(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111497364.1 (22)申请日 2021.12.09 (71)申请人 中煤科工集团西安研究院有限公司 地址 710077 陕西省西安市高新区锦业 一 路82号 (72)发明人 杨建　王皓　刘洋　张溪彧　 周振方　王强民　柳昭星　曹煜　 (74)专利代理 机构 西安恒泰知识产权代理事务 所 61216 专利代理师 孙雅静 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种工作面全生命周期涌水量预测方法及 系统 (57)摘要 本发明公开了一种工作面全生命周期涌水 量预测方法及系统， 包括： 步骤1： 工作面基本特 征； 步骤2： 工作面回采覆岩演化特征； 步骤3： 工 作面回采涌水量演化特征； 步骤4： 工作面全周期 涌水量预测。 本发明基于对工作面回采过程中导 水裂隙带发育特征和回采结束后顶板隔水层再 造(自愈合)特征进行研究； 对工作面回采 过程中 采空区涌水量演化特征进行研究， 确定采空区涌 水量与顶板导水裂隙带的关系， 确定采空区涌水 量与隔水层再造的关系； 对工作面回采过程中和 回采结束后的全生命周期涌水量变化规律进行 分析， 构建工作面全生命周期涌水量预测方法， 为西部矿区工作面全生命周期涌水量准确预测 提供科学依据。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 114491921 A 2022.05.13 CN 114491921 A 1.一种工作面全生命周期涌水量预测方法， 其特 征在于， 具体包括： 对工作面 回采前期、 工作面 回采中后期和工作面 回采结束后的全生命周期涌水量变化 规律进行分析， 构建工作面全生命周期涌水量预测公式： 式中， Q—工作面采空区涌水量， m3/h； 公式(1)用于工作面回采前期涌水量预测； 公式 (2)用于工作面回采中后期涌水量预测； 公式(3)用于 工作面回采结束后的涌水量预测； Hd—导水裂隙带向上发育高度， m， Hd＝αx； α —导水裂隙带与推采进尺之间的系 数； x— 表示推采进尺， m； S—工作面顶板导水裂隙带发育面积， m2； S＝xy， y—工作面宽度， m； r—导水裂 隙自愈合比率， r＝βt； β —导水裂 隙自愈合比率随时间的系数， t表示时间， 天； a1—工作面回采前期涌水量方程的斜 率； b1—工作面回采前期涌水量方程的截距； a2—工作面回采中后期涌水量方程的斜 率； b2—工作面回采中后期涌水量方程的截距； a3—工作面回采结束后涌水量方程的斜 率； b3—工作面回采结束后涌水量方程的截距。 2.根据权利要求1所述的工作面全生命周期涌水量预测方法， 其特征在于， 还包括： 步 骤1： 工作面基本特征； 对煤矿井下待采工作面基本参数进 行搜集， 确定工作面面宽 y， 单位： m； 步骤2： 工作面回采覆岩演化特征； 对工作面 回采过程中覆岩破坏引起的导水裂隙带发 育特征进行研究， 确定导水裂隙带发育高度Hd， 单位， m； 步骤3： 工作面涌水量演化特征； 对工作面回采过程中采空区涌水量Q演化特征进行研 究， 确定采空区涌 水量与顶板导水裂隙带 的关系； 对工作面回采结束后采空区涌 水量演化 特征进行研究， 确定采空区涌水量与隔水层再造的关系， 即导水裂隙自愈合比率r。 3.根据权利要求2所述的工作面全生命周期涌水量预测方法， 其特征在于， 所述的步骤 2中， 导水裂隙带的高度确定结合 导水裂隙带实测高度和采空区涌水量变化综合判断得到 。 4.根据权利要求3所述的工作面全生命周期涌水量预测方法， 其特征在于， 所述的导水 裂隙带实测高度的测量主要在推采过程中施工导水裂隙带观测孔， 对导水裂隙带的高度进 行测量； 采空区涌水量主 要采取井下实际观测统计的方式得到 。 5.一种工作面全生命周期涌水量预测系统， 其特 征在于， 具体包括： 工作面全生命周期涌水量预测模块： 式中， Q—工作面采空区涌水量， m3/h； 公式(1)用于工作面回采前期涌水量预测； 公式 (2)用于工作面回采中后期涌水量预测； 公式(3)用于 工作面回采结束后的涌水量预测； Hd—导水裂隙带向上发育高度， m， Hd＝αx； α —导水裂隙带与推采进尺之间的系 数； x—权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114491921 A 2表示推采进尺， m； S—工作面顶板导水裂隙带发育面积， m2； S＝xy， y—工作面宽度， m； r—导水裂 隙自愈合比率， r＝βt； β —导水裂 隙自愈合比率随时间的系数， t表示时间， 天； a1—工作面回采前期涌水量方程的斜 率； b1—工作面回采前期涌水量方程的截距； a2—工作面回采中后期涌水量方程的斜 率； b2—工作面回采中后期涌水量方程的截距； a3—工作面回采结束后涌水量方程的斜 率； b3—工作面回采结束后涌水量方程的截距。 6.根据权利要求5所述的工作面全生命周期涌水量预测系统， 其特 征在于， 还 包括： 工作面基本特征获取模块： 对煤矿井下待采工作面基本参数进行搜集， 确定工作面面 宽y， 单位： m； 工作面回采覆岩演化特征获取模块： 对工作面 回采过程中覆岩破坏引起的导水裂隙带 发育特征进行研究， 确定导水裂隙带发育高度Hd， 单位， m； 工作面涌水量演化特征获取模块： 对工作面回采过程中采空区涌水量Q演化特征进行 研究， 确定采空区涌 水量与顶板导水裂隙带 的关系； 对工作面回采结束后采空区涌 水量演 化特征进行研究， 确定采空区涌水量与隔水层再造的关系， 即导水裂隙自愈合比率r。 7.根据权利要求6所述的工作面全生命周期涌水量预测系统， 其特征在于， 所述的工作 面回采覆岩演化特征获取模块中， 导水裂隙带的高度确定结合导水裂隙带实测高度和采空 区涌水量变化综合判断得到 。 8.根据权利要求7所述的工作面全生命周期涌水量预测系统， 其特征在于， 所述的导水 裂隙带实测高度的测量主要在推采过程中施工导水裂隙带观测孔， 对导水裂隙带的高度进 行测量； 采空区涌水量主 要采取井下实际观测统计的方式得到 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114491921 A 3