【導(dǎo)讀】大氣降水水源，是指礦床直接充水的唯一水源。礦床開采價值的重要內(nèi)容。②根據(jù)礦層與充水巖。巖溶陷落柱的地表特征比較明顯,特別在基巖裸露區(qū)更為。質(zhì)，后面問題在充水人為因素部份講述。在厚層砂巖含水層組之間沉積了以。層產(chǎn)生了不同方向的較為密集的裂隙和節(jié)理,形成了較為發(fā)育的呈整體面狀展布的裂隙網(wǎng)絡(luò)。襲奪水源存在下列幾種情況；①位于礦床地下水排泄區(qū)的。地質(zhì)單元地下水。面巖溶疏干塌陷帶和封孔質(zhì)量不佳鉆孔等。量將有顯著增加，當未能達到頂板充水巖層時，高度達到地表水體時，礦井涌水量將迅猛增加，同時常伴有井下涌砂現(xiàn)象。和分布面積外，還取決于三個防線。長分別是防治水的第一責(zé)任者，相應(yīng)的總工程師負技術(shù)責(zé)任。害預(yù)測預(yù)報工作。附近有小煤窯開采的礦井，要把其開采范圍和與水害有關(guān)的情況調(diào)查清楚，對大礦有威脅的小煤窯要堅決關(guān)掉，決不遷就姑息。要求，制定切實可行的探放水措施，尤其是對老空水。要經(jīng)常性的對防治水

　　

【正文】 對于這樣的地區(qū) ， 用解析法求解就很困難 ， 甚至?xí)簳r無法解決 ， 或者即使得到了解析表達式 ， 仍難以進行通常的數(shù)值計算 。 數(shù)值法為研究這類問題開辟了新的途徑 ， 它和電字計算機結(jié)合起來可以解決很多過去難以解決的復(fù)雜問題 。因此 ， 它能夠使所考慮的數(shù)學(xué)模型更接近于實際的水文地質(zhì)條件 。 數(shù)值法本身是一種求近似解的方法 。 但應(yīng)指出 ， 實際工作中所碰到的問題往往只要求得到具有一定準確程度的近似解 。 當近似解的近似程度能滿足實際工作的精度要求時 ， 這種近似解的價值顯然是毫不低于嚴格的精確解 （ 解析解 ） 的 。 更何況數(shù)值法能使所考慮的數(shù)學(xué)模型更接近于實際的水文地質(zhì)條件 ， 而解析法在這點上是難以做到的 。 而且嚴格說來 ， 在推導(dǎo)基本微分方程時 ，已經(jīng)作了一些簡化和假定 ， 由于定解條件本身也或多或少地有一定的近似性 ， 所以 ， 所謂嚴格的精確解其實也還是近似的 。 在水文地質(zhì)計算中常用的數(shù)值法有有限差分法和有限單元法等 。 一 華北型煤田立體充水地質(zhì)結(jié)構(gòu)理論 根據(jù)對華北型煤田剖面 、 平面和水力內(nèi)邊界的水文地質(zhì)特征的系統(tǒng)綜合分析 ， 本技術(shù)首次提出了煤礦井立體充水地質(zhì)結(jié)構(gòu)的新理論 。 同時 ， 依據(jù)內(nèi)邊界在空間展布的幾何形態(tài)特征 ， 將其劃分為四種基本類型 ， 即點狀巖溶陷落柱型內(nèi)邊界 ， 線狀斷裂 (帶 )、 裂隙型內(nèi)邊界 ， 窄條狀隱伏露頭型內(nèi)邊界和面狀裂隙網(wǎng)絡(luò) (局部面狀隔水層變薄區(qū) )型內(nèi)邊界 。 根據(jù)四種基本類型的不同組合形式 ，介紹了煤礦井不同的復(fù)合內(nèi)邊界類型和它們的礦井水文地質(zhì)特征 ， 同時指出 ， 內(nèi)邊界是煤礦井立體充水地質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的核心 ， 搞清楚內(nèi)邊界是徹底解決華北型煤田日益嚴重的水害問題的關(guān)鍵 。 第七節(jié) 礦井防治水新技術(shù)簡介 二 華北型煤田排 供 生態(tài)環(huán)保三位一體優(yōu)化結(jié)合技術(shù) 隨著華北型煤田各大含煤盆地地下水的疏排和水資源不合理開發(fā)，排、供、生態(tài)環(huán)保之間的沖突與矛盾日益加劇。有效解決這類問題的方法就是在保證生態(tài)環(huán)境質(zhì)量前提下，維持地下水系統(tǒng)多年收支動平衡，提高礦井水資源化的綜合利用程度，本技術(shù)率先提出的排、供、生態(tài)環(huán)保三位一體優(yōu)化結(jié)合的新思路，較好地解決了結(jié)合系統(tǒng)中因排水子系統(tǒng)排水量變化而引起供水子系統(tǒng)供水不穩(wěn)的難題。