上社煤矿9^#煤层底板突水危险性评价与应用

为防止9#煤层底板含水层发生突水,进行底板山西组碎屑岩裂隙含水层突水危险性的评价。通过分析基于GIS的AHP型脆性指数法理论,结合煤层底板特征确定影响突水的主控因素,绘制出各项影响因素的专题图,进一步通过建立评价模型、数据处理分析和评价结果分区,得出井田范围内9#煤层各区域底板突水危险性。结果表明:山西组碎屑岩裂隙含水层脆性和较脆弱区域主要分布在井田北部,过渡区域主要分布在井田东部和中部偏北,其余区域为较安全区和相对安全区。     

煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅳ:基于GIS的AHP型脆弱性指数法应用

为解决煤层底板突水预测预报评价难题,在煤层底板突水主控指标体系和脆弱性指数法提出的基础上,以开滦东欢坨矿北部采区煤层底板突水为研究对象,应用新提出的基于GIS的ANN型脆弱性指数法,在详细分析矿区水文地质条件和底板突水规律基础上,确定了6个影响煤层底板突水的主控因素;应用GIS强大的数据管理和空间分析功能,建立了煤层底板突水6个主控因素的子专题图和复合叠加图;应用AHP方法确定了各主控因素在突水过程中的权重贡献,建立了基于GIS的AHP型煤层底板突水脆弱性评价模型.根据计算所得的突水脆弱性指数统计直方图,分析确定了底板突水脆弱性分区阈值,最终提出煤层底板突水脆弱性区划方案.     

红砖煤矿主采煤层顶底板突水危险性分析

根据红砖煤矿水文地质条件,推测井田内长兴组为中等岩溶含水层,茅口组为强含水层。采用顶板垮落带与导水断裂带高度计算法,分析了开采C1煤层时顶板突水危险性,同时采用底板安全隔水层厚度及突水系数法,分析了开采C10煤层时底板突水危险性。结果表明,在井田范围内C1煤层采掘作业时,顶板长兴组含水层对C1煤层有突水威胁;开采C10煤层时,由于受底板峨眉山玄武岩的隔水作用,在正常地段各煤层+800 m标高以上带压采掘作业茅口组强含水层对矿井没有突水威胁。另外,由于矿区范围内F3、F4、F8断层作用,上盘各煤层与茅口组地层间距拉近,导致在断层附近各煤层采掘作业时有突水危险。     

泊里矿煤层底板突水危险性分析与防治措施研究

泊里矿煤层受到底部灰岩岩溶高承压水的突水威胁日趋严重,采用传统的突水系数法评价煤层底板奥灰突水危险性已不能作为矿井安全生产的依据。本文对煤层底板奥灰含水层带压情况进行了分析,通过对煤层底板突水机理及突水危险性分析研究,提出了煤层底板奥灰突水的防治措施及建议,为泊里矿煤层的安全开采提供了技术支持和科学依据。     

煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅳ:基于GIS的AHP型脆弱性指数法应用

为解决煤层底板突水预测预报评价难题, 在煤层底板突水主控指标体系和脆弱性指数法提出的基础上,以开滦东欢坨矿北部采区煤层底板突水为研究对象,应用新提出的基于GIS的 ANN型脆弱性指数法,在详细分析矿区水文地质条件和底板突水规律基础上,确定了6个影响煤层底板突水的主控因素;应用GIS强大的数据管理和空间分析功能,建立了煤层底板突水6个主控因素的子专题图和复合叠加图;应用AHP方法确定了各主控因素在突水过程中的权重贡献,建立了基于GIS的AHP型煤层底板突水脆弱性评价模型.根据计算所得的突水脆弱性指数统计直方图,分析确定了底板突水脆弱性分区阈值,最终提出煤层底板突水脆弱性区划方案.     

多模型融合评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性

在我国华北型石炭—二叠系煤田中,煤层底板灰岩岩溶突水现象尤为突出。为准确地评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性,防治煤矿水害事故,实现承压水体上煤层安全开采。基于未知测度-集对分析理论,选用含水层厚度、单位涌水量、充水含水层渗透性、水压、断层影响因子、含水层厚度、含水层岩性组合特征以及底板破坏深度8个指标评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性。采用有序二元比较量化法和区间数模糊决策矩阵EA-TOPSIS排序模型分别确定煤层底板灰岩岩溶突水主控因素权重。在此基础之上,基于冲突证据理论将二者进行耦合,得到煤层底板灰岩岩溶突水主控因素组合权重,保证了对动态模型指标相对重要性的有效评价。基于未知测度-集对分析理论,构建单指标直线型未知测度函数及非直线型未知测度函数,并以新汶煤田煤层开采为例,将30个监测点处实测的8个指标值代入,建立多指标综合测度矩阵。引入"置信度"评价准则判定样本数据X_i所属的危险性等级。并通过集对分析,进一步表征新汶煤田煤层开采过程中煤层底板灰岩岩溶突水风险总体态势。研究表明,评价结果与矿山实际情况相吻合。在此基础之上,依据搜集的大量华北煤矿突水案例,以其中典型的15个为例,将建立的模型推广到整个华北煤田底板突水危险性的评价。通过与矿井实际突水情况对比可以发现,模型确定的矿井突水危险性等级与实际相吻合,表明该模型对于评价整个华北煤田底板灰岩岩溶突水危险性具有一定的适宜性。     

