采场底板突水判测系统及水害防治应用研究
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摘要
我国的矿井突水事故很多是由于煤层底板突水引起的。许多煤矿受承压水威胁,特别是华北煤田,如何进行水害防治确保安全回采这些煤炭资源是亟待解决的问题。
底板突水预测预报目前还很难用一个确定的表达式来表示,突水与众多因素的有关,但是,如果对突水预测方法进行合理的归纳,并请教专门从事这方面研究工作的专家,再运用合理的推理方法,却能给出具有一定可信度的基本判断。这是防治水害的有效途径之一,也是进行水害评价的重要环节。
本文主要开展了如下几方面的工作：
1)分析煤层底板突水影响六大因素,找出预测和防治底板突水的主要切入点；概述煤层底板突水机理,分析底板突水类型划分方案,找出预测底板突水的理论依据和基本出发方向。
2)将现有成熟的底板突水预测方法进行归纳分类,并分别给出了突水情况下的涌水量预测,充实水害防治依据。另外将D-S证据理论作为二级决策方法应用于底板突水预测中,使前面预测更为准确可信,在二者基础上开发“采场底板突水判测系统”。
3)将判测系统应用于工程实例,按照矿井水文地质条件探查、矿井水害评价、矿井水害治理三个步骤将其应用于刘庄煤矿121101工作面的水害防治,并给出该矿工作面水害防治措施与建议以确保工作面安全回采。
Chinese coal mine water-inrush accidents many are due to water-insrush form coal floor. Many coal mines are suffering threats from confined water, especially North China coal field, how to prevent and control water hazard to ensure safe stoping of these coal resources is a serious problem.
Prediction of water-inrush from floor is still difficult to determine the expression to represent, water-inrush is relation to a number of factors. But if summing water inrush prediction methods up reasonablely, and consulting specialized experts in this research work, then applying the reasonable inference method, it can give elementary judgement that has some confidence. Prediction is one of effective ways to prevent and control water hazard, is also the important part of evaluating water hazard.
The following work is completed in this paper.
1) Analyzing six main impacting factors of water-inrush from coal floor, finding out the main entry point of predicting and preventing and curing water-inrush from floor; Summarizing water-inrush mechanism from coal floor, analyzing water-inrush types classification scheme, finding out theoretical basis of predicting water-inrush from floor and fundamental starting orientation.
2) Summing existing water inrush prediction methods up reasonablely, and giving each water inflow prediction of them in water-rush case, it can enrich prevention and control basis. Besides,making use of D-S evidence theory as secondary decision-making method to apply in predicting water-inrush from floor,it can make prediction result accurately, crediblely. Based on both developing "JPSWF".
3) Using the system in engineering practice, it can prevent and control water hazard of 121101 working face in Liu zhuang Coal mine according to three steps of exploring hydrogeology conditions, evaluating water hazard and preventing and controling water hazard, and give measures and propositions ofprevention and contol to ensure safe stoping.
底板突水预测预报目前还很难用一个确定的表达式来表示,突水与众多因素的有关,但是,如果对突水预测方法进行合理的归纳,并请教专门从事这方面研究工作的专家,再运用合理的推理方法,却能给出具有一定可信度的基本判断。这是防治水害的有效途径之一,也是进行水害评价的重要环节。
本文主要开展了如下几方面的工作：
1)分析煤层底板突水影响六大因素,找出预测和防治底板突水的主要切入点；概述煤层底板突水机理,分析底板突水类型划分方案,找出预测底板突水的理论依据和基本出发方向。
2)将现有成熟的底板突水预测方法进行归纳分类,并分别给出了突水情况下的涌水量预测,充实水害防治依据。另外将D-S证据理论作为二级决策方法应用于底板突水预测中,使前面预测更为准确可信,在二者基础上开发“采场底板突水判测系统”。
3)将判测系统应用于工程实例,按照矿井水文地质条件探查、矿井水害评价、矿井水害治理三个步骤将其应用于刘庄煤矿121101工作面的水害防治,并给出该矿工作面水害防治措施与建议以确保工作面安全回采。
Chinese coal mine water-inrush accidents many are due to water-insrush form coal floor. Many coal mines are suffering threats from confined water, especially North China coal field, how to prevent and control water hazard to ensure safe stoping of these coal resources is a serious problem.
Prediction of water-inrush from floor is still difficult to determine the expression to represent, water-inrush is relation to a number of factors. But if summing water inrush prediction methods up reasonablely, and consulting specialized experts in this research work, then applying the reasonable inference method, it can give elementary judgement that has some confidence. Prediction is one of effective ways to prevent and control water hazard, is also the important part of evaluating water hazard.
The following work is completed in this paper.
1) Analyzing six main impacting factors of water-inrush from coal floor, finding out the main entry point of predicting and preventing and curing water-inrush from floor; Summarizing water-inrush mechanism from coal floor, analyzing water-inrush types classification scheme, finding out theoretical basis of predicting water-inrush from floor and fundamental starting orientation.
