一种基于空间分析的矿井动涌水量计算方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于空间分析的矿井动涌水量计算方法及系统，该方法包括：根据预先录入的充水含水层的特征参数，建立模拟开采前充水含水层的分布模型；根据预建立的矿井模型和模拟开采前充水含水层的分布模型，建立模拟开采时充水含水层水位标高分布模型；根据用户在模拟开采时充水含水层水位标高分布模型中设置的预测进水断面和模拟开采前充水含水层的分布模型，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型；根据充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型计算动涌水量。本发明专利技术复杂程度和对用户认识水文地质条件的充分性要求较低，计算结果的确定性较高，另外，可以同时计算多个充水含水层的涌水量。

A method and system for calculating the flow of water in mine based on spatial analysis

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间分析的矿井动涌水量计算方法及系统
本专利技术涉及矿井水文地质领域，具体涉及一种基于空间分析的矿井动涌水量计算方法及系统。
技术介绍
矿井涌水量是煤矿建井、防治水中长期规划、煤矿水文地质勘查的主要要素。准确的涌水量预测对于合理确定防治水措施,优选施工方案是极其重要的。井筒涌水量预测的准确与否,直接关系到建井工期、施工安全和经济效益。目前涌水量计算主要有三类方法，比拟法是依据相似条件(水文地质条件和开采方式)的矿井涌水量观测数据，通过与涌水量大小有较大关系的影响因素(一般为开采量、工作面面积等)，建立经验公式，以计算需预测矿井的涌水量；其预测精度主要取决于相似条件的相似程度、观测数据的可靠性和相关因素的选取的合理性，这种方法只适用于有相似条件矿井的涌水量计算。解析法主要将生产矿井概化为理想的“大井”通过裘布依公式、泰斯公式等进行涌水量的计算；其预测精度主要取决于参数精度，含水层划分、生产矿井概化、公式选择等的合理性，这种方法不确定性较高。数值法计算精度主要取决于离散化方法和概念模型的精度，这种方法复杂程度较高，需要大量的勘查数据，再者软件操作比较复杂，需要大量培训。综上所述，目前涌水量的计算方法存在适用范围小、不确定性高、复杂程度高等问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有的涌水量计算方法存在的上述技术问题，提供一种基于空间分析的矿井动涌水量计算方法及系统。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于空间分析的矿井动涌水量计算方法，该方法包括以下步骤：步骤1、根据预先录入的充水含水层的特征参数，建立模拟开采前充水含水层的分布模型；步骤2、根据预建立的矿井模型和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立模拟开采时充水含水层水位标高分布模型；步骤3、根据用户在所述模拟开采时充水含水层水位标高分布模型中设置的预测进水断面和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型；步骤4、根据所述充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型计算动涌水量。本专利技术的有益效果是：该方法通过建模的方式计算动涌水量，建模采用现有的空间分析软件即可完成，克服了数值法复杂程度高的问题，并且，与解析法相比，对用户认识水文地质条件的充分性要求较低，因此计算结果的确定性较高，另外，通过选取预测进水断面，提高了动涌水量的预测精度，可以同时计算多个充水含水层的涌水量，从而克服了比拟法、解析法的局限性。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述模拟开采前充水含水层的分布模型包括预测前地下水水位标高分布模型、底板标高模型和影响半径分布模型；所述根据预建立的矿井模型和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立模拟开采时充水含水层水位标高分布模型，具体包括：对所述预建立的矿井模型、预测前地下水水位标高分布模型、底板标高模型和影响半径分布模型进行空间分析，建立模拟开采时充水含水层水位标高分布模型。进一步，所述根据用户在所述模拟开采时充水含水层水位标高分布模型中设置的预测进水断面和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型，具体包括：根据用户在所述模拟开采时充水含水层水位标高分布模型中设置的预测进水断面和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立充水含水层的预测进水断面的参数模型；根据所述模拟开采前充水含水层的分布模型和预测进水断面的参数模型，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型。进一步，所述预测进水断面的参数模型包括：水力坡度模型、长度模型和高度模型，所述根据用户在所述模拟开采时充水含水层水位标高分布模型中设置的预测进水断面，建立充水含水层的预测进水断面的参数模型具体包括：分别获取所述预测进水断面的水力坡度、长度和高度；根据所述预测进水断面的水力坡度，建立充水含水层的预测进水断面的水力坡度模型；根据所述预测进水断面的长度，建立充水含水层的预测进水断面的长度模型；根据所述预测进水断面的高度，建立充水含水层的预测进水断面的长度模型。进一步，所述模拟开采前充水含水层的分布模型还包括渗透系数分布模型，所述根据所述模拟开采前充水含水层的分布模型和预测进水断面的参数模型，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型，具体包括：对所述渗透系数分布模型、水力坡度模型、长度模型和高度模型进行空间分析，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型。进一步，所述根据所述充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型计算动涌水量，具体包括：从每个所述充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型中获取与每个充水含水层对应的至少一个进水断面的渗透系数、预测进水断面的水力坡度、长度和高度；分别根据所述至少一个进水断面中每一个进水断面的水力坡度、长度和高度，计算每一个进水断面的动涌水量；根据每一个进水断面的动涌水量，统计每个充水含水层所有预测进水断面的动涌水量；统计所述至少一层充水含水层中的每一层充水含水层的动涌水量之和，作为所述矿井动涌水量。为实现上述专利技术目的，本专利技术还提供一种基于空间分析的矿井动涌水量计算系统，其特征在于，包括：第一建立模块，用于根据预先录入的充水含水层的特征参数，建立模拟开采前充水含水层的分布模型；第二建立模块，用于根据预建立的矿井模型和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立模拟开采时充水含水层水位标高分布模型；第三建立模块，用于根据用户在所述模拟开采时充水含水层水位标高分布模型中设置的预测进水断面和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型；计算模块，用于根据所述充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型计算动涌水量。本专利技术的有益效果是：该方法克服了数值法复杂程度高的问题，并且，与解析法相比，对用户认识水文地质条件的充分性要求较低，因此计算结果的确定性较高，另外，通过选取预测进水断面，提高了动涌水量的预测精度，可以同时计算多个充水含水层的涌水量，从而克服了比拟法、解析法的局限性。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述模拟开采前充水含水层的分布模型包括预测前地下水水位标高分布模型、底板标高模型和影响半径分布模型；所述第二建立模块，具体用于对所述预建立的矿井模型、预测前地下水水位标高分布模型、底板标高模型和影响半径分布模型进行空间分析，建立模拟开采时充水含水层水位标高分布模型。进一步，所述第三建立模块包括：第一建立单元，用于根据用户在所述模拟开采时充水含水层水位标高分布模型中设置的预测进水断面，建立充水含水层的预测进水断面的参数模型；第二建立单元，用于根据所述模拟开采前充水含水层的分布模型和预测进水断面的参数模型，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型。进一步，所述预测进水断面的参数模型包括：水力坡度模型、长度模型和高度模型，所述第一建立单元包括：获取子单元，用于分别获取所述预测进水断面的水力坡度、长度和高度；第一建立子单元，用于根据所述预测进水断面的水力坡度，建立充水含水层的预测进水断面的水力坡度模型；第二建立子单元，用于根据所述预测进水断面的长度，建立充水含水层的预测进水断面的长度模型；第三建立子单元，用于根据所述预测进水断面的高度，建立充水含水层的预测进水断面的长度模型。进一步，所述模拟开采前充水含水层的分布模型还包括渗透系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间分析的矿井动涌水量计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、根据预先录入的充水含水层的特征参数，建立模拟开采前充水含水层的分布模型；步骤2、根据预建立的矿井模型和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立模拟开采时充水含水层水位标高分布模型；步骤3、根据用户在所述模拟开采时充水含水层水位标高分布模型中设置的预测进水断面和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型；步骤4、根据所述充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型计算动涌水量。

