 ４ 涌水量准确性判定方法对比 Ｔａｂｌｅ ４ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ 判定方法缺点优点 绝对差值判定法无法展示涌水特征数据对比直观ꎬ清晰 相对差值判定法数据对比不够直观可以展示本身涌水特点 ４ 结 论 １提出了矿井涌水量的属性特征包含统计属 性、水文属性和生产属性ꎬ矿井涌水量可以定义为 矿井在某一生产阶段时ꎬ单位时间内井下各涌水点 涌水量之和ꎮ ２阐述了“大井法”计算矿井涌水量应当包含 静储量 Ｑｊ和导水裂隙带直接导通含水层的动态补 给量 Ｑｄ１和巨厚含水层未直接导通部分的动态补给 量 Ｑｄ２三部分ꎬ提出了利用“同频率放大法”改进水 文地质比拟法ꎬ得到预测涌水量的动态曲线ꎻ将时间 序列分析和水文地质比拟相结合提高预测步长周 期ꎬ增强时间序列分析的适用性ꎬ从而实现涌水量 的精细、动态预测ꎮ ３提出采用“绝对差值法”和“相对差值法”进