浅埋煤层工作面涌水量精准预测与排水系统优化

锦界煤矿位于陕西榆林，开采的是31号浅埋煤层，平均倾角极小，埋深约为90-120米。其独特的地质条件使得开采过程中面临的主要挑战是由于岩层薄且松散，开采时容易触发地表水裂隙，导致风化基岩和第四系上更新统萨拉乌苏组潜水含水层的水快速涌入。这些水源构成矿井涌水的主要来源。 针对矿井涌水量预测的关键问题，研究者发现回采工作面（包括准备面疏放水）和采空区的涌水量占据了矿井总涌水量的95%以上。因此，对这两个部分的水量预测显得尤为重要。通过分析大量的钻孔流量实测数据，研究人员成功揭示了钻孔流量随时间衰减的特性，并建立了相应的计算公式。这项工作使得矿井涌水量的预测变得更加精确和快速。 对于实际应用，研究者将预测方法应用于工作面排水系统的优化。原有的中央水泵房集中排水方式在产量增长和区域开采扩展后显得效率低下，主要问题包括涌水量预测过于保守、管路利用效率不高以及清污分离不彻底等。为此，研究者提出了一种分区关联排水技术，它根据工作面的实际涌水量动态调整排水系统，显著提高了排水系统的运行效率，从而避免了局部或整体的水灾风险，保障了矿井的安全和生产效率。 这项研究不仅解决了浅埋煤层复杂水文地质条件下的涌水量预测难题，还为类似矿井的排水系统设计提供了实用的优化策略，具有重要的工程实践意义和经济效益。通过实证验证，该优化方法在减少水灾风险、提升生产效率方面表现出色，为煤炭行业的安全生产提供了有力支持。