GIS支持下的矿井防治水研究

许江涛

（河南工业和信息化职业学院，河南　焦作　454000）

GIS支持下的矿井防治水研究

许江涛

（河南工业和信息化职业学院，河南焦作454000）

摘要：通过长期深入煤矿调研防治水工作，对地理信息系统软件进行二次开发，编制了防治水软件并进行了实地验证和应用，为矿井防治水工作提供了辅助决策。

关键词：矿井；防治水；地理信息系统；超图软件

1　引言

地理信息系统（Geographic Information System简称GIS）是由计算机硬件和软件组成的一种重要的空间信息系统，通过空间数据和属性数据的采集、存储、处理、分析、建模、显示，来为用户提供解决方案和辅助决策。地理信息系统作为一个新兴产业正在各行各业中得到应用。借助地理信息系统软件可以实现矿井水文地质信息的科学管理和充分利用，为矿井防治水提供服务，进而为矿井安全生产提供有力保障。

根据该区域水文地质条件和数学模型，结合实际情况，我选用Dot Net作为开发平台和地理信息系统软件（超图软件）组件式开发，编制了地下水数值模拟程序，建立了符合某井田地下水含水层系统的渗流数值模型，预测了地下水水头变化趋势，为矿井防治水工作提供参考。

2　防治水软件

经过地下水数学模型识别和相关参数调整后的矿井防治水软件在某井田现场进行了现场应用，经受了实践测试。操作流程简述如下。

（1）数据导入：将矿井相关图件利用超图软件数字化后保存或者通过其它格式文件导入超图软件后保存。

矿图常用的文件格式为CAD软件绘制的.dwg文件。转换流程：.dwg格式（CAD文件）→.dxf格式（CAD文件）→.sdd和.sdb格式（SuperMap文件）。导入数据流程：要注意的是，导入前要保证.dxf文件中所有图层处于打开状态；导入时分层导入；导入时数据集要保存成简单数据集。

（2）网格剖分：在用户指定要剖分的研究区边界后，系统自动完成对研究区域的三角形剖分，软件实现三角形剖分流程为：指定计算区域→三角网剖分→求解数学模型。

（3）数值模拟：选择“数值模拟”菜单下的“绘制水头等值线”命令，系统自动将求解出的水头自动绘制成水头等值线。由水头等值线可以看到危险区域，水头值越大（即水头越高）该区突水危险性越大，反之越小越安全。结合水头线图和井田地质条件，判断出突水危险性区域，对危险性区域应引起矿井安全技术人员高度密切关注。

（4）防治水措施：因研究区域只受顶板水或底板水危害，所以软件中防治水措施仅采取了疏水降压。

结合水头线图和井田地质条件，判断出有较大突水危险性的区域。由于危险区域水压比较大（水头非常高），为了避免矿井受水害影响，决定采用疏水降压来保证矿井安全。疏水降压如图1、图2。多井联合疏水模型为：

式中，D1——1号疏水井的水位降深（m）；

D2——2号疏水井的水位降深（m）；

a10、a20——1号、2号井的半径（m）；

b——两个疏干井之间的距离（m）；

Q1——1号井的疏水量（m3/h）；

Q2——2号井的疏水量（m3/h）；

R1——1号井的影响半径（m）；

图1　显示危险区域

图3　承压含水层中多井疏降模型

图4　显示疏水影响范围-阴影部分为影响范围

R2——2号井的影响半径（m）；

K——含水层的渗透系数（m/d）；

L——含水层的厚度。多井联合疏水示意图见图3。

（5）显示疏水降压影响范围：系统自动选取水头值最大的点作为疏降孔位置。该影响范围是一个圆形区域，以疏降孔位置为圆心，疏水范围为半径，如图4。

3　结语

地下水数值模拟软件在某井田现场测试后，通过求解地下水系统数学模型，绘制了井田水头等值线。结合水头等值线图和某井田地质条件，判断出有较大突水危险性的危险区域，危险区域应引起矿井安全技术人员注意，最后利用疏水方法降低危险区的水头，并将疏水降压的预期结果图形显示，对矿井防治水工作提供了参考。

参考文献：

[1]许江涛.地下水数值模拟及其三维可视化技术的研究与应用 [D].河南理工大学,2009

[2]郭波,宋铁成,刘晓飞,等.于疏水降压技术的应用讨论[J].科技风,2010（18）

[3]邓寅生,王焕忠,文广超,等.煤矿水害防治信息化[M].北京：煤炭工业出版社,2011（04）.

[5]徐瑞英.疏水降压防治矿井水害技术概述[J].科技创新与应用,2012（26）.

[6]许江涛,林刘军.基于SuperMap的煤矿水害防治辅助决策系统[J].山西建筑,2013（21）.

作者简介：许江涛（1984—），男，硕士，助教，主要从事地质测量的教学与科研工作。