地下松散层内疏放水钻孔溃砂量模拟试验

本文通过室内模型试验研究地下疏放钻孔揭穿松散含水层时影响溃砂量大小的因素,试验模拟了6种不同直径的疏放水钻孔揭露4种不同粒径的含水砂层时,溃砂量与钻孔直径和砂粒径之间的关系。试验表明:砂粒径越小,最终溃砂量越大。对于同一粒径的砂来说,钻孔直径越大,溃砂的速度越快,溃砂量随时间呈直线下降;钻孔直径小于15mm时,溃砂速度比较缓,溃砂量随时间变化的曲线为抛物线。     

煤层顶板承压含水层涌水模式与疏放水钻孔优化设计

针对煤层顶板承压含水层涌水模式不清的问题,从煤层回采过程中顶板含水层涌水的时空变化特征入手,提出顶板含水层涌水量由静态储存量和动态补给量构成,认为静态储存量主要受来压步距、顶板垮落和导水裂隙(合称冒裂)影响区含水层厚度、含水层给水度控制,动态补给量主要受冒裂影响区外围含水层厚度、渗透性流场中水力梯度和过水断面面积控制;根据导水裂隙波及含水层情况,将顶板含水层涌水模式划分为井底进水的触及井涌水、井壁及井底进水的非完整井涌水和井壁进水的完整井涌水3种模式,并基于地下水渗流理论给出不同涌水模式下动态补给水量计算公式;针对以往疏放水钻孔数量多及疏放水量大的问题,以实现工作面顶板含水层静态储存量疏放后动态补给量可控为目的,提出冒裂区高度控制钻孔深度、单孔水位影响半径控制钻孔布置间距、钻孔疏放水量稳定时间控制超前疏放时间的疏放水钻孔优化设计理念,对疏放水及疏放钻孔布置进行优化,形成系统的顶板含水层水疏放体系。研究结果丰富了煤层顶板含水层涌水量计算和控制方法,对顶板水害防控具有实际的指导意义。      

井下探放水钻孔涌水量计算方法研究

从水力学中的伯努里（DanielBemouli）方程出发,考虑水流的水头损失,推导出一种井下探放水钻孔涌水量计算的新方法。结合大量的实例计算。证明该公式计算精度高,具有推广应用价值。     

基于井下放水试验的矿井疏降量预测评价

井下放水试验作为特殊的水文地质试验,克服了地面抽水试验存在的不利条件,有着十分重要的实践和理论意义。为了探查双柳煤矿太原组灰岩含水层的水文地质条件,通过两次井下放水试验取得的相关水文地质参数,控制了太灰含水层的动态流场。基于井下放水试验取得的水文地质条件信息,利用Visual MODFLOW三维数值模拟软件,建立放水试验期间反映模拟区太灰地下水分布、储存及其时空变化规律的参数模型;根据拟定的预测方案,对太灰含水层的疏降涌水量进行预测。通过本次工作,对双柳井田下一阶段进行疏干降压,减少太灰含水层对上组煤（4#煤层）开采的威胁,同时为下组煤（8＋9#煤）开采提供疏降方式和水文地质依据。     

煤矿井下精准对穿巷道疏放水孔定向成孔技术研究

针对钱营孜煤矿西三轨道上山精准对穿巷道疏放水钻孔施工距离长、精度要求高、地层断层成孔性差等技术难点,通过对大功率定向钻进装备优选、钻孔轨迹精确设计、钻孔轨迹精准控制、复合定向钻进强排渣等方面的技术研究,实现疏放水孔钻进至443 m从目标巷道预定区域精确对穿贯通,上下误差0.19 m,水平位移误差1.72 m,自2017年10月28日巷道贯通后,截止2017年12月1日总出水量3200 m3,有效保障西三轨道上山和西三回风上山的掘进安全。     

