基于Visual Modflow的矿井涌水量模拟和动态预测研究

煤矿开采是一个动态的过程,矿井涌水量模拟与预测需要跟随采掘进度实时进行。以葫芦素煤矿为例,运用Visual Modflow软件构建地下水流数值模型,预测矿井涌水量随采掘进度的动态变化规律及采掘期内(10年)的矿井涌水量。结果表明:首采区回采初期矿井涌水量较小,随着回采工作面的增加,矿井涌水量逐步增加,整个首采区回采过程中矿井涌水量随着采掘空间的不断增加而增大,最终基本趋于稳定。     

基于排水沟数值模型的工作面涌水量预测

采煤工作面的涌水量预测是煤矿生产过程中防治水工作开展的基础。通过对煤矿采空区水文地质条件概化研究,结合地下水数值模拟软件Visual MODFLOW中各类源汇项的水文地质模型的分析,提出采空区涌水在数值模拟过程中需将其概化为具有面状排水特征的排水沟边界条件,利用面状排水沟边界和局部水均衡分析,可计算得出工作面回采后采空区涌水量。利用本研究得出的采空区概化方法,对黄陇煤田亭南煤矿303工作面进行涌水量数值模拟预测,结果表明其方法合理可靠,流场刻画和水量预测结果均优于以往采用群孔抽水井的概化模型。     

铁新煤矿底板涌水量数值模拟及预测评价

为了确保铁新煤矿的安全生产,根据其地质构造及水文地质条件,采用地下水数值模拟软件Visual Modflow建立该矿井的地下水数值模型。模型经识别验证后较好地反映了该矿井地下水流场,运用识别后的模型预测在不同开采条件下矿井底板涌水量,从而为该矿井制订疏排水方案提供依据。     

孟巴煤矿采掘工作面涌水量预计初探

通过对孟巴煤矿已有矿井涌水资料的整理、分析,详细介绍了工作面掘进和回采期间的涌水量变化规律。采用回归分析的方法,初步建立起适合于孟巴煤矿采掘工作面涌水量预计的数学模型,有效地解决了掘进巷道和回采工作面涌水量变化大、预计困难的问题,为未采工作面涌水量预测预报工作提供了依据。     

基于环套原理的ANN型矿井小构造预测方法与应用

应用“多重环套理论”和人工神经网络（ANN）技术,提出了预测预报矿井小构造的一套完整理论体系和工作方法。以淄博岭子煤矿为例,优选确定煤层倾角、厚度、瓦斯聚集量和涌水量变化是主要控制岭子煤矿回采工作面前方小构造的四大因子,建立了1号井的回采工作面前方小构造预测的非线性模型。现场检验结果表明,在煤层回采过程中,只要精细掌控主控因子的大量信息变化,就能准确预测预报工作面回采前方的小构造展布特征。基于环套原理的ANN型矿井小构造预测方法解决了诱发矿井重大灾害事故小构造的预测预报难题。     

基于环套原理的ANN型矿井小构造预测方法与应用——以淄博岭子煤矿为例

应用多重环套理论和人工神经网络(ANN)技术,提出了预测预报矿井小构造的一套完整理论体系和工作方法。以淄博岭子煤矿为例,优选确定煤层倾角、厚度、瓦斯聚集量和涌水量变化是主要控制岭子煤矿回采工作面前方小构造的四大因子,建立了1号井的回采工作面前方小构造预测的非线性模型。现场检验结果表明,在煤层回采过程中,只要精细掌控主控因子的大量信息变化,就能准确预测预报工作面回采前方的小构造展布特征。基于环套原理的ANN型矿井小构造预测方法解决了诱发矿井重大灾害事故小构造的预测预报难题。     

综合物探方法在隐伏导水地质构造探测中的应用

为了准确预测煤层回采工作面地质构造及富水情况,基于矿井无线电波透视及瞬变电磁理论,对工作面中导含水隐伏地质构造进行无线电波曲线变化特征的正演模拟,探讨了无线电波透视探测导含水隐伏地质构造及随介质电阻率变化曲线特征,并在煤矿井下进行试验。研究得出,当隐伏地质构造含水且呈现低阻时,无线电波透视衰减曲线相对于透过高阻地质构造衰减幅度更大。回采工作面的采动变化会导致工作面内部形成新的导水裂隙带,因此结合无线电波透视技术和瞬变电磁技术,可以动态分析新的导含水地质构造的形成。经过在煤矿井下的试验验证,无线电波透视和瞬变电磁成果结合地质资料分析,可以相对准确判断工作面地质构造及富水区域的范围。     

