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《礦井突涌水預測及預警研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、2009年全國煤礦水害防治工作座談暨技術研討會論文集礦井突(涌)水預測及預警研究尹尚先(華北科技學院安全工程學院，北京101601)摘要：為了闡明不同地質條件下煤層底板突水機理，劃分了三種突水模式：正常巖層底板突水模式、斷層裂隙帶突水模式、陷落柱突水模式，盡管模式不同，但都能統(tǒng)一歸結為厚板微觀壓裂導升、薄板宏觀整體破斷導水兩種最基本的突水機理。在宏觀預測的基礎上，形成了構造及其導水性的預測探查規(guī)范程序。在流一固耦合實驗研究的基礎上，建立了廣義三重介質流一固耦合模型，為突(涌)水量預測奠定了基礎。把煤礦突水的主控要素轉化為災害發(fā)生的監(jiān)測預警指標體系，應用突水預兆信息原位拾取、適時檢測、遠程監(jiān)控和
2、智能判別技術，建立礦井水災預警的硬件系統(tǒng)和識別系統(tǒng)。關鍵詞：突(涌)水系統(tǒng)；預測；探查；預警1引言礦井水災防治的根本出路在于對礦井突水系統(tǒng)準確有效的模擬和預測探查，有針對性地實施防治水措施。要達到這一目標，仍有許多問題需要繼續(xù)探索和研究：(1)礦山水害致災原因和成災機理、事故發(fā)生發(fā)展及演化過程不完全清楚，導致采取的技術措施針對性、可靠性和配套性不強，只治標，難治本；(2)模型是自然系統(tǒng)物理演化本質認識的重要工具，可以揭示眾多重要變量之間的本質結構關系。但模擬突水(發(fā)生與否和突水位置)的巖體力學模型和模擬突水量的巖體水力學模型不能完全刻畫客觀實際；(3)理論與實踐脫節(jié)。部分分析研究人員盲目追求新
3、理論，很少考慮實際應用，是理論與實踐脫節(jié)的原因之一；勘探技術是理論轉化為實踐的橋梁，勘探技術的相對滯后，加重了理論與實踐的脫節(jié)；由于巖體結構的復雜性和研究方法的局限性，要想精確描述巖體系統(tǒng)的本質結構關系，必須對模型進行合理的工程簡化，過分簡化必然導致理論與實踐的脫節(jié)；(4)理論應用到實踐的過程中，缺乏既簡明實用又具有系統(tǒng)性、完整性的研究方法。實踐水平相對滯后基礎理論是科學發(fā)展的正常規(guī)律，地質工程學科依賴于相關學科的理論水平和地質工程實踐的技術水準，要將數(shù)理學科的概念融會到地質工程學科，還需要長期踏實的研究和實踐過程；(5)借用其它學科的理論和方法，而對地質工程特殊性認識或考慮不足，必然不能形成
4、自己相對獨立的、完整的、實用的理論體系。2突(涌)水系統(tǒng)基本概念(1)系統(tǒng)由相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴、相互制約的若干部分(要素)構成的具有特定功能和綜合行為的有機整體。(2)突(涌)水系統(tǒng)地下工程突水系統(tǒng)屬于具有自組織機能的巖體結構系統(tǒng)與地下工程、地下水干擾系統(tǒng)相互作用下的運動系統(tǒng)。該系統(tǒng)由若干個子系統(tǒng)或分系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)具有各自本身的運動規(guī)律，自成體系，反過來子系統(tǒng)組成的總系統(tǒng)又具有整體的功能特性。(3)突(涌)水系統(tǒng)特征①集合性：系統(tǒng)由許多要素(元件、個體、子系統(tǒng))按一定方式組合而成。突(涌)水系統(tǒng)的集合性表現(xiàn)在它是由巖體結構子系統(tǒng)、地下工程子系統(tǒng)、礦井地下水子系統(tǒng)(應力～滲流耦合
5、)組成；②關聯(lián)性：系統(tǒng)的組成部分是按一定方式相互聯(lián)系、相互制約的，關系復雜。對突(涌)水系統(tǒng)，其子系統(tǒng)之間的聯(lián)系制約是有規(guī)律可循的，同時錯綜復雜的關系也給機制探尋帶來一定困難：第342頁2009年全國煤礦水害防治工作座談暨技術研討會論文集③目的性：系統(tǒng)總是具有特定功能的，且整體能實現(xiàn)某種目的，系統(tǒng)的組成部分正是按這種目的組織起來的。作為自然系統(tǒng)，突(涌)水系統(tǒng)的目的是由客觀條件所決定的，因此它是無目的系統(tǒng)；④環(huán)境適應性：處在一定環(huán)境中的系統(tǒng)，它與環(huán)境不斷地進行物質、能量信息的交換，系統(tǒng)的不斷變化就是為了適應外界環(huán)境變化，所以，突(涌)水系統(tǒng)是開放系統(tǒng)；⑤層次性：即一個系統(tǒng)是由許多子系統(tǒng)組成的，
6、同時它又要作為更高一級系統(tǒng)的組成部分，突(涌)水系統(tǒng)是由許多要素組成的，同時它也是煤礦安全系統(tǒng)的子系統(tǒng)。(4)突(涌)水在適當?shù)牡刭|環(huán)境條件下，在一定時間內潰入地下構筑物內一定水量并對礦井生產造成一定影響的突發(fā)事件(過程)，稱之為突水；一定時間內一定量以下的、對不造成生產、生命、財產重大損失的地下水涌入過程，稱之為涌水。顯然，突水是煤礦安全研究的重點：必要條件：存在一定儲量的水體；充分條件：適當?shù)膸r體結構(地質環(huán)境)。(5)突(涌)水類型我國煤礦地質條件復雜，煤礦突水與地質構造、采礦活動、地應力、地下水水力特征等因素有關，因此突水分類方法很多，本文按照地下工程子系統(tǒng)的采掘方式、巖體結構子系統(tǒng)的
7、巖體結構、巖體結構子系統(tǒng)+礦井地下水子系統(tǒng)(應力～滲流耦合)的突出形式和地下水子系統(tǒng)的突水量分層次將煤礦突水劃分為類～亞類～型～亞型，見表1：表1礦井突水系統(tǒng)分類表3突水模式及機理盡管突水模式或者形式不同，但都能統(tǒng)一歸結為厚板微觀壓裂導升、薄板宏觀整體破斷導水兩種最基本的突水機理。(1)正常巖層有厚板微觀壓裂導升、薄板宏觀整體破斷導水突水機理1)對于隔水層厚度較大且完整的煤層底板，一般具有足夠的強
