GIS支持下的礦井防治水研究

許江濤

（河南工業和信息化職業學院，河南　焦作　454000）

GIS支持下的礦井防治水研究

許江濤

（河南工業和信息化職業學院，河南焦作454000）

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

關鍵詞：礦井；防治水；地理信息系統；超圖軟件

1　引言

地理信息系統（Geographic Information System簡稱GIS）是由計算機硬件和軟件組成的一種重要的空間信息系統，通過空間數據和屬性數據的采集、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。地理信息系統作為一個新興產業正在各行各業中得到應用。借助地理信息系統軟件可以實現礦井水文地質信息的科學管理和充分利用，為礦井防治水提供服務，進而為礦井安全生產提供有力保障。

根據該區域水文地質條件和數學模型，結合實際情況，我選用Dot Net作為開發平臺和地理信息系統軟件（超圖軟件）組件式開發，編制了地下水數值模擬程序，建立了符合某井田地下水含水層系統的滲流數值模型，預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

經過地下水數學模型識別和相關參數調整后的礦井防治水軟件在某井田現場進行了現場應用，經受了實踐測試。操作流程簡述如下。

（1）數據導入：將礦井相關圖件利用超圖軟件數字化后保存或者通過其它格式文件導入超圖軟件后保存。

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

（2）網格剖分：在用戶指定要剖分的研究區邊界后，系統自動完成對研究區域的三角形剖分，軟件實現三角形剖分流程為：指定計算區域→三角網剖分→求解數學模型。

（3）數值模擬：選擇“數值模擬”菜單下的“繪制水頭等值線”命令，系統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域，水頭值越大（即水頭越高）該區突水危險性越大，反之越小越安全。結合水頭線圖和井田地質條件，判斷出突水危險性區域，對危險性區域應引起礦井安全技術人員高度密切關注。

（4）防治水措施：因研究區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。

結合水頭線圖和井田地質條件，判斷出有較大突水危險性的區域。由于危險區域水壓比較大（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（m/d）；

L——含水層的厚度。多井聯合疏水示意圖見圖3。

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

3　結語

地下水數值模擬軟件在某井田現場測試后，通過求解地下水系統數學模型，繪制了井田水頭等值線。結合水頭等值線圖和某井田地質條件，判斷出有較大突水危險性的危險區域，危險區域應引起礦井安全技術人員注意，最后利用疏水方法降低危險區的水頭，并將疏水降壓的預期結果圖形顯示，對礦井防治水工作提供了參考。

參考文獻：

[1]許江濤.地下水數值模擬及其三維可視化技術的研究與應用 [D].河南理工大學,2009

[2]郭波,宋鐵成,劉曉飛,等.于疏水降壓技術的應用討論[J].科技風,2010（18）

[3]鄧寅生,王煥忠,文廣超,等.煤礦水害防治信息化[M].北京：煤炭工業出版社,2011（04）.

[5]徐瑞英.疏水降壓防治礦井水害技術概述[J].科技創新與應用,2012（26）.

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

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