礦井水害預警方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦井水害預警方法，包括以下步驟：對地面水害和井下水害進行預警；所述地面水害預警包括地表水水害預警：獲取礦井地區(qū)的降雨量，當所述降雨量大于或等于所述礦井地區(qū)的近N1年汛期的最大降雨量時，發(fā)出預警信號，N1≥2；所述井下水害預警包括煤層底板水害預警：獲取煤層底板上底板突水點的水壓P1，當所述水壓P1大于預警參數H時，發(fā)出預警信號。本發(fā)明由于集成了至少兩種水害預警方式，模型簡單、操作方便、可靠性高。
【專利說明】
礦井水害預警方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及礦井水害治理的技術領域，尤其涉及一種礦井水害預警方法。
【背景技術】
[0002] 隨著國民經濟的飛速發(fā)展，煤炭需求在實現(xiàn)工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化和農業(yè)現(xiàn)代化 的進程中將持續(xù)增長，然而我國復雜的煤礦地質條件和自然災害會造成煤礦事故頻發(fā)。而 水害作為煤礦五大災害之一，在煤礦建設和生產過程中，經常發(fā)生孔隙水、裂隙水、巖溶水、 老空水、地表水等各種水體潰入井下，造成礦井突水事故的發(fā)生。建立礦井水害監(jiān)測預警系 統(tǒng)為掌握和礦井涌水量等分布特點，為煤礦防治工作和正確的決策提供可靠地基礎資料。
[0003] 礦井水害形成的機理非常復雜，具有非線性特征，有多方面、多種影響因素除具有 層次性外，各因素對突水的影響程度及相互綜合影響程度具有確定和模糊的雙面特性。國 內外的許多科研單位，都建立了礦井水害監(jiān)測系統(tǒng)的硬件平臺。但是，對于預警系統(tǒng)的預 報，通常只采用簡單的閾值設置，單一監(jiān)測某種參數，不能夠有效地判斷礦井突水。或者采 用較為復雜專家系統(tǒng)和人工神經網絡系統(tǒng)。
[0004] 因此，有必要設計一種簡單、可靠的礦井水害預警方法。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種簡單、可靠的礦井水害預警方 法。
[0006] 本發(fā)明的技術方案提供一種礦井水害預警方法，包括以下步驟：
[0007] 對地面水害和井下水害進行預警；
[0008] 所述地面水害預警包括地表水水害預警:獲取礦井地區(qū)的降雨量，當所述降雨量 大于或等于所述礦井地區(qū)的近見年汛期的最大降雨量時，發(fā)出預警信號，見多2;
[0009] 所述井下水害預警包括煤層底板水害預警：獲取煤層底板上底板突水點的水壓 Pi，當所述水壓朽大于預警參數H時，發(fā)出預警信號。
[0010] 進一步地，所述預警參數H的計算公式如下：
[0012] 其中，H為預警參數，Mpa/m;
[0013] K為安全預估值系數；
[0014] P為開采煤層承壓的實際水壓值，Mpa;
[0015] M為開采煤層底板實際查明的隔水厚度，m。
[0016] 進一步地，所述預警參數H的計算公式如下：
[0018] 其中，H為預警參數，Mpa/m;
[0019] K為安全預估值系數；
[0020] P為開采煤層承壓的實際水壓值，Mpa;
[0021] M為開采煤層底板實際查明的隔水厚度，m;
[0022] Mk為采動礦壓對隔水層的破壞深度，m;
[0023] My為承壓水原始導升高度，m。
[0024] 進一步地，所述地面水害預警還包括礦井涌水量預警:獲取開采期間所排出的礦 井涌水量，當所述礦井涌水量大于近他年汛期的最大涌水量時，發(fā)出預警信息，N 2>2。
