矿井突水量预测的数学模型

本文应用查德(L.A.Zadch)于1978年提出的可能性理论进行矿井突水量预测,介绍了突水量预测的原理和方法,根据焦作矿区17个突水点资料建立了矿井突水量预测的数学模型。最后,以焦作矿区6个回采工作面突水点为实例进行了预测应用,图3,表9,参2。     

公路隧道建设中涌水量预测方法改进研究仿真

当前涌水量预测方法大多依据已经建好的隧道积累涌水量观测资料进行预测,需要准确的先验知识,预测结果不可靠。提出新型公路隧道建设中用水量预测改进方法,分析了公路隧道涌水过程,针对研究的公路隧道,依据建设公路隧道区域水文地质条件,构建隧道开挖前的稳定流模型。依据钻孔数据和泉流量对构建的模型进行检测,将其应用于涌水量的预测中。将稳定流模型看作公路隧道开挖的模拟非稳定流初始条件,完成对公路隧道开挖过程中涌水量的模拟,获取公路隧道的最大涌水量、正常涌水量和涌水过程曲线。运用变分有限单元法求解上述模型,确定渗透系数和影响半径,从而计算出公路隧道建设中涌水量的预测值。实验结果表明,所提方法具有很高的预测精度。     

鹤煤集团公司五矿疏放老空水方案实施与效果评价

鹤煤集团（公司）五矿位于鹤壁矿区中部,58年建井,60年投产设计能力为45万吨/年,2007年核实生产能力为35万吨/年。井田煤系地层走向在30°~150°之间。开采二迭系山西组二1煤层,煤厚平均8.0m,煤层倾角一般为8°-30°,煤层结构简单,属稳定特厚煤层。煤层伪顶为黑色泥岩及深灰色砂质泥岩,直接顶为深灰色砂质泥岩。该矿自建矿以来,本井田内先后发生18次突水,突水量大于60m3/h的有10次,其中O2灰岩一次（邻近小煤矿井田边界断层）,C3L8灰岩层8次,二1煤顶板砂岩1次。O2灰岩最大突水量13507m3/h,C3L8灰岩最大突水量1210 m3/h,二1煤层顶板砂岩最大突水量80 m3/h。由此可见O2、C3L2、C3L8、S10含水层是构成本区开采二1煤层的主要充水水源。     

榆神矿区曹家滩井田首采工作面涌水量预测

陕北侏罗纪煤田榆神矿区内煤炭资源丰富,但区内矿井普遍受到顶板水害影响。为了准确预测榆神矿区内矿井工作面涌水量,以曹家滩井田122106首采工作面为例,首先分析其导水裂隙带发育高度,判断其2~(-2)号煤回采后上覆含水层的波及情况,而后确定工作面顶板的主要充水含水层,再采用5种方法进行涌水量预测,最后进行对比分析确定涌水量预测值。结果表明:采用裂采比27倍作为导水裂隙带发育高度计算参考,工作面2~(-2)号煤回采高度6 m,导水裂隙带发育高度为162 m,波及上覆主要含水层为侏罗系延安组含水层和直罗组含水层,部分区域波及的风化基岩含水层。采用的5种方法计算工作面正常涌水量分别为404、570、617、464、589 m~3/h;最大涌水量取正常涌水量的1.2倍系数进行计算。通过对比分析各方法的适用条件,确定比拟法的计算值最能够接近矿井生产实际,即曹家滩井田122106首采工作面正常涌水量为464 m~3/h,最大涌水量为557 m~3/h。     

广东省廉江大垌矿区水文地质特征及矿坑涌水量预测

大垌矿区位于广东省廉江市石岭镇,基于矿体开采时有可能遇到岩溶地面塌陷、地面变形和矿坑突水等问题,充分利用前期地质资料,采用稳定流抽水试验、渗水试验及配合场地现场的水文地质调查等方法,通过对矿区水文地质条件进行分析,采用解析法对矿坑涌水量进行预测评价,得出矿坑最大涌水量为218269m3/d。为开采该矿进行疏干排水工作、制订矿山开采方案提供参考。     

