矿井涌水来源动态判别方法及相关设备技术

本申请提供一种矿井涌水来源动态判别方法及相关设备，所述方法包括：获取矿井开采前的初始地下水数值模型；对不同开采阶段的所述矿井进行实验测试获得不同开采阶段产生的导水裂隙带发育范围，确定不同开采阶段所述导水裂隙带发育范围内的开采渗透系数；利用不同开采阶段的所述开采渗透系数修正所述初始地下水数值模型获得动态地下水数值模型；运行所述动态地下水数值模型并反向示踪得到所述矿井的涌水路径及涌水来源。本申请提供的矿井涌水来源动态判别方法及相关设备，对于涌水来源的判别准确性高，可靠性强，支持矿井不同开采阶段对涌水来源的判别，对于涌水路径及来源可以可视化显示，指导性强，便于对水害进行治理，提高安全系数。高安全系数。高安全系数。

【技术实现步骤摘要】
矿井涌水来源动态判别方法及相关设备


[0001]本申请涉及矿井水文地质
，尤其涉及一种矿井涌水来源动态判别方法及相关设备。

技术介绍

[0002]煤炭是我国重要的基础能源，据统计，在煤矿的重、特大事故中，水害是仅次于瓦斯爆炸的重大灾害，对于矿井涌水需要及时防治，矿井涌水来源判别方法是在查明矿区水文地质条件和构造条件的基础上，利用涌水与可能来源含水层在水温、水位、水化学等方面上的相似性，从而对矿井涌水的来源进行综合分析判断的技术，但现有的判别方法没有考虑矿井在不同开采阶段煤层的渗透系数变化的影响，导致对于涌水来源的判别的准确性较低，并且对于涌水来源判别只能定性分析，不能确定具体的涌水路径和涌水来源起点，对于涌水堵漏的指导性差。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请的目的在于提出一种矿井涌水来源动态判别方法及相关设备用以解决上述技术问题。
[0004]本申请的第一方面，提供了一种矿井涌水来源动态判别方法，包括：获取矿井开采前的初始地下水数值模型；对不同开采阶段的所述矿井进行实验测试获得不同开采阶段产生的导水裂隙带发育范围，确定不同开采阶段所述导水裂隙带发育范围内的开采渗透系数；利用不同开采阶段的所述开采渗透系数修正所述初始地下水数值模型获得动态地下水数值模型；运行所述动态地下水数值模型并反向示踪得到所述矿井的涌水路径及涌水来源。
[0005]进一步地，所述获取矿井开采前的初始地下水数值模型，包括：获取矿井开采前的水文地质数据，根据所述水文地质数据确定所述初始地下水数值模型的边界范围和初始渗透系数空间分布；根据所述边界范围和所述初始渗透系数空间分布，对所述矿井的地下水流系统进行数学关系描述得到数学模型；通过模拟软件对所述数学模型求解得到模拟模型；利用历史水位观测数据对所述模拟模型进行检验和校正，得到所述初始地下水数值模型。
[0006]进一步地，所述水文地质数据包括：所述矿井的含水层与隔水层空间分布、岩性结构特征、地质构造、所述含水层的顶板与底板标高、所述隔水层的顶板与底板标高、初始渗透系数、地下水类型和相邻所述含水层的水力联系。
[0007]进一步地，所述水文地质数据通过对开采前所述矿井进行勘查获得，所述勘查包括：对所述矿井进行地层岩性试验、抽水试验、注水试验或压水试验。
[0008]进一步地，所述边界范围包括：垂向边界和水平边界。
[0009]进一步地，所述实验测试包括：两带发育钻孔实测、物理相似模拟实验或数值模拟实验。
[0010]进一步地，所述确定不同开采阶段所述导水裂隙带发育范围内的开采渗透系数，包括：对不同开采阶段所述导水裂隙带发育范围内的地层进行分段定水头注水试验，得到相应的注入流量与水头数据；根据所述注入流量与水头数据计算获得不同开采阶段的所述开采渗透系数。
[0011]进一步地，所述初始地下水数值模型的参数包括三维方向上的渗透系数K
x
、K
y
和K
z
，所述利用不同开采阶段的所述开采渗透系数修正所述初始地下水数值模型获得动态地下水数值模型，包括：将所述初始地下水数值模型中相应所述导水裂隙带发育范围内的K
x
和K
y
数值替换为开采渗透系数K'数值，K
z
数值替换为K'数值的十分之一，得到所述动态地下水数值模型。
[0012]进一步地，所述运行所述动态地下水数值模型并反向示踪得到所述矿井的涌水路径及涌水来源，包括：运行所述动态地下水数值模型得到开采后所述矿井的等水位线图；利用MODPATH示踪模块对所述等水位线图进行反向示踪，获得涌水可视化输出图，从所述涌水可视化输出图中得到所述涌水路径及所述涌水来源。
[0013]本申请的第二方面，提供了一种矿井涌水来源动态判别装置，包括：模拟模块，被配置为获取矿井开采前的初始地下水数值模型；测试模块，被配置为对不同开采阶段的所述矿井进行实验测试获得不同开采阶段产生的导水裂隙带发育范围，确定不同开采阶段所述导水裂隙带发育范围内的开采渗透系数；修正模块，被配置为利用不同开采阶段的所述开采渗透系数修正所述初始地下水数值模型获得动态地下水数值模型；示踪模块，被配置为运行所述动态地下水数值模型并反向示踪得到所述矿井的涌水路径及涌水来源。
