GIS支持下的礦井防治水研究

許江濤

（河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院，河南　焦作　454000）

GIS支持下的礦井防治水研究

許江濤

（河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院，河南焦作454000）

摘要：通過長期深入煤礦調(diào)研防治水工作，對地理信息系統(tǒng)軟件進(jìn)行二次開發(fā)，編制了防治水軟件并進(jìn)行了實地驗證和應(yīng)用，為礦井防治水工作提供了輔助決策。

關(guān)鍵詞：礦井；防治水；地理信息系統(tǒng)；超圖軟件

1　引言

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System簡稱GIS）是由計算機(jī)硬件和軟件組成的一種重要的空間信息系統(tǒng)，通過空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理、分析、建模、顯示，來為用戶提供解決方案和輔助決策。地理信息系統(tǒng)作為一個新興產(chǎn)業(yè)正在各行各業(yè)中得到應(yīng)用。借助地理信息系統(tǒng)軟件可以實現(xiàn)礦井水文地質(zhì)信息的科學(xué)管理和充分利用，為礦井防治水提供服務(wù)，進(jìn)而為礦井安全生產(chǎn)提供有力保障。

根據(jù)該區(qū)域水文地質(zhì)條件和數(shù)學(xué)模型，結(jié)合實際情況，我選用Dot Net作為開發(fā)平臺和地理信息系統(tǒng)軟件（超圖軟件）組件式開發(fā)，編制了地下水?dāng)?shù)值模擬程序，建立了符合某井田地下水含水層系統(tǒng)的滲流數(shù)值模型，預(yù)測了地下水水頭變化趨勢，為礦井防治水工作提供參考。

2　防治水軟件

經(jīng)過地下水?dāng)?shù)學(xué)模型識別和相關(guān)參數(shù)調(diào)整后的礦井防治水軟件在某井田現(xiàn)場進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，經(jīng)受了實踐測試。操作流程簡述如下。

（1）數(shù)據(jù)導(dǎo)入：將礦井相關(guān)圖件利用超圖軟件數(shù)字化后保存或者通過其它格式文件導(dǎo)入超圖軟件后保存。

礦圖常用的文件格式為CAD軟件繪制的.dwg文件。轉(zhuǎn)換流程：.dwg格式（CAD文件）→.dxf格式（CAD文件）→.sdd和.sdb格式（SuperMap文件）。導(dǎo)入數(shù)據(jù)流程：要注意的是，導(dǎo)入前要保證.dxf文件中所有圖層處于打開狀態(tài)；導(dǎo)入時分層導(dǎo)入；導(dǎo)入時數(shù)據(jù)集要保存成簡單數(shù)據(jù)集。

（2）網(wǎng)格剖分：在用戶指定要剖分的研究區(qū)邊界后，系統(tǒng)自動完成對研究區(qū)域的三角形剖分，軟件實現(xiàn)三角形剖分流程為：指定計算區(qū)域→三角網(wǎng)剖分→求解數(shù)學(xué)模型。

（3）數(shù)值模擬：選擇“數(shù)值模擬”菜單下的“繪制水頭等值線”命令，系統(tǒng)自動將求解出的水頭自動繪制成水頭等值線。由水頭等值線可以看到危險區(qū)域，水頭值越大（即水頭越高）該區(qū)突水危險性越大，反之越小越安全。結(jié)合水頭線圖和井田地質(zhì)條件，判斷出突水危險性區(qū)域，對危險性區(qū)域應(yīng)引起礦井安全技術(shù)人員高度密切關(guān)注。

（4）防治水措施：因研究區(qū)域只受頂板水或底板水危害，所以軟件中防治水措施僅采取了疏水降壓。

結(jié)合水頭線圖和井田地質(zhì)條件，判斷出有較大突水危險性的區(qū)域。由于危險區(qū)域水壓比較大（水頭非常高），為了避免礦井受水害影響，決定采用疏水降壓來保證礦井安全。疏水降壓如圖1、圖2。多井聯(lián)合疏水模型為：

式中，D1——1號疏水井的水位降深（m）；

D2——2號疏水井的水位降深（m）；

a10、a20——1號、2號井的半徑（m）；

b——兩個疏干井之間的距離（m）；

Q1——1號井的疏水量（m3/h）；

Q2——2號井的疏水量（m3/h）；

R1——1號井的影響半徑（m）；

圖1　顯示危險區(qū)域

圖3　承壓含水層中多井疏降模型

圖4　顯示疏水影響范圍-陰影部分為影響范圍

R2——2號井的影響半徑（m）；

K——含水層的滲透系數(shù)（m/d）；

L——含水層的厚度。多井聯(lián)合疏水示意圖見圖3。

（5）顯示疏水降壓影響范圍：系統(tǒng)自動選取水頭值最大的點(diǎn)作為疏降孔位置。該影響范圍是一個圓形區(qū)域，以疏降孔位置為圓心，疏水范圍為半徑，如圖4。

3　結(jié)語

地下水?dāng)?shù)值模擬軟件在某井田現(xiàn)場測試后，通過求解地下水系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，繪制了井田水頭等值線。結(jié)合水頭等值線圖和某井田地質(zhì)條件，判斷出有較大突水危險性的危險區(qū)域，危險區(qū)域應(yīng)引起礦井安全技術(shù)人員注意，最后利用疏水方法降低危險區(qū)的水頭，并將疏水降壓的預(yù)期結(jié)果圖形顯示，對礦井防治水工作提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

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[6]許江濤,林劉軍.基于SuperMap的煤礦水害防治輔助決策系統(tǒng)[J].山西建筑,2013（21）.

作者簡介：許江濤（1984—），男，碩士，助教，主要從事地質(zhì)測量的教學(xué)與科研工作。