孙东哲+徐世光+吴静

摘要： 矿井涌水量预测是保证矿井安全生产的必要工作。本文运用GMS7.1软件中的Tins、Borehole、Solid、2D-Scotter points、3D Grid和Gis模块，以滇西某矿区为例，建立三维水文地质模型， 预测该矿区涌水量的变化规律， 为矿井开采方案设计和安全生产提供理论参考。

Abstract： The prediction of mine water inflow is a necessary work to ensure the safe production of the mine. This paper uses the GMS7.1 software in Tins， Borehole， Solid， 2D-Scotter points， 3D Grid and Gis module， by taking a certain mining area as an example， a 3D hydrogeologic model is established to predict the changes of the mine water inflow， and provide theoretical reference for mine mining plan design and safety production.

关键词： GMS；矿井涌水量预测；水文地质模型

Key words： GMS；mine water inflow prediction；hydrogeological model

中图分类号：P641.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）07-0007-02

0 引言

矿井涌水量预测是保证矿井安全生产的必要工作，是矿井合理开发利用的重要指标，为采掘方案、矿井排水疏干措施的制定提供重要依据。矿井生产中常用“大井法”、“比拟法”等解析方法预测工作面的涌水量。由于矿产开发力度和深度的增加，开采环境越来越复杂，对矿井涌水量的预测提出更高的精度要求。传统方法对参数进行了大量概化，没有考虑边界条件、地层岩性等因素的影响。GMS数值模拟可以更精确地预测开采工作面的涌水量。

1 矿区概况

矿区位于云贵高原的西部边缘，横断山脉中南段，地势南高北低，西高东低，标高1570.00-2400.00m；矿区西侧分水岭地带标高为2400m。矿区位于云贵高原的西部边缘，横断山脉中南段，地势南高北低，西高东低，标高1570.00-2400.00m；矿区西侧分水岭地带标高为2400m。最高峰位于矿区南的大水河山头，标高2895m，最大相对高差达1323.00m，属强烈侵蚀切割高中山地貌区。

2 数学模型

微分方程是以渗流连续性方程、达西定律、质量守恒和能量转化定律为基础建立的地下水水头或降升满足的方程，反应地下水所服从的普遍规律。边界条件指渗流区域几何边界上的水力性质。通常分为第一类边界、第二类边界和混合边界。第一类边界是给定水头边界，如河流、水库的水位值作为边界值。第二类边界是给定流量边界，如井壁、阻水断层、地下分水岭。

3 模型运用

3.1 导入钻孔三维柱状数据

统计钻探资料，依次将地层数据导入到GMS7.1中。新生界地层零星分布，出露有古近系（E）和新近系（N）砂岩、砾岩等，第四系（Q）洪积、残坡积、冲积、冰碛的松散沉积物。区域矿化层位主要为寒武系（沙河厂组、核桃坪组）、奥陶系（老尖山组）、志留系（栗柴坝组）、二叠系和石炭系（香山组）。矿化主要产于由碎屑岩、火山岩与碳酸盐岩的岩性相变带上，多属泻湖-潮坪相的生物碎屑灰岩、泥质灰岩。将钻孔地层分为两层，依次进行编号[2]，如图1所示。

3.2 生成区域地层实体

根据钻孔分布和地层编号，建立不规则三角网，插值生成地层实体，确定地层属性。依据实际情况进行模型的修正和完善。截取地层实体切面查看特定区域的三维地层赋存情况[3]，如图2、图3所示。

3.3 建立概化模型

建立区域水文地质概化模型，创建区域地层的属性图层。图层中定义地下流场类型、边界条件、单元体划分、源汇项处理、参数识别等。河流定为第一类边界，其他模型边界定为第二类边界，流场类型为稳态。本计算区域井田长约1787.61m，宽1832.38m，垂深约329.09m，將井田地层划分为30×30×2的网格单元，对井田地层实体作网格转换，得到包含全部地层属性的三维网格[4]。

3.4 模型编译求解

完成模型的建立之后运行模型，进行差分迭代计算，获取首采区涌水量水头分布[5]。计算求得回采工作面的涌水量是50000m3/d，如图4、图5所示。

4 结论

运用GMS软件对地层进行分层，建立三维地质模型，直观反映地层富水性情况。建立区域水文地质概化模型， 创建区域地层的属性图层。定义地下流场类型、边界条件、单元体划分、源汇项处理、参数识别等分析矿井的涌水规律，获取不同回采工作面的涌水量变化。为矿井的安全生产提供合理的依据。

参考文献：

[1]范书凯，崔海明，周连碧.基于GMS的矿坑涌水量预测与环境影响分析[J].中国矿业，2015（24）.

[2]宋叶杰.GMS在矿井涌水量预测中的应用[J].煤矿开采， 2011（2）.

[3]王强.冀南某煤矿三维地质建模及其水文地质条件分析[D].石家庄经济学院，2015.

[4]刘建伟.晋华矿首采工作面涌水量预计[J].煤炭与化工，2015（6）.

[5]陈琳.基于GMS的矿井涌水量预测分析[D].辽宁师范大学，2011.