煤礦奧灰水突水預(yù)測理論與方法研究.pdf

1、我國煤礦突水災(zāi)害嚴(yán)重，特別是華北煤田。當(dāng)前我國華北煤田主采石炭二疊紀(jì)煤層，煤層底板下方幾十米處即為含水量巨大的奧陶紀(jì)灰?guī)r含水層。奧灰水突水事故一旦發(fā)生，突水量很大，短時間內(nèi)可能淹沒礦井，很難在短時間內(nèi)疏水排干，救援工作很難展開，會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷害。
　　 本文通過對兩次奧灰水突水事故原因的分析，分析了奧灰水突水的機(jī)理，說明了奧灰水突水預(yù)測預(yù)報研究的必要性和可能性。奧灰水突水主要是通過原生的導(dǎo)水構(gòu)造發(fā)生的，在煤層開采之

2、前有煤層保護(hù)，突水事故不會發(fā)生，開采煤層時采掘工作面一旦與導(dǎo)水構(gòu)造相遇則會發(fā)生突水事故。在太原理工大學(xué)的MTI奧灰水突水預(yù)測預(yù)報方法的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了煤礦奧灰水突水危險區(qū)域劃分方法的研究。并且將該突水危險區(qū)域劃分方法應(yīng)用于煤礦奧灰水突水監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)中，進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用。
　　 MTI奧灰水突水預(yù)測預(yù)報方法主要是選取煤層底板以下，奧陶紀(jì)灰?guī)r含水層之上的小含水層作為監(jiān)測層，通過對監(jiān)測層的計算與分析，進(jìn)行奧灰水突水的預(yù)測預(yù)報。本文首

3、先研究了對煤層底板含水層進(jìn)行有限元計算的方法和有限元程序的編制。計算方法為選取礦區(qū)范圍一定的區(qū)域作為計算區(qū)域，對計算區(qū)域進(jìn)行有限元計算網(wǎng)格的剖分，確定計算區(qū)域的邊界條件和含水層的參數(shù)，建立含水層的滲流模型，然后進(jìn)行有限元程序的計算。計算結(jié)果為含水層計算區(qū)域內(nèi)各個節(jié)點(diǎn)的水位值。通過對監(jiān)測含水層與奧陶紀(jì)灰?guī)r含水層的有限元計算結(jié)果的分析與研究，本文提出了煤礦奧灰水突水危險區(qū)域的劃分的兩種方法。一是根據(jù)監(jiān)測層的計算水位與實(shí)際水位的計算誤差的突水

4、危險區(qū)域判別方法;二是根據(jù)監(jiān)測層與奧陶紀(jì)灰?guī)r含水層的水位差的突水危險區(qū)域判別方法。兩種奧灰水突水危險區(qū)域劃分方法均是通過有限元計算出計算區(qū)域內(nèi)各個節(jié)點(diǎn)的突水危險指數(shù)，通過不同的判別指標(biāo)，劃分出礦區(qū)奧灰水不同等級的突水危險區(qū)域。
　　 以李雅莊煤礦與趙莊煤礦為實(shí)例，本文將所提出的煤礦奧灰水突水危險區(qū)域的劃分方法應(yīng)用于工程實(shí)際中。首先，根據(jù)礦區(qū)的實(shí)際水文地質(zhì)條件與對兩家煤礦的煤層底板的奧陶紀(jì)灰?guī)r含水層與作為監(jiān)測層的太原組灰?guī)r含水層進(jìn)