浅析矿井突水的预测方法

近年来,矿井突水事故不断发生,严重威胁煤矿的安全生产,为了保障矿工的人身安全,达到安全、经济、高效的目的,在煤矿开采之前进行矿井突水预测很有必要,也具有显著意义。本文介绍了矿井突水预测的理论方法,如突水系数法、突水概率指数法、"下三带理论"预测法等,虽然每个理论方法都存在各自的优缺点,但是能够为突水预测提供理论的基础依据,为预防矿井突出事故提供帮助。     

矿井突水预测研究现状及发展趋势

详细阐述了矿井突水征兆和突水水源的识别方法,总结了矿井突水预测的理论方法及监测技术.通过对突水预测方法的分析,认为采用渗流耦合力学理论、计算机科学技术和高性能微震监测技术将是突水预测预报研究的发展趋势.要进一步对矿井突水机理进行研究,利用信息技术不断完善各种预测方法和预测系统,对解放受水威胁矿层的开采具有十分重大的意义.     

矿井突水的预测预报

矿井突水的预测预报是指查清矿井水文地质条件,对水害做出分析判断。本文论述了矿井突水预测预报的方法种类和研究现状,总结和评述了各种矿井突水预测预报方法的应用价值和研究不足之处,指出我国的矿井突水预测预报方法正经历一个从实践到理论,再从理论到实践的不断发展过程,同时强调矿井突水的预测预报是一个需要不断深入研究的难题,将非线性科学应用到该领域是今后的发展方向。     

矿井突水量与突水范围预测研究

随着煤矿开采量逐年增加以及开采深度的逐渐加深,矿井水灾影响越来越严重,矿井水灾的预测与预防对于有效防治水灾、保障矿井安全生产具有重要意义。通过对矿井突水方向及速度等进行预测分析,提出了水灾影响范围预测方法。基于宽度优先搜索理论,提出了适用于突水路径搜索的新方法,可以由突水流量计算出突水范围;根据监测的突水范围,预测突水流量。通过实例应用验证了基于宽度优先搜索的矿井突水范围预测方法。     

基于断裂构造分维与突水系数法的底板突水预测

该文选取滕南矿区为研究对象,运用分形理论对矿井的断裂构造的复杂程度进行了定量评价,得到了研究区的断裂分维特征并分析了其对突水危险性的影响。运用信息融合的方法将断裂构造分维与突水系数法相融合,对煤层底板突水进行危险性评价,并对矿井底板突水的危险区域进行分区与预测。得到了更加符合实际的突水危险性综合分区图,对制定煤层开采时的底板水防治措施具有一定指导意义。     

微山湖区第四系下段含水层对矿井涌水量的影响分析

新河煤矿第四系底部导通奥陶系灰岩露头水,造成突水事故,而以往认为第四系含水层是对矿井涌水无影响的,必须重新对该含水层进行研究。通过对历史突水数据统计和相邻矿井突水情况分析,高庄煤业有限公司明确了微山湖区第四系下段含水层水是矿井充水的重要水源之一。运用解析法对第四系矿井充水量大小进行了预测,量化了第四系下段含水层段对矿井安全生产的威胁。     

平煤二矿庚20煤层灰岩承压水赋存规律及突水危险性研究

针对矿井生产与安全的迫切需要,结合岩石学、构造地质学、水文地质学、地下水动力学与岩石力学等学科的理论与方法,对灰岩含水层赋水性、地下水补给与径流条件及地下水动态特征进行了分析研究,查明了灰岩地下水的赋存规律,并运用突水系数法对矿井突水危险性进行了区域预测.     

