本发明专利技术公开提供一种矿井水害蔓延过程预测方法、装置、电子设备及存储介质。该方法包括：获取矿井巷道数据；根据矿井巷道数据构建矿井采掘空间模型；构建矿井水害蔓延过程预测模型；根据矿井水害蔓延过程预测模型确定的模拟结果预测矿井水害蔓延过程。进行了矿井水害蔓延过程的物理模型试验，搭建了矿井巷道网络相似模型，通过模型试验，观测了水害在矿井中的蔓延过程和突水的流态特征，为数值预测结果的验证提供了数据依据。通过试验和模拟结果的对比校正，验证并提高了矿井水害蔓延过程数值预测模型的可靠性。有利于帮助生产矿井采取有效方式治理水害、减少水害造成的淹井损失。减少水害造成的淹井损失。减少水害造成的淹井损失。
【技术实现步骤摘要】
矿井水害蔓延过程预测方法、装置、电子设备及存储介质
[0001]本申请涉及矿井水害预测
，尤其涉及一种矿井水害蔓延过程预测方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
[0002]水害是地下矿山开采的主要威胁之一，随开采深度的增加矿井水文和地质条件变得愈加复杂，水害事故的发生难以避免。水害事故会造成矿井淹没、设备损坏和人员伤亡等危害，严重制约了矿山的正常开采。由于不清楚水害在矿井中的蔓延过程给井下水害防治方案和人员逃生方案的合理制定带来一定困难。准确预测矿井水害蔓延过程可有效的减少水害造成的经济和人员损失，对矿井生产具有十分重要的指导和实用价值。
[0003]目前在矿井水害方面的研究多侧重于事故发生前的预测评价和事故发生后水源的治理技术，对事故发生后水害蔓延过程的预测鲜有报道，缺少对井下水害灾情的定量评估。由于矿井巷道规模大、连接复杂，以及水害演变的非线性特征，建立定量的水害蔓延过程预测模型存在一定难度。目前，现有的技术多使用图论算法搜索突水蔓路径，或根据水量守恒推算突水蔓延范围。这些方法没有考虑突水完整的水动力特征和采空区的积水，同时缺少用于验证模拟结果的试验或观测数据，这些使得计算的水害蔓延过程缺乏一定的可靠性。
[0004]目前，生产矿井的巷道中一般缺少水位监测设备，以往的突水案例中未实时记录突水在矿井中的蔓延过程，同时在生产矿井中进行水害蔓延试验不太实际。这些对验证水害蔓延预测结果带来一定困难。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本申请提出了一种矿井水害蔓延过程预测方法、装置、电子设备及存储介质。
[0006]本申请的第一方面，提供了一种矿井水害蔓延过程预测方法，包括：获取矿井巷道数据；根据所述矿井巷道数据构建矿井采掘空间模型；构建矿井水害蔓延过程预测模型；根据所述矿井水害蔓延过程预测模型确定的模拟结果预测蔓延过程。
[0007]本申请的第二方面，提供了一种矿井水害蔓延过程预测装置，包括：获取模块，被配置为获取矿井巷道数据；第一构建模块，被配置为根据所述矿井巷道数据构建矿井采掘空间模型；第二构建模块，被配置为获取矿井水害蔓延过程预测模型；预测模块，被配置为根据所述矿井水害蔓延过程预测模型确定的模拟结果预测蔓延过程。
[0008]本申请的第三方面，提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述的方法。
[0009]本申请的第四方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储电子装置的一组指令，该组指令用于使所述电子装置执行第一方面所述
的方法。
[0010]本申请实施例所提供的一种矿井水害蔓延过程预测方法、装置、电子设备及存储介质，建立的矿井水害蔓延过程数值预测模型与相关技术相比更符合实际矿井生产需求，可用于模拟巷道突水蔓延过程、采空区积水、水仓积水、排水沟的引水作用，以及泵、闸门或挡水墙对水害的治理效果；进行了矿井水害蔓延过程的物理模型试验，搭建了矿井巷道网络相似模型，通过模型试验，观测了水害在矿井中的蔓延过程和突水的流态特征，为数值预测结果的验证提供了数据依据。通过试验和模拟结果的对比校正，可有效的提高矿井水害蔓延过程数值预测模型的可靠性。有利于帮助生产矿井采取有效方式治理水害、减少水害造成的淹井损失。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1示出了本申请实施例所提供的一种矿井水害蔓延过程预测的示例性方法的流程示意图。
[0013]图2示出了根据本申请实施例的矿井水害蔓延过程预测模型的构建流程示意图。
[0014]图3示出了根据本申请实施例的巷道和采空区的概化过程示意图。
[0015]图4示出了根据本申请实施例的试验原型巷道平面和测点布置图。
[0016]图5示出了根据本申请实施例的试验原型巷道断面图。
[0017]图6A示出了根据本申请实施例的试验工况入水流量曲线图。
[0018]图6B示出了根据本申请实施例的试验工况排水流量曲线图。
[0019]图7示出了根据本申请实施例的原型试验巷道系统空间模型图。
