突水灾害性流量阈值预警的研究.doc

突水灾害性流量阈值预警的研究 　　【摘 要】围绕常村煤矿二1煤层的突水问题，经过收集资料、现场调研，建立了灰色预报GM（1，1）模型，对各区域进行了突水量预测，并结合该矿的排水能力，建立了突水灾害性流量阈值预警模型，构建了流量预警指标体系库，从而实现了该矿二1煤层突水灾害性流量阈值预警系统的研究。 　　【关键词】突水预警；灰色预报模型；流量阈值；指标体系库 　　【Abstract】In view of the water inrush from coal mine in the coal mine， the data were collected and the field investigation was carried out. The grey forecasting GM （1，1） model is established. The water inrush in each region was predicted. Combined with the drainage capacity of the mine， water inrush disaster flow forewarning model was established. Flow forewarning index system was constructed. Finally， the research of water inrush disaster flow early-warning system is realized. 　　【Key words】Inrush early warning； Grey forecasting model； Flow threshold； Index system of library 　　0 前言 　　随着煤矿开采深度的加大，地下水成为威胁煤矿安全生产的重要因素，对地下水实时监测和动态发布已显得刻不容缓。此次以龙门煤业常村煤矿为背景。该矿于2005年3月21日开工建设，2009年5月22日试产，2009年8月16日正式投产。主采煤层为二1煤，地质储量6370万t，设计生产能力45万t/a，服务年限38.5年。而水害监测是该矿生产中一项长期的基础性任务，但一直以来，对水文地质监测数据的研究和应用主要集中在管理方面，很少对实时监测数据进行分析和相关研究。 　　本文在研究区域发生突水时，通过监测各区域的涌水量大小，比较流量阈值，对矿井致灾程度进行预警，从而实现了该矿二1煤层底板突水灾害性流量阈值预警系统的研究。 　　1 突水灾害性流量阈值预警模型 　　在研究区域发生突水时，通过监测各区域的涌水量大小，比较流量阈值，对矿井致灾程度进行预警。 　　1.1 日常涌水量 　　（1）常村煤矿开采第一水平为-310米。曾由河南省煤田地质局二队编制的储量核查地质报告中，对其正常涌水量进行预测可达800m3/h。根据矿区正常涌水量与最大涌水量的关系，丰水季节涌水量是正常涌水量的1.4～2倍计算，最大涌水量为1120～1600 m3/h。 　　邻近的龙门矿井其开采条件、自然条件均与常村煤矿类似，为此可采用富水系数法进行常村煤矿一水平矿井涌水量预计。 　　根据现在的龙门煤矿年开采量45万吨，年排水量6，534，840m3/a，其富水系数为14.52187。常村煤矿设计正常开采量为年50万吨，为此，预计常村煤矿一水平最终正常涌水量为852 m3/h。 　　（2）依据常村煤矿矿井测水报表统计得出，2014年1月到7月之间其总涌水量在895～944m3/h范围之间（见表1、图1）。随着开采工作逐步进行，矿井总涌水量具有总体上升趋势。 　　（3）根据2008～2014年观测资料，常村煤矿涌水量主要由煤层顶底板砂岩水及底板灰岩水组成，涌水量变化较大。常村煤矿目前排水系统比较简单，经常观测的位置是井底水仓入口处及各主要涌水巷道水沟处。目前，11采区基本稳定在380m3/h左右，12采区总涌水量为167m3/h，构成东翼总排水量约550 m3/h；而西翼总排水量为380 m3/h，但西翼并未有工作面开采。因此在设置流量阈值时，西翼涌水量增长范围应大于东翼的。 　　总之，该矿在生产过程中的总涌水量930m3/h，据煤矿防治水规定，其水文地质属于复杂类型，正常涌水量600Q≤2100 m3/h，最大涌水量1200Q≤3000 m3/h，突水量600Q≤1800 m3/h。 　　1.2 灰色预测突水量 　　将矿井突水量视为在一定区间和时间内变化的灰色量原始序列，采用累加生成序列方法对离散的原始数据进行处理，使其变成规律性强的累加生成序列，并在其基础之上建立灰色预报GM（1，1）模型。 　　（2）GM模型突水量