【技术特征摘要】
1.一种基于空间分析的矿井动涌水量计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、根据预先录入的充水含水层的特征参数，建立模拟开采前充水含水层的分布模型；步骤2、根据预建立的矿井模型和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立模拟开采时充水含水层水位标高分布模型；步骤3、根据用户在所述模拟开采时充水含水层水位标高分布模型中设置的预测进水断面和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型；步骤4、根据所述充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型计算动涌水量。2.根据权利要求1所述的一种基于空间分析的矿井动涌水量计算方法，其特征在于，所述模拟开采前充水含水层的分布模型包括预测前地下水水位标高分布模型、底板标高模型和影响半径分布模型；所述根据预建立的矿井模型和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立模拟开采时充水含水层水位标高分布模型，具体包括：对所述预建立的矿井模型、预测前地下水水位标高分布模型、底板标高模型和影响半径分布模型进行空间分析，建立模拟开采时充水含水层水位标高分布模型。3.根据权利要求2所述的一种基于空间分析的矿井动涌水量计算方法，其特征在于，所述根据用户在所述模拟开采时充水含水层水位标高分布模型中设置的预测进水断面和所述模拟开采前充水含水层的分布模型，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型，具体包括：根据用户在所述模拟开采时充水含水层水位标高分布模型中设置的预测进水断面，建立充水含水层的预测进水断面的参数模型；根据所述模拟开采前充水含水层的分布模型和预测进水断面的参数模型，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型。4.根据权利要求3所述的一种基于空间分析的矿井动涌水量计算方法，其特征在于，所述预测进水断面的参数模型包括：水力坡度模型、长度模型和高度模型，所述根据用户在所述模拟开采时充水含水层水位标高分布模型中设置的预测进水断面，建立充水含水层的预测进水断面的参数模型具体包括：分别获取所述预测进水断面的水力坡度、长度和高度；根据所述预测进水断面的水力坡度，建立充水含水层的预测进水断面的水力坡度模型；根据所述预测进水断面的长度，建立充水含水层的预测进水断面的长度模型；根据所述预测进水断面的高度，建立充水含水层的预测进水断面的高度模型。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述模拟开采前充水含水层的分布模型还包括渗透系数分布模型，所述根据所述模拟开采前充水含水层的分布模型和预测进水断面的参数模型，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型，具体包括：对所述渗透系数分布模型、水力坡度模型、长度模型和高度模型进行空间分析，建立充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型。6.根据权利要求5所述的一种基于空间分析的矿井动涌水量计算方法，其特征在于，所述根据所述充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型计算动涌水量，具体包括：从每个所述充水含水层的预测进水断面的动涌水量模型中获取与每个充水含水层对应的至少一个进水断面的渗透系数、预测进水断面的水力坡度、长度和高度；分别根据所述至少一个进水断面中每一个进水断面的水力坡度、长度和高度，计算每一个进水断面的动涌水量；根据每一个进水断面的动涌水量，统计每个充...

【专利技术属性】
技术研发人员：方向清，沈智慧，吴铁卫，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局水文地质局，
类型：发明
国别省市：河北,13