级设计采矿08-4专题矿井突水

矿井突水预测理论方法及监测技术总：矿井突 突水征兆突水预测监我国经济持续高速发展与国家离不开能源和矿产资源的强有力支撑，而开采方式是目前我国获得多种能源资源与矿产资源的重要途径。随支架倾倒或折柱现象；②底软膨胀、底膨张裂。这种征兆多随顶板来压之歇性，水色、时混；③发生大量溃水、溃砂，这种现象可能影响至地表，老窑水突水征兆：①煤层发潮、色暗无光；②煤层“挂汗”；③采掘远了，有突水；⑤老窑水一般呈红色，含有铁，水面泛油花和臭鸡蛋味熟悉掌握或采区内已存在或可能存在的断层位置、性质、落差、两盘与矿坑水有联系。通过上述方法可以初步确定内突水的类型和位置。突水点位置和突水形态分析在采矿过程中，由于煤层底板或断层应力场发生了变化，承压水的高井巷突水前，水运动处于相对动平衡态，在疏放流场中，其流向、水水化学水化学法是研究水自身组分的变化，从微观上判别和认识不同水源间差异和联系的法。要判别井下突水水源，必须首先搞清不同水源之间的区别和各自特征，并掌握其形成特征的自然规律。水在形成过程中，由于受到含水层的沉积期、地层岩性、建造和地化环境等诸多因素的影响，使在不同含水层中的水主要化学成分有所不同。式中，pM——底板厚度，mTs，可定义为每米隔水层厚度所能承受的最大水压。若T<Ts说明底板稳定，突水可能性小；反之，T>Ts则说明底板不稳定，发生底板突水的可能性大。阻水系数Z=P式中Z为阻水系数R为裂缝扩展半径,一般取R40～50;P为岩体破裂压力,P3σ2-σ1+σT-P0；σ2、σ1为底板岩层最大、最小主应力;σT体抗拉强度;利用阻水系数法预测底板突水性的原则是岩石破裂压力大于水压,则不产生突水若岩石破裂压力小于水压,则用水压与有效隔水层总阻力能力Z总Z总Zh)矿井直流电直流电法勘探是以煤、岩层的导电性差异为基础，通过人工向供入定电流，观测大地电流场的分布规律，从而确定岩、矿体物性(如贫、富水区域)的分布规律或地质构造的特征。法具有理论成熟、仪器简便、能力强的优点，可用于探测巷道掘进工作“地质-电法-测温”多参数综合超前探测技综合超前探测技术是结合地质信息分析、井下直流电法超前探测、红外测温的综合超前探测法.它根据同一地质构造(源引起的地层形变场(定性)(定量)、地温场(定性),利用“同源异场”聚焦的作用,定性与定量相结合,,为“非接触式”井下综合超前探测法,.该技术综合了地层形变场、电磁场、地温场的优点,定量与定性相结合,具有“同源异场”的聚焦作用,,接触式”综合探测法,,“直接接触式”探测法突然遇到或高压富水地段而大量突水的可能性,又减小了物探解释的多解性.,能准确预测边界大断层及其分支断层的位置及其导水、含水性,.该方法适用于一般(煤)矿带水压掘进(或开采)巷道正前方0～150m的在应用该“同源异场”预报理论预报时,:①选择有效的、灵敏度较高的、有一定超前量的预测指标;②确定各种“场”的预报临界值;确定需要许多基本资料,;③进行各场之间相关的同步性、趋势性、灵敏性分析;④定性与定量相结合,各参数相互印证、综合判断;⑤以煤层为主要研究对象.煤层在煤矿中最,具有可塑性与流动性,含最活跃的指标参数.核磁技术在煤矿突水监测中的应率在某一范围内无法区隙中泥质充填物和自由水,而NMR方法可以清楚地显示出他们的界线。可能给煤矿坑道造成突水的水,必须有一定的量,必须在坑带、废弃坑道等地质或人为构造。