同時，三位一體化結(jié)合系統(tǒng)不僅考慮了水力技術(shù)方面的管理，而且也注意了經(jīng)濟、社會、生態(tài)、環(huán)境和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等多方面可持續(xù)性發(fā)展的約束要求。這套新思路突破了排、供、生態(tài)環(huán)保三個不同部門傳統(tǒng)的固步自封，各立門戶的封閉局面，使礦坑排水預(yù)測、供水資源管理、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價等工作同步進行，避免了大量重復(fù)的勘探和專門評價管理工作與資金投入，并大大提高了整體評價計算精度。本技術(shù)針對焦作礦區(qū)典型地段日益嚴重的礦區(qū)排水、供水、生態(tài)環(huán)保三者之間的矛盾問題，提出了一個由多種約束條件限制的以最大經(jīng)濟效益為目標函數(shù)的經(jīng)濟 水力優(yōu)化管理方案，這個方案為妥善解決該地區(qū)可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略問題提供了極其重要的科學(xué)依據(jù)。 三 煤層回采前方小構(gòu)造預(yù)報的地理信息系統(tǒng)（ GIS） 技術(shù) 針對煤炭生產(chǎn)目前急需解決的工作面回采和巷道掘進前方小構(gòu)造預(yù)報的實際難題 ， 本技術(shù)運用現(xiàn)代先進的地理信息系統(tǒng) （ GIS） 知識 ， 依據(jù)煤礦生產(chǎn)過程中所能收集到的大量但廉價的煤層開采信息和礦井構(gòu)造分析與物探資料以及鉆探成果等 ， 采用了一套全新的多源地學(xué)信息復(fù)合疊加研究思路 ， 首次建立了礦井小構(gòu)造預(yù)報的地理信息系統(tǒng)物理概念模型 ， 總結(jié)提出了具體的預(yù)報工作程序和研究方法 ， 開辟了一個應(yīng)用潛力十分廣闊的小構(gòu)造預(yù)報的新的研究領(lǐng)域 。 四 煤層頂板涌 （ 突 ） 水條件定量評價的 “ 三圖 雙預(yù)測法 ”技術(shù) 針對我國煤礦區(qū)日益嚴重的頂板涌 （ 突 ） 水問題 ， 本技術(shù)首次提出了解決煤層頂板涌 （ 突 ） 水條件定量評價的 “ 三圖 — 雙預(yù)測法 ” 。 這套新思路已分別在開灤荊各莊礦和東歡坨礦均得到了成功地應(yīng)用 。 通過分析荊各莊礦礦井水文地質(zhì)背景 ， 本技術(shù)首先對煤 9頂板直接充水含水層的富水性和開采頂板冒落的安全性進行了分區(qū)研究；在此基礎(chǔ)上 ， 復(fù)合疊加二者分區(qū)特征 ， 提出了煤 9頂板冒落涌 （ 突 ） 水條件綜合分區(qū)的劃分方案；最后運用國際最先進的Visual Modflow 三維水流與水質(zhì)可視化專業(yè)軟件對即將回采的 2092393兩工作面的工程涌水量和頂板直接充水含水層的采前預(yù)疏放方案進行了動態(tài)實時預(yù)測 。 因此 ， 本技術(shù)在應(yīng)用多源地學(xué)信息復(fù)合原理進行充水含水層富水性綜合分區(qū) 、 和據(jù)煤 9覆巖段巖性巖相變化特征校正沿用 《 規(guī)范 》 經(jīng)驗公式計算裂隙帶高度 、 以及運用國際上最先進的可視化專業(yè)軟件進行回采工作面整體和分段工程涌水量預(yù)測等方面 ， 在學(xué)術(shù)上具有一定進展 ， 在整個華北型煤田的頂板涌（ 突 ） 水條件定量評價方面具有極其重要的推廣應(yīng)用前景 。 五 可視化地下水模擬評價新型軟件系統(tǒng) （ Visual Modflow)與礦井防治水 由于系統(tǒng)化和可視化等特點 ， Visual Modflow作為目前國際上最盛行的三維地下水資源模擬評價的標準專業(yè)軟件系統(tǒng) ， 同時由于系統(tǒng)的軟硬件運行環(huán)境要求不高 ,我國目前大多數(shù)科研 、院所和生產(chǎn)單位均可滿足提供 ， 因此 ， 這套系統(tǒng)應(yīng)該在我國有關(guān)行業(yè)迅速普及推廣 。 