不良钻孔涌水量的确定方法以及其确定装置与流程

本技术涉及煤矿，具体而言，涉及一种不良钻孔涌水量的确定方法以及其确定装置。

背景技术：

1、采煤扰动下，封闭不良钻孔诱发的矿井水害是井工煤炭资源安全开采的重要安全隐患之一。

2、随着采煤工作面开采深度增加和发挥长期煤炭主体能源的作用，上组煤开采完毕，进入下组煤开采，考虑到工作面存在的封闭不良钻孔与上组煤采空区积水，在下组煤回采过程中，钻孔会沟通上组煤采空区大量积水，造成上组煤采空区水通过钻孔涌向下组煤采动空间的突涌水事故。

3、因此，亟需一种方法，来预计上组煤采空区积水影响下采煤扰动封闭不良钻孔涌水量。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种不良钻孔涌水量的确定方法以及其确定装置，以至少解决现有技术中的难以快速且准确地预测煤矿涌水量的问题。

2、为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种不良钻孔涌水量的确定方法，不良钻孔连通上组煤层以及下组煤层，且所述上组煤层与所述下组煤层之间具有多层含水层以及多层隔水层，所述方法包括：获取所述不良钻孔所在区域的工况信息，所述工况信息包括所述不良钻孔的勘探数据信息以及所述区域的工程地质条件信息；根据所述工况信息，确定所述不良钻孔对所述上组煤层的底板破坏产生裂纹的端点位置，得到第一位置，且确定所述不良钻孔对所述下组煤层的导水裂缝带发育高度的端点位置，得到第二位置，所述第一位置为所述不良钻孔对所述上组煤层的底部破坏到达的位置，所述第二位置为所述不良钻孔对所述下组煤层的顶部破坏到达的位置；根据所述工况信息，确定所述第一位置与所述第二位置之间的各所述含水层以及各所述隔水层所在位置的水流数据，所述水流数据包括水流速度信息、水流压强信息以及水头损失信息；根据所述工况信息以及所述水流数据，确定所述不良钻孔的目标涌水量。

3、可选地，根据所述工况信息，确定所述第一位置与所述第二位置之间的各所述含水层以及各所述隔水层所在位置的水流数据，包括：获取所述第一位置的初始水流压强信息以及初始水流速度信息，所述初始水流压强信息为p＝ρgh，其中，h为所述上组煤层中水的深度，ρ为水的密度，g为重力加速度；根据所述工况信息、所述初始水流压强信息以及所述初始水流速度信息，确定所述第一位置与所述第二位置之间的所述隔水层以及所述含水层的交界面的所述水流数据，且确定所述第二位置的所述水流数据。

4、可选地，根据所述工况信息、所述初始水流压强信息以及所述初始水流速度信息，确定所述第一位置与所述第二位置之间的所述隔水层以及所述含水层的交界面的所述水流数据，且确定所述第二位置的所述水流数据，包括：获取第一关系式、第二关系式、第三关系式以及第四关系式，所述第一关系式为所述第二关系式为所述第三关系式为所述第四关系式为其中，τ用于表征所述不良钻孔的孔壁对水流的剪切应力，z0和z1分别代表两个相邻的所述交界面所在位置的位置水头，且z0为靠近所述上组煤层的所述交界面的所述位置水头，z1为靠近所述下组煤层的所述交界面的所述位置水头，z0和z1均可以由所述交界面距离所述第一位置的距离来表示，p0为所述隔水层的靠近所述上组煤层的所述交界面的压强，p1为所述隔水层的靠近所述下组煤层的所述交界面的压强，p2为所述含水层的靠近所述下组煤层的所述交界面的压强，γw为水的重度，vo和v1分别代表两个相邻的所述交界面所在位置的水流速度，且vo为所述隔水层的靠近所述上组煤层的所述交界面的所述水流速度，v1为所述隔水层的靠近所述下组煤层的所述交界面的所述水流速度，v2为所述含水层的靠近所述下组煤层的所述交界面的所述水流速度，且vo以及v1相同，hy为水流经过所述隔水层的过程中的水头损失，hyw为水流经过所述含水层的过程中的所述水头损失，f为阻力系数，l以及l2均为两个相邻的所述交界面的距离，d为所述不良钻孔的孔径，v为所述不良钻孔中的水流速度，a为所述不良钻孔的断面面积，s为所述不良钻孔的断面周长。

5、可选地，根据所述工况信息以及所述水流数据，确定所述不良钻孔的目标涌水量，包括：获取所述水流数据中的所述第二位置的第一水流速度信息；根据所述工况信息以及所述第一水流速度信息，确定所述不良钻孔的所述目标涌水量为其中，v终为所述第一水流速度信息。

6、可选地，根据所述第一关系式、所述第二关系式、所述第三关系式、所述第四关系式、所述初始水流压强信息、所述初始水流速度信息以及所述工况信息，确定所述第一位置与所述第二位置之间的各所述含水层以及各所述隔水层所在位置的所述水流数据，包括：根据所述第一关系式、所述第二关系式、所述初始水流压强信息、所述初始水流速度信息以及所述工况信息，确定所述隔水层的靠近所述下组煤层的所述交界面的第一压强信息以及第二水流速度信息，且根据所述第二关系式以及所述初始水流速度信息确定所述隔水层的第一水头损失信息；根据所述第一关系式、所述第三关系式、所述第二水流速度信息以及所述工况信息，确定所述含水层的靠近所述下组煤层的所述交界面的第二压强信息以及第三水流速度信息，且根据所述第二水流速度信息、所述第三水流速度信息以及所述第四关系式，确定所述含水层的第二水头损失信息。

