基于井下放水试验的矿井疏降量预测评价

井下放水试验作为特殊的水文地质试验,克服了地面抽水试验存在的不利条件,有着十分重要的实践和理论意义。为了探查双柳煤矿太原组灰岩含水层的水文地质条件,通过两次井下放水试验取得的相关水文地质参数,控制了太灰含水层的动态流场。基于井下放水试验取得的水文地质条件信息,利用Visual MODFLOW三维数值模拟软件,建立放水试验期间反映模拟区太灰地下水分布、储存及其时空变化规律的参数模型;根据拟定的预测方案,对太灰含水层的疏降涌水量进行预测。通过本次工作,对双柳井田下一阶段进行疏干降压,减少太灰含水层对上组煤（4#煤层）开采的威胁,同时为下组煤（8＋9#煤）开采提供疏降方式和水文地质依据。     

基于地下水流场数值模型的矿井突水量预算

矿井发生特大突水后,第一时间掌握突水水源,并预测突水量的大小,可以为制定水害治理方案提供有力支持。利用前期通过放水试验获取的水文地质参数及建立的井田奥陶系灰岩含水层数值模型,对峰峰矿区九龙煤矿的突水水源及突水量进行了分析计算。结果发现：突水初期与突水点相距2 350m的奥灰观测孔的水位下降趋势与前期奥灰放水试验的基本一致,因此,判断突水水源为煤系地层基底奥陶系灰岩含水层水。实测瞬时突水量为2 778m3/h;利用比拟法得到的Q-S方程预算突水量为2 879m3/h;通过数值模型预算的突水稳定涌水量为2 280m3/h,三者相差不大,以此说明数值模拟在矿井突水量预算中具有一定的实用价值。     

奥灰水文地质条件的数值模拟探讨

基于数值模拟技术以象山矿11#煤底板奥灰含水层放水试验成果为基础,深入分析与合理概化水文地质条件,采用三维地下水模拟软件Visual MODFLOW建立研究区地下水系统的三维数值模型。经过模型的校正分析,认识矿井水文地质条件,反演得出含水层主要水文地质参数,最终合理的预测了该矿井11#煤研究区底板带压涌水量及首采面奥灰含水层涌水量。     

淮北矿区五沟煤矿太原组上段灰岩岩溶裂隙水富水性及径流特征

五沟煤矿太原组上段灰岩岩溶裂隙水是矿井主采煤层（10煤）的主要充水含水层。通过对矿区水文地质边界条件、地面抽水试验和井下放水试验的分析,认为矿区水文地质边界受制于周边的较大型隔阻水断层,从而形成了较封闭的地下水系统;太原组上段灰岩含水层的富水性在平面上具有不均一性,在垂向具有随着深度的增加,岩溶发育有减弱的趋势,基本上属弱富水含水层,仅在局部构造发育带为中等富水含水层。利用利用surfer软件,绘制出矿区太原组灰岩水位等值线图;从图上可以看出,矿区目前太原组含水层水位标高总体呈北高南低,中间高两边低的态势,并在井田西南部形成以水5孔及J5-1孔为中心的低水位区。该研究对目前矿井防治水工作具有重要的指导意义。     

南屯煤矿群孔奥陶系石灰岩放水试验及数值模拟分析

为进一步查明南屯煤矿奥陶系石灰岩含水层的水文地质条件,正确评价奥陶系石灰岩含水层对下组煤开采的影响,本次研究利用井下现有的水文地质观测孔,对奥陶系石灰岩含水层进行了群孔放水试验,进行三个落程的放水,并应用GMS软件进行数值模拟分析,计算水文地质参数,预计奥陶系石灰岩疏水量。该结果表明,奥陶系石灰岩含水层放水基本上对十四灰含水层没有产生较大的影响,对奥陶系石灰岩水尽量采用避让措施,通过物探等手段寻找导水通道,并及时对其进行处理。     

