傾斜鉆孔井流計(jì)算方法及其在井下疏放水工程中的應(yīng)用.pdf

1、煤礦頂板水害是煤礦建設(shè)與生產(chǎn)中的主要災(zāi)害之一，頻發(fā)的煤礦頂板突水造成了極為慘重的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，已成為制約煤礦安全生產(chǎn)的瓶頸。為預(yù)防和減輕這一災(zāi)害的發(fā)生，煤礦水害預(yù)測、水害治理等技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展。其中，傾斜鉆孔疏放水技術(shù)因其施工難度低、疏放效率高，已作為一項(xiàng)成熟的煤礦水害防治技術(shù)，在煤礦防治水領(lǐng)域特別是在煤礦頂板水害防治中得到了廣泛的應(yīng)用。明確傾斜鉆孔疏放水井流的計(jì)算方法將為準(zhǔn)確預(yù)測傾斜鉆孔疏放水量與疏放水時(shí)間、控制疏放水降深提

2、供科學(xué)依據(jù)，對防治煤礦頂板水害具有重要意義。然而，已有的井流計(jì)算方法在傾斜鉆孔井流計(jì)算中還存在諸多不足，尚缺乏對傾斜鉆孔疏放水井流計(jì)算方法的精確研究。
　　本篇論文以傾斜鉆孔在水平承壓含水層中疏放水為對象，開展了其井流計(jì)算方法的研究，主要內(nèi)容包括：
　　1.以空間點(diǎn)源理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用反映法推導(dǎo)了均質(zhì)各向異性無限水平承壓含水層中非完整傾斜鉆孔的井流計(jì)算方程。在同時(shí)具有多個(gè)傾斜鉆孔疏放水的情況下，推導(dǎo)了傾斜鉆孔多孔疊加的疏放水井

3、流計(jì)算方法。此外，基于承壓含水層頂板為定水頭邊界的條件，推導(dǎo)了頂板為定水頭邊界條件下均質(zhì)各向異性無限水平承壓含水層中非完整傾斜鉆孔的井流計(jì)算方程。
　　2.在空間三維坐標(biāo)系下，選擇特定水文地質(zhì)參數(shù)、鉆孔參數(shù)、時(shí)間及水量參數(shù)，通過編制MATLAB程序，采用數(shù)值方法求解了傾斜鉆孔井流方程，并對方程中各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了討論。
　　3.推導(dǎo)了適用于計(jì)算傾斜鉆孔砂槽實(shí)驗(yàn)的矩形隔水邊界傾斜鉆孔井流計(jì)算方程，以該計(jì)算方程為基礎(chǔ)，計(jì)算了砂槽內(nèi)傾

4、斜鉆孔疏放水時(shí)疏放水的流量與砂槽內(nèi)各點(diǎn)的降深，并將解析計(jì)算結(jié)果與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，驗(yàn)證了矩形隔水邊界傾斜鉆孔井流計(jì)算方程是合理實(shí)用的。
　　4.獲取煤層頂板含水層水文地質(zhì)參數(shù)是預(yù)測傾斜鉆孔疏放水井流的基礎(chǔ)。本論文以納林河二號煤礦工作面為實(shí)例，以距離其首采面較近的煤倉施工的傾斜鉆孔單孔疏放水試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合無限水平承壓含水層中非完整傾斜鉆孔井流計(jì)算方程，應(yīng)用已求取的傾斜鉆孔單孔放水試驗(yàn)解析解進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與單孔放水

5、試驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，分析并討論了降深隨時(shí)間的變化趨勢，從而驗(yàn)證了試驗(yàn)選取參數(shù)的正確性，同時(shí)也說明了無限水平承壓含水層中非完整傾斜鉆孔單孔井流計(jì)算方程的適用性。
　　5.應(yīng)用傾斜鉆孔多孔疊加疏放水井流計(jì)算方程計(jì)算了納林河二號首采工作面頂板含水層疏放水時(shí)的地下水動(dòng)態(tài)，驗(yàn)證了無限水平承壓含水層中非完整傾斜鉆孔多孔疊加井流計(jì)算方程的適用性。
　　綜上，本論文推導(dǎo)了傾斜鉆孔井流計(jì)算方程；形成了一套分析、模擬、預(yù)測煤礦井下頂板傾斜鉆孔