7、可选地，在根据所述第一关系式、所述第二关系式、所述第三关系式、所述第四关系式、所述初始水流压强信息、所述初始水流速度信息以及所述工况信息，确定所述第一位置与所述第二位置之间的各所述含水层以及各所述隔水层所在位置的所述水流数据之后，所述方法还包括：获取预设的第一水头降深，所述第一水头降深用于表征水位下降的预计深度；根据所述工况信息、多个所述第一水头损失信息、多个所述第二水头损失信息、所述第二位置的所述第一压强信息以及所述第二位置的所述第二水流速度信息，确定所述第一位置与所述第二位置之间的第二水头降深为其中，v5为所述不良钻孔的出口处的水流速度，p5为所述不良钻孔的出口处的水流压强，所述第二水头降深用于表征水位下降的理论深度；在所述第一水头降深与所述第二水头降深的差值小于预定值的情况下，确定所述目标涌水量符合预定要求。

8、可选地，根据所述工况信息，确定所述不良钻孔对所述上组煤层的底板破坏产生裂纹的端点位置，得到第一位置，且确定所述不良钻孔对所述下组煤层的导水裂缝带发育高度的端点位置，得到第二位置，包括：获取预定模型，所述预定模型是使用多组预定数据通过机器学习训练出的，每组所述预定数据均包括历史工况信息以及对应的第一历史位置以及第二历史位置；将所述工况信息输入所述预定模型，得到所述不良钻孔对应的所述第一位置以及所述第二位置。

9、可选地，所述不良钻孔的所述勘探数据信息包括所述不良钻孔的柱状图信息以及孔径信息，所述工程地质条件信息至少包括所述不良钻孔、所述上组煤层、所述含水层、所述隔水层以及所述下组煤层的空间位置信息、厚度信息以及物理力学参数信息。

10、可选地，所述上组煤层与所述下组煤层均与所述隔水层接触，所述含水层位于相邻的两层所述隔水层之间。

11、根据本技术的另一方面，还提供了一种不良钻孔涌水量的确定装置，不良钻孔连通上组煤层以及下组煤层，且所述上组煤层与所述下组煤层之间具有多层含水层以及多层隔水层，所述装置包括第一获取单元、第一确定单元、第二确定单元以及第三确定单元，其中，所述第一获取单元用于获取所述不良钻孔所在区域的工况信息，所述工况信息包括所述不良钻孔的勘探数据信息以及所述区域的工程地质条件信息；所述第一确定单元用于根据所述工况信息，确定所述不良钻孔对所述上组煤层的底板破坏产生裂纹的端点位置，得到第一位置，且确定所述不良钻孔对所述下组煤层的导水裂缝带发育高度的端点位置，得到第二位置，所述第一位置为所述不良钻孔对所述上组煤层的底部破坏到达的位置，所述第二位置为所述不良钻孔对所述下组煤层的顶部破坏到达的位置；所述第二确定单元用于根据所述工况信息，确定所述第一位置与所述第二位置之间的各所述含水层以及各所述隔水层所在位置的水流数据，所述水流数据包括水流速度信息、水流压强信息以及水头损失信息；所述第三确定单元用于根据所述工况信息以及所述水流数据，确定所述不良钻孔的目标涌水量。

12、应用本技术的技术方案，所述不良钻孔涌水量的确定方法中，首先，获取所述不良钻孔所在区域的工况信息，所述工况信息包括所述不良钻孔的勘探数据信息以及所述区域的工程地质条件信息；然后，根据所述工况信息，确定所述不良钻孔对所述上组煤层的底板破坏产生裂纹的端点位置，得到第一位置，且确定所述不良钻孔对所述下组煤层的导水裂缝带发育高度的端点位置，得到第二位置，所述第一位置为所述不良钻孔对所述上组煤层的底部破坏到达的位置，所述第二位置为所述不良钻孔对所述下组煤层的顶部破坏到达的位置；之后，根据所述工况信息，确定所述第一位置与所述第二位置之间的各所述含水层以及各所述隔水层所在位置的水流数据，所述水流数据包括水流速度信息、水流压强信息以及水头损失信息；最后，根据所述工况信息以及所述水流数据，确定所述不良钻孔的目标涌水量。相比现有技术中的难以快速且准确地预测煤矿涌水量的问题，本技术的所述不良钻孔涌水量的确定方法，通过先获取所述不良钻孔的所述工况信息，再通过所述工况信息确定所述第一位置以及所述第二位置，使得可以确定由于所述不良钻孔，导致煤层出现裂纹的位置，保证了可以准确确认水所在位置，再通过所述工况信息确定所述第一位置与所述第二位置之间的各个层级的所述水流数据，即根据所述工况信息，确定所述不良钻孔在各个断面的所述水流数据，保证了可以准确且快速的确定所述不良钻孔在各个位置的水流速度、压强以及水头损失等信息，再通过所述工况信息以及所述水流数据，确定所述不良钻孔的目标涌水量，保证了所述目标涌水量的准确性较高，解决现有技术中的难以快速且准确地预测煤矿涌水量的问题。