基于对数正态分布的井下疏放水钻孔水量分析

为了研究煤矿井下疏放水钻孔水量的分布规律,利用直方图、Q-Q图和非参数检验法对典型工作面疏放水钻孔水量进行了对数正态分布模型的检验,并进行了非线性回归模型的拟合,结合工作面水文地质条件,对模型中的参数进行了分析。结果表明:工作面井下疏放水钻孔水量服从对数正态分布,模型中典型工作面疏放水钻孔水量对数的均值和标准差与所属井田含水层单位涌水量的均值和标准差呈线性相关,分布曲线中的偏度和峰度主要受顶板含水层富水性及其均一程度控制,同井田内相邻多工作面疏放水钻孔水量也服从对数正态分布。研究成果可以为顶板水疏放钻孔和排水系统的设计提供参考。      

数值模拟在区域地下水抗浮水位设计中的应用

针对建筑物地下水抗浮验算过程中地下水位受多因素影响,难以合理确定抗浮水位的问题,采用地下水数值模拟技术,从大区域角度分析水文地质条件,并在多方面因素叠加基础上预测水位变化,综合确定地下水抗浮水位。文中以北京市区为例,建立具有完整水文地质单元的冲洪积扇模型。在充分总结分析历史勘察成果、抽水试验、降水条件、水库放水、地下水库建立等资料的基础上,运用信息融合技术对模型各含水层进行垂向和平面参数分区,建立精细的城区地下水数值模型。运用以往永定河放水过程中对各区域地下水影响资料对模型参数进行调整。利用该模型预测了不同条件叠加情况下地下水水位变化,预测结果可为设计部门合理确定地下水抗浮水位、制定建筑物防水措施提供科学依据。     

基于巴拉素井田多孔抽水试验的含水层特征及水力联系研究

抽水试验是获取地下水含水层水文地质参数的有效手段之一。为了准确掌握各含水层特征及水力联系,以巴拉素井田为例,通过抽水试验、理论分析、水质化验等方法对井田先期开采地段内开采煤层富水情况、各主要含水层水文地质特征及其水力联系等进行研究。结果表明:矿井未来开采的2、3、8号煤的富水性均较弱;主要含水层中,除第四系含水层富水性中～强、白垩系洛河组含水层富水性中等以外,其它含水层均富水性弱;第四系含水层和白垩系洛河组含水层之间水力联系密切,侏罗系直罗组含水层与白垩系洛河组含水层之间未发现水力联系,侏罗系直罗组含水层与2号煤之间未发现水力联系;3号煤与8号煤之间未发现水力联系。本次抽水试验成果,为矿井未来水文地质及防治矿井水害工作提供了有力的理论依据,同时对周边条件类似矿井具有一定的借鉴价值。     

高家堡井田煤层气井产水分析及设备选型

为了解决高家堡井田煤层气井排采过程产水过大,降压困难的问题,在确定产出水来源及分析高产水成因的基础上,采用数值模拟和产水量线性回归的方式对后期的最高日产水量进行预测,并提出针对性的排采设备。结果表明,该井产水来源于侏罗系中统延安组煤层及其顶板砂岩承压含水层;煤层本身的水文特征及XX01井所处的构造位置是造成高产水的主要原因;通过两种方法预测出来的最高产水量均在200 m3/d以上,产水量较大,提出后期首选电潜泵进行排采作业,为井田后期煤层气开发提供了依据。     

孟加拉国巴拉普库利亚煤矿含水层水力联系研究

为进一步查明孟加拉国巴拉普库利亚煤矿水文地质特征及含水层间水力联系,为矿井水害防治提供理论依据,以19组水质化验数据为基础,结合含水层及隔水层空间展布特征、井田构造特征、水位历时曲线、水化学类型、氢氧同位素特征等,综合分析新近系UDT含水层、Ⅵ煤顶板含水层、Ⅵ煤含水层之间的水力联系。结果表明,井田北部LDT隔水层局部缺失,为UDT含水层水向含煤地层补给提供了条件;井田北翼煤层顶板含水层与UDT含水层水位变化规律密切相关,且水位相近,初步证明两者存在水力联系;各含水层水均为HCO₃-Ca·Na·Mg型,均为低矿化度水,进一步证明各含水层间存在水力循环;聚类分析结果表明各含水层水质存在一定关联度,推演含水层间水力联系程度;氢(δD)氧(δ18O)同位素特征点分布于全球大气降水线附近,表明大气降水是各含水层共同的补给水源。研究成果可以指导孟加拉国巴拉普库利亚煤矿Ⅵ煤层开采时水害防治方向。      

