煤矿常用计算公式及其应用范围.docx

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1、一、突水系数公式:定义：每米有效隔水层厚度所能承受的最大水压值。公式：Ts=PZ(M-Cp-Dg)式中：TS突水系数(MPa/m)；P一隔水层承受的水压(MPa)；M一底板隔水层厚度(m)；Cp一采矿对底板隔水层的扰动破坏深度(m)；Dg-隔水层中危险导高(m)o公式主要用途：1.确定安全疏降水头；2.反映工作面受水威胁程度。富水区或底板受构造破坏块段Ts大于0.06MPam;正常块段大于0.IMPa/m为受水威胁。参数取值依据：Ts一常用工作面最大突水系数。一般按工作面最高水压，最薄有效隔水层厚度计算，或者对工作面分块段计算最大突水系数，取最大一个值作为工作面的最大突水系数。P一最大水压的取

2、值，一般根据工作面内或附近井下或地面钻孔观测水位与工作面最低标高计算而得，水压值计算至含水层顶面。M根据井下或地面钻孔取最小值。Cp肥城矿区七层煤按Ilm,正常块段八层煤暂按12m,九层暂按IOnb十层暂按8m。构造复杂或含水层富水性较强的块段，可适当考虑24倍的校正系数。Dg一钻孔不到含水层就有涌水，稳定涌水量10m7h以上，水压同该处下伏含水层的水压相近为危险导高。二、底板安全隔水层厚度(斯列沙辽夫公式)：公式：t=L(JlU+8KPH-rL)4Kp或H=2Kpt7L2+rt式中t一底板安全隔水层厚度(m)；1.一采掘工作面底板最大宽度(m)；r一隔水层岩石的容重(t/nO；即一隔水层岩石

3、的抗张强度(tm2)；H一隔水层底板承受的水头压力(tm2)o公式主要用途：可用来计算安全隔水层t,临界水头压力H,掘进迎头或条采安全宽度及工作面最大安全控顶距。公式存在的问题：1 .底板受力变形不完全符合梁受力变化理论；2 .理论以静力平衡为基础，未充分考虑矿山压力、动水压力等应力的作用。公式参数取值依据：r一隔水层岩石的容重，取2.53.Ot/M。H一隔水层底板承受的水头压力，此处为计算至含水层顶面的水头高度。Kp肥城矿区一般取4.2610tm2o三、防水煤柱经验公式：公式：L=0.5KMJ3PKp式中：L-煤柱留设宽度(m);K一安全系数(一般取25)；M煤层厚度或采高(m);P一水头压

4、力(t?);Kp一煤的抗张强度(t/)。公式主要用途：1 .含水或导水断层防隔水煤柱的留设。2 .在水淹区下或老窑积水区下同一煤层中开采煤柱留设。3 .以断层为界的井田防隔水煤柱的留设。4 .探放水超前距的计算。主要参数取值依据：Kp取值依据：肥城矿区在设计太原群系煤柱留设时Kp1.0tm2o四、老空积水量估算公式：公式：Q积=EQ采+EQ巷Q采=KMF/coSa=KMBhsinaQ巷二WLK式中：Q积一相互连通的各积水区总积水量(n?)；Q采一有水力联系采空区积水量之和(m3)；Q巷一与采空区有联系的各种巷道积水量之和(in)；K一充水系数:采空区一般用0.25-0.5,煤巷充水系数一般取0

5、.5-0.8,岩巷取0.81.0；M一采空区的平均采高或煤厚(IlI);F一采空积水区的水平投影面积(nO;a煤层倾角；W一积水巷道原有断面(nO；1.一不同断面巷道长度(m);B一老空走向长度(In);h一老空水头高度(m)。主要用途：1 .计算老空积水量。2 .计算涌水后淹井（巷）时间。主要取参依据：采空区充水系数K与采煤方法、回采率、煤层倾角、顶底板岩性及其碎胀程度,采后间隔时间诸因素有关；而巷道充水系数则根据煤（岩）巷和成巷时间不同及维修状况而定。因此，须逐块逐条地选定充水系数，这是积水量预计的关键。以走向长壁采煤法为主,新老区平均，10年前充水系数为0.20,10年内充水系数0.25