[0025] 進一步地，所述井下水害預警還包括老空區(qū)水害預警:獲取鉆孔的封孔處的水壓 P2,當所述水壓P2大于預警參數A時，發(fā)出預警信號，所述預警參數A為放水后封孔處的水壓。
[0026] 進一步地，所述井下水害預警還包括采空區(qū)水害預警；
[0027]所述采空區(qū)水害預警包括密閉墻壓力預警:獲取密閉墻的水壓P3,當所述水壓P3大 于預警參數B時，發(fā)出預警信號。
[0028] 進一步地，所述采空區(qū)水害預警還包括壁前涌水量預警:獲取出水口的流量，當所 述流量大于預警參數Q時，發(fā)出預警信號，所述預警參數Q的計算公式如下：
[0029] Q = Q?/1.5；
[0030]其中，Q為平均涌水量；
[0031] Qffi為瞬時涌水量。
[0032] 進一步地，所述井下水害預警還包括井下排水系統(tǒng)預警；
[0033] 所述井下排水系統(tǒng)預警包括中央水倉預警:獲取中央水倉的水位，當所述水位大 于控制水位時，發(fā)出預警信號。
[0034] 進一步地，所述井下排水系統(tǒng)預警還包括排水管路預警:獲取排水管路的排水量， 當所述排水量大于最大排水量時，發(fā)出預警信號。
[0035] 采用上述技術方案后，具有如下有益效果：
[0036] 本發(fā)明由于集成了至少兩種水害預警方式，模型簡單、操作方便、可靠性高。
【附圖說明】
[0037] 圖1是本發(fā)明中礦井水害預警方法的最佳實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖來進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0039] 礦井水害預警方法，包括:對地面水害和井下水害進行預警；
[0040] 所述地面水害預警包括了地表水水害預警和礦井涌水量預警；
[0041] 所述井下水害預警包括了煤層底板水害預警、老空區(qū)水害預警、采空區(qū)水害預警 和井下排水系統(tǒng)預警；
[0042] 其中，采空區(qū)水害預警又包括了密閉墻壓力預警和壁前涌水量預警；
[0043] 井下排水系統(tǒng)預警又包括了中央水倉預警和排水管路預警。
[0044] 各預警方式具體操作如下：
[0045] 1、地表水水害預警:獲取礦井地區(qū)的降雨量，當所述降雨量大于或等于所述礦井 地區(qū)的近見年汛期的最大降雨量時，發(fā)出預警信號，見彡2。
[0046]具體為，充分利用當地的氣象預報，來獲取礦井地區(qū)的降雨量。見可根據當地氣候 條件及降雨規(guī)律來確定。一方面，由于地面水會補給含水層，可能影響到井下水害；另一方 面，如果地面水與井下直接導通，直接灌入到井下通道中，可能出現(xiàn)井口被淹的危險。因此， 有必要對地面水水害進行預警。
[0047] 2、煤層底板水害預警:獲取煤層底板上底板突水點的水壓丹，當所述水壓丹大于預 警參數H時，發(fā)出預警信號。
[0048] 由于煤層與含水層頂面之間的隔水層在采煤擾動或構造影響時，會遭到破壞而破 碎。因此，在煤層底板上會形成底板突水點。因此，有必要對煤層底板水害進行預警。
[0049] 較佳地，一般煤礦可采用以下簡易公式，所述預警參數H的計算公式如下：
[0051 ] 其中，H為預警參數，Mpa/m;
[0052] K為安全預估值系數，是通過實驗模擬分析得到的。其中需要考慮煤礦的采集深 度、水文、地質、煤層、采礦條件，與該煤礦同類型的以往煤礦的情況來綜合考量；
[0053] P為開采煤層承壓的實際水壓值，Mpa;
