《矿井涌水量预测方法探讨.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿井涌水量预测方法探讨.doc（8页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、矿井涌水量预测方法探讨摘 要：为研究矿井涌水量，在对比分析p 预计与实际矿井涌水量的基础上，指出80以上的矿山的预计涌水量与实际相差超过50，并分析p 了影响预计结果与实际不符的主控因素。在分析p 矿井涌水量现行主要预测方法的特点和优、劣势的基础上，给出不同阶段适用的预测方法，并结合工程实例进行分析p 。此外，对如何准确预测钻孔涌水量与大井法预测中存在的问题及解决方案进行了探讨。最后，给出了对矿井涌水量预计的几点认识。【关键词】：p ：矿井涌水量，预测方法；准确性与适用性；钻孔涌水量中图分类号： TD742 文献标志码：A文章编号：1672-1098（20_）06-0001-07Abstrac
2、t：The parative analysis of e_pected and actual mine water inflow showed that more than 80 coal mining water inflow predictions were not correct pared with the actural water inflow， the error ratio over 50， and the main controlling factors that affected the prediction result were analyzed.Based on an
3、alyzing the characteristics， advantages and disadvantages of the current main prediction methods， the licable prediction methods at different stages were providedand analyzed with the practical engineering e_les.In addition， how to accurately predict the e_istence of prediction of water inflow and t
4、he problems e_isting in the drilling well and their solutions were discussed.Finally， some opinions on the prediction of mine water inflow were given as the suggestion.Key words：mine water inflow； prediction method； accuracy and licability； borehole water inflow矿井涌水量是指矿井开拓与开采过程中，单位时间内涌入矿井（包括井巷和开采系统）
5、的水量，它不仅是一个表征了矿井充水强度和矿井水文地质条件复杂程度的重要指标，同时也是矿井排水系统设计的重要依据1-2。矿井涌水的组成十分复杂，体现在突水水和通道的复杂性上。目前矿井涌水量预测大体上可以分为确定性预计方法和非确定性（随机）预计方法两类3。其中确定性预计方法主要包括解析法、模拟法、数值法与水均衡法；非确定性预计方法主要包括水文地质比拟法、回归分析p 法、模糊数学法、灰色关联法、神经网络法、时间序列分析p 法和混沌模型法等4-8，如图1所示。统计分析p 50个全国岩溶充水矿山水文地质资料发现：地质勘探报告中所预测的涌水量与开采后实际涌水量相比，仅有5个矿山的差异小于30，而80的矿山
