矿井防治水新技术简介

矿井防治水新技术简介一华北型煤田立体充水地质结构理论根据对华北型煤田剖面、平面和水力内边界的水文地质特征的系统综合分析，本技术首次提出了煤矿井立体充水地质结构的新理论。同时，依据内边界在空间展布的几何形态特征，将其划分为四种基本类型，即点状岩溶陷落柱型内边界，线状断裂(带)、裂隙型内边界，窄条状隐伏露头型内边界和面状裂隙网络(局部面状隔水层变薄区)型内边界。根据四种基本类型的不同组合形式，介绍了煤矿井不同的复合内边界类型和它们的矿井水文地质特征，同时指出，内边界是煤矿井立体充水地质结构理论的核心，搞清楚内边界是彻底解决华北型煤田日益严重的水害问题的关键。二华北型煤田排-供-生态环保三位一体优化结合技术随着华北型煤田各大含煤盆地地下水的疏排和水资源不合理开发，排、供、生态环保之间的冲突与矛盾日益加剧。有效解决这类问题的方法就是在保证生态环境质量前提下，维持地下水系统多年收支动平衡，提高矿井水资源化的综合利用程度，本技术率先提出的排、供、生态环保三位一体优化结合的新思路，较好地解决了结合系统中因排水子系统排水量变化而引起供水子系统供水不稳的难题。同时，三位一体化结合系统不仅考虑了水力技术方面的管理，而且也注意了经济、社会、生态、环境和产业结构调整等多方面可持续性发展的约束要求。这套新思路突破了排、供、生态环保三个不同部门传统的固步自封，各立门户的封闭局面，使矿坑排水预测、供水资源管理、生态环境质量评价等工作同步进行，避免了大量重复的勘探和专门评价管理工作与资金投入，并大大提高了整体评价计算精度。本技术针对焦作矿区典型地段日益严重的矿区排水、供水、生态环保三者之间的矛盾问题，提出了一个由多种约束条件限制的以最大经济效益为目标函数的经济-水力优化管理方案，这个方案为妥善解决该地区可持续性发展的战略问题提供了极其重要的科学依据。三煤层回采前方小构造预报的地理信息系统（GIS）技术针对煤炭生产目前急需解决的工作面回采和巷道掘进前方小构造预报的实际难题，本技术运用现代先进的地理信息系统（GIS）知识，依据煤矿生产过程中所能收集到的大量但廉价的煤层开采信息和矿井构造分析与物探资料以及钻探成果等，采用了一套全新的多源地学信息复合叠加研究思路，首次建立了矿井小构造预报的地理信息系统物理概念模型，总结提出了具体的预报工作程序和研究方法，开辟了一个应用潜力十分广阔的小构造预报的新的研究领域。四煤层顶板涌（突）水条件定量评价的“三图--双预测法”技术针对我国煤矿区日益严重的顶板涌（突）水问题，本技术首次提出了解决煤层顶板涌（突）水条件定量评价的“三图—双预测法”。这套新思路已分别在开滦荆各庄矿和东欢坨矿均得到了成功地应用。通过分析荆各庄矿矿井水文地质背景，本技术首先对煤9顶板直接充水含水层的富水性和开采顶板冒落的安全性进行了分区研究；在此基础上，复合叠加二者分区特征，提出了煤9顶板冒落涌（突）水条件综合分区的划分方案；最后运用国际最先进的VisualModflow三维水流与水质可视化专业软件对即将回采的2099、2393两工作面的工程涌水量和顶板直接充水含水层的采前预疏放方案进行了动态实时预测。因此，本技术在应用多源地学信息复合原理进行充水含水层富水性综合分区、和据煤9覆岩段岩性岩相变化特征校正沿用《规范》经验公式计算裂隙带高度、以及运用国际上最先进的可视化专业软件进行回采工作面整体和分段工程涌水量预测等方面，在学术上具有一定进展，在整个华北型煤田的顶板涌（突）水条件定量评价方面具有极其重要的推广应用前景。五可视化地下水模拟评价新型软件系统（VisualModflow)与矿井防治水由于系统化和可视化等特点，VisualModflow作为目前国际上最盛行的三维地下水资源模拟评价的标准专业软件系统，同时由于系统的软硬件运行环境要求不高,我国目前大多数科研、院所和生产单位均可满足提供，因此，这套系统应该在我国有关行业迅速普及推广。这是尽快消化吸收发达国家的先进科学技术、与国际科技界接轨的迫切需要。VisualModflow在我国矿井防治水研究中应用潜力巨大，特别是三维溶质运移模拟、流线示踪模拟和任意均衡域的水均衡计算等，开滦矿务局东欢坨矿煤层8顶板涌（突）水条件定量研究课题对它的成功应用说明，VisualModflow可为合理制定矿井防治水决策方案提供重要的科学依据。(中国矿业大学)