[发明专利]基于渗透系数随分层开采动态变化的矿井涌水量预测方法

摘要

本发明涉及一种矿井涌水量预测方法，属于矿井开采领域，具体是涉及一种基于渗透系数随分层开采动态变化的矿井涌水量预测方法。本发明针对分层开采条件，将矿井采掘工程的空间与时间分布特征有机地结合起来，考虑到采动引起的覆岩破坏对上覆含水层渗透系数的影响，实现了研究区内渗透系数与实际采掘活动相匹配的动态调整；本发明建立了渗透系数与地下水数值模的关系，能实时将调整后的参数导入模拟模型，实现随煤层开采的涌水量动态预测，提高了涌水量的预测精度。

主权项

1.一种基于渗透系数随分层开采动态变化的矿井涌水量预测方法，其特征在于，包括：原始系统确定步骤，确定开采前煤层顶板含水层的原始渗透系数；带内系数确定步骤，在开采过程中确定开采所产生的导水裂缝带发育高度及范围，测定回采后产生的导水裂缝带内部渗透系数；动态模型确定步骤，结合导水裂缝带发育范围以及渗透系数变化情况，绘制渗透系数动态变化的平、剖面图，建立渗透系数的动态变化地层模型；涌水模型预测步骤，将分层及工作面依次回采引起的渗透系数的动态变化地层模型应用到经过剖分和赋值后的三维地层数值模型中以推算出工作面推进后的涌水量；所述原始系统确定步骤中，通过对研究区内水文地质试验所得结果进行分析并结合岩性、含水层厚度、构造以及地层沉积情况，确定开采前煤层顶板含水层的原始渗透系数；所述带内系数确定步骤中，结合开采实际情况，通过数值模拟、相似模拟实验或现场实测以确定每一分层、每一工作面内开采所产生的导水裂缝带发育高度及范围；所述带内系数确定步骤中，每一分层每一工作面回采结束后均进行导水裂缝带内部的压水试验，以获取水压、流量数据，并基于下式计算回采后产生的导水裂缝带内部的渗透系数：K＝0.527ωlog(0.66L/r)ω＝Q/LP式中K为渗透系数，m/d；ω为单位吸水率，L/(min×m²)；Q为钻孔压水流量，L/min；P为试验段水压，N/cm³；L为试验段长度，m；r为钻孔半径，m；其中，根据不同分层、不同工作面回采结束后导水裂缝带发育范围以及渗透系数变化情况，将导水裂缝带发育范围内的渗透系数发生变化的区域重新赋值，并绘制渗透系数动态变化的平、剖面图，包含导水裂缝带在不同分层、不同工作面开采前后的变化范围，及渗透系数变化情况，以得到渗透系数的动态变化地层模型；其中，通过数值模拟软件对研究区内地质及水文地质钻孔资料进行处理及分析，得到研究区三维地层模型，对三维地层模型选取适当的初始条件和边界条件，进行剖分和赋值，结合不同分层不同工作面依次回采引起的渗透系数的动态变化地层模型，通过运行数值模型推算出随水平方向工作面推进情况下的涌水量。