2) Summing existing water inrush prediction methods up reasonablely, and giving each water inflow prediction of them in water-rush case, it can enrich prevention and control basis. Besides,making use of D-S evidence theory as secondary decision-making method to apply in predicting water-inrush from floor,it can make prediction result accurately, crediblely. Based on both developing "JPSWF".
3) Using the system in engineering practice, it can prevent and control water hazard of 121101 working face in Liu zhuang Coal mine according to three steps of exploring hydrogeology conditions, evaluating water hazard and preventing and controling water hazard, and give measures and propositions ofprevention and contol to ensure safe stoping.
引文
1. 王立平.煤层底板突水机理及评价[J].河南理工大学学报(自然科学版),2008,27(5).
2. 黄树,卫程晋.矿井突水研究进展[J].科协论坛—资源环境与节能减灾,2009,9.
3.朱国维,丁雯,武彩霞.华北煤田底板矿井水分布及突水机理浅析[J].专题论坛—华北煤田水害治理.
4. 张金才,张玉卓,刘天泉.岩体渗流与煤层底板突水[M].北京：地质出版社,1997.
5. Reibiec M.S. Hydrofracturing of rock as a method of water, mudmand gas inrush hazards in underground coal mining[J].4th MWA,1991,1 (Yugoslavia).
6.B.U.斯列沙辽夫.水体下安全采煤的条件(国外防治水技术的发展和实践)[M].冶金矿山设计院,1983.
7. 郭惟嘉等.底板突水系数概念及其应用[J].河北煤炭,1989(2)：56-60.
8.沈光寒,李白英等.矿井特殊开采的理论与实践[M].北京：煤炭工业出版社,1992.
9. 李白英.预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用[J].山东矿业学院学报(自然科学版),1999,18(4).
10.王作宇,刘鸿泉.承压水上采煤[M].煤炭工业出版社,1993.
11.刘宗才.煤层底板破坏深度的综合测试方法[J].山东矿业学院学报,1986(4)：31-37.
12.张金才,刘天泉.采煤工作面底板应力及位移的模拟实验研究[M].北京：煤炭科研参考资料,1991.
13.许学汉.煤矿突水预报研究[M].北京：地质出版社,1991.
14.李抗抗,王成绪.用于煤层底板突水机理研究的岩体原位测试技术[J].煤田地质与勘探,1992(3)：32-33.
15.宋景义,王成绪等.论承压水在岩体裂隙中的静力学效应[J].煤科总院西安分院文集(第五集),1991.
16.钱鸣高,缪协兴,许家林.岩层控制中的关键层理论研究[J].煤炭学报,1996,21(31)：44-47.
17.黎良杰,钱鸣高,殷有泉.采场底板突水相似材料模拟研究[J].煤田地质与勘探,1997,25(1).
18.陈秦生.用模式识别方法预测煤矿突水[J].煤炭学报,2006,12(4)：63-68.
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25.杨永国,李宾亭等.鹤壁矿务局矿井突水等级模糊综合评判及预测[J].中国矿业大学学报,1998,27(2)：204-208.
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27.姜福兴,叶根喜等.高精度微震监测技术在煤矿突水监测中的应用[J].岩石力学与工程学报,2008,27(9).
28.李富平.煤矿回采工作面突水预测的方法探讨[J].河北煤炭,1997(2)：8-10.
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35.代长青,何廷峻.承压水体上开采底板断层突水规律的研究[J].安徽理工大学学报,2003(4)：6-8.
36.周瑞光,成彬芳等.断层破碎带突水的时效特性研究[J].工程地质学报,2000(4)： 411-415.
37.武强,周英杰等.煤层底板断层滞后型突水时效机理的力学试验研究[J].煤炭学报,2003(6)：561-565.
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52.张剑英.采用不同方法预计矿井涌水量对比[J].西安地质学院学报,1994,16(1).
53. G.Shafer. A mathematical theory of evidence [M]. Princeton University Press, Princeton, 1976.
54. P. P. Shenoy, GShafer. Propagating belief functions with local compatations [M]. Working Paper no.184, School of Business, The University of Kansas, Lawrece,1986.
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63.施龙青,韩进,宋扬.用突水概率指数法预测采场底板突水[J].中国矿业大学学报,1999,28(5).
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12.张金才,刘天泉.采煤工作面底板应力及位移的模拟实验研究[M].北京：煤炭科研参考资料,1991.
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62.刘伟韬,张文泉,高延法等.底板突水预测专家系统研究[J].山东矿业学院学报,1998,17(4).
63.施龙青,韩进,宋扬.用突水概率指数法预测采场底板突水[J].中国矿业大学学报,1999,28(5).
64.潘树仁,李宾亭等.煤矿水害防治专家系统[J].煤炭科技,1999(4).
65.高延法,章延平,张慧敏.底板突水危险性评价专家系统及应用研究[J].岩石力学与工程学报,2009,28(2).
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