含水层微观孔隙分形特征与渗透性关联研究

为了探索宏观渗透性能与微观孔隙结构之间的相关性,本文研究了宏观参数渗透率与微观孔隙分形特征之间的关系。在分析砂岩孔隙介质分形模型的基础上,以林南仓矿补勘孔含水层段的9个岩芯样本为研究实例,采用切片制样和SEM技术,扫描断面微观结构,辅以MATLAB计算SEM图像中微观孔隙结构参数、计算其分形特征参数D f,建立了渗透率与分形特征参数D f的理论关系,并利用该公式计算了渗透率的理论值。为验证理论关系的正确性,对样本渗透率参数进行了实测,对比实测值与理论值,误差小于10%,说明微观孔隙分形特征与宏观渗透性能之间确实存在相关性。结论:利用钻孔岩芯微观分形特征及文中理论公式获取宏观渗透性规律将是一条可以尝试的技术路线。     

基于概率神经网络的煤层顶板砂岩含水层富水性预测

以谢桥矿为例,分析了8煤层开采最大导水裂隙带发育的高度,确定了顶板砂岩水预测的范围,研究了顶板富水性的影响因素,建立了评价指标体系,在此基础上利用概率神经网络预测了煤层顶板砂岩的富水性。     

基于改进DK算法的煤矿水害逃生三维仿真平台研究

为研究某煤矿突发水害后井下人员受突水点和巷道淹没影响的逃生路径规划问题,建立了基于改进DK算法的煤矿水害逃生仿真平台。首先,基于WebGL建模煤矿巷道的三维环境;其次,通过突水量模型和巷道淹没范围模型解算巷道中水流量、水流半径和水流路径的实时变化;然后,基于改进DK算法计算巷道当量距离的影响系数;最后,通过有效逃生路径搜索算法得出逃生路径规划结果。结果表明：突水水源、突水通道、巷道结构、人员位置、人员数量为突水灾害影响逃生路径的5类因素,基于改进DK算法的煤矿水害逃生仿真平台能有效提高井下人员的逃生率。     

基于仿真平台的矿井突水淹没路径和逃生路径规划

井下环境错综复杂,与矿井水害不确定性及非线性等叠加,水害淹没情况千变万化,难以预测。针对如何获取矿井水灾发生时各个时间点巷道内的淹没情况,并根据淹没情况快速确定逃生路径的难点问题,采用“木桶原理”构建淹没路径树,确定巷道水流分岔方向,分析矿井突水淹没递进规律,模拟井下巷道内的水流状况,仿真直观展示实时水流变化、水位高度和逃生路径。研究表明：根据构建的淹没路径树,通过递归得到的水位等淹没参数,作为设计逃生路径的基础,微分积分递进动态设计逃生路径,解决了因井下复杂环境和不同时刻的突水状况不同而无法实时规划最优逃生路线的难题。     

我国煤矿水害重特大事故相关因素特征分析及防治对策

为深入探究我国煤矿水害事故现状及其相关因素特征,统计了新中国成立以来我国煤矿重特大水害事故起数和死亡人数,采用数理统计方法对煤矿水害重特大事故与原煤产量、突水水源、发生时间、发生区域、法律法规变迁、市场监管体制机制、教育培训、煤矿企业性质等8个因素的相关程度进行了分析;同时,对矿井水害事故发生原因进行了总结分析,并提出了技术对策以及管理措施。研究结果表明：新中国成立以来我国煤矿水害重特大事故大体可分为低位频发期、异常高峰期、持续上升期、高位波动期、稳定下降期5个阶段;4—11月是水害事故高发期,8月份事故发生最多;河南、湖南、贵州、山西、黑龙江是煤矿透水事故多发地,老空水是水害事故的主要突水水源;乡镇煤矿是水害事故的重灾区,但总体呈下降趋势;法律法规变迁、市场监管体制机制、教育培训等因素也直接影响我国煤矿水害重特大事故发生频率。     

吐鲁番绿洲区地下水开采条件下生态效应分析

分析了研究区水文地质条件与地下水开发利用现状,对存在的主要地质环境与生态系统问题进行了论述,通过类比西北内陆干旱区地下水与天然植被生长的已有成果,给出吐鲁番绿洲区天然植被能够正常生长的地下水位埋深上限值为3m、下限值为5.5m。结合2003年7月实际地下水位埋深分布,划分了3个生态分区,论述了不同区内潜水与天然植被生长的关系。     

薄基岩浅埋煤层覆岩运移流固耦合模拟实验

以石圪台矿薄基岩浅埋煤层为研究对象,解决了模型的密封性,实现了水压和水体的灵活加载,找到了隔水层材料配比。通过实验再现覆岩裂隙萌生、扩展及贯通全过程,上覆岩层不存在普通煤层开采的"三带",只存在垮落带和裂隙带"两带",导水裂隙带高度为6-16.4倍采高;顶板含水层使覆岩首先产生张裂隙,最终在采空区两端形成突水通道,造成顶板突水溃砂灾害。     

基于MapObjects与GRNN耦合的矿井充水水源识别方法研究

为提高矿井水源识别准确率,借助MapObjects强大的空间分析功能和GRNN非线性特性,以兴隆庄煤矿为例,提出了动态构建矿井水源识别标准样品库的方法,建立了MapObjects与GRNN耦合的水源识别模型,实现了矿井水源识别。结果表明,MapObjects的空间分析功能,可以动态构建和待判水样地质环境相似的标准水源样品库,而GRNN具有很好的预测和泛化能力,可以基于构建的水源识别样品库实现矿井水源的准确识别,MapObjects与GRNN耦合技术可以提高矿井水源识别的准确率。     

基于多源数据融合的矿井水害“一张图”预警平台构建与应用

现阶段矿井水害预警工作以水文地质参数、应力、应变等指标的阈值上下限监测为主,监测到的信息难以体现工作面开采过程中复杂的突水机理。为解决亭南矿在开采过程中顶板及老空水突水的监测预警问题,以“上三带”理论为基础,采用单因子监测指标梳理、多源数据融合预警方法,基于Spring Boot框架和GIS技术构建并设计了矿井水害“一张图”预警平台。结果表明：①该矿水害预警指标选取应集中在矿井水情、水文信息、微震导水通道监测及涌水量预测方面;②平台具备矿井水情风险五大数据库以及基础信息管理、数据信息管理和多源数据融合预警三大主要功能;③将导水裂隙带高度、进尺点与采空区距离、水压变幅3个指标的监测数据划分成4个预警等级,有效满足了矿井水害防治的实际需要。该平台的建立有助于矿井水害“一张图”管理模式的形成。     

水化学综合识别模式在矿井水源判别中的应用

 随着煤炭资源开采逐步向下延伸,面临的矿井充水条件逐渐复杂。下组煤开采面临的突水水源有上部老空水、第四系松散层水、地表水、顶板砂岩裂隙水和深部奥灰水;在复杂构造条件的影响下,井下涌水出现异常,但目标充水水源水位监测数据未发生明显变化,此时准确判别井下涌水的主要充水水源对矿井防治水至关重要。通过应用实例的分析,证明以常规水化学聚类分析和环境同位素分析构成的水化学综合识别模式对复杂条件下矿井充水水源的判别成效明显,为预防矿井突水事故、保障安全生产提供重要依据。