6、0.40。五、明渠稳定均匀流计算公式：公式Q=3cA=13R2*2式中n粗糙系数；3一过水断面积（三）;R一水力半径（m）；R=XX一湿周（米），过水断面水流和河床（或水沟）接触部分的周长；i一水力坡度（均匀流时和底坡相等）o公式主要用途：1.计算洪水流量，水沟过流量。3 .计算水渠、水沟设计尺寸。主要取参依据：粗糙系数n可参照人工河床糙率表取值。见矿井地质工作手册P469页。井下水沟水泥砂浆护面n取0.013；干砌块n取0.02-0.025。六、矿井排水能力计算公式：矿井排水能力按照煤矿防治水工作条例第21条规定设计和计算。矿井正常排水能力计算：1.按正常涌水量计算：Q1=24Qc20式中Q

7、一矿井正常涌水量(m7h)o2 .满足最大涌水量所需的排水能力：Q2=24Qw20式中QMX最大涌水量。3 .备用排水能力计算：Q30.7Qi4 .检修排水能力公式：Q10.7Q.5 .矿井总排水能力计算:Q=Q1+Q3+Q4抢险排水能力计算：1 .按水泵排水能力的利用率确定最小排水能力：QLKQJn式中K一排水时围岩裂隙中的静贮量流出系数，取1.11.2；n一排水设备的利用率，立井取0.65,斜井取0.5；Qo最大突水量。2 .按移动泵条件确定最小排水能力：Q5=Q7+Qs式中Q,一其它水泵的排水能力；Q7=KQ6n1m一为运转水泵的利用率，立井取0.80,斜井取0.65。Qs一为停止运转的

8、水泵排水能力。排水扬程的计算：H=K1(HX+HP)式中Hx-水泵的吸水高度，卧泵取5.5m；加一水泵的排水高度(m)；1.一管路损失扬程系数，垂直管路取1.1-1.5,倾斜管路取1.25L30排水管径计算：dp=JQB/900万修?式中QH水泵的流量(Mh);Vp排水管的经济流速，取1.52.0(ms)。排水时间计算：1.正常涌水量排水时间计算：T=QcnQ式中Qc一矿井正常涌水量；n工作水泵台数；QB水泵的流量m3ho3 .抢险恢复排水时间计算：T=Qft(nQfl-Q动)式中Q淤一各排水阶段的静水量(m3h)；Q动一各排水阶段的动水量(m7h)；QB一排水设备的能力M/h)；n一排水设备

9、能力利用率，立井取0.65,斜井取0.50因水仓容量：1 .正常涌水量在1000m7h以下时，主要水仓有效容量应能容纳8小时的涌水量。2 .正常涌水量大于100OmVh的矿井，主要水仓容量按下式计算：V=2(Q3000)式中V水仓有效容量面)；Q一矿井正常涌水量(M/h)。七、矿井涌水量计算：矿井涌水量计算方法有多种，矿井生产中常用比拟法和Q-S曲线法。矿井涌水量计算方法在矿井地质工作手册P63319页介绍很细，在此不再叙述。八、矿井水文点流量测定计算方法:容积法：Q=Vt式中V量器容积；t一充满容器所需时间；通常要测三次，取其平均值。淹没法：即开泵将水养子排干，然后停泵，测量恢复水位上升高度

10、和时间。公式Q=FHt式中F水养（窝）子断面积小H一水位上升高度；t一水位上升时间。浮标法：Q=Lt.F.K式中L水流两断面间距；F一水流断面平均值；t一流经两断面时间；K流速系数。当水深03L0n时,K值取0.550.77;断面很粗糙时取0.450.65；很光滑，取0.80.9;当水深大于LOnI时取0.780.85。堰测法：1 .直角三角堰Q三0.0I4h2i7式中Q一流量（1/s）；h一堰口上流2h处水头高度(cm)o2 .梯形堰Q三0.018Bhh式中B一堰口底宽(CIn)；h一堰口上流2h处水头高度(cm)o3 .矩形堰有缩流Q=O.01838(B-0.2h)hh;无缩流Q=0.01

