非稳定流定降深法在矿井涌水量预测中的应用

矿井涌水量预测是否准确对矿井安全生产至关重要,其计算方法也多种多样。如何预测的更为准确是关键所在。以新上海一号煤矿为例,利用非稳定流定降深法预测了开采八煤层顶板的矿井涌水量。结合矿井煤层顶板实际突水案例与其它计算方法展开了对比与讨论,结果表明非稳定流定降深法更能充分利用非稳定流抽水试验求得的水文地质参数,计算过程简单、明了,比传统的稳定流解析法、以及数值法更直观、实用,在水文地质领域中值得采用和推广。     

对单位涌水量法计算坑道涌水的探讨

本文以预测湘潭锰矿红旗矿井深部坑道涌水量为例,对单位涌水量法的理论依据、计算公式及其适用条件进行了初步探讨,同时,还介绍了一种矿渗坑流场中稳定流和流态判别的经验方法,并推导了由疏干坑道引起的附加水位降深计算的经验公式。     

云南蒙自白牛厂银多金属矿区对门山矿段水文地质特征及涌水量预测

云南省蒙自市白牛厂银多金属矿区位于薄竹山拱褶北西部的北东向短轴背斜北东倾伏端,其中对门山矿段位于该矿区中北部。通过对矿区的水文地质特征分析,采用比拟法与解析法进行矿坑涌水量预测。结果表明：在预测矿井最低排水标高1 595 m条件下,根据已有采集与观测的矿区资料为依据采用的比拟法计算的旱季涌水量为7 798.47 m³/d,雨季涌水量为15 352.99 m³/d;在稳定流条件下采用潜水井的Dupuit公式计算出的旱季涌水量4354.41 m³/d,雨季涌水量8 584.91 m³/d。将计算方法和结果与矿区实际情况进行综合分析后得出,采用比拟法预测矿坑涌水量结果更可靠,可信度更高。     

甘肃核桃峪煤矿矿井涌水量的计算与分析

核桃峪煤矿是目前甘肃陇东煤田在建的规模最大矿井,设计单位要求地质勘查部门提交采用不同计算方法对井田先期开采地段正常涌水量和最大涌水量进行预测。通过分析矿井水文地质条件,分别采用了大井法、水平廊道法和比拟法对矿井涌水量做出了预测,并对预测结果进行了对比分析。结果表明:(1)解析法采用实测影响半径计算的涌水量与比拟法的结果相对接近,选用较大值,即为比拟法的结果,先期开采地段最大涌水量为28 800m3/d,正常涌水量为20 160m3/d;(2)在矿井涌水量预测中,用经验公式计算的承压水影响半径偏小,导致预算的涌水量结果偏大。在对各种预测方法应用条件分析比较的前提下,建议若有条件采用比拟法,应首选比拟法预算矿井涌水量。     

隧洞涌水量预测计算方法研究进展

涌水灾害问题广泛存在于隧洞工程的建设之中,它直接关系到施工进度、洞室稳定性及人身安全。目前国内外学者研究出大量的隧洞涌水量预测计算方法,但不同计算方法具有不同的适用条件和优缺点,选取合理的计算方法对于计算结果的准确性至关重要。本文将当前广泛应用的隧洞涌水量预测计算方法分类总结为4种:经验公式法、解析公式法、数值计算法和物理模拟法。经验公式法多来源于大量工程案例的总结,着重于相似地质条件下隧洞涌水量计算;解析公式法则基于严密的理论推导过程,计算过程快速简洁;数值计算法适用于复杂水文地质条件下涌水问题的计算;物理模拟法借助于试验的手段,直观地显现出隧洞的涌水规律。本文对现有计算方法的理论原理、适用条件和优缺点进行了详细的总结,并展望了隧洞涌水问题的未来研究方向。     

贵州盘县盆地火烧铺煤矿矿井涌水量预测

为了准确预测盘县煤田内各矿井涌水量,以盘关向斜火烧铺煤矿为例,首先从区域水文地质分析入手,其次收集整理矿井40多年地质勘探、矿井涌水量、降雨量、采空区、开采标高、煤炭采出量等相关因素数据,然后分析与矿井涌水量的关系,建立矿井涌水量与相关因素的多元回归计算模型;之后应用该模型对矿井6个开采水平9个块段进行了矿井涌水量预测,最后对比与解析法、比拟法计算的结果。结果表明,矿井涌水量与上述各相关因素呈正相关性,解析法计算结果偏小;上述特征在整个盘县煤田内具有典型性,相关因素分析法可以作为井田内及相邻煤田矿井涌水量计算方法,可为其它矿井提供比拟对象。     

伊南煤田脱维勒克井田矿井涌水量预测分析

在综合分析伊南煤田脱维勒克井田地质、水文地质特征的基础上,研究矿井充水水源、充水因素、充水通道等;利用水文地质比拟法和稳定流解析法预测矿井涌水量,为以后矿井的正常生产和水害防治提供了科学依据。     