[0014]从上面所述可以看出，本申请提供了一种矿井涌水来源动态判别方法及相关设备，通过对不同开采阶段的所述矿井进行实验测试获得不同开采阶段产生的导水裂隙带发育范围，确定不同开采阶段所述导水裂隙带发育范围内的开采渗透系数，对初始地下水数值模型进行修正，将矿井开采的时间效应以及相应的开采渗透系数变化影响考虑进地下水数值模型中，提高了对涌水来源判别的准确性，支持矿井不同开采阶段对涌水来源的判别；通过运行动态地下水数值模型并反向示踪，实现了矿井涌水路径的可视化输出，可以确定具体的涌水来源起点，矿井人员可以依据涌水来源起点及时堵漏防止，避免水害扩散；该矿井涌水来源动态判别方法及相关设备，对于涌水来源的判别准确性高，可靠性强，支持矿井不同开采阶段对涌水来源的判别，对于涌水路径及来源可以可视化显示，指导性强，便于对水害进行治理，提高安全系数。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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申请的实施例，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。
[0016]图1为本申请实施例的一种矿井涌水来源动态判别方法的流程示意图；
[0017]图2为本申请实施例的初始地下水模型的水位计算值与实测值的对比图；
[0018]图3为本申请实施例的矿井开采后的导水裂隙带发育范围示意图；
[0019]图4a为本申请实施例的矿井开采前的等水位线图；
[0020]图4b为本申请实施例的矿井开采后的等水位线图；
[0021]图5为本申请实施例的矿井开采后的涌水可视化输出图；
[0022]图6为本申请实施例的一种矿井涌水来源动态判别装置的结构示意图；
[0023]图7为本申请实施例的电子设备结构示意图。
具体实施方式
[0024]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。
[0025]需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井涌水来源动态判别方法，其特征在于，包括：获取矿井开采前的初始地下水数值模型；对不同开采阶段的所述矿井进行实验测试获得不同开采阶段产生的导水裂隙带发育范围，确定不同开采阶段所述导水裂隙带发育范围内的开采渗透系数；利用不同开采阶段的所述开采渗透系数修正所述初始地下水数值模型获得动态地下水数值模型；运行所述动态地下水数值模型并反向示踪得到所述矿井的涌水路径及涌水来源。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取矿井开采前的初始地下水数值模型，包括：获取矿井开采前的水文地质数据，根据所述水文地质数据确定所述初始地下水数值模型的边界范围和初始渗透系数空间分布；根据所述边界范围和所述初始渗透系数空间分布，对所述矿井的地下水流系统进行数学关系描述得到数学模型；通过模拟软件对所述数学模型求解得到模拟模型；利用历史水位观测数据对所述模拟模型进行检验和校正，得到所述初始地下水数值模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述水文地质数据包括：所述矿井的含水层与隔水层空间分布、岩性结构特征、地质构造、所述含水层的顶板与底板标高、所述隔水层的顶板与底板标高、初始渗透系数、地下水类型和相邻所述含水层的水力联系。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述水文地质数据通过对开采前所述矿井进行勘查获得，所述勘查包括：对所述矿井进行地层岩性试验、抽水试验、注水试验或压水试验。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述边界范围包括：垂向边界和水平边界。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实验测试包括：两带发育钻孔实测、物理相似模拟实验或数值模拟实验。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定不同开采阶段所述导水裂隙带发育范围内的开采渗透系数，包括：对...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾一凡，梅傲霜，武强，华照来，张晔，王文胜，杜鑫，王路，杨国庆，庞凯，吕杨，
申请(专利权)人：陕西陕煤曹家滩矿业有限公司北矿大南京新能源环保技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：