这些都是可以用核磁测水方法准确地探测清楚的。按照目前的核磁测水技术,需要进一步研究解决的一是天线在坑核磁找水技术是目前世界上唯一的直接找水技术,可以清楚地探测到基于神经网络的煤矿底板突水预实际研究中，需要根据一系列的Q一(尺T，WP，T，DF)能，以简单函数的多次叠代，实现对映射函数f的逐次近，最终得到满意的预人工神经网络具有分布式、习、自适应性等特点，因此，应用于在煤矿底板突水等地质预测模型的建立过程中，可以获得显著的预测效果。同时，研究过程中尚存在着诸时模型滞留于区域极小值附近而使学习效率降不足，有待在今后的工作中加以改进。利用地面三维、地面瞬变电磁法等物探,查明采区内断层的分布、顶底板突水预测提供准确详实的水文地质资料,以弥补常规所获取资料的不利用地面三维、地面瞬变电磁法、无线电波法等物探,查明采为平台,把三维、瞬变电磁、构造地质、水文地质等多源信息进行复合、综供了新的,对我国煤矿的安全生产具有重要意义。众所周知,遥感图像对矿区构造解译,特别是对矿区的区域构造解译是常规地质和物探无法比拟的。而这些区域断裂构造往往控制着与突水有直接⑤断层端应用GIS进行突水预式中n——突水指数a、b——权重系数,分别为0.8和0.2;c根据上述突水模式运算结果与实际突水资料的拟合程度,确定杨村17煤安全区突水区n>3瞬变电磁法探测煤矿水瞬变电磁法（TransientElectromagneticMethod）TEM，属于感应类电磁探测方法。该方法具有勘探深度大，高阻层能力强，随机干扰小，可以深度的地质信息等优点。广泛的应用于矿产资源勘探、环境地质、水文地质与工程地质等领域，已成为煤矿水害探测最为有效的方法，为矿井安全当探测地时，向地面敷设的发送回线中通以一定的稳定电流，从电流突然断开，则一次磁场随之，使处于该磁场中的良导地内部由于磁通量Φ的变化而产生感应电动势εdΦ／dt（法拉第电磁感应定律），感应电动势在良导地中产生二次涡流场，二次涡流又因焦消耗而不断衰减。其二次场也随之衰减。由于感应二次场的衰变规律与地导电性有研究瞬变场随时间的变化规律，就可达到探测各种地的分布情况水规律。经过计算机程序化后，其现场可操作性十分方便。教授运用突底板突水的突变理论预在承压水上开采煤层后,底板岩层的原始应力状态被破坏,致使应力重新分布,从而导致底板岩层失稳破坏形成导水裂隙,其结果往往造成底板承压水通过采动裂隙突然涌入开采作业空间,形成底板突水。整个过程具有非连续突变特行研究,是符合其本质特征的,并有助于寻求底板突水性预测的新途径。图1上部为煤层底板突水系统状态突变流形(平衡曲面),下部为uov平面,u,v表示控制煤层底板突水的两类基本因素:素。平衡曲面由上、中、下三叶构成,,中叶是不稳定的。下叶代表煤层底板非突水状态,(下叶)(上叶),突水过程则是系统状态变量x由下叶跃迁到上叶的过程。带、有效隔水层保护带与承压水导原始高带的厚度依次为h1、h2和h3，则当h>h1+h3时，则保护层存在，当h<h1+h3时，则保护层不存在。显然，当h<h1+h3时，承压水会直接涌入矿井，导致底板突水；当h>h1+h3ZZ总等于阻水系数Z乘以有效保护层厚度h2，即：不同阶段、不同区域的动态发展分布规律，原有传统经验仍然难以描述。然而通过FLAC3D三维数值模拟软件，利用软件中的固流耦合功能，可以形象程，以及对其造成的突水性进行实时预测预报，利用高精度微震监测技术进行煤矿突水监测的工程实践。