甘肃省早子沟金矿矿区水文地质特征与矿坑涌水量预测

早子沟金矿是西秦岭地区发现的特大型金矿床。随着开采深度加大,矿坑涌水成为影响矿山生产的主要因素之一。本次采用解析法和比拟法进行矿坑涌水量预测,结果表明：若将早子沟金矿矿山开拓至2 100 m标高,借用等效介质孔隙含水层,运用地下水向潜水完整井运动的裘布依公式预测,正常矿井涌水量为2 976.32 m³/d,矿井最大涌水量为3961.10 m³/d;依据矿区已知井下排水资料,比拟法计算得出正常矿井涌水量为3 704.99 m³/d,矿井最大涌水量为4 350.37 m³/d。综合分析认为,解析法水文地质参数求取容易产生误差,结果只能作为参考;比拟法经验公式计算简洁,计算参数相对可靠,结果更符合矿坑实际情况。因此,早子沟金矿矿坑涌水量预测应采用比拟法。     

基于承压-无压水公式的区间涌水量预测

针对矿井涌水量计算过程中存在不确定性的问题,从区间不确定性角度出发,基于非概率集合理论,推导出了采用经验公式计算影响半径和根据观测资料给出影响半径这两种情况下承压-无压水涌水量区间解析表达式,定量刻画了参数的区间不确定性下涌水量的区间响应,实现了从确定型计算公式到区间不确定性型计算公式的转变。通过对比蒙特卡洛法得到的实际区间上下限和推导出公式计算的上下限,分别给出了两个区间涌水量预测公式计算结果相对误差的绝对值控制在5%和10%以内时,相应变量的允许变化率,分析结果表明:公式一计算最大（最小）涌水量的相对误差为5%和10%时,变量的允许变化率分别为0.18（0.08）和0.28（0.12）;公式二计算最大（最小）涌水量的相对误差为5%和10%时,变量的允许变化率分别为0.08（0.05）和0.12（0.08）;在相同误差要求下,两个公式计算最大值时的允许变化率高于最小值时的允许变化率,这对计算矿井涌水量的上限有利。这为矿井涌水量计算提供了一条新的途径。     

“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。     

浅埋煤层回采中顶板含水层涌水量的时空动态预测技术

针对煤层回采工作面顶板涌水量超前预测精度低,预测结果的时间空间概念不清,对生产实际的指导性不强等问题,从煤层回采的时空变化和地下水流演化过程入手,从理论上分析了以大井法、廊道法为代表的解析法预测工作面顶板涌水量存在的主要问题,提出了浅埋煤层回采过程中顶板含水层充水水量由脉动式静储水量释放与渐增式动态补给水量共同组成,并给出了随矿井采掘过程进行的渐进式矿井涌水量时空动态预测方法,不仅计算了全矿井涌水量的大小,也给出了涌水量的时间变化过程和空间分布特征。大大提高了预测结果的精度,对生产有实际指导意义。结合一实际矿井的采掘规划与生产接续计划,引进了新增水量、干扰水量及残余水量的概念,计算预测了矿井2011年-2015年生产过程中矿井涌水量及其动态变化过程。     

矿井单位涌水量比拟法在矿井涌水量预测中的应用

通过对风水沟煤矿矿井历年疏干排水资料的统计分析以及特征的研究,结合矿井水文地质条件,建立了不同开采水平、开拓面积的矿井单位涌水量比拟法计算公式,并对矿井的一、二采区的涌水量进行了分析预测。结果表明,矿井单位涌水量比拟法计算公式预测的2007、2008和2009年涌水量与实际疏干排水量之间的误差分别为6.5%、8.7%和7.9%,预测精度较高,值得借鉴推广。     

矿井涌水量动态预测非稳定释水-断面流法

我国北方煤田上覆地下水系统含水层以砂岩为主,是矿井主要充水水源。除浅部、露头区外,上覆砂岩地下水系统总体上构成非径流型蓄水构造,弹性贮存是其地下水主要赋存状态,压力传导、局部渗流为地下水动力学模式,矿井涌水主要为承压含水层弹性释放。非充填开采,煤层上覆地层周期性冒裂形成冒裂二元结构体,其自身释水(弹性、重力)与其外侧含水层断面弹性释水叠加形成矿井涌水。冒裂二元结构体释水随冒裂周期发生,时间短暂。外侧含水层断面释水可用非稳定流定降深沟(渠)流方程描述,进而获得外侧含水层断面释水单宽流量。外侧含水层释水断面随冒裂周期性延展累积,迭代更新,矿井涌水流量随之变化。在研究、刻画外侧含水层释水断面延展、迭代时空规律基础上,给出含水层断面释水流量预测方法、公式,与冒裂二元结构体自身周期性释水流量叠加,获新的矿井涌水量预测方法—非稳定释水-断面流法。     