矿井涌水量预测三维数值模拟

为了准确预测矿井涌水量,保障煤矿安全生产,以鄂尔多斯巴彦淖井田为例,采用地下水三维数值模拟理论和方法,通过对研究区水文地质模型的概化,建立了巴彦淖井田矿井涌水量预测的地下水三维非稳定流数值模拟模型,并结合矿井生产进度,以工作面月回采进度为单位,模拟预测了丰水期和平水期两种情况下,各工作面不同进度期地下水位分别疏降至2煤层底时的涌水量。结果表明:在前10个进度期内,工作面最大涌水量为1 328 m3·h-1,正常涌水量为1 134m3·h-1.实践证明:该方法不但能正确刻画矿井水文地质条件,而且还能将矿井涌水量预测和矿井生产进度紧密结合起来,具有较高的精度。     

工作面顶板离层水积水量预测及探放方案

顶板离层水水量的预测及水源位置的确定是解决工作面离层水涌水的技术关键.在实测红柳煤矿1121首采工作面顶板涌水量及理论分析顶板涌水的机理之上,提出了该工作面集中涌水的水源为工作面顶板离层水,并总结分析了顶板离层水的形成机理和制定了相应的防治水措施.根据工作面周期涌水量和实际离层水疏放情况预测了离层水积水量,据此提出了红柳煤矿1121工作面顶板离层水探放方案,并在现场进行了成功应用.     

基于耦合评价的安山煤矿顶板突水预测模型研究

为预防西部浅埋煤层开采面临的顶板突水灾害,需要构建准确的突水预测模型来为煤炭安全生产提供有效保障。选取安山煤矿2001工作面为工程背景,以层次分析法与灰色关联法为理论依据,在顶板突水因素选择级分析的基础上,分别对地表汇水特征、含水层的富水性、隔水土层的隔水性、覆岩组合特征、开采扰动特征5个方面计算各影响因素的权重,并对其关联度进行计算,建立了定性与定量指标为一体的浅埋煤层顶板突水预测模型,然后结合实际工程参数进行顶板突水点及突水危险性预测。结果表明:安山煤矿2001工作面顶板突水危险性综合等级很低,但是该工作面地表汇水特征及覆岩组合特征对应突水危险级别相对较高,达到指标阀值时易造成突水事故。为避免相关灾害发生,工作面在实际回采过程中,矿方参考预测结果在雨季过沟谷地形段时加强了地表水和地下水的水量监控,并采取沟谷水提前抽放及封堵措施预防工作面顶板突水。     

团柏煤矿底板奥灰水赋存特征研究

团柏煤矿受到顶板K2含水层和底板O2奥灰岩溶水的影响,对矿井安全生产具有一定的威胁。论文分析了底板奥灰水赋存规律,建立了底板含水层突水涌水量预测模型,并利用该模型对团柏煤矿底板奥灰水突水量进行了预测。研究结果对矿井开采设计与矿井防治水工作具有重要的指导意义。     

优性组合预测模型在北天山隧道涌突水量计算中的应用

基于新疆北天山地区精伊霍铁路隧道的平导洞实测涌水量,引入有效度概念和优性组合判定定理计算最优权重系数近似解,构建一种涌突水量的优性组合预测模型.模型优化了现有解析法公式的精度,同时保留了解析法计算的简洁性.对比隧道施工实测涌水量数据,结果表明,相较于单一解析法和漂移度组合预测模型,优性组合预测模型提升精度均值4.2%～16.2%,提升有效度6.2%～19.2%,降低了预测的不稳定性,其可靠性得到验证.将模型应用于拟建的G577北天山隧道,结果显示, F₁₄断裂带为全线最高涌突水量段,最大涌突水量为31 148 m³/d.优性组合预测模型应用简便且精度较高.     

非定常等离子体激励对大攻角流动分离控制的数值模拟研究

应用交流电(alternating current, AC)介质阻挡放电(dielectric barrier discharge, DBD)等离子体流动控制由于其结构简单、响应频率快、可实现实时定量控制等优点,正在成为等离子体流动控制技术的重点研究方向。结合基于分离涡模拟(detached eddy simulation, DES)和等离子体唯象体积力模型的方法研究非定常等离子体激励对NACA0015翼型在攻角为20°情况下流动分离控制。结果表明：非定常等离子体激励在高雷诺数、大攻角下对翼型分离具有明显的控制效果,可以达到增升减阻目的,且流动控制效果比定常激励效率更高;非定常等离子体激励流动控制与定常等离子体激励流动控制机理不同,非定常等离子体激励通过促进分离区内速度脉动,对流场产生非定常的干扰,使得分离剪切层提前失稳,增强流场涡结构的掺混,从而抑制流动分离。     