這是盡快消化吸收發(fā)達國家的先進科學(xué)技術(shù) 、 與國際科技界接軌的迫切需要 。 Visual Modflow在我國礦井防治水研究中應(yīng)用潛力巨大 ， 特別是三維溶質(zhì)運移模擬 、 流線示蹤模擬和任意均衡域的水均衡計算等 ， 開灤礦務(wù)局東歡坨礦煤層 8頂板涌 （ 突 ） 水條件定量研究課題對它的成功應(yīng)用說明 ， Visual Modflow可為合理制定礦井防治水決策方案提供重要的科學(xué)依據(jù) 。 [河北開灤范各莊礦 2171工作面陷落柱奧灰突水事故為例 ] 一 水害概況與發(fā)生經(jīng)過 1984年 6 月 2日 10時 20分 ， 范各莊礦 2171綜采工作面發(fā)生了世界采礦史上罕見的透水災(zāi)害 ， 奧陶系巖溶強含水層的高壓承壓水經(jīng)導(dǎo)水陷落柱潰入礦井 ， 根據(jù)淹沒體積測算 ， 高峰期 11個小時平均涌水量為 123180m3／ h（ 2053m3／ min） ， 歷時 20小時 55分鐘 ， 便淹沒了一個年產(chǎn) 310萬 t、 開采近 20年的大型機械化礦井 。 9名工人未及撤出遇難 。 6月 6日 15時 30分 ， 當范各莊礦井淹沒水位上升到－ 時 ， 突然下降了 14． 80m， 涌水又突破范 、 呂兩礦邊界煤柱而潰入相鄰的呂家坨礦 ， 最大過水量達 233281m3 ／ h（ 388． 8m3/min） ， 致使呂礦也遭淹沒停產(chǎn) 。 第八節(jié) 礦井水害事故的典型案例分析 6月 25日 ， 當呂家坨礦井淹沒水位上升到 207． 47m時 ， 與其相鄰的林西礦井下八水平以下發(fā)現(xiàn)邊界煤柱地帶滲水 ， 最大滲水量為 1059． 6m3／ h． 隨著呂礦淹沒水位上升 ， 滲水量的增加 ， 林西礦受到了嚴重威脅而被迫停產(chǎn) ， 與其相鄰的唐家莊礦 、 趙各莊礦 ， 由于礦井之間沒有完整的隔離煤住 ， 同樣處于水害威脅之中而被迫處于半停產(chǎn)的警戒狀態(tài) 。 致使造成范各莊礦煤炭減產(chǎn) t（ 1984年 166． 7萬 t， 1985年 320萬 t， 1986年 155萬 t） 。 范各莊礦損失資產(chǎn) 27782萬元 （ 固定 24657． 7萬元 ， 流動 3124． 3萬元 ） 。截止到 1986年 8月 31日 ， 范各莊礦治水費已達 6011． 58萬元 ， 礦井恢復(fù)費 9195． 91萬元 ， 停工費 3285． 86萬元 ，犧牲職工 11名 。 加上呂家坨礦淹井及林西 、 唐家莊 、 趙各莊停產(chǎn)半停產(chǎn)共損失煤炭約 500萬 t， 共減產(chǎn) 1141． 7萬t， 治水直接損失 4． 95億元 。 思考題 １ ． 礦井充水因素分幾大類 ？ 各類特征是什么 ？ 2． 簡述礦井突水的一般預(yù)兆 3． 簡述防水煤（巖）柱留設(shè)的一般原則。 4。 簡述 煤層頂板水害評價的“三圖 — 雙預(yù)測法”思路 5。 簡述煤層底板水害評價的“脆弱性指數(shù)法”思路 6。簡述探放水的基本原則 7。簡述疏干過程的基本程序 參考文獻 . 煤礦安全手冊 . 北京：煤炭工業(yè)出版社 ，1992 ， 金玉潔著 . 華北型煤田礦井防治水決策系統(tǒng) . 北京：煤炭工業(yè)出版社 ， 1995 . 礦井巖溶水防治 . 北京：煤炭工業(yè)出版社 ，1990 . 專門水文地質(zhì)學(xué) .北京：地質(zhì)出版社， 1981 . 礦井地質(zhì)工作手冊 . 北京：煤炭工業(yè)出版社，1984 , 謝春江主編 . 水文地質(zhì)學(xué)的數(shù)值法 . 北京：煤炭工業(yè)出版社， 1980 P. 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