第11期 赵怡晴等：地下矿水灾场一体化构模及可视化仿真技术 ·1441· 导和控制“预演”和“回放”矿井生产过程中事故的 潜在状态、发生、发展及应对过程，验证了地下矿水 灾场一体化模型及其可视化技术的可行性.进一步 研究将从水灾危险源预测、预测点突水预测和突水 可视化整体进行研究，构建从水灾预测直到水灾发 生后的后果的集成一体化仿真模型，为便于安全技 术人员从多个角度去观测、模拟、分析和对比突水发 生的多种场景和可能后果，洞察事故的潜在状态、发 生原因、发展过程及制定应急处置方案，提供决策 支持. 图4某时刻突水发生后水流向下漫延局部可视化 参考文献 Fig.4 Visual simulation of the underground mine for the inrush process [1]Zhang JC,Shen B H.Coal mining under aquifers in China:a case study.Int J Rock Mech Min Sci,2004,41(4):629 表示影响范围.为了与水流下向漫延过程区分，对 2]Zhang X L,Zhang ZX,Peng S P.Application of the second theo- 水流下向漫延过程的影响范围采用浅蓝表示，水位 ry of quantification in identifying gushing water sources of coal 上向升涨过程的影响范围采用蓝色表示.图5为某 mines.J China Univ Min Technol,2003,32(3):251 时刻突水发生后的水位升涨局部可视化图. (张许良，张子戌，彭苏萍.数量化理论在矿井突（涌）水水源 判别中的应用.中国矿业大学学报，2003,32(3)：251) B] Gammons C H,Poulson S R,Pellicori DA,et al.The hydrogen and oxygen isotopic composition of precipitation,evaporated mine water,and river water in Montana,USA.J Hydrol,2006,328 (1/2):319 4] Wei W X,Lu X M,Shi L Q.Identification method of multi-water source of mine water inrush.J China Coal Soc,2010,35(5): 811 (卫文学，卢新明，施龙青.矿井出水点多水源判别方法.煤 炭学报，2010,35(5)：811) 5] Qian JZ,Pan J,Zhao W D,et al.The discrimination model based on SVM of inrushed water sources in the coal mining on the level of B8 C13.Syst Eng Theory Pract,2011,31(12)2425 (钱家忠，潘婧，赵卫东，等.基于SVM的潘三矿B8组与 图5某时刻突水发生后的水位升涨局部可视化 C13组煤开采中突水水源判别模型.系统工程理论与实践， Fig.5 Visual simulation of the underground mine for the submerging 2011,31(12):2425) process 6 Wang JA,Park H D.Fluid permeability of sedimentary rocks in a complete stress-strain process.Eng Geol,2002,63(3/4):291 5结论 Wu Q.Zhu B,Li J M,et al.Numerical simulation of lagging wa- ter-inrush mechanism of rock roadways near fault zone.J China 针对地下矿突水过程，以矿山复合场理论为基 Univ Min Technol,2008,37(6):780 础，对地下矿水灾场进行一体化构模，包括对其属性 (武强，朱斌，李建民，等.断裂带煤矿井巷滞后突水机理数 值模拟.中国矿业大学学报，2008,37(6)：780) 进行表征和构模，提出了水灾场中的各个属性，包括 [8]Li C F,Wang Z Y,Li Y P.Numerical simulation of water inrush 空间形态、工程属性、地质属性、状态属性和时序属 law in coal seam floor with cracks and its application to engineering 性的仿真方法，提出了各模型的可视化技术，在此基 practice.Rock Soil Mech,2003,24(Suppl 2):112 础上建立了突水仿真的步骤.最后通过应用于某典 (吕春峰，王芝银，李云鹏.含裂隙煤层底板突水规律的数值 型矿山，能够系统、迅捷且有效地以图形、图像等丰 模拟与工程应用.岩土力学，2003,24（增刊2）：112) 9] 富的可视化方式在计算机屏幕上模拟井下某处发生 Zhu W C,Wei C H,Zhang F Z,et al.Investigation of water in- rush from karst subsidence column by using a coupled hydrome- 突水后水流下向漫延和上向升涨过程，同时还能够 chanical model.Chin J Underground Space Eng,2009,5(5): 以交互操作的方式对事故的发生及发展过程进行引 928第 11 期 赵怡晴等: 地下矿水灾场一体化构模及可视化仿真技术 图 4 某时刻突水发生后水流向下漫延局部可视化 Fig． 