过流阻水建筑物在二维平面水动力数值模拟中的处理方法

基于实际过流阻水建筑物的过流特性,利用内边界法、等效过流糙率修正法和等效过流地形修正法修正过流能力,以达到与真实过流特征等效的目的。通过应用于二维水动力数值水槽模型,比较分析3种方法在恒定流和非恒定流条件下的水位及流速计算效果。结果显示,内边界法和等效过流糙率修正法能如实反映过流阻水建筑物的过流和周围区域的流场特征,等效过流地形修正法因局部地形变化,模拟的流速和水位发生突变,误差相对较大。     

滴灌条件下土壤渗流数值模拟研究

基于弹性不稳定渗流过程的基本特征,考虑了土壤及水的压缩性影响,建立了单点源滴灌条件下渗流微分方程,根据数值计算方法可以模拟不同灌溉时间及滴头流量条件下土壤水头分布和润湿锋距离。计算结果表明:随着滴头流量的增大和灌溉时间的延长,土壤压降漏斗前缘不断向外扩展;在相同的滴头流量条件下,润湿锋距离增加的幅度随着灌溉时间的延长而减小。     

投影追踪回归法在月径流长期预报中的应用

结合长期水文预报的特点,将投影追踪回归（Projection Pursuit Regression,缩写为PPR）分析方法应用于月充长期预报研究,探讨水文气象数据分析,为长期水文预报提供新的有效途径,此外,解决一些线性回归方法难以解决的问题。     

基于航班计划的空域交通流量实时预测模型

空中交通流量预测是空中交通管理的基础,实时的空中流量预测能够有效地保证空中交通有序顺畅的运行,对保证飞行安全和解决空中交通拥挤、减少航班延误有很大的帮助。为了准确预测空域内实时的交通流量,本文首先建立了空域内单航路有N个转弯点情况下的实时流量预测模型,然后将模型推广到了空域内有任意条航路的情况,最后进行了算例仿真。仿真结果证实了文中所建模型能够很好对空域内的实时流量进行预测,模型是可行和有效的。     

底泥-上覆水界面污染物释放机制的数值模拟

当外源污染受到控制后, 河流与湖泊底泥中的污染物可能会引起上覆水的再次污染. 在上覆水流动不致底泥起动悬浮的条件下, 数值模拟了底泥中污染物在底泥-上覆水界面向上覆水释放的机制. 采用k-ε模型计算了上覆水的湍流流动, 并采用 Darcy 定律描述了多孔介质中的渗流, 这里底泥被看成是各向同性均匀多孔介质; 耦合计算了上覆水和底泥中孔隙水的定常流动, 并基于流场计算结果, 数值计算了非定常溶质迁移扩散过程; 数值研究了平整底泥-上覆水界面以及底泥-上覆水界面为周期性三角状时, 污染物由底泥向上覆水释放的规律. 研究结果表明, 底泥中孔隙水与上覆水的交换是决定底泥中污染物向上覆水释放量的重要因素.     

自适应卡尔曼滤波在供水管网爆管预警的应用

根据Supervisory Control and Data Acquisition （SCADA）系统异常监测值能及时预警供水管网爆管,但由于用水周期变化、随机波动及监测误差,导致实际中很难预警较小爆管。针对该难题,开展了基于自适应卡尔曼滤波的供水管网爆管信号识别研究,提出将历史监测数据按用水周期分解,采用自适应卡尔曼滤波结合平均低通滤波对管网供水量进行实时估计,根据监测值与估计值的差,预警爆管、估算爆管流量。分别采用仿真数据与实测数据验证所提出方法,结果表明,所提出方法可用于实际供水管网爆管预警;对所采用实测数据,爆管预警精度约为最大时水量的9%;此外,实际爆管预警精度主要取决于用水量本身的随机波动,同时与监测数据采样频率相关。     

计算隧道排水量及衬砌外水压力的一种简化方法

针对山区高水位隧道建立了研究隧道排水量及衬砌外水压力的简化模型,经过理论推导得出隧道排水量以及衬砌、注浆加固圈外水压力的解析公式,并将其应用于圆梁山隧道涌水量预测及排水量与衬砌水压关系研究.研究结果表明,随着隧道排水量的增加,衬砌水压减小,只有在考虑衬砌的排水性能即采取排水措施时才能发挥注浆加固圈对渗透水压的衰减作用,所得结论对于山区高水位隧道设计具有一定指导作用.