山西省煤矿区矿井水涌水量预测模型研究

摘要

矿井涌水量的预测模型主要分两方面:基于灾变的突水量预测模型和基于趋势的涌水量预测模型。国内外基于灾变的预测模型各有所长，但大多需要详细的地质、水文、气象、煤矿开采等各方面的资料，且预测模型复杂，预测精度要求高，预测模型针对性强，其主要应用于矿井突水灾害防治；基于趋势的涌水量预测模型其预测精度要求较低，预测模型适应面广，主要应用于矿井水资源化。 矿井涌水量受水文、地质、气象、开采状况等复杂影响因素的作用，各个影响因素包含许多子影响因素。这些影响因素相互作用使矿井涌水量表现出极大的随机性和偶然性，给矿井涌水量预测带来难度。矿井涌水的这种特点使灰色系统理论在其应用上具有优势。本论文即利用灰色系统理论与方法对涌水量原始数据进行处理，弱化原始数据的随机性和波动性，为预测模型的建立提供中间信息。 本文查阅了大量文献，调查收集了丰富详实的数据，对山西省矿井水及其利用现状作了全面细致的描述；对不同类型矿井水资源化的不同途径进行了有针对性的讨论；对影响矿井涌水量的各种因素作了深入全面的分析；重点对矿井水涌水量的不同预测模型作了全面详细的讨论和分析，并提出了基于涌水量变化趋势，适合矿井水资源化的涌水量预测模型。 本文在比较分析各类预测方法的基础上，建立了面向矿井涌水量趋势预测的灰色预测模型-GM(1，1)模型。该模型是利用灰色系统理论与方法建立起的动态预测模型，以C程序语言为计算平台。同其他预测模型相比该模型结构简单，计算简捷，模型适应性较强，可信度较高。 本文应用该模型对山西各矿井涌水量作了趋势预测，预测2010年山西省国有重点煤矿和地方煤矿矿井涌水量合计31438.2万m3，通过预测精度判断，在18组预测数据中，有1组预测结果“不合格”，有1组预测结果“勉强合格”，其他16组数据预测结果为“好”或“及格”。预测结果表明该模型在实现矿井水资源化的涌水量趋势预测方面具有较好的可靠性和实用性。为山西矿井水资源化的研究提供了水量方面的数据。

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第一章绪论

1.1选题背景

1.1.1全球水资源现状

1.1.2我国水资源现状

1.1.3我国煤矿区水资源现状

1.2矿井水利用现状

1.2.1国外矿井水处理利用现状

1.2.2国内矿井水处理利用现状

1.2.3课题的提出

1.3课题研究内容及意义

1.3.1研究内容及方法

1.3.2研究的意义

第二章山西省煤矿及矿井水概况

2.1山西省水资源特点

2.1.1水资源总体短缺

2.1.2地下水超采严重

2.1.3水资源分布不均

2.2山西省煤炭资源概况

2.2.1山西煤炭资源储量

2.2.2山西煤炭资源分布

2.3煤炭开采对水资源的影响

2.3.1造成的经济损失

2.3.2对生态环境的影响

2.4山西矿井水排放量及利用现状

第三章矿井涌水量综合利用途径探讨

3.1山西省矿井水利用途径

3.1.1山西矿井水水质分析

3.1.2山西省矿井水利用途径介绍

3.2矿井水利用存在的问题

第四章矿井涌水量影响因素分析

4.1矿井涌水量概念及意义

4.2矿井排水量影响因素

4.2.1水文地质条件

4.2.2地质构造特征

4.2.3煤矿开采阶段

4.2.4大气降水及地表水

4.2.5开采面积

4.2.6开采沉陷

4.2.7煤炭开采量

第五章矿井涌水量预测方法

5.1预测方法分类

5.2矿井水预测的步骤

5.3矿井涌水量预测的特点

5.4矿井涌水量预测方法介绍

5.4.1吨煤系数法

5.4.2水文地质比拟法

5.4.3神经网络法

5.4.4 Q-△H曲线方程法

5.4.5水均衡法

5.4.6解析法

5.4.7时间序列法

5.4.8数值法

5.4.9电网络模拟法

5.5预测方法的选择

第六章基于灰色理论的矿井涌水量预测模型

6.1灰色理论概述

6.2灰色模型的数学原理

6.3灰色预测模型的建立

6.4灰色理论在矿井涌水量预测的应用

6.4.1灰色理论在矿井涌水量预测的可行性

6.4.2 GM(1，1)模型C语言程序

6.4.3 GM(1，1)模型预测实例

第七章结论和建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

致 谢

攻读硕士期间发表的论文