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。     

山西新阳矿太原组下组煤层底板岩溶水突水安全性评价

新阳矿9-10-11号煤层底板低于奥灰岩溶水位,承受水压较高,存在带压开采问题。依据矿区水文地质勘查资料,通过对9-10-11号煤层底板隔水岩层隔水性能、奥灰岩溶水富水程度、底板断裂构造发育情况、煤层底板承压大小以及采煤扰动底板破坏深度等突水因素分析,表明井田西南部断裂构造发育地段为突水危险区。分别采用突水系数法和突水危险度法对全井田9-10-11号煤层底板突水危险性进行评价,评价结果显示井田南部及断裂构造发育地段为突水危险区。理论分析与定量评价结果基本一致。针对9-10-11号煤层底板突水安全评价结果,提出了相应的防突水对策。     

基于蒙特卡洛方法的基坑抗突涌稳定性分析

根据现行技术规范判定和定量计算基坑的抗突涌安全性,不能客观反映工程建设场地地质条件不确定性等随机因素的影响。本文应用蒙特卡洛方法,考虑引发突涌的随机影响因素进行基坑抗突涌稳定性分析,并根据基坑突涌灾害的发生概率提出应对措施,以助于更合理地指导基坑工程的设计施工及其地质灾害防治。     

基于广义有效应力原理的水土压力统一计算理论

为弥补水土压力合算与分算之间的跳跃,需要建立水土压力统一计算理论。以理想饱和砂土模型为分析对象,在"非充分浮力"和"充分浮力"概念的基础上,从一个全新的角度阐述了有效应力原理公式的物理本质及推导过程;在此基础上,通过引入折减系数,将适用于饱和砂土的狭义有效应力原理扩展到适用于饱和岩石等孔隙发育不充分介质的广义有效应力原理;在广义有效应力的基础上,以水土分算为基础,推导出了水土压力合算与分算的统一计算公式;为解决统一计算公式中的抗剪强度指标选取问题,依据有效应力强度指标和总应力强度指标,推导了统一抗剪强度指标公式。水土压力统一计算公式理论依据充分、推导过程严谨,实现了水土压力计算结果从砂土到黏性土的过渡,具有很强的理论意义和工程应用价值,可为完善土力学基础理论体系提供参考借鉴。     

基于主成分分析的矿井突水水源Bayes判别模型

矿井突水严重威胁矿区安全生产,快速准确地判别突水水源,对有效防治矿井突水灾害有重大意义。根据鹤壁矿区6个主要含水层水化学成分的差异性,选取了Ca2+、Mg2+、Na++K+、CO2-3、HCO-3、Cl-、SO2-47个指标作为突水水源判别的评价因子,并选用鹤壁矿区294个水样作为学习样本,以Matlab为平台,先采用主成分分析法提炼出三个主成分Z1、Z2和Z3。然后把这3种主成分的值作为贝叶斯判别指标,建立了鹤壁矿区突水水源判别模型。利用该模型对鹤壁矿区随机选取22个突水水样进行水源判别,判别正确19个,错误3个,精度达到86%。判别错误的原因,主要是因为有的含水层水化学类型相似或者几个含水层之间存在一定的水力联系。研究结果表明,基于主成分分析的矿井突水水源Bayes判别模型能够满足矿井生产要求,可为防治水工作提供决策依据。     

遵循水土生态规律大力发展草业建设山水城市

钱学森提出的草业理论和山水城市理论具有很强的理论性、实践性、前瞻性、预见性,但还鲜为人知。本文就草业和山水城市作进一步的认识与思考,并认为无论是发展草业,还是建设山水城市,都必须遵循水土生态规律,处理好人与水的关系、人与土的关系、人与植被的关系以及由水、土、植被长期共存与演化而来的自然环境,保持水土生态平衡,在实现经济发展的同时,实现人与自然和谐共处。     

承压水地层基坑抗突涌稳定性的计算方法

现行规范计算基坑抗突涌稳定性采用压力平衡法,该方法未考虑上方土体强度和基坑尺寸的影响,对接近临界承压水压力情况的评价偏于保守。针对上述问题,首先根据强度折减原理定义安全系数,采用有效应力分析并考虑基坑被动区的存在,改进了已有的考虑土体四周抗剪强度抗突涌计算方法,并基于弹性板理论提出了新的基坑抗突涌计算方法;随后在平面应变条件下利用强度折减有限元计算结果进行了讨论,并进一步分析了基坑长宽比的影响;最后对工程实例进行了计算分析。分析表明,改进后和新提出的方法相较于现有方法能更好地说明基坑抗突涌稳定性随承压水压力的变化情况,在保证工程安全的前提下提高经济性。     

岩溶地区水土漏失的定量研究进展

岩溶区特殊的“二元三维”水文地质结构为水土漏失提供了空间条件。水土漏失准确定量一直是岩溶区水土流失研究的重点和难点。以水土漏失的影响因素为核心,深入分析水土漏失对土壤性质、植被、降雨、地貌和人类活动等环境因子的响应特征,系统归纳前人采用径流小区监测法、洞穴滴水示踪法、传统模型法和指纹识别技术等方法获得径流小区、洞穴汇水区和流域尺度的水土漏失定量研究成果,指出水土漏失定量研究存在的主要问题,探讨水土漏失定量研究发展方向,为深入分析水土漏失驱动机制和进一步研究水土漏失与环境因子联动耦合关系提供参考。     

基于多方法的煤层底板突水危险性评价

选择平顶山煤田二矿、十矿和十二矿51个钻孔的隔水层厚度、断层复杂程度、含水层水压、含水层单位涌水量、采高5个因素为评价因子,以层次分析法和灰色关联分析法计算的常权权重为基础,应用变权理论确定各指标因子的变权权重;分别利用物元可拓法、模糊可变集理论、突变理论、模糊综合评价法,对煤层底板突水危险性进行评价并确定突水危险性等级。与实际开采情况的对比分析证明,模糊可变集理论是最适宜研究区的底板突水危险性评价方法,评价结果与开采实际较为吻合。模糊可变集理论的评价表明,二矿、十矿、十二矿带压区内安全区占比分别为4.08%、14.30%、0,低威胁区占比分别为76.91%、83.14%、85.78%,高威胁区占比分别为19.01%、2.56%、14.22%,研究区内暂无危险区。      

华北煤田岩溶陷落柱及其突水研究综述及展望

华北煤田岩溶陷落柱（简称“陷落柱”）是地质历史演化过程中形成的产物。80多年来,在中国华北煤田39个矿区煤矿开采过程中共揭露10 000多个陷落柱,因其导致的重大突水淹井事故20余起,研究岩溶陷落柱对系统认识中国矿山岩溶水文地质条件以及防治岩溶水害具有十分重要的理论与现实意义。文章系统梳理、总结了华北煤田陷落柱的发育特征、成因机理、突水机理、探查与防治方法,归纳出近年来华北南缘陷落柱的研究成果,并结合目前华北煤田生产过程中陷落柱研究与水害防治中存在的问题,从陷落柱形成机理与演化过程、小型隐伏陷落柱精细化探查与解译、陷落柱“动态监测—预测模型—突水机理”模式以及陷落柱水害防治技术体系等方面展望了其今后研究趋势及水害防治的方向。