信湖矿水文地质条件分析及涌水量预测研究

基于信湖煤矿水文地质条件,利用数值法和地下水动力学方法分别进行矿坑涌水量预测,并就预测结果进行对比分析,结果显示:利用数值模拟法预测得到的信湖矿的矿坑涌水量为11 000~3 236 m^3/d,水动力学方法得到的信湖矿的涌水量为13 152 m^3/d,两种预测方法所测算出的结果偏差不大,总体认为数值法的计算结果比较可靠。同时可将水动力学法当做数值法计算矿坑涌水量预测的一种检验印证方法,两种计算方法结合起来会使矿坑涌水量的预测结果更加准确。     

Forecasting of water yield of deep-buried iron mine in Yanzhou,Shandong

This paper compares analytical and numerical methods by taking the forecasting of water yield of deep-buried iron mine in Yanzhou, Shandong as an example. Regarding the analytical method, the equation of infinite and bilateral water inflow boundary is used to forecast the water yield, and in the case of numerical simulation, we employed the GMS software to establish a model and further to forecast the water yield. On the one hand, through applying the analytical method, the maximum water yield of mine 1 500 m deep below the surface was calculated to be 13 645.17 m3/d; on the other hand, through adopting the numerical method, we obtained the predicted result of 3 816.16 m3/d. Meanwhile, by using the boundary generalization in the above-mentioned two methods, and through a comparative analysis of the actual hydro-geological conditions in this deep-buried mine, which also concerns the advantages and disadvantages of the two methods respectively, this paper draws the conclusion that the analytical method is only applicable in ideal conditions, but numerical method is eligible to be used in complex hydro-geological conditions. Therefore, it is more applicable to employ the numerical method to forecast water yield of deep-buried iron mine in Yanzhou, Shandong     

露天地下开采隔离层稳定性研究

露天地下开采隔离层稳定性分析是矿山中经常遇到的问题。以大宝山矿露天地下开采的工程实例,采用数值分析方法,对隔离层稳定性进行分析计算,发现空区顶板的拉应力是关系隔离层稳定性的关键因素。通过对隔离层的安全厚度数值计算,与5种理论计算方法结果进行了比较,综合求和归一法数据处理和多项式数值逼近得到了不同空区跨度与隔离层安全厚度关系。结果为露天地下开采隔离层稳定性分析的方法进行了验证和补充,也为矿山设计隔离层厚度提供了参考,对指导露天地下开采安全生产施工具有重要意义。     

复杂矿区三维地质可视化及数值模型构建

复杂三维地质可视化和数值模型的构建是采矿、岩土及水利水电工程中常常遇到的关键问题。针对数值模拟软件在复杂矿区地质体模型构建及单元网格划分等前处理问题上存在的不直观、工作量大等缺点,结合矿业软件在复杂三维地质体建模的强大优势,在研究线框模型和块体模型差异的基础上,提出了基于线框模型的复杂矿区三维地质可视化及数值模型构建技术。根据线框模型特点不同,以地表和采空区模型为型,分别阐述了基于Surpac的表面模型和实体模型无缝转换成MIDAS/GTS数值模型的有效方法,并将该技术成功应用于冬瓜山铜矿复杂采空区群围岩稳定性研究中。结果表明,该方法是可行、有效的,从而为矿山开采设计、安全分析及复杂地质体结构的岩土工程数值模拟分析提供了一种新的建模方法。     