钻孔单位涌水量换算的理论与实践

单位涌水量是评价煤矿区含水层富水性强弱和划分矿井水文地质类型的重要指标之一。分析了单位涌水量换算的意义及煤矿钻孔实际抽水资料,研究了具有三次降深、二次降深及一次降深资料单位涌水量换算的方法,结合某煤矿的实际抽水资料进行了验证,计算结果符合该煤矿区含水层富水性的实际情况。     

基于FEFLOW的采区放水实验数值模拟与模型评估

采区安全开采受底板徐灰水,奥灰水威胁,确定含水层的富水性和准确的水文地质参数对于评价采区安全开采,评价徐灰水疏水降压可行性,正确预计工作面涌水量均具有重要的意义。基于有限元剖分方法的FEFLOW软件能对地下水流向进行模拟．其内置的PEST能有效地对模型的参数最优化,达到精确求参,从而增加模型的可行性和与实地水文地质条件的拟合度。     

基于水力层析法的某煤矿承压含水层叠加放水试验分析

水文地质参数是衡量含水层富水性的重要指标,其空间分布特征的准确推算,对于矿井突水灾害预报与防治具有积极意义。传统放水试验分析方法得到的是等效水文地质参数,不能准确刻画含水层的空间异质性。基于随时间变化的水头数据与水文地质参数的互相关分析,将水力层析法应用在陕西榆林柠条塔煤矿井下承压含水层叠加放水试验数据分析中,获得了研究区水文地质参数的空间分布特征。结果表明,工作面南北富水性差异大,涌水区位于强导水带上;从涌水区往北,导水系数和储水系数整体上逐渐减小;南部导水系数和储水系数均较大,属于富水异常区。研究表明,水力层析法是一种有效的非均质含水层参数识别的新技术,将井下放水视为针对含水层的刺激源,结合水头与水文地质参数的互相关分析,联合多个观测孔的水头响应数据,反演刻画研究区域的主要地质结构特征。在矿井水文地质条件分析中,预先采用水力层析法识别富水异常区域,可以有效降低突水事故风险。     

基于钻孔雷达的透明工作面构建方法

煤岩界面的高精度探测是构建智能开采三维地质模型的关键难点。提出利用煤矿井下顺层孔实施单孔反射雷达,联合多孔探测结果构建区域煤岩界面地质模型实现透明工作面的方法。对单孔雷达数据,利用巷道波同相轴斜率计算煤层雷达波速度,采用空间约束偏移成像实现煤层顶/底板反射界面精准归位。形成3种匹配实际开采的透明工作面构建模式:回采前长钻孔模式、回采中短钻孔模式和联合模式。在山西某矿31004工作面对回采中短钻孔模式进行试验性应用,基于钻孔雷达构建的工作面地质模型与原始地质模型相比,局部信息刻画更精细,顶、底界面及煤厚与实际数据误差分别小于0.57、0.54、0.30 m。结果表明:钻孔雷达能高精度探测煤厚与顶、底界面,可实现透明工作面的构建。      

基于井下定向钻孔的矿井地质异常体探查方法与应用

地质异常体是矿井灾害发生的主要隐蔽致灾因素,井下钻探工程是进行地质异常体探查、验证和治理的重要技术手段.针对常规钻孔探查距离短、精度低,且易存在探查盲区的不足,介绍了采用井下定向钻孔进行地质异常体探查的方案.总结地质异常体空间形态、岩性和钻探等识别特征,给出探查定向钻孔轨迹布设原则,得到基于定向钻孔的地质异常点和地质异...     