[0054] M為開采煤層底板實際查明的隔水厚度，m。
[0055] 優(yōu)選地，所述預警參數H的計算公式如下：
[0057] 其中，H為預警參數，Mpa/m;
[0058] K為安全預估值系數；
[0059] P為開采煤層承壓的實際水壓值，Mpa;
[0060] M為開采煤層底板實際查明的隔水厚度，m;
[0061 ] Mk為采動礦壓對隔水層的破壞深度，m;
[0062] My為承壓水原始導升高度，m。
[0063] 3、礦井涌水量預警:獲取開采期間所排出的礦井涌水量，當所述礦井涌水量大于 近N2年汛期的最大涌水量時，發(fā)出預警信息，N2多2。
[0064]其中，N2可根據各煤礦的水量規(guī)律確定。
[0065] 4、老空區(qū)水害預警:獲取鉆孔的封孔處的水壓內，當所述水壓P2大于預警參數A時， 發(fā)出預警信號，所述預警參數A為放水后封孔處的水壓。
[0066]其中，主要采用探放水試驗進行防治，由于鉆孔的封孔質量不好，可能會引起水 害。通?？稍阢@孔的封孔處安裝壓力表，來獲取鉆孔的封孔處的水壓P2。預警參數可設置 為:放水后封孔的壓力值。
[0067] 5、密閉墻壓力預警:獲取密閉墻的水壓P3,當所述水壓P3大于預警參數B時，發(fā)出預 警信號。
[0068] 具體為，人為挖掘或者天然地質運動在地表下面產生的"空洞"為采空區(qū)，通常采 空區(qū)應建立密閉墻。密閉墻的承載能力的大小決定是否發(fā)生水害，可在密閉墻安裝壓力表， 來獲取密封墻的水壓P3。
[0069] 6、壁前涌水量預警:獲取出水口的流量，當所述流量大于預警參數Q時，發(fā)出預警 信號，所述預警參數Q的計算公式如下：
[0070] Q = Q?/1.5；
[0071] 其中，Q為平均涌水量；
[0072] Qffi為瞬時涌水量。
[0073] 在對采空區(qū)水害預警時，密封墻壓力預警和壁前涌水量預警只要有其一發(fā)出預警 信號，就會報警。
[0074] 7、中央水倉預警:獲取中央水倉的水位(H水冰位)，當所述水位(H水Mj*位)大于控制 水位(ffe*脆)時，發(fā)出預警信號。
[0075] 8、排水管路預警:獲取排水管路的排水量，當所述排水量(Pft*!：)大于最大 排水量(時，發(fā)出預警信號。
[0076] 在對井下排水系統(tǒng)預警時，中央水倉預警和排水管路預警只要有其一發(fā)出預警信 號，就會報警。
[0077] 以上多種預警方式，根據礦井的實際情況，可以只選用兩種，或任意組合的多種。 各預警方式可以同時進行，也可以按照先后順序來進行。
[0078] 參見圖1，為本發(fā)明中礦井水害預警方法的最佳實施例的流程圖。
[0079]步驟S101:地表水水害預警:根據當地的氣象預報獲取礦井地區(qū)的降雨量，分析降 雨量是否大于近5年汛期的最大降雨量；
[0080]步驟S102:煤層底板水害預警：獲取煤層底板上底板突水點的水壓Pi，根據公式
來計算預警參數H，判斷是否滿足POH;
[0081]步驟S103:老空區(qū)水害預警:獲取鉆孔的封孔處的水壓P2,判斷是否滿足P2>預警參 數A，所述預警參數A為放水后封孔處的水壓；
[0082] 步驟S104:壁前涌水量預警:獲取出水口的流量，判斷流量是否大于預警參數Q，所 述預警參數Q的計算公式如下:Q=Qffi/l .5;
[0083] 步驟S105:中央水倉預警:獲取中央水倉的水位(H水創(chuàng)蝕&)，判斷是否滿足創(chuàng)蝕1立> Hg*脆；
[0084]步驟si〇6:排水管路預警:獲取排水管路的排水量(Pa*!)，判斷是否滿足Ps*a：> Pastes；
