一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法及装置，该方法包括：获取非稳定流井定降深井流数据，根据非稳定流井定降深井流数据得到自流井流量；获取概化自流井灰岩段半径和自流井定降深，根据自流井流量、概化自流井灰岩段半径和自流井定降深，得到涌水流量；根据所述涌水流量，获取预设时间段内的累积涌水量。本发明专利技术实施例提供的一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法及装置，基于承压岩溶水弹性释放及非稳定流理论的矿井承压岩溶水涌水预测，着眼于涌水概率最大或有着最多涌水案例的张性断层、裂隙带及陷落柱，得到涌水的流量及某时间段的涌水总量，突破了岩溶涌水难以预测的禁锢，促进矿井岩溶水防治更科学、主动和有效。

A Prediction Method and Device for Karst Water Volume in North China Coalfield Mines

The embodiment of the present invention provides a method and device for predicting karst water quantity in North China coalfield mines. The method includes: acquiring the FIXED-DROP well flow data of unstable flow wells, obtaining the flow rate of self-flow wells from the FIXED-DROP well flow data of unstable flow wells, obtaining the radius of limestone section of generalized self-flow wells and the FIXED-DROP of self-flow wells, and determining the drop of self-flow wells according to the flow rate of self-flow wells, the radius of limestone section of self-flow wells and the According to the inrush flow, the cumulative inrush volume in the preset period can be obtained. The embodiment of the present invention provides a method and device for predicting karst water inflow in North China coalfield. Based on the theory of elastic release of confined karst water and unsteady flow, the prediction of mine confined karst water inflow focuses on tensional faults, fissure zones and collapse columns with the maximum probability of water inflow or with the most cases of water inflow, and obtains the inflow rate of water and the total amount of water inflow in a certain period of time, thus breaking through the karst. The imprisonment of unpredictable water inflow promotes the prevention and control of mine karst water to be more scientific, active and effective.