基于数值模拟预测工作面顶板太灰含水层疏降水量

通过分析万峰矿地质及水文地质资料,研究万峰矿井太原组灰岩含水层水文地质特征,应用Visual MODFLOW软件,建立太灰含水层地下水数值模型,通过模型计算模拟太灰水流场动态特征,预测当回采工作面太灰水位疏降至含水层底板+160 m时,太灰含水层趋于疏干,工作面顶板太灰水的疏降水量为750 m³/h,为工作面安全回采及矿井排水设施的建立提供依据。     

深埋矿井超大工作面顶板砂岩含水层涌水量预测方法

为预测深埋矿井超大工作面顶板砂岩含水层涌水量,改进了以大井法为基础的涌水量预测方法。利用放水试验确定含水层的疏降影响半径;观测、研究类似矿井工作面回采进尺与涌水量关系,确定模拟大井的引用半径;改变了传统以实际回采区域确定引用半径的方法。根据工作面疏放水钻孔的布置及干扰井群势的叠加理论,推导了干扰井群的疏降水量预测式。根据单个钻场放水孔涌水量降深关系、推导了5个钻场放水量及回采进尺300 m模拟大井的涌水量比拟法计算式,预测工作面正常和最大涌水量。     

采区顶板涌水量数值模拟及预测评价

潘三矿西一采区上部8煤开采工作面多次发生顶板含水层突水现象,为确保西一采区上部8煤剩余工作面的安全生产,在分析该研究区水文地质及地质构造条件的基础上,采用Visual Modflow软件建立了该研究区地下水数值模拟模型,并应用该模型预测了潘三矿西一采区上部8煤4个工作面在自然开采状态下的矿井涌水量,为其在开采过程中采取适当的疏排水方案提供依据。     

大海则煤矿2~#煤层顶底板工程地质特征

在煤矿生产过程中,煤层顶底板的岩性及其工程性质,直接影响到煤层的回采效率、回采方法、工作面管理和生产作业环境安全条件等,因此,对于煤层顶底板工程地质特征研究就显得很有必要。基于上述认识,以大海则煤矿首采区2~#煤层顶底板为研究对象,从工程地质的角度出发,对其岩性特征、岩石物理力学性质、岩体质量及稳定性进行系统分析,为煤矿生产阶段工作面支护、萨拉乌苏组含水层保护和安全生产提供依据。     

工作面顶板含水层水害防治技术探索与实践

由于矿井顶板含水丰富,回采期间矿井最大涌水量达到900m3/h以上。为了实现安全回采,回采前期研究工作面顶板含水层地下水赋存特征,探查验证顶板物探结果,判断含水层对工作面开采时的影响程度,并通过放水试验进一步获取含水层相关水文地质参数,获取含水层涌水量、水位随时间等变化规律,为工作面及采区顶板水疏放工程优化布局提供科学依据。通过探查及放水实验孔数据实测,最终确定工作面疏放水方式,有效地降低工作面水害的威胁程度,确保了工作面回采后的安全生产。     

武山铜矿地下水数值模拟与矿坑涌水量预测

地下水数值模拟是矿坑疏干排水设计的基础.该文以江西武山铜矿为研究对象,根据矿区地质构造、地层分布及水文地质条件,对矿区的岩溶-裂隙含水系统进行概化,建立地下水流三维数学模型,结合现场抽水试验资料,采用MODFLOW有限差分法进行地下水模拟,预测矿井在不同设计疏干水平下,地下水流场分布及矿区涌水量大小,为矿山地下水有效防治和安全生产提供依据.     