模糊评价分类模型在矿井底板突水判别中的应用

为了减少煤矿底板突水带来的危害,辨别煤矿底板突水的可能性,建立了矿井底板突水模糊评价分类模型,进行矿井底板突水预测。在建立模型的过程中,综合考虑多种影响底板突水的因素,依据原始标准样本构建标准分类表,并运用Matlab编程给出检验结果和预测结果。实例表明,模糊评价分类模型在煤矿底板突水预测中可以取得满意的预测精度。该方法在煤矿底板突水预测中的应用进一步拓宽了模糊数学的应用范围,并提供了一种可借鉴模型。     

基于ArcGIS Engine的矿井突水预警信息系统

运用组件式GIS开发模式,以ArcGIS Engine与Visual Studio 2010为开发环境,结合计算机Visual C#.net编程技术,采用集成二次开发方式,设计和开发了矿井突水预警信息系统。结合瞬变电磁法原理及突水预测数学模型提出了突水预测信息化管理和实时监控的有效方法,建立了与用户交互操作的开发界面;并利用GIS强大的空间分析功能实现了海量突水数据的分析功能,为突水预警提供了重要依据。     

茅口灰岩水对煤矿开采威胁预测研究

矿井水害一直是制约煤矿生产的重大灾害之一,随着煤矿开采深度增加,矿井突水危险性也大大增强。通过分析研究得出茅口灰岩赋存状况及岩溶发育规律;以黔北某矿为例,运用"下三带"理论预测分析开采龙潭煤组底层煤的突水危险性;并提出具有针对性的防治措施,为预防底板茅口灰岩岩溶水灾害提供科学依据。     

矿井突水灾变过程电阻率约束反演成像实时监测模拟研究

为实现矿井突水灾变的实时监测与灾变前兆的预警,提出了突水灾变过程电阻率约束反演成像实时监测方法。首先,将表征网格电阻率变化范围的不等式约束施加到电阻率反演成像方程中,并设计了快速反演算法,有效地改善了反演的多解性与计算效率,据此建立了电阻率约束反演成像实时监测方法。同时,开展了隐伏断层底板突水约束反演成像实时监测的数值试验,利用灰度相关系数理论定量评价了突水过程中的电阻率反演图像主要响应特征：表现为反演图像中岩层断裂、突水通道形成等重要事件及图像灰度相关性系数的基本持续单调发展或信息突变。最后,将实时监测方法应用到矿井突水物理模拟试验中,实现了对裂隙萌生、扩展、岩层断裂等重要突水过程的较真实动态成像,提前813 s准确捕捉到灾变前兆信息,表明电阻率约束反演成像实时监测方法用于突水灾害监测与预警具有良好的可行性。     

深部矿井水害特征、评价方法与治水勘探方向

煤矿区深部含水层具有大埋深、高水压等特点,是深部煤层开采水害防范的主要对象。在分析深部矿井水害特征基础上,探讨了深部矿井地应力对裂隙水介质的力学作用机制,阐述了深部矿井裂隙水介质呈现"高承压、弱富水"的力学原因;基于古岩溶成因演化理论,结合水文地质勘探和野外调查,分析探讨了华北型煤田奥陶纪石灰岩顶部"古风化壳"的岩溶充填结构特征,并将奥陶纪石灰岩顶部"古风化壳"划分为"隔水充填带、弱隔(透)水充填带、富(透)水带"3种岩溶充填结构类型,给出了各类型确定的关键指标和阈值,明确了奥陶纪灰岩顶部存在隔水层的理论依据。将深部矿井煤层开采底板突水划分为"完整底板突水模式"和"集中破碎带底板突水模式",分析了深部煤层开采底板含水层高水压作用下沿用传统的突水系数法(T_s法)评价底板突水危险性的局限性,引入隔水层厚度(M)和含水层钻孔单位涌水量(q)2个指标,结合突水实例分析,提出了"修正的突水系数法"(T_s-M-q法,适用于完整底板突水模式);在实验和实例分析基础上,提出"渗-流转换"突水评价法(适用于集中破碎带底板突水模式)。最后,基于深部矿井水害特征及突水模式,结合深部含水介质赋存、构造发育特征和地应力场方向,阐述了深部矿井水害精准查治一体化勘探关键技术。     