6、预测涌水量和实际涌水量差异达到50以上。预测结果严重脱离实际，给矿山排水系统设计与实施带来不利因素，造成因排水能力小于实际涌水量，造成淹井事故，或排水能力过大，导致极大的浪费。以上预测涌水量与实际涌水量不符的主要影响因素有：1）水文地质勘查程度不够，导致条件不清楚；2）抽水試验所求得的含水层参数不准或因受其他因素影响，导致预测与实际不符；3）没有分析p 具体的水文地质条件，所建立的数学模型不当；4）涌水量预测方法选择不当。本文主要就2）、4）两种情况进行分析p ，并结合结合以往工程实践进行探讨。1 预测方法遵循及不同方法比较1.1 不同涌水量预测方法优缺点在生产实践中要根据矿井勘探、建井、生产
7、等不同阶段水文地质条件的查明程度选取合适的计算方法 9-13。各种涌水量预测方法的特点及优、缺点对比如表1所示。1.2 矿井不同阶段的涌水量预测方法分析p 1）勘探阶段。该阶段水文地质条件详实程度低，参数少。适用方法包括解析法、水文地质比拟法和水均衡法。解析法根据区域资料确定边界条件，概化水文地质模型；水文地质比拟法适用于周边存在生产矿井的矿区；水均衡法仅能利用区域水均衡资料进行矿区水均衡计算。2）井巷开拓。该阶段已经比较全面的查明了井巷周边水文地质条件，水文地质参数可靠性较好。利用解析法可获得满足精度要求的预测结果。3）实际采掘。实际采掘阶段能够获得大量的实际涌水资料，在非确定性方法上即可作
8、为建模资料又可作为验证数据，能够取得良好的预测效果14。对水文地质条件查明程度和边界条件的要求较高的数值法在水文地质条件基本查明的基础上可以准确预计涌水量和水位变化。1.3 涌水量预测遵循的原则矿井涌水量预测应当遵循如下顺序与原则：1）基础：查明矿床的充水因素及水文地质条件；2）过程：贯穿矿区水文地质勘探及生产全过程；3）程度：在对水文地质条件认识的不断深入中不断完善的；4）精度：分析p 充水条件，选择适应的预测方法。以确定性方法为例，形成如图2所示的涌水量预测过程。2 工程实例分析p 2.1 A矿勘探阶段-750m水平涌水量预测在A矿勘探阶段，-750m水平拟设计建设永久水仓，因此需要对该水
9、平涌水量进行预测，为水仓的设计和施工提供依据。A矿周边有多个具有一定开采历史的煤矿，积累了丰富的水文地质资料，水文地质比拟法充分考虑了周边矿井多年生产的开采方法、开采强度、开采面积以及矿井实测涌水量变化规律，因此估算结果更符合本矿实际水文地质情况。采用解析法、水文地质比拟法两种方法对-750m水平涌水量进行预测，结果如表2所示。实际开采过程中水量正常涌水量为380m3/h，在勘察阶段中解析法与比拟法预计结果的准确度均较好的预计结果，对矿井水仓设计具有准确的指导作用。比拟法预计结果具有较好的准确性，主要由于本研究区存在的多个比拟样本。2.2 B矿井巷开拓阶段首采工作面涌水量预测B矿南二采区141
10、4（1）工作面是南二采区的首采面，具有勘查阶段与巷道掘进阶段的水文地质资料，比拟法、解析法、动静储量法和灰色数列法的预计结果如表3表4所示。根据预测结果误差分析p ，利用解析法与灰色数列法预计的结果准确度较高，证实了22中的分析p 。此外，灰色数列法预计结果的准确性主要依赖于该煤矿先前采区的大量数据。2.3 C矿采掘阶段预计长期水量变化区内及邻近地区无煤矿开采及老窑分布，但矿井地质条件较为复杂，边界条件清楚，矿井已進行了多年的开采，现需要根据目前开采涌水量对未来30年的水量变化情况进行预计，选取利用数值法。预测结果指出了煤层顶板K1b2 与K1b3含水层在未来30年内涌水量持续下降的趋势，如图
11、3所示。此外，模拟结果还显示：伴随采掘活动中心逐步向接替工作面边缘转移，开采30年时的地下水等水位线整体上较开采30年稀密、水力梯度变化大的特征。这主要是因为地下水受人为扰动影响减小有关，地下水水位逐步得到恢复。利用数值法实现了复杂水文地质模型的建立与长期水量的预计。3 涌水量预测中存在问题的探讨3.1 如何准确预测钻孔涌水量矿井生产过程中，需要进行大量的井下探放水孔施工。在施工前对钻孔涌水量进行预计，不仅可以为排水管路设计提供依据，还能够减少因钻孔水量较大而影响井下工作环境与安全。2）影响半径R计算存在问题及解决方案计算影响半径通常采用的是经验公式，计算的结果有相当大的误差。如：常用的库萨金