基于遗传算法和BP神经网络的矿井涌水量预测

为避免BP神经网络极易陷人局部解的问题,针对遗传算法具有全局寻优的特点,提出了用遗传算法优化BP神经网络预测方法,并以刘桥二矿为例,对其矿井涌水量进行了预测。首先选取刘桥二矿区的2005年3月至2006年12月的矿井涌水量数据进行分析,然后使用遗传算法优化BP网络的初始权值和阈值,最后使用BP神经网络进行训练。将其成果与纯BP网络算法进行比较,结果表明：遗传算法优化BP神经网络的预测方法的预测精度高于纯BP网络算法,将其应用于矿井涌水量预测是有效可行的。     

矿井涌水量预测的几种常用方法对比——以宁夏宁东煤田鸳鸯湖矿区麦垛山煤矿11采区水文地质补勘为例

我国许多煤矿区,由于地下水频繁突入,造成淹井或因突水威胁使大量煤炭资源难以开发。因此,准确预测矿井涌水量,为矿井防治水提供依据,对煤矿床安全开采和长远发展至关重要。以宁东煤炭基地麦垛山煤矿为例,采用解析法、水文地质比拟法和三维渗流数值法等六种预测方法,对该煤矿11采区110203、110208工作面2#煤顶板直罗组底部砂岩含水层进行了涌水量预测。通过各种方法的分析比较,最后推荐采用最小二乘比拟法预算结果做最终矿井涌水量。     

离层积水存在的矿井工作面涌水量预计

通过对某矿发生特大顶板突水工作面的充水条件分析,认为工作面采动叠加影响,在顶板厚层砂岩中形成的离层积水,是突水的主要充水水源。采用经验类比法和当量流径法,基于工作面涌水量值为正常涌水量与离层裂隙积水引起的涌水量之和,提出了涌水量预计计算理论公式,预计了该工作面未采区段恢复生产的涌水量大小。经实际开采检验,该方法基本可行。     

基于不同开采方式的煤矿涌水量预测及其环境影响分析

煤矿开采不当会对水资源与水环境造成破坏,尤其在生态环境相对脆弱地区更是如此。针对目前矿井涌水量预测大多以单一工作面或煤矿为评价单元,对沟域内煤矿群同时长期开采的地下水环境影响重视不够。选择头道河则沟域为研究区,以地下水勘查、井田勘探资料为依据,构建了头道河则完整沟域的地下水三维非稳定流数值模型,根据地下水、地表水监测数据和煤矿群开采涌水量的长观资料进行模型的识别与验证,以9#煤矿为典型矿区,分析综采和条带充填2种不同开采方式下矿井涌水量及其对水环境的影响。研究结果表明：（1）综采状态下,矿井涌水量增加0.70×104 m3/d,导致地下水溢出量减少0.20×104 m3/d,引发矿区及区域地下水水位下降0.21~17.92 m;条带充填开采状态下,矿井涌水量增加0.11×104 m3/d,导致地下水溢出量减少0.04×104 m3/d,引发矿区及区域地下水水位下降0.01~0.44 m。（2）煤矿按综采方式开采,导水裂隙带高度大,将大面积导通第四系潜水含水层,矿井涌水对水环境影响较大;若按条带充填方式开采,导水裂隙带高度大幅变小,不会导通第四系潜水含水层,矿井涌水对水环境影响较小。煤矿企业在煤层上覆岩层厚度较薄的地段采煤时,宜采取条带充填开采的方式。研究结果可为研究区或类似煤田开采方案制定、科学处理好煤炭资源开采与生态环境保护关系等提供依据或参考。     

定水头补给半无限带状含水层矿坑涌水量评价

通过对广西某石灰岩矿区水文地质条件的分析,对该水文地质单元的水文地质模型进行概化,推导出了定水头补给半无限带状含水层中完整井流公式,并运用该公式对开采条件下矿坑涌水量作了评价。最后,运用传统的逐个干扰井叠加法对该公式的评价结果进行验证,结果表明,当映射叠加次数足够多时,其计算结果极为相近。但就其计算方法而言,映射叠加方法较为繁琐,而运用该公式计算则显得较为方便。     

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。     

基于GA-SVM的矿井涌水量预测

矿井涌水量的准确预测对预防矿山透水事故的发生至关重要,提出利用GA优化的SVM模型（GA-SVM）来实现矿井涌水量的短期准确预测。该方法利用GA的自动寻优功能寻找SVM的最佳参数,提高了预测的准确率。首先,利用微熵率法求矿井涌水量时间序列的最佳嵌入维数和延迟时间,进行相空间重构。其次,采集义煤集团千秋煤矿2011—2015年实际涌水量的时间序列,利用GA-SVM模型对最后12组数据进行预测,其预测平均绝对百分比误差仅为0.92%,最大相对误差为2.62%。最后,与PSO-SVM和BP神经网络预测进行对比,结果表明GA-SVM优化模型适用于矿井涌水量的预测并且预测精度较高。