矿井突水仿真构模及系统实现

针对矿井突水仿真问题,分为井巷工程静态模型构建和水体漫延动态仿真2部分进行研究。运用点线化思想规范并构建井巷工程模型,引入当量长度概念统一时间度量参数。结合矿井突水特点,运用增加约束条件的图论及智能搜索算法,研究突水发展过程中水流下向漫延及水位上向升涨2个过程,采用时间步长法构建模拟时钟,预测及再现突水发生前后巷道、水体动态,完成矿井突水的仿真构模算法及系统原型实现。以国内某金属矿山数据为例,检验系统的可行性和有效性,所建模型及系统原型能够为突水预防、救援及研究工作提供技术支撑。     

模糊数学在煤矿突水水源判别中的应用

防治矿井突水,必先进行矿井突水水源的判定,但各含水层之间水质特征界限不甚明显。应用模糊综合评判法可以通过对矿井突水水质的分析,准确地进行矿井突水水源的判别。结合某矿矿井突水水源判别的实例,具体阐述了矿井突水混合水源的判别以及对奥灰水作为水源的可能性的排除,并用实际的探查孔和突水点所在区域不同含水层水位监测等资料对评判结果进行了验证,证明了该评判方法进行突水水源判别的可靠性。     

基于分形和支持向量机矿井涌水量的预测

针对矿井涌水量预测问题,提出一种新的非线性预测方法。首先利用分形理论对矿井涌水量的时间序列进行相空间重构,应用自相关系数法确定最小嵌入维数,并以最小嵌入维数作为支持向量机的输入节点,根据支持向量机原理建立矿井涌水量的预测模型。将河南鹤壁四矿1982-1997年的矿井涌水量作为时间序列的训练样本,在Matlab环境下,利用所建立的预测模型预测不同嵌入维数时2000和2001年的矿井涌水量。结果表明：与其他维数相比,当嵌入维数为4时,井筒涌水量的预测值误差最小,预测精度最高。为检验该方法预测的可靠性,分别将不同维数下井筒、巷道和工作面涌水量1988-2001年的预测值与观测值进行对比,发现预测值与观测值较一致。〓     

基于多元统计分析的矿井突水水源Fisher识别及混合模型

综合运用多元统计分析技术、Fisher判别分析理论和混合计算理论,依据含水层地下水组分数据,分别建立河南焦作矿区突水水源的Fisher识别模型和混合模型,并分别对它们进行验证。结果表明：因子分析能有效建立识别模型训练水样;突水水源Fisher识别模型对混合程度较低地下水判别精度较高,利用回代估计法所得到的误判率小,具有较强的涌水水源判别能力;混合模型能有效确定地下水混合程度,δ18O的预测值与实测值偏差总体上低于10%,应用混合模型还能进行水文地球化学质量平衡模拟。     

基于事故树的山西省矿井透水事故分析

为了避免矿井透水事故的发生,有效建立健全井下水害防治体系,基于事故树模型,重点进行了山西省矿井透水事故分析。在事故致因理论的基础上,通过归纳几类常见导致煤矿透水事故的因素,从人、物、环境和管理4个方面展开分析,建立了煤矿透水事故树分析模型;通过最小割集计算得出导致透水事故产生的隐患组合达到192个,并提出加强人员综合素质、提升安全培训效果等防控措施,以确保矿井的安全生产。     

矿井涌水水源分析的支持向量机模型

为了更有效地分析矿井涌水水源,基于水文地球化学方法,利用支持向量机(SVM)分析了矿井涌水情况.首先,建立了两类水源识别的SVM模型、多水源识别的H-SVMs模型;然后,利用SVM分析了两类水源混和的情况,并尝试使用判决函数值预测异常的水文地质现象.实验结果表明:SVM理论基础严密,判决函数结构简单,泛化能力强,并且,判决函数中的法向量W可以反映各水源识别因子的权重,判决函数值的大小还可以预测水文地质异常.