[发明专利]一种开采扰动条件下煤矿工作面涌水量的动态预测方法

说明书

本发明公开了一种开采扰动条件下煤矿工作面涌水量的动态预测方法，包括以下步骤：(1)建立天然状态下的矿区地下水流数值模型；(2)基于采煤扰动诱发导水裂隙的动态发育特征，确定采煤至工作面不同阶段对含水层水文地质参数的影响规律；(3)准备不同开采阶段的模型输入文件；(4)编写循环脚本程序，调用不同开采阶段的模型输入文件，运行程序计算涌水量。本发明通过编写循环脚本程序，在模拟计算时根据采矿扰动下导水裂隙的发育特征，动态调整地下水模型中的水文地质参数设置，在对采煤动态过程及扰动效应的合理概化的基础上，实现涌水量动态预测。

技术领域

本发明属于矿井水文地质领域，具体涉及一种开采扰动条件下煤矿工作面涌水量的动态预测方法。

背景技术

矿井涌水量的预测结果是矿井排水系统设计的重要参考，是矿井水害防治的关键技术之一。随着我国煤矿开采深度不断加大，工作面顶板往往发育了水文地质条件差异大的含隔水层岩组且水压较高。同时，采煤活动诱发的导水裂隙能增强顶板含水层间的水力联系，增加涌入矿井的水源，导致深部采煤活动存在较大的涌水风险。

目前，常见的涌水量预测的方法有水均衡法、水文地质比拟法、动静储量法、解析法、数值法、降深曲线法、相关分析法、时间序列分析等。其中，数值法的优点在于它能考虑较多的影响因素，适应边界条件能力强，善于描述水介质的非均质和各向异性特征，容易处理控制性方程中的源、汇项，数值法生成的三维地质模型能清楚地反映各个地层的展布信息，实际应用中可以满足精度要求，解决许多复杂条件下的矿井涌水量问题。

但是，现有的地下水流数值模型主要基于MODFLOW程序构建，在模型设置中假设了渗透系数为主的水文地质参数在模拟期内不发生变化，这与采煤活动中导水裂隙对含水层渗透性能产生动态影响的事实不符。在预测工作面开采过程的动态涌水量时，若使用原始的渗透系数设置将导致涌水量结果低估，若从开采初期计算时就对整个工作面顶板范围使用受采动影响增大后的渗透系数，则会过高地估计开采初期的矿井涌水量。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种基于数值法且考虑了采煤扰动效应，能够准确合理地预测工作面在不同开采阶段所产生的涌水量的开采扰动条件下煤矿工作面涌水量的动态预测方法。

技术方案：本发明的煤矿工作面涌水量的动态预测方法，包括以下步骤：

(1)建立天然状态下的矿区地下水流数值模型；

(2)基于采煤扰动诱发导水裂隙的动态发育特征，确定采煤至工作面不同阶段对含水层水文地质参数的影响规律；

(3)准备不同开采阶段的模型输入文件；

(4)编写循环脚本程序，调用不同开采阶段的模型输入文件，运行程序计算涌水量。

步骤(1)中，所述建立天然状态下的矿区地下水流数值模型具体包括以下步骤：

(1.1)通过分析研究区的水文地质、气象资料，从而确定矿区地下水流模型的模型范围和边界条件；通过水文和地下水监测网观测，抽水试验，物探技术确定大气降雨入渗补给系数，蒸发排泄系数，渗透系数分区；

(1.2)确定含水层和隔水层的空间分布和富水性分区，构建三维水文地质结构模型，并细分煤层顶底板的含水层结构；

(1.3)基于MODFLOW程序建立矿区地下水流数值模型；

(1.4)对地下水流数值模型赋值水文地质参数、源汇项、边界条件和初始条件；

(1.5)利用水位观测资料进行模型校正和检验；

(1.6)根据不同工况条件进行模型预测，为煤矿涌水量防治提供决策依据。