[0020]图8A示出了根据本申请实施例的h1位置试验和数值预测模型计算水位结果对比图。
[0021]图8B示出了根据本申请实施例的h2位置试验和数值预测模型计算水位结果对比图。
[0022]图8C示出了根据本申请实施例的h3位置试验和数值预测模型计算水位结果对比图。
[0023]图8D示出了根据本申请实施例的h7位置试验和数值预测模型计算水位结果对比图。
[0024]图8E示出了根据本申请实施例的h9位置试验和数值预测模型计算水位结果对比图。
[0025]图8F示出了根据本申请实施例的h
13
位置试验和数值预测模型计算水位结果对比图。
[0026]图8G示出了根据本申请实施例的h
15
位置试验和数值预测模型计算水位结果对比图。
[0027]图8H示出了根据本申请实施例的h
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位置试验和数值预测模型计算水位结果对比
图。
[0028]图9示出了根据本申请实施例的不同能量损失测点2计算和试验水位对比图。
[0029]图10示出了根据本申请实施例的北辛窑矿井矿井概念模型图。
[0030]图11示出了根据本申请实施例的北辛窑矿井巷道断面图。
[0031]图12示出了根据本申请实施例的北辛窑矿水害案例的突水量曲线图。
[0032]图13A示出了根据本申请实施例的情景1在3h突水蔓延和矿井淹没预测结果图。
[0033]图13B示出了根据本申请实施例的情景1在6h突水蔓延和矿井淹没预测结果图。
[0034]图13C示出了根据本申请实施例的情景1在10h突水蔓延和矿井淹没预测结果图。
[0035]图14A示出了根据本申请实施例的情景2在3h突水蔓延和矿井淹没预测结果图。
[0036]图14B示出了根据本申请实施例的情景2在6h突水蔓延和矿井淹没预测结果图。
[0037]图14C示出了根据本申请实施例的情景2在10h突水蔓延和矿井淹没预测结果图。
[0038]图15A示出了根据本申请实施例的情景3在3h突水蔓延和矿井淹没预测结果图。
[0039]图15B示出了根据本申请实施例的情景3在6h突水蔓延和矿井淹没预测结果图。
[0040]图15C示出了根据本申请实施例的情景3在10h突水蔓延和矿井淹没预测结果图。
[0041]图16示出了本申请实施例所提供的一种矿井水害蔓延过程预测的示本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种矿井水害蔓延过程预测方法，其特征在于，包括：获取矿井巷道数据；根据所述矿井巷道数据构建矿井采掘空间模型；构建矿井水害蔓延过程预测模型；根据所述矿井水害蔓延过程预测模型确定的模拟结果预测矿井水害蔓延过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿井巷道数据，包括：导线点、虚拟导线点、矿井采掘工程平面图和矿井巷道断面图；所述根据所述矿井巷道数据构建矿井采掘空间模型，进一步包括：根据所述导线点和所述虚拟导线点构成矿井节点，并根据所述矿井采掘工程平面图确定巷道连接关系，根据所述矿井巷道断面图确定断面形状和尺寸信息；根据所述巷道连接关系连接所述矿井节点之间的巷道段并为每条所述巷道段添加所述断面形状和尺寸信息以建立矿井巷道网络拓扑；确定采空区有效储水体积和等效宽度以对采空区一维等效概化；整合所述巷道段和概化后的所述采空区以构建所述矿井采掘空间模型。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述确定采空区有效储水体积和等效宽度以对采空区一维等效概化，进一步包括：根据垮落带高度和碎胀系数确定所述采空区有效储水体积，计算公式为：V
v
＝V
k
*(K
p
‑
1)＝H
k
*S*(K
p
‑
1)其中，K
p
为碎胀系数，V
v
为储水空隙的体积，V
k
为岩石破碎前整体体积，H
k
为垮落带高度，S为采空区面积；将采煤工作面的长度作为所述采空区的长度，其中断面形状为矩形，所述断面的高度为所述垮落带高度，所述等效宽度根据体积相等原则计算得到，计算公式为：其中，H
w
为概化后的采空区的断面宽度，l为采空区的长度。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述矿井节点，包括：非积水节点和积水节点；所述构建矿井水害蔓延过程预测模型，进一步包括：在所述矿井节点处建立连续性方程，其中，所述非积水节点处的所述连续性方程表示为其中，As为节点邻接段水表面积；所述积水节点处的所述连续性方程表示为其中，A
n
为水仓积水表面积；在所述巷道段建立流动控制方程，其中，所述巷道段处的所述流动控制方程表示为
【专利技术属性】
技术研发人员：武强，张小燕，赵颖旺，徐华，王潇，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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