矿井涌水量预测方法及对比分析-以新疆东沟煤矿为例

矿井涌水量的预测对煤矿的安全生产具有重要意义。水文地质参数的准确选择、计算方法的选择对矿井涌水量的准确预测影响巨大,同时考虑到矿井开采实际,涌水量不是从开采初期就稳定不变的,而是动态变化的。为提升涌水量预测的准确度,更好地为煤矿开采服务,在分析新疆东沟煤矿地质及水文地质条件,选取准确水文地质参数的基础上,选择了2种适用于东沟煤矿的涌水量预测方法进行了对比分析。计算结果表明:①非稳定流释水-断面流法计算得到的涌水量呈现动态变化特征,采掘强度稳定后,变化幅度变小,最后趋于稳定;②采用大井法、非稳定流释水-断面流法计算得到的预测涌水量分别为3396、599.87~612.9 m^(3)/d与实际涌水量480 m^(3)/d分别相差607.5%>24.97%~27.69%;③根据矿井实际开采产生的涌水量数据验证分析,采用非稳定流释水-断面流法计算得到的涌水量与实际开采产生的涌水量基本吻合,涌水量预测结果的准确度依次为非稳定流释水-断面流法>大井法;④在资料充足、参数准确的情况下,建议优先选择非稳定流释水-断面流法计算涌水量,在补水边界条件差且符合大井法要求的条件下建议首先选用大井法。本次计算结果一方面充分验证了非稳定流释水-断面流法的准确度,另一方面为煤矿矿井涌水量计算提供了借鉴,同时也为东沟煤矿的安全生产提供了数据支撑。

基于煤矿井地下水含水系统的矿井涌水量预测方法—释水-断面流法

在非充填式开采矿井,煤层顶板会出现周期性冒裂,形成以裂隙层、空隙层叠置而成的二元结构体为基本特征的矿井地下水含水系统。二元结构体所及含水层的弹性、重力释水,及其边界过水断面的汇(渗)水,共同构成矿井涌水。将采空区概化成四面进水的箱形模型。根据地下水动力学理论,分别给出了弹性释水流量公式、重力释水流量公式及断面流量公式,进而得出矿井新的涌水量预测(计算)方法:"释水-断面流"公式。基于矿井地下水含水系统新的矿井涌水量预测方法,可给出工作面不同推进距离(或不同推进时间段)、不同水文地质条件(水文地质参数分区)的矿井涌水量。

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。

基于水面一点法的明渠流量计算方法研究

针对当前接触式流速仪测流难度大的问题,提出了一种非接触式流量计算方法。由于渠道水流中垂线平均流速与断面平均流速近似相同,垂线平均流速与垂线水面处流速的比值为恒定值,因此可以通过该恒定值与中垂线水面流速、断面面积三组参数实现对明渠断面流量的计算。以东深供水工程某段矩形明渠为研究对象,对不同垂线上实测流速进行积分计算垂线平均流速,通过实测流速拟合抛物线函数流速分布公式计算垂线水面处流速,同时将垂线平均流速与垂线水面处流速的比值作为流量系数。结果发现,基于该流量系数的计算流量与实测流量十分接近,表明本文提出的水面一点法保证测流精度的同时能有效降低测流难度。提出的基于水面一点法的明渠流量计算方法具有较高精度,可为东深供水工程渠道流量实时监测及其他灌区快速测流提供理论依据。

“释水—断面流”法在矿井涌水量预测中的应用——以鄂尔多斯盆地南缘核桃峪煤矿为例

我国煤炭生产重点逐步西移,西部鄂尔多斯盆地地区既面临水资源短缺问题,又面临严重的矿井水害威胁。在煤矿采掘过程中,能够精准、动态预测矿井涌水量,是预防矿井涌(突)水事故的关键。目前,煤矿最常用的一些矿井涌水量预测方法,如水均衡法、解析法、相关分析法、水文地质比拟法等,因其局限性导致预测误差较大。在前期研究发现,矿井涌水通常由冒裂二元结构体自身释水与其四周外侧边界对称断面释水叠加而成,释水(冒裂含水层自然疏干)持续时间相对较短,随顶板冒裂周期性发生,是间歇性的;边界过水断面汇(渗)水通常是持续的。核桃峪煤矿8号煤开采导水裂隙带直接向上发育能够导通洛河组下段含水层而导致承压水涌入矿井,成为矿井涌水主要威胁。为了精准、动态预测其矿井涌水量,基于前期研究推导的矿井涌水量预测“释水-断面流”公式,充分考虑矿井采掘以及顶板覆岩移动特征,根据顶板岩层冒裂规律对鄂尔多斯盆地南部核桃峪煤矿矿井涌水量进行动态预测。预测结果与实测涌水量相比,其相对误差为11%~23%,较传统解析法的计算精度显著提高。研究成果可为工作面回采过程中不同阶段矿井涌水量的动态预测提供方法基础,为矿井防治水工作开展和合理配备防排水设施提供依据。

快速准确测量圆形管道废水流量

在测量圆形管道的废水流量时 ,废水截面积的计算较为复杂 ,且情况多变。本研究试图推导出一个废水截面积的通用公式 ,进而归纳出废水流量的通用综合算式 ,并运用程序计算法进行计算 。

基于生态流速推求河道生态流量的方法研究

生态流量拟定是保护和修复河湖生态环境的重要基础。结合我国水文观测经验和鱼类研究现状,以西江梧州水文站为例,当已知晓适合生物生存、繁殖的断面平均流速(即生态流速)时,提出由河道横断面地形数据、水位流量关系推求生态流量的图解法。结果表明,计算的梧州水文站4月~9月鱼类繁殖期生态流量5036 m^(3)/s与已有成果相接近,计算结果合理,推求生态流量的图解法计算简便,可为河道生态流量的拟定提供参考。