大采深大地压复杂地质条件下工作面安全开采技术研究与应用

以邢东矿2126工作面开采为例,对复杂地质条件下工作面开采技术进行研究。2126工作面顶板为复合型顶板,围岩较为破碎,回采过程中工作面顶板难以控制,给工作面正常安全生产带来严重影响。同时在回采过程中,出现了严重的顶板溜渣、煤壁片帮,支架对接难度异常增加,工作面涌水加大、排水困难,大面积支架被压死、增加了回采难度等问题。通过对复杂地质条件下综采工作面的技术研究,实现了大采深大地压复杂地质条件下工作面的安全回采,为矿井复杂条件下工作面安全开采提供了经验和技术支持。     

复杂条件下工作面涌水量预测及排水系统优化研究

锦界煤矿涌水水源主要来自风化基岩孔隙裂隙潜水和第四系上更新统萨拉乌苏组潜水含水层,结合近年大量观测数据,确定回采工作面(含准备面疏放水)及采空区涌水占矿井涌水量的95%以上,是矿井涌水量预测关键所在,利用钻孔流量实测数据的回归分析,得到了钻孔流量衰减特性及其计算公式,并分类计算工作面回采涌水量,并与现场实测结果进行了验证,实现了矿井涌水量快速、精准预测。在此基础上利用研究结果对工作面排水系统进行优化和改进,采用分区关联排水技术,极大地提高了排水系统运行效率。     

矿井涌水量预测数值模拟研究

为了准确预测矿井涌水量,保障煤矿安全及保护地下水资源,在概化出大同矿区水文地质概念模型的基础上,建立了大同矿区地下水三维非稳定流数值模型,以塔山井田的回采工作面月回采进度为单位,分别模拟预测了8214工作面和8216工作面地下水位降至5号煤层底板位置的正常涌水量和最大涌水量,其中8214工作面的正常涌水量为1 224 m3/d,最大涌水量为1 272 m3/d,8216工作面的正常涌水量为1 392 m3/d,最大涌水量为1 440 m3/d。。结果表明:该方法将矿井涌水量预测与回采工作面回采进度有机结合起来,计算结果更加符合实际。     

地面—井下联合物探方法在识别工作面小构造及其富水性中的应用

矿井工作面回采施工过程中常会遇到小型断层、陷落柱等不良地质构造。构造的存在将破坏煤层连续性,甚至成为潜在的导水通道,若未能对其及时查明将会影响工作面回采安全。单一物探方法受复杂地质条件、施工干扰等因素影响,对规模较小的地质构造判断误差较大,本文以曙光煤矿1230工作面为例,研究使用地震属性成果作为前期指导,对小构造针对性地开展矿井探地雷达及瞬变电磁探测。回采验证结果表明,该地面—井下联合物探方法可查明工作面内构造的展布形态及其含水特征,为工作面的安全回采提供技术保障。     

工作面不同采宽与涌水量关系研究

随着煤矿采掘规模的扩大,采煤工作面宽度也越来越宽,从矿井防治水角度而言,涌水量与工作面采宽之间的关系是决定工作面采宽必不可少的一个因素。以锦界煤矿的回采工作面与涌水量情况关系为例,通过数据回归分析和理论分析,研究工作面宽度与涌水量组成部分之间的制约关系,得出工作面宽度主要决定静态水量大小,并得出疏放水是防治水措施的关键,充实了矿井防治水的研究。     

采动影响下多工作面顶板涌水量预计方法

基于地下水动力学基本原理,介绍和推导了工作面顶板涌水量预计公式——动静水量计算公式,提出了在多工作面顺序回采时工作面内顶板含水层水位及水文地质边界条件的确定方法。以济宁三号煤矿一采区为例,对一采区内后续回采工作面的涌水量进行预计,预计结果与实测值吻合较好。     

胡家河煤矿涌水特征及防治水思路

通过分析胡家河煤矿水文地质特征和已回采工作面防治水经验,发现矿井的主要充水水源是地下水和采空区积水,主要充水通道是采动裂隙、断裂裂隙和封闭不良钻孔,以此得出了矿井涌水变化特征。结合矿井涌水量变化特征和开采技术条件等因素,提出了符合矿井实际的防治水思路：即允许覆岩导水裂隙带适当波及洛河含水层下段,以建立完善工作面、采区、矿井排水系统为重点,以白垩系洛河组含水层自然疏排为主,以侏罗系富水异常区探查及预疏放为辅,主动实施超前注浆加固防范断裂构造水害,按照清浊分离、压力自流的原则防治采空区积水。