[0085] 步驟S107:礦井涌水量預警:獲取開采期間所排出的礦井涌水量，判斷礦井涌水量 是否大于礦井5年內最大涌水量。
[0086] 本發(fā)明可以利用多種傳感器來獲取多種水害的數據采集，將采集的水文數據進行 多種融合，形成預警參數。由于集成了多傳感器的數據采集，模型簡單，操作方便，可靠性 尚。
[0087] 以上所述的僅是本發(fā)明的原理和較佳的實施例。應當指出，對于本領域的普通技 術人員來說，在本發(fā)明原理的基礎上，還可以做出若干其它變型，也應視為本發(fā)明的保護范 圍。
【主權項】
1. 一種礦井水害預警方法，其特征在于，包括以下步驟： 對地面水害和井下水害進行預警； 所述地面水害預警包括地表水水害預警:獲取礦井地區(qū)的降雨量，當所述降雨量大于 或等于所述礦井地區(qū)的近見年汛期的最大降雨量時，發(fā)出預警信號，見多2; 所述井下水害預警包括煤層底板水害預警:獲取煤層底板上底板突水點的水壓丹，當所 述水壓Pi大于預警參數Η時，發(fā)出預警信號。2. 根據權利要求1所述的礦井水害預警方法，其特征在于，所述預警參數Η的計算公式 如下：其中，Η為預警參數，Mpa/m; K為安全預估值系數； P為開采煤層承壓的實際水壓值，Mpa; Μ為開采煤層底板實際查明的隔水厚度，m。3. 根據權利要求1所述的礦井水害預警方法，其特征在于，所述預警參數Η的計算公式 如下： 其中，Η為預警參數，Mpa/m;K為安全預估值系數； P為開采煤層承壓的實際水壓值，Mpa; Μ為開采煤層底板實際查明的隔水厚度，m; Μκ為米動礦壓對隔水層的破壞深度，m; My為承壓水原始導升高度，m。4. 根據權利要求1所述的礦井水害預警方法，其特征在于，所述地面水害預警還包括礦 井涌水量預警:獲取開采期間所排出的礦井涌水量，當所述礦井涌水量大于近％年汛期的 最大涌水量時，發(fā)出預警信息，N2多2。5. 根據權利要求1所述的礦井水害預警方法，其特征在于，所述井下水害預警還包括老 空區(qū)水害預警:獲取鉆孔的封孔處的水壓P2,當所述水壓P 2大于預警參數A時，發(fā)出預警信 號，所述預警參數A為放水后封孔處的水壓。6. 根據權利要求1-5任一項所述的礦井水害預警方法，其特征在于，所述井下水害預警 還包括采空區(qū)水害預警； 所述采空區(qū)水害預警包括密閉墻壓力預警:獲取密閉墻的水壓P3,當所述水壓P3大于預 警參數B時，發(fā)出預警信號。7. 根據權利要求6所述的礦井水害預警方法，其特征在于，所述采空區(qū)水害預警還包括 壁前涌水量預警:獲取出水口的流量，當所述流量大于預警參數Q時，發(fā)出預警信號，所述預 警參數Q的計算公式如下： Q=Q?i/l - 5； 其中，Q為平均涌水量； Οι為瞬時涌水量。8. 根據權利要求1-5任一項所述的礦井水害預警方法，其特征在于，所述井下水害預警 還包括井下排水系統(tǒng)預警； 所述井下排水系統(tǒng)預警包括中央水倉預警:獲取中央水倉的水位，當所述水位大于控 制水位時，發(fā)出預警信號。9. 根據權利要求8所述的礦井水害預警方法，其特征在于，所述井下排水系統(tǒng)預警還包 括排水管路預警:獲取排水管路的排水量，當所述排水量大于最大排水量時，發(fā)出預警信 號。
【文檔編號】G06F19/00GK105930634SQ201610210258
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】陳萬勝, 李鵬, 宋桂軍, 鄭綱, 燕斌, 宮浩, 劉永軍, 王昊星
【申請人】中國神華能源股份有限公司, 神華神東煤炭集團有限責任公司, 中煤科工集團西安研究院有限公司