4 Visual simulation of the underground mine for the inrush process 表示影响范围． 为了与水流下向漫延过程区分，对 水流下向漫延过程的影响范围采用浅蓝表示，水位 上向升涨过程的影响范围采用蓝色表示． 图 5 为某 时刻突水发生后的水位升涨局部可视化图． 图 5 某时刻突水发生后的水位升涨局部可视化 Fig． 5 Visual simulation of the underground mine for the submerging process 5 结论 针对地下矿突水过程，以矿山复合场理论为基 础，对地下矿水灾场进行一体化构模，包括对其属性 进行表征和构模，提出了水灾场中的各个属性，包括 空间形态、工程属性、地质属性、状态属性和时序属 性的仿真方法，提出了各模型的可视化技术，在此基 础上建立了突水仿真的步骤． 最后通过应用于某典 型矿山，能够系统、迅捷且有效地以图形、图像等丰 富的可视化方式在计算机屏幕上模拟井下某处发生 突水后水流下向漫延和上向升涨过程，同时还能够 以交互操作的方式对事故的发生及发展过程进行引 导和控制，“预演”和“回放”矿井生产过程中事故的 潜在状态、发生、发展及应对过程，验证了地下矿水 灾场一体化模型及其可视化技术的可行性． 进一步 研究将从水灾危险源预测、预测点突水预测和突水 可视化整体进行研究，构建从水灾预测直到水灾发 生后的后果的集成一体化仿真模型，为便于安全技 术人员从多个角度去观测、模拟、分析和对比突水发 生的多种场景和可能后果，洞察事故的潜在状态、发 生原因、发展过程及制定应急处置方案，提供决策 支持． 参 考 文 献 ［1］ Zhang J C，Shen B H． Coal mining under aquifers in China: a case study． Int J Ｒock Mech Min Sci，2004，41( 4) : 629 ［2］ Zhang X L，Zhang Z X，Peng S P． Application of the second theo￾ry of quantification in identifying gushing water sources of coal mines． J China Univ Min Technol，2003，32( 3) : 251 ( 张许良，张子戌，彭苏萍． 数量化理论在矿井突( 涌) 水水源 判别中的应用． 中国矿业大学学报，2003，32( 3) : 251) ［3］ Gammons C H，Poulson S Ｒ，Pellicori D A，et al． The hydrogen and oxygen isotopic composition of precipitation，evaporated mine water，and river water in Montana，USA． J Hydrol，2006，328 ( 1 /2) : 319 ［4］ Wei W X，Lu X M，Shi L Q． Identification method of multi-water source of mine water inrush． J China Coal Soc，2010，35 ( 5) : 811 ( 卫文学，卢新明，施龙青． 矿井出水点多水源判别方法． 煤 炭学报，2010，35( 5) : 811) ［5］ Qian J Z，Pan J，Zhao W D，et al． The discrimination model based on SVM of inrushed water sources in the coal mining on the level of B8 ＆ C13． Syst Eng Theory Pract，2011，31( 12) : 2425 ( 钱家忠，潘婧，赵卫东，等． 基于 SVM 的潘三矿 B8 组与 C13 组煤开采中突水水源判别模型． 系统工程理论与实践， 2011，31( 12) : 2425) ［6］ Wang J A，Park H D． Fluid permeability of sedimentary rocks in a complete stress-strain process． Eng Geol，2002，63( 3 /4) : 291 ［7］ Wu Q，Zhu B，Li J M，et al． Numerical simulation of lagging wa￾ter-inrush mechanism of rock roadways near fault zone． J China Univ Min Technol，2008，37( 6) : 780 ( 武强，朱斌，李建民，等． 断裂带煤矿井巷滞后突水机理数 值模拟． 中国矿业大学学报，2008，37( 6) : 780) ［8］ Lü C F，Wang Z Y，Li Y P． Numerical simulation of water inrush law in coal seam floor with cracks and its application to engineering practice． Ｒock Soil Mech，2003，24( Suppl 2) : 112 ( 吕春峰，王芝银，李云鹏． 含裂隙煤层底板突水规律的数值 模拟与工程应用． 岩土力学，2003，24( 增刊 2) : 112) ［9］ Zhu W C，Wei C H，Zhang F Z，et al． Investigation of water in￾rush from karst subsidence column by using a coupled hydrome￾chanical model． Chin J Underground Space Eng，2009，5 ( 5) : 928 · 1441 ·