采用全局寻优，充分考虑内、外对突水性的预测预报。工程实践证明，微震监测能够准确诊断出断层和陷落柱等构造活化的强度、烈度以及相关的时空参数，是实现突 预报的有力的地球物理监测。建立基于定位结果的岩体空间破裂场的定量描述模科角度出发实现突水监测的超前预报，是突水监测的重要的发展方多源地学信息复合叠置法底板突水预测方煤层底板突水是多因素综合影响的结果,各自起着不同的作用,用传统的方法已经不可能很好地解决所问题.多源地学信息复合叠置法是随着计算机技术和遥感技术发展起来的,是多源地学信息(地理信息、地质信息、遥感信息等)进行综合处理的一种新方法,该方法在地理信息系统(GIS)平台的支持下,对多种地学信息进行叠置复合后,通过空间分析功能得到能够供决策的新信息.通过收集矿区的开拓图、水文地质图、地质报告和已有的突水资料等,分析找出主要突水因素,进行与量化,利用ArcGIS软件的空间分析功能,把影响煤层底板突水的多种因素经过处理、加工,形成可供量化的信息源,进行信息复合叠置,从而构建底板突水预测模型,作出预测预报,预测流程如图1所示.人为因素的影响，因而评价结果更符合客观实际。三图-双预测“三图-双预测法”,是指顶板直接充水含水层的富水性分区图、顶板冒落安全性分区图、顶板涌(突)水条件综合分区图及回采工作面整体和分段工程涌水量预测、顶板直接充水含水层采前预疏放方案预测.其中涌(突)水条件综合分区图由富水性和冒落安全性分区图复合叠加而成.“三图一双预测法”从对导致的顶板涌突水发生的根本原因，就是煤层回采形成的顶板导水裂隙带当指数I>1基于Fuzzy逻辑和物元分析的矿井突水预将影响突水的主要因素按其重要性排序：沿矿井的深度落差（T），采面长度（L），隔水层厚度（H），水压（Pr），采面面积（S）。根据组是采面长度（L），隔水层厚度（H），采面面积（S）。对第一组算出突水可能性用k(x)表示，k(x)与k1(x)、k2(x)有如下的关系：k(x)=k1(x)-k2(x)。运用Fuzzy逻辑和物元分析法可分别求出k1(x)、k2(x)及k(x)隧道超前预报技术在煤矿水害预报中的应TSP技术主要利用岩体波速的变化对探测成果进行解译。用于预报煤煤矿岩层的赋存状态。一般情况下,隧道所处的位置在山区、距离地看,利用TSP技术预报煤矿井下地质是可行的溶洞水和地表水等。TSP技术用于探测水源的可行性从理论上是可以实现的,并已在隧道工程中得到了验证。因此,完全可以应用于煤矿水源的探测。巷和溶洞等。TSP技术在隧道工程中已经成功地对断层、溶洞等地进行了预报;在探测煤矿井下断层中也有成功应用的。因此,该技术也可以用来探测波，并形成红外辐射场，场具有能量、动量、方向等特性，不同的地产生当地中含水,那么水场源产生的红外场会对地场源所产生红外场产生影响,使其场强发生变化。地所形成的红外场场强变化可用红外线探3结论张立新，洪，．矿井突水预测研究现状及发展趋势[J]．中国矿张长文，付斌，.矿并突水问题的研究[J]．煤炭技术[J]2009，4，吉,,,．核磁技术在煤矿突水监测中的应[J]5．靳德武．矿井煤层底板突水预测新方法研究[J]．水文康,雷学武,万余庆,王,阎永忠．遥感技术在煤矿区地质中许崇宝,孙立新,．利用多源信息方法预测煤矿水害[J]．华北地，．红外探测技术在煤巷突水预报中的应用[J]．红外．瞬变电磁法探测煤矿水