南洞地下河流域南部岩溶石漠化空间分布特征分析

基于2013年9月29日GF-1号WFV遥感数据对南洞地下河流域蒙自幅、个旧幅、新安幅和鸣鹫幅进行岩溶石漠化遥感解译,通过归一化植被指数（NDVI）和植被覆盖度（FVC）提取研究区域内石漠化信息,得到其空间分布规律。研究区岩溶石漠化发生率74.55%,属石漠化高发地区,其中中度石漠化最为发育,占全区石漠化的32.63%,重度石漠化最少,占17.59%。基于岩性、高程、坡向和坡度等4个影响因素与岩溶石漠化进行相关性分析,对不同因素中石漠化发生率的变化规律进行分析,结果表明南洞地下河流域南部区域岩溶石漠化在低海拔、缓坡度和纯碳酸盐岩中较为发育,在不同坡向中岩溶石漠化发育程度则较为相似。     

基于瓦斯抽采钻孔的煤矿瓦斯地质精细勘查

通过实例表明了详细查明地质构造是确保煤层瓦斯抽采均衡、避免瓦斯灾害的重要基础工作。提出了综合利用瓦斯抽采钻孔开展煤矿瓦斯地质精细勘查的主要任务、施工要求,以及采掘工作面前方隐伏断层探测和瓦斯抽采方案。隐伏断层探测方案的可行性得到了煤矿生产实践的验证。研究结果表明,综合利用瓦斯抽采钻孔对煤层顶（底）板实施连续探测,能够及时发现隐伏构造,是提高瓦斯地质勘查精度,防治瓦斯灾害的一种实用、经济和有效的技术途径。     

南洞地下河岩溶管道展布及结构特征的示踪试验解析

运用高精度的示踪试验研究了南洞地下河流域部分岩溶管道的展布状况,并对暗河管道的结构特征进行了分析。试验结果表明:一号暗河有一独立的含水系统,补给区为瓦白白一带,二号暗河主管道总体通往永宁和石洞方向,三号暗河通往城红寨方向,二号暗河和三号暗河在南洞口附近有连通,枯季时二号暗河补给三号暗河。此外,一号暗河和二号暗河分别呈老年期和壮年期地下河形态,较为畅通;三号暗河则发育较晚,出口处有较多的裂隙。最后,结合现有的资料及流域内的水文地质条件,对流域内岩溶管道的大体分布位置进行了推断,绘制了岩溶管道的展布图,以期为南洞地下河流域的岩溶水文地质调查、物探、钻探及地下水开发利用等提供理论依据。      

浅谈储层渗透率变异系数计算方法

储层的渗透率变异系数、极差、突进系数等是渗透率非均质程度的定量表征。文章探讨了渗透率变异系数的计算方法,认为:变异系数等计算方法与数据分布类型有关,变异系数等参数的计算需根据数据分布特征来选取适合的方法。劳伦兹系数与数据分布类型无关;劳伦兹系数是有界的,分布于0～1之间。尤其是在对数正态分布条件下,劳伦兹曲线、基尼系数完全由标准差σ决定,劳伦兹曲线、基尼系数以及σ这三者间存在着一一对应关系。劳伦兹系数可以用于储层非均质性定量评价。     

黄河中游鄂尔多斯高原内流区与闭流区的形成机理—基于水循环的分析

在分析鄂尔多斯高原地表水、地下水与黄河流域水资源转化关系的基础上,依据地下水流系统的理论与方法,对内流区与闭流区的形成机理进行了研究,对内流区与闭流区的分布范围进行了重新界定。结果表明,在鄂尔多斯高原可划分为2个内流区和4个闭流区：内流区内虽然地表水与黄河及其支流无直接的水力联系,但地下水与黄河及其支流存在着密切的水力联系,应将其划入黄河流域;闭流区内无论地表水还是地下水,与黄河及其支流均无水力联系,不属于黄河流域;闭流区总面积为32451.4km2,与1977年《黄河流域特征值资料》中划分的闭流区面积(42296km2)相比减少了9844.6 km2,即黄河流域集水面积在原来的基础上应增加9844.6 km2。     