导水裂隙带高度预测途径探讨

导水裂隙带高度是设计防水煤（同夺）柱尺寸的主要技术参数，是煤矿防治水工作的重要内容。本文详细论述了其研究现状及发展趋势，并提出了覆岩体地质环境、覆岩体力学环境和模拟技术三位一体的综合预测评价方法。     

重新集铁矿矿坑涌水量预测研究

针对重新集铁矿水文地质条件深入研究,对其进行相应概化,利用解析法以及数值法(分不同开采方案)进行矿坑涌水量预测,得出结论:解析法在矿坑涌水量中局限较大,在矿坑预测过程中更为推荐使用数值法,其预测结果与实际结果更为符合。从具体预测结果来看,最大矿坑涌水量均出现在首采阶段,而在全开采期矿坑涌水量总体变化不大。选择优先开采-160 m水平矿体和-300 m水平矿体两种不同的开采方案时,方案二的最大涌水量较小,有益于井下最大排水规模的控制,同时发现涌水量变幅也相对较平稳,有益于矿山水资源综合利用方案制定和矿山水环境治理方案的设计,建议矿床开采方案选择方案二。     

浅埋破碎地层隧道施工方法研究

西藏扎墨公路嘎隆拉隧道所处地域地质条件复杂,受地质构造的影响,隧道口地层节理裂隙特别发育、岩石强度低,围岩自稳能力差,给隧道的施工安全带来很大影响。通过数值仿真研究破碎地层采用全断面、台阶法和CD法施工时围岩和支护结构稳定性,提出适合嘎隆拉隧道破碎围岩地层特点的三台阶开挖法。在此基础上,运用三维数值仿真计算嘎隆拉隧道三台阶法开挖过程中的围岩稳定性,研究隧道开挖时围岩和衬砌的受力变形情况。研究成果为该隧道施工和同类工程建设提供了理论依据和实践经验     

某拟建铁矿裂隙-岩溶矿区开采涌水量数值模拟研究

矿坑涌水是矿产安全开发的主要威胁,如何精确地预测开采涌水量直接关系到矿山开发远景和生产安全。以某拟建铁矿为例,建立地下水系统水文地质概念模型和数学模型,并对地下水流模型的参数进行识别校正和敏感性分析,采用有限差分数值模拟方法,评价矿体-400、-500、-600m共3个开采水平的矿坑开采涌水量。计算结果表明,数值模拟技术可以系统地描述矿区地下水系统,评价涌水量的主要来源,并对后期矿产开采和水量的优化配置具有指导意义。     

“大井法”预测矿井涌水量问题探讨

矿井涌水量计算是矿床水文地质勘查中一项重要而复杂的工作,也是矿床水文地质勘查中的根本任务之一。由于矿床水文地质条件的复杂性,至今对它的研究仍处于近似计算的水平。“大井法”在预测矿井涌水量方面具有简单方便的特点,故一些勘查报告中经常用采用该方法。但是,通过理论分析及实践,认为该方法并不适用于大降深、不规则矿井的涌水量计算预测,建议矿坑涌水量计算时,尽量采用数值模拟,辅以其他类比外推方法。     

矿井瓦斯评价与预测的构造动力学方法

通过对矿井瓦斯赋存的构造控制、构造应力场演化及构造煤结构演化与瓦斯特性耦合机理的综合分析,认为当前在矿井瓦斯赋存、分布规律及突出危险区带的有效预测方面的研究还有待深入。在汲取前人研究成果的基础上,提出矿井瓦斯突出的构造动力学评价与预测的思路及方法,即以区域构造-矿井构造-煤层变形-构造煤结构-瓦斯特性及其相互作用机理分析为总体思路．将现代构造地质学理论和方法引入矿井构造研究,并与模糊综合评判、灰色系统、分形理论、数值模拟和计算机技术相结合,以揭示构造煤发育、分布规律及其构造动力学控制机理,系统进行不同类型构造煤瓦斯特性研究,探讨不同结构构造煤的含气性、透气性和气体赋存状态,以构造煤分布特征作为瓦斯突出危险性评价与预测的基础,建立矿井瓦斯突出预测预报的构造动力学评价方法体系。