矿井地测防治水预测预报精准性的提高

矿井地测防治水预测预报精准性的提高

韩琦

国能神东哈拉沟煤矿

摘要：随着矿井开采深度和规模的不断扩大，矿井地测防治水工作面临着越来越大的挑战。准确的防治水预测预报对于保障矿井安全和高效开采具有重要意义。本文探讨了当前矿井地测防治水预测预报技术的现状、面临的主要问题及其解决方案，提出了一些提高预测精度的策略，旨在为矿井地测防治水工作提供科学依据和技术支持。

关键词：矿井地测；防治水；预测预报；精度提高

1 引言

1.1矿井地测防治水的重要性

矿井地测防治水至关重要，因为准确的防治水措施可以有效防止矿井涌水导致的事故，从而保护矿工的生命安全和矿井的正常运营。矿井开采过程中，地下水的涌入可能引发灾难性事件，如水灾或塌方，影响矿井的安全和生产效率。通过精确的地测技术和水文预测，可以预见和控制水害风险，减少对矿井环境的破坏，确保矿井的长期稳定运营[1]。

1.2当前矿井防治水面临的主要问题

当前矿井防治水面临的主要问题包括地下水涌入量难以准确预测、地质条件复杂导致防治措施效果不佳、实时监测数据不足以及预测模型的不确定性。这些问题使得防治水工作面临较大挑战，影响矿井的安全和生产效率。

1.3提供改进的技术方案和方法

（1）高精度地质勘探：采用三维地质建模和电磁勘探技术，提供更详尽的地下结构数据。

（2）实时水文监测：利用传感器网络进行动态水位和水质数据采集。

（3）先进的预测模型：应用机器学习和人工智能优化预测算法。

（4）遥感技术：结合卫星图像进行宏观水文条件分析，提升整体预测能力。

2 矿井地测防治水的基本概念

2.1矿井地测

2.1.1定义与作用

矿井地测是指对矿井内部地质条件进行系统化的测量、监测和分析过程。图2.1为正在测绘中的员工。其主要作用包括：

（1）识别地质结构：准确确定矿井的地质构造，预测潜在的地质风险。

（2）评估水文条件：监测地下水的分布和流动情况，为防治水提供依据。

（3）优化开采方案：根据地质信息制定合理的开采计划，减少安全隐患。

（4）保障矿井安全：及时发现和处理地质问题，确保矿工的生命安全和矿井的稳定运营。

图2.1 测绘中的矿山员工

2.2.2主要技术手段

矿井地测主要技术手段包括钻探与取样，以获取地下岩土样本并分析地质剖面；地质雷达，用于探测地下结构并识别裂隙和矿体；电磁勘探，通过测量地下电阻率探查矿体和水分布；地震勘探，利用地震波绘制三维地下结构模型；激光扫描，获取高精度三维空间数据以辅助地质建模；以及遥感技术，通过卫星图像和航空摄影分析矿区的地表和地下水状况，提供宏观视角[2]。

2.2防治水

2.2.1防治水的定义与分类

防治水指的是针对矿井或地下工程中的水害问题，采取的预防和治理措施，以保障安全和生产稳定。防治水可以分为防水和治水两类。防水包括加强矿井设计、布置排水系统、施工过程中采取防水措施等，以阻止地下水进入矿井。治水则涉及水患发生后的处理，如通过抽水、设置排水管道、开展水文监测和处理水质等方法，迅速控制和排除积水，确保矿井正常运营和矿工安全。有效的防治水措施有助于减轻水害风险，保障矿井的安全和经济效益。

2.2.2常见防治水方法

常见的防治水方法包括设置排水系统，如排水沟和排水井，以控制水流；利用抽水机和水泵进行地下水抽排；建设防水墙和防渗层，阻止水进入矿井；实施水文监测，实时跟踪水位变化；以及采用加固措施，如喷射混凝土，加强矿井结构的防水能力。

3 矿井地测防治水预测预报的现状

3.1预测预报技术的发展历程

矿井地测防治水预测预报技术的发展历程经历了几个阶段：最初使用简单的经验方法进行水害预测，随后引入基础的水文地质勘查技术。随着技术进步，地质雷达、电磁勘探和地震勘探等先进技术被应用，提升了预测精度。近年来，结合大数据和人工智能，建立了更加智能化的预测系统，能够实时监测和分析地下水状况，显著提高了防治水的预警能力和应对效率。

3.2传统技术的局限性

传统矿井地测防治水预测预报技术，如钻探取样和简单的水文分析，通常存在局限性。它们往往无法实时监测地下水动态，且预测精度受限于样本代表性和数据处理能力。传统方法可能忽略地下复杂水文地质条件，导致预警不及时或预测不准确。此外，依赖人工操作和经验判断也增加了误差风险。