基于正态分布时间函数地表动态沉陷预测研究

为了研究地表动态沉陷规律,基于正态分布时间函数,结合地表沉陷预测公式,构建了能够进行任意点任意时刻地表动态沉陷预测的函数模型,分析曲线形态系数对时间函数和计算误差的影响,讨论正态分布时间函数的时空完备性,建立了基于时间函数的地表动态下沉计算公式。以辛置煤矿五采区开采为例,利用空间曲面拟合方法求取了地表动态沉陷预测参数,并对特征点的下沉趋势进行了预测。结果表明,地表沉陷预测时曲线形态系数δ > 2为其合理取值,理论预测相对中误差不会超过±4.55%,且随着δ的增大,预测误差逐渐减小;正态分布时间函数在地表下沉、下沉速度以及加速度方面均体现了地表沉陷时空分布的完备性。基于叠加原理的空间曲面拟合求参方法能够进行预测参数的自动求取,地表特征点下沉趋势预测最大中误差为±64 mm,相对中误差为±5.7%,理论值与实测值相吻合,基于正态分布时间函数的预测模型能够体现地表动态下沉的时空分布特征。     

不同类型下边界条件对模拟灌溉农田水分渗漏的影响

以田间试验为基础,采用土壤水动力学模型,分别以自由排水、负压水头和地下水埋深三种情况作为下边界,模拟计算了灌溉农田1998年10月-2001年9月期间2 m土体的水分渗漏情况。采用地下水埋深下边界时所得到的剖面分层土壤含水量的模拟值与实测值都比较吻合,而采用自由排水和负压水头下边界时均存在不同程度的偏差。通过与定位通量法估算的水分渗漏动态及累积渗漏量做进一步比较,发现采用地下水埋深下边界时其水分渗漏的动态变化趋势与定位通量法基本一致,因此模型采用地下水埋深作为下边界比较符合当地的实际情况。     

基于原生裂隙重张试验确定围岩块体边界法向应力分布规律研究

由于地下工程处于一定水平的地应力环境中,块体边界法向应力概化的正确与否直接关系到块体的稳定性分析结果,现通过实测途径确定块体边界法向应力的研究还较少。基于大型地下厂房块体稳定性分析,通过在块体范围及邻区不同方向布置多个钻孔,首次将原生裂隙重张试验引入到块体边界法向应力的测定,对开挖后与块体主要边界产状相近的所有原生裂隙的法向应力进行了测试,成功取得了块体边界上的法向应力状态及其空间变化规律。研究结果表明：洞室开挖完成后,块体边界应力分布不均匀,但具一定规律,垂直向表现为从浅部到深部结构面的法向应力依次增大,在水平向上,随与洞室开挖面距离的增大而增大;结构面的法向应力实测值稍小于基于围岩应力的估算值,但总体一致。该成果可为确定围岩块体的边界力学状态和应力模型简化提供参考和依据。     

基于地貌计量指标分析的钱塘江流域地貌演化特征

地貌过程的定量化表达已成为构造地貌学研究中的一种趋势。基于ASTER GDEM数据,运用GIS空间分析技术,本文获得了钱塘江流域87个子流域的地貌参数,包括面积-高程积分（HI）、面积-高程积分曲线（HC）、坡度、流域不对称度（AF）、流域盆地形状指数（Bs）等。进一步结合流域内地层特征与自然地理背景,探讨了钱塘江流域地貌演化阶段以及流域内主要断裂（江山-绍兴断裂、球川-萧山断裂和马金-乌镇断裂）的相对活动性。结果表明：1）HI值在小尺度范围内主要反映岩性差异,在大的空间尺度下则可能主要与构造活动性有关;2）相对于HI指数,AF和Bs更有助于揭示构造活动性的空间差异;3）基于AF、Bs、坡度、HI等的分析,认为江山-绍兴断裂和球川-萧山断裂北段的活动性要弱于南段,而马金-乌镇断裂南、北段构造活动性差异不显著;4）多种地貌计量指标的分析结果（HI=0.217、|AF-50|=4.27、Bs=0.77）均显示钱塘江流域处于地貌演化的老年阶段。