12、公式R=2SHK，对裂隙水的计算结果一般小25倍。吉哈尔特公式R=10SK，对承压含水层计算的结果一般偏小。因此，将误差较大的影响半径代入大井法公式中预测的涌水量误差也较大（见表5）。解决方案：a.利用群孔抽水试验实测的结果确定R；b.根据矿井实际涌水量，利用大井法或集水廊道法反求影响半径。对于反求影响半径也进行了部分矿井的实践，收集48个矿井实测涌水量，对R值进行反算，通过反算后新的经验公式计算的R值，再利用大井法计算的矿井涌水量其误差在在50以下的有32个矿（见表5），可见，利用实际涌水量反求影响半径能有效提高影响半径的准确性。4 结论1）根据矿井实际情况，在条件允许的前提下采用23种方法
13、预测涌水量，对计算结果相互映照，得出合理的预测结果。2）随着矿井地质、水文地质条件的变化，矿井涌水量预测也应当及时更新。3）可考虑如何将物探结果合理利用到矿井涌水量预测中，提高预测的准确性、合理性。4）在利用大井法预计矿井涌水量时，传统经验公式计算得的R值偏小，导致预测结果偏大。建议使用多孔抽水试验获得的参数，或根据矿井实际涌水量反演R值。5）对矿井涌水量预测结果进行精度划分，对合理确定各阶段的的工作量具有重大意义。【参考文献】：p ：1 虎维岳， 闫丽.对矿井涌水量预测问题的分析p 与思考J.煤炭科学技术， 20_， 44（1）： 13-18.2 沈慧珍， 许光泉.多元统计方法在矿井地下水中
14、的应用J.安徽理工大学学报（自然科学版）， 20_4（S1）： 1-5.3 尹尚先.煤矿水害防治基础科学发展思考J.煤炭工程， 20_， 48（S2）： 96-100.4 田洪胜.浅析矿井涌水量预测中的常用方法J.地下水，20_，35（3）：19-21.5 潘国营，武强，仝长水，裂隙水运动理论与渗流模拟实践M.北京，中国地质大学出版社，20_1：2-1506 苗霖田， 贺晓浪， 张建军，等.矿井涌水量的时间序列分析p -水文地质比拟法预测J.中国煤炭， 20_， 43（3）：32-35.7 谭大国.BP神经网络在矿井涌水量预测中的应用J.制造业自动化， 20_（5）：66-68.8 汪伟， 罗
15、周全， 王益伟，等.基于混沌理论的矿井涌水量预测研究J.中国安全科学学报， 20_， 23（4）：51.9 杜敏铭， 邓英尔， 许模.矿井涌水量预测方法综述J.四川地质学报， 2021，29（1）： 70-73.10 徐龍， 葛晓光.水文地质比拟法的系统处理模型J.煤炭学报， 1995（4）： 346-350.11 侯恩科， 童仁剑， 冯洁，等.烧变岩富水特征与采动水量损失预计J.煤炭学报， 20_， 42（1）： 175-182.12 四川矿业学院煤田勘探教研室.用回归分析p 方法预计湖南某矿井涌水量J.煤田地质与勘探， 1977（6）： 49-57.13 刘光庆， 于旭磊， 李凤海， 等.
16、矿井顶板水害预测与防治专家系统J.中国地质灾害与防治学报， 20_1（1）： 75-78.14 李书奎.青东矿10煤层水文地质特征及充水因素分析p J.安徽理工大学学报（自然科学版）， 20_， 32（2）： 41-44.15 本书名编委会编.煤矿总工程师工作指南M.煤炭工业出版社， 1990：10-600.16 邱世联.采矿设计手册：矿产地质卷 上M.中国建筑工业出版社， 1989：10-500.17 丁亮斌.基于伯努利方程的探放水钻孔涌水量计算J.江西煤炭科技， 20_（1）： 7-9.18 姚桥矿，李明山.伯努利方程与井下探放水钻孔涌水量计算J.矿业安全与环保， 1999（2）： 37-38.19 高敬亮，张满贵.关于不同井径井的涌水量换算问题J.水文地质工程地质， 1980（2）： 53-54.20 薛建坤，许进鹏，宋淑光.钻孔单位涌水量换算的探讨J.煤炭技术， 2021， 30（8）： 261-262.21 刘天霸，石建省，张永波，等.抽水试验中两种直线图解法的对比J.地质科技情报， 2021， 30（6）： 122-127.22 张力春，肖长来，梁秀娟.稳定井流直线图解法确定含水层参数J.世界地质， 20_6， 25（1）： 67-70.23 钱学溥.预测矿井涌水量的计算级别与精度评述J.中国煤炭地质， 20_7， 19（5）： 48-50.第 8 页 共 8 页