突水灾害性流量阈值预警的研究

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1、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】Inviewofthewaterinrushfromcoalmineinthecoalmine，thedatawerecollectedandthefieldinves

2、tigationwascarriedout.ThegreyforecastingGM（1，1）modelisestablished.Thewaterinrushineachregionwaspredicted.Combinedwiththedrainagecapacityofthemine，waterinrushdisasterflowforewarningmodelwasestablished.Flowforewarningindexsystemwasconstructed.Finally，theresearchofwaterinrus

3、hdisasterflowearly-warningsystemisrealized.　　【Keywords】Inrushearlywarning；Greyforecastingmodel；Flowthreshold；Indexsystemoflibrary　　0前言6　　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

4、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

5、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1120～1600m3/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852m3/h。6　　（2）依据常村煤矿矿井测水报

6、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550m3/h；而西翼总排水量为380m3/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

7、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600

8、灰色理论灾变突水量预测。分别建立其GM（1，1）模型，进行预测值与原始值检验比较，经过残差模型矫正。由修正后预测值与原始值比较分析，若残差结果有明显的减小，低于允许误差要求，则运用修正后的预测