11、838Bhh；式中B堰宽(Cm)；h一水头高度(Cm)。堰测法一般要求堰腿高大于二倍水头高度，水头高度可直接从堰口量得，计算时再加15%系数。为了方便，一般编制换算表，查表得流量。流速仪法，参照矿井地质工作手册P393404页。九、浆液注入量预算公式：V=AHTrR2叨式中V一注浆孔浆液预算注入量面)；A一浆液消耗系数，一般A=1.21.5;H-注浆段高(m)；R一浆液的有效扩散半径(m),一般按20m计算。n一岩石裂隙率(%),一般根据取芯和抽压水试验来确定。在砂岩、砂质页岩含水层n=l3%;断层破碎带或岩溶发育的地层n最大10%o用途：1 .预计钻孔注浆量；2 .根据注入量计算扩散半径。十

12、、常用注浆材料计算公式及参数：普通水泥主要性质：1 .普通水泥的比重3.03.15,通常采用3.0。容重为l1.6t?,通常采用1.3tm%2 .普通水泥初凝为13小时，终凝为58小时。（初凝为水泥从加水起到维卡仪试针沉入浆液中距离底板0.5lmm时间；终凝为试针沉入净浆中不超过1.Omm所需时间。3 .强度：国际普通水泥分为200、250、300、400、500、600等标号。水泥浆配制公式：1 .水灰比（P）公式：p=Ww/Wc式中Ww一水的重量；Wc一水泥的重量。2 .水泥浆的体积计算公式：匕=%十%式中匕一水泥浆的体积；%一水泥的体积，Vc=WJdc;%水泥重量；de一水泥比重；Vtt

13、一水的体积。3 .一定水灰比配制一定体积的水泥浆所需水泥和水的量计算公式：We=dcVl+dcpM=P%式中Wc水泥重量；1%一水的用量；V一欲配浆液的体积;de一水泥比重；P水灰比。4 .浆液由稀变浓计算加水泥量公式：%*=(pl-p2)p2JV?式中Pl原浆液水灰比。5 .浆液由浓变稀计算加水量公式：AW;=(p2-p1)p1Wc水玻璃浓度常用波美度表示，注浆一般使用3045波美度。波美度与比重计算公式为：Be,=145-145dd=145(145-Be,)式中d一比重；Be,一波美度。粘土浆主要参数：1 .粘土比重一般为2,容重为1.3tm352 .粘土浆比重常用1.12-1.18；3

14、.计算比重为dn的一方粘土浆中含粘土X吨公式：X=2dn-2一吨粘土造比重为dn粘土浆量为1/dn方。4.粘土水泥浆：一方粘土水泥浆中水泥量为0.l0.4t,加水玻璃体积比为0.53%。十一、钻探常用计算公式：钻具全长二累计孔深十残尺(机上余尺+机高)机高二钻机立轴固定盘至孔口之距离。累计孔深二上次累计孔深十本次进尺累计孔深二钻具全长一本次残尺一减尺一钻头磨损。岩(煤)层真厚度计算公式：公式：已知岩层钻探伪厚度L,钻孔倾角,岩层倾角或钻孔方向岩层伪倾角B，求岩层真厚度Oi公式：公式：1.垂直孔：m=LcosB,式中B为岩层真倾角，它等于岩芯倾角。2 .顺岩层倾向(或伪倾向)钻孔：m=Lsin()3 .逆岩层倾向(或伪倾向)钻孔：m=Lsin(a)主要用途：1 .用钻探资料计算岩层真厚度。2 .设计钻孔时根据岩层厚度计算设计钻探伪厚度。3 .反算钻孔倾角。十二、单孔出水量估算公式：公式：q=CWy2gh式中q一单孔出水量(11Ps)C流量系数，一般取0.60.62；W一钻孔的断面积(m%g一重力加速度(9.81ms2);h一钻孔出口处的水头高度(