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《礦井突涌水預(yù)測及預(yù)警研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、2009年全國煤礦水害防治工作座談暨技術(shù)研討會(huì)論文集礦井突(涌)水預(yù)測及預(yù)警研究尹尚先(華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院，北京101601)摘要：為了闡明不同地質(zhì)條件下煤層底板突水機(jī)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(jié)為厚板微觀壓裂導(dǎo)升、薄板宏觀整體破斷導(dǎo)水兩種最基本的突水機(jī)理。在宏觀預(yù)測的基礎(chǔ)上，形成了構(gòu)造及其導(dǎo)水性的預(yù)測探查規(guī)范程序。在流一固耦合實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，建立了廣義三重介質(zhì)流一固耦合模型，為突(涌)水量預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。把煤礦突水的主控要素轉(zhuǎn)化為災(zāi)害發(fā)生的監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)體系，應(yīng)用突水預(yù)兆信息原位拾取、適時(shí)檢測、遠(yuǎn)程監(jiān)控和
2、智能判別技術(shù)，建立礦井水災(zāi)預(yù)警的硬件系統(tǒng)和識別系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：突(涌)水系統(tǒng)；預(yù)測；探查；預(yù)警1引言礦井水災(zāi)防治的根本出路在于對礦井突水系統(tǒng)準(zhǔn)確有效的模擬和預(yù)測探查，有針對性地實(shí)施防治水措施。要達(dá)到這一目標(biāo)，仍有許多問題需要繼續(xù)探索和研究：(1)礦山水害致災(zāi)原因和成災(zāi)機(jī)理、事故發(fā)生發(fā)展及演化過程不完全清楚，導(dǎo)致采取的技術(shù)措施針對性、可靠性和配套性不強(qiáng)，只治標(biāo)，難治本；(2)模型是自然系統(tǒng)物理演化本質(zhì)認(rèn)識的重要工具，可以揭示眾多重要變量之間的本質(zhì)結(jié)構(gòu)關(guān)系。但模擬突水(發(fā)生與否和突水位置)的巖體力學(xué)模型和模擬突水量的巖體水力學(xué)模型不能完全刻畫客觀實(shí)際；(3)理論與實(shí)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(shí)際應(yīng)用，是理論與實(shí)踐脫節(jié)的原因之一；勘探技術(shù)是理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的橋梁，勘探技術(shù)的相對滯后，加重了理論與實(shí)踐的脫節(jié)；由于巖體結(jié)構(gòu)的復(fù)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(zhì)結(jié)構(gòu)關(guān)系，必須對模型進(jìn)行合理的工程簡化，過分簡化必然導(dǎo)致理論與實(shí)踐的脫節(jié)；(4)理論應(yīng)用到實(shí)踐的過程中，缺乏既簡明實(shí)用又具有系統(tǒng)性、完整性的研究方法。實(shí)踐水平相對滯后基礎(chǔ)理論是科學(xué)發(fā)展的正常規(guī)律，地質(zhì)工程學(xué)科依賴于相關(guān)學(xué)科的理論水平和地質(zhì)工程實(shí)踐的技術(shù)水準(zhǔn)，要將數(shù)理學(xué)科的概念融會(huì)到地質(zhì)工程學(xué)科，還需要長期踏實(shí)的研究和實(shí)踐過程；(5)借用其它學(xué)科的理論和方法，而對地質(zhì)工程特殊性認(rèn)識或考慮不足，必然不能形成
4、自己相對獨(dú)立的、完整的、實(shí)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(gòu)成的具有特定功能和綜合行為的有機(jī)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(jī)能的巖體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與地下工程、地下水干擾系統(tǒng)相互作用下的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由若干個(gè)子系統(tǒng)或分系統(tǒng)組成，每個(gè)子系統(tǒng)具有各自本身的運(yùn)動(dòng)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(gè)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(jié)構(gòu)子系統(tǒng)、地下工程子系統(tǒng)、礦井地下水子系統(tǒng)(應(yīng)力～滲流耦合
5、)組成；②關(guān)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(guān)系復(fù)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(shí)錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系也給機(jī)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(shù)研討會(huì)論文集③目的性：系統(tǒng)總是具有特定功能的，且整體能實(shí)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(yīng)性：處在一定環(huán)境中的系統(tǒng)，它與環(huán)境不斷地進(jìn)行物質(zhì)、能量信息的交換，系統(tǒng)的不斷變化就是為了適應(yīng)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(gè)系統(tǒng)是由許多子系統(tǒng)組成的，
6、同時(shí)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(shí)它也是煤礦安全系統(tǒng)的子系統(tǒng)。(4)突(涌)水在適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)環(huán)境條件下，在一定時(shí)間內(nèi)潰入地下構(gòu)筑物內(nèi)一定水量并對礦井生產(chǎn)造成一定影響的突發(fā)事件(過程)，稱之為突水；一定時(shí)間內(nèi)一定量以下的、對不造成生產(chǎn)、生命、財(cái)產(chǎn)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(diǎn)：必要條件：存在一定儲量的水體；充分條件：適當(dāng)?shù)膸r體結(jié)構(gòu)(地質(zhì)環(huán)境)。(5)突(涌)水類型我國煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，煤礦突水與地質(zhì)構(gòu)造、采礦活動(dòng)、地應(yīng)力、地下水水力特征等因素有關(guān)，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(jié)構(gòu)子系統(tǒng)的
7、巖體結(jié)構(gòu)、巖體結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)+礦井地下水子系統(tǒng)(應(yīng)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(jī)理盡管突水模式或者形式不同，但都能統(tǒng)一歸結(jié)為厚板微觀壓裂導(dǎo)升、薄板宏觀整體破斷導(dǎo)水兩種最基本的突水機(jī)理。(1)正常巖層有厚板微觀壓裂導(dǎo)升、薄板宏觀整體破斷導(dǎo)水突水機(jī)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(qiáng)