3.3现代技术的优势与挑战

现代技术，如地质雷达、遥感技术和人工智能，在矿井地测防治水中具备实时监测、高精度预测和智能分析的优势。这些技术可以提供更详细的地下水文数据和动态分析，提升预警准确性。然而，它们也面临挑战，如高成本、数据处理复杂性和对操作人员技术水平的要求，可能限制了广泛应用和维护。

4 矿井地测防治水预测预报的精准性问题

4.1影响预测精度的因素

矿井地测防治水预测精度受多个因素影响。地质条件的复杂性、如岩石类型和断层，可能导致预测不准确。数据质量和完整性对结果有直接影响，准确的数据采集和全面的样本覆盖是关键。技术水平，如监测设备和分析算法的先进性，也决定了预测的精度

[3]。模型的假设和参数设定必须合理，否则可能引入误差。此外，环境的变化和矿井条件的动态性可能使预测结果迅速过时。操作人员的经验和技能水平同样重要，不熟练的操作可能增加预测误差。

4.2案例分析

案例一：某矿区的地下水涌入问题

背景：某矿区因地下水涌入问题导致严重生产中断。传统预测方法使用钻探取样和简单水文分析，未能准确预测地下水流动的复杂变化。

问题：预测模型未能考虑到地下断层的影响，导致实际涌水量远超预测值。数据采集范围和样本数量不足，未能全面反映地下水动态。

改进：引入地质雷达和实时监测系统，结合人工智能分析地下水动态，实现了更精确的水流预测。结果显示，新的技术可以有效提升预测精度，减少意外涌水事件。

案例二：某矿井的防治水预警系统

背景：某矿井使用传统防治水预警系统，但多次发生突发水灾，导致生产损失和安全隐患。

问题：传统系统依赖于固定参数和经验判断，未能实时反映地下水条件的变化，且数据处理能力有限，导致预警滞后和不准确。

改进：引入先进的遥感技术和实时数据分析系统，实现对矿井水文条件的动态监控。新系统通过大数据和机器学习提高了预警的准确性和响应速度，有效减少了突发水灾的风险。

5 提高矿井地测防治水预测预报精准性的策略

5.1数据采集与处理

提高矿井地测防治水预测预报精准性可以通过优化数据采集与处理实现。首先，采用多种监测技术如地质雷达、实时传感器和遥感技术，全面收集地下水动态数据。其次，增强数据处理能力，引入大数据分析和人工智能算法，以准确解析复杂的地质和水文信息。确保数据采集范围广泛且样本代表性强，同时持续更新模型参数，以提高预测的准确性和时效性。

5.2模型与算法的改进

提高矿井地测防治水预测精度可通过改进模型算法实现。首先，采用更先进的算法，如深度学习和机器学习，以提高数据分析的准确性。其次，优化模型参数，结合实时监测数据动态调整算法，增强对复杂地下水流动的适应能力。引入多变量分析，考虑多种因素的交互作用，从而减少预测误差。定期校正和验证模型，确保其在不同地质条件下保持高效和准确[4]。

5.3综合技术的应用

综合技术应用于矿井地测防治水预测包括整合多种先进技术以提升精度。结合地质雷达、遥感技术、实时监测和传感器，获取全面的地下水数据。利用大数据分析和人工智能算法处理这些数据，动态调整预测模型。通过融合不同技术的优点，如地质勘探与数据分析，实现更准确的水文预测和预警，增强防治水措施的有效性和可靠性。

5.4预警系统的建设

建设矿井防治水预警系统需要多方面的协调。首先，部署高精度传感器和实时监测设备，以持续跟踪地下水位、流量和压力等关键数据。其次，建立数据采集和传输网络，确保信息的及时更新。利用大数据和人工智能技术，对采集的数据进行深度分析，建立预警模型。预警系统应具备动态调整能力，能够根据实时数据调整预警阈值。最后，定期进行系统测试和维护，确保预警系统的准确性和可靠性，并制定应急响应计划，以应对突发水灾情况。

结论

有效的矿井地测防治水策略需综合应用先进技术和优化算法。通过整合多种监测手段、引入大数据和人工智能分析，提升数据采集与处理的精度。建立完善的预警系统，结合实时数据和动态调整模型，提高预测准确性和响应速度。综合这些措施能够显著增强矿井的防治水能力，降低安全风险，保障矿井作业的安全与稳定。

参考文献：

[1] 王强.矿井地测防治水预测预报技术分析及精准性提升对策研究[J].西部探矿工程,2024,36(04):81-83.

[2] 王亚军.提高矿井地测防治水预测预报精准性的技术创新研究[J].能源与节能,2024,(01):19  3-196.DOI:10.16643/j.cnki.14-1360/td.2024.01.049.

[3] 夏国华.矿井地测防治水预测预报精准性技术分析[J].科学技术创新,2023,(19):49-52.

[4] 李梅,毛善君,赵明军.煤矿智能地质保障系统研究进展与展望[J].煤炭科学技术,2023,51(02):334-348.DOI:10.13199/j.cnki.cst.2022-2125.