【技术实现步骤摘要】
一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法及装置
本专利技术涉及矿井涌水量预测领域，尤其涉及一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法及装置。
技术介绍
华北型煤田岩溶水系统模式及其岩溶水动力学特征，决定了其煤(采煤)、水(岩溶水)关系的基本格局。单斜顺置型及向斜—盆地型岩溶水系统之上的矿井(工作面)，多位于岩溶水系统集中排泄区—泉群出露河床标高之下，属径流承压或滞留承压区，岩溶水动力特征决定其涌水危险性或概率通常高于其它系统模式，与单斜逆置型岩溶水系统比较尤为明显。大量岩溶水害案例表明，奥陶系和煤系共同发育的张性断层、裂隙带及岩溶陷落柱，其煤系层段是岩溶水弹性释放的主要途径或通道，因此认识奥陶系岩溶发育与岩溶水赋存规律，在承压岩溶水释放或涌入矿井时，预测其流量(强度)及延续时间的累积水量，具有重要现实意义。目前对于奥陶系岩溶发育与岩溶水赋存规律、岩溶水系统发育规律与发育史、岩溶水系统动力学特征以及与之密切相关的承压岩溶水释放或涌出机理等北方岩溶水诸方面认识的局限，因此，对承压岩溶水一旦释放或涌入矿井，其流量(强度)及延续时间的累积水量预测的研究少有涉及或严重滞后。设防或防止水措施抑或事故应急处理，往往只能经验使然，不可避免地存在盲目性。
技术实现思路
本专利技术实施例为克服上述技术缺陷，提供一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法及装置。第一方面，本专利技术实施例提供一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法，包括：获取非稳定流井定降深井流数据，根据所述非稳定流井定降深井流数据得到自流井流量；获取概化自流井灰岩段半径和自流井定降深，根据所述自流井流量、所述概化自流井灰岩段半径和所述自流井定降深，得到涌水流量；根据所述涌水流量，获取预设时间段内的累积涌水量。第二方面，本专利技术实施例提供一种华北型煤田矿井岩溶水量预测装置，包括：获取模块，用于获取非稳定流井定降深井流数据，根据所述非稳定流井定降深井流数据得到自流井流量；预测模块，用于获取概化自流井灰岩段半径和自流井定降深，根据所述自流井流量、所述概化自流井灰岩段半径和所述自流井定降深，得到涌水流量；累积模块，用于根据所述涌水流量，获取预设时间段内的累积涌水量。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如第一方面所述的一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法。本专利技术实施例提供的一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法及装置，从奥陶系岩溶水系统的形成，岩溶水系统模式，岩溶水赋存及其动力学等特征方面入手，基于承压岩溶水弹性释放及非稳定流理论的矿井承压岩溶水涌水预测，着眼于涌水概率最大或有着最多涌水案例的张性断层、裂隙带及陷落柱，得到涌水的流量及某时间段的涌水总量，突破了岩溶涌水难以预测的禁锢，促进矿井岩溶水防治更科学、主动和有效。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的岩溶水涌水通道示意图；图3为本专利技术实施例提供的工作面释水通道示意图；图4为本专利技术实施例提供的无越流补给承压含水层定降深井流流量函数和无量纲时间关系曲线图；图5为本专利技术实施例提供的涌水量与岩溶含水层水文地质参数关系曲线图；图6为本专利技术实施例提供的涌水量定积分计算示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种华北型煤田矿井岩溶水量预测装置的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法的流程示意图，如图1所示，包括：步骤11，获取非稳定流井定降深井流数据，根据所述非稳定流井定降深井流数据得到自流井流量；步骤12，获取概化自流井灰岩段半径和自流井定降深，根据所述自流井流量、所述概化自流井灰岩段半径和所述自流井定降深，得到涌水流量；步骤13，根据所述涌水流量，获取预设时间段内的累积涌水量。岩溶水径流带所控制的岩溶水网络系统，使得岩溶水赋存、分布在空间上极不均匀，这与构造对岩溶发育规律的控制相一致。因此，在构造不发育或发育简单、灰岩相对完整的区段(块)，岩溶不发育，岩溶水贫乏甚至为无水区。这些区段(块)之上的矿井(工作面)，也就无水可涌，无突水危险性可言。构造发育区段(块)，岩溶相对发育，岩溶水相对富集，往往构成岩溶水网络的一脉或局部，采掘工程一旦揭露其延展于煤系地层中的形迹要素，往往引发岩溶水弹性释放，例如定降深承压水流，形成矿井涌水。由岩溶水系统模式及岩溶水动力学特征不难看出，岩溶水弹性释放是承压滞留区矿井岩溶水涌出的本质特征。大量岩溶水害案例表明，奥陶系和煤系共同发育的张性断层、裂隙带及岩溶陷落柱，其煤系层段是岩溶水弹性释放的主要途径或通道。图2为本专利技术实施例提供的岩溶水涌水通道示意图，如图2所示，F2、F3断层因未一并切割奥陶系和煤系，采掘工程中不易或不能引发岩溶水弹性释放；F4断层虽发育于煤系和奥陶系中，但因其压扭性，断层带岩性致密，通常岩溶不发育，不能构成岩溶水网络系统的有效组成，因此也难以引发岩溶水弹性释放；唯有F1断层，其断层带张性裂隙发育，在灰岩中往往形成岩溶发育带和富水带，是岩溶水网络系统的重要组成部分，其煤系层段也往往具有相对好的含水性，构成岩溶水弹性释放涌入矿井的通道(天然状态下，往往是岩溶水系统与煤系砂岩地下水系统水力联系的通道)。这种连接岩溶水网络系统与采空区，具有透水空隙的断层、裂隙带及陷落柱，称为岩溶水弹性释放或涌水通道。采掘工程揭露岩溶水弹性释水通道，造成岩溶水涌出的方式大体可分为两种，一种是一触即发式，意指一经揭露即刻涌出。往往天然状态下，煤层顶板地下水系统与下伏岩溶地下水系统一通过上述通道保持着水力联系；另一种是滞后延迟式，通道在岩溶水顶托“压裂”及压差作用下，或逐渐开裂、或扩大，进而连通，引发岩溶水弹性释放。释水流量通常有小渐大，进而衰减直至断流。这一过程同样存在于一触即发式。这种在水压作用下，介质开裂、扩大、连通的原理与油气层水力压裂相似。根据水力压力学原理，只要有足够的压力液及使裂隙延伸的压力，裂隙就会沿阻力最小的方向发展；同时在水压裂扩容作用下，在主裂隙周围产生“翼”状次生裂隙，形成局部剪切贯穿裂隙带。采煤工作面的形成，改变了地层的应力平衡，形成承压岩溶水与煤层底板间的水头压差即水力梯度，张性断层、裂隙带所控制的岩溶水网络中的承压水，在水头压力作用下，对连接其与采空区的构造带施以类如水力压裂的揳劈作用，压裂裂隙逐渐扩大、连通，形成岩溶水弹性释放通道。显然，通道形成速度、规模与岩溶水承压水头，岩溶水与采空区间的水力梯度，构造带岩性结构及厚度有关。承压岩溶水弹性释放，流量往往随着本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法，其特征在于，包括：获取非稳定流井定降深井流数据，根据所述非稳定流井定降深井流数据得到自流井流量；获取概化自流井灰岩段半径和自流井定降深，根据所述自流井流量、所述概化自流井灰岩段半径和所述自流井定降深，得到涌水流量；根据所述涌水流量，获取预设时间段内的累积涌水量。

【技术特征摘要】
1.一种华北型煤田矿井岩溶水量预测方法，其特征在于，包括：获取非稳定流井定降深井流数据，根据所述非稳定流井定降深井流数据得到自流井流量；获取概化自流井灰岩段半径和自流井定降深，根据所述自流井流量、所述概化自流井灰岩段半径和所述自流井定降深，得到涌水流量；根据所述涌水流量，获取预设时间段内的累积涌水量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非稳定流井定降深井流数据具体包括：自流井降深、自流井出水段半径、承压含水层导水系数、承压含水层水头扩散系数和自流井涌水时间。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述非稳定流井定降深井流数据得到自流井流量，具体包括：其中，Q为所述自流井流量，T为所述承压含水层导水系数，Sw为所述自流井降深，a为所述承压含水层水头扩散系数，t为所述自流井涌水时间，rw为所述自流井出水段半径。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述概化自流井灰岩段半径具体为：其中，r线为所述概化自流井灰岩段半径，L为过水断面长度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述自流井流量、所述概化自流井灰岩段半径和所述自流井定降深，得到涌水流量，具体包括：其中，Q涌为所述涌水流量，T为所述承压含水层导水系数，S定为所述自流井定降深，a为所述承压含水层水头扩散系数，t为所述自流井涌水时间，L为所述过水断面长度。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅耀军，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局勘查研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11