用脆弱性指数法评价屯兰矿8号煤奥灰突水

以有效隔水层等效厚度、隔水关键层有效厚度、断层和褶皱密度、断层规模指数、断层交点和端点分布、陷落柱、峰峰组水压、峰峰组富水性和矿压破坏带深度等九个因素为主控因素,运用脆弱性指数法对屯兰矿8号煤底板奥灰突水性进行了评价,将屯兰矿8号煤底板奥灰突水划分为五个区域,即煤层底板突水脆弱区、煤层底板突水较脆弱区、煤层底板突水过渡区、煤层底板突水较安全区和煤层底板突水相对安全区。     

煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅲ——基于GIS的ANN型脆弱性指数法应用

为解决我国煤矿区普遍面临的煤层底板突水评价难题,在煤层底板突水主控指标体系和脆弱性指数法提出的基础上,以邢台章村煤矿三井的9煤层开采为例,通过将新提出的基于GIS的ANN型脆弱性指数法与传统的突水系数法的评价结果进行详细对比和拟合分析,证明脆弱性指数法在煤层底板突水脆弱性评价的许多方面具有明显的优势,妥善地解决了脆弱性指数法在生产实际应用中的问题.     

晋城成庄井田煤层气直井开发后煤层底板突水危险性评价

以晋城矿区成庄井田为依托,分析煤层气开发后煤层底板岩石破裂压力、地应力、煤层底板含水层水压和隔水层有效厚度等条件,建立了煤层气开发后煤层底板突水危险性评价理论与方法,揭示煤层气直井开发对煤炭开采底板突水影响机制。研究结果表明:煤层气井煤层底板完井深度和采动矿压与承压水的水压使煤层底板隔水层形成贯通的破裂,如果隔水层中的最小水平主应力大于承压水的水压,从应力方面,就不会发生突水,如果相反,就会发生突水;煤层气井煤层底板完井深度和采动矿压与承压水的水压未能使底板隔水层形成贯通的破裂,开采煤层承受的水压与煤层到主要含水层间有效隔水层厚度之比,决定了煤层底板突水危险性。根据煤层底板隔水层岩石破裂压力、水压和水压与隔水层厚度比值等关键参数,将煤层底板突水危险性划分为安全(Ⅰ)、中等安全(II)、安全性差或有危险(III)和安全性极差或极有危险(Ⅳ)4类。成庄井田太原组15号煤层距奥灰含水层间距小,且变化大,煤层气垂直井开发后煤炭开采受奥灰水威胁。如果9号煤层气完井深度与煤炭开采底板破坏深度15 m相同计算,煤层底板突水危险性主要为中等安全,仅在深部存在突水危险性;煤层气开发后3号煤层开采过程中不会发生底板突水。     

煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅱ——脆弱性指数法

为解决煤层底板突水预测预报评价的难题,在煤层底板突水主控指标体系建立的基础上,应用多源信息集成理论,论述了地理信息系统与人工神经网络法或证据权法或Logistic回归法或层次分析法的耦合方法的基本原理、过程和工作程序,提出了煤层底板突水预测预报评价的脆弱性指数法.     

煤层底板突水脆弱性评价的GIS与ANN耦合技术

以鹤壁十矿矿区为例,在分析其自然地理、区域构造、区域水文地质条件、矿井突水灾害条件的基础上,根据研究区的水压、断裂构造、隔水层（厚度、岩性组合、矿压）、岩溶发育以及第三系底部黏土隔水层等控制煤层底板突水脆弱性因素在空间区域上的变异特征,以地理信息系统（GIS）的空间数据统计、分析功能为操作平台,建立各控制因素的子专题层图;针对现有底板突水预测模型的不足,应用非线性的人工神经网络（ANN）技术确定了各主控因素的权重系数;在此基础上,应用GIS与ANN耦合技术,经过模型识别,建立了煤层底板突水脆弱性分区评价模型;根据模型计算的研究区各结点底板突水脆弱性指数的累计频数统计直方图,确定出各分区的阈值,并对底板突水脆弱性指数的各主控因素进行了灵敏度分析.     

煤层底板突水脆弱性预测评价系统设计与实现

为了提高煤层底板突水预测评价信息系统的准确性与普遍适用性,在系统分析煤层底板突水主控因素指标体系及煤层底板突水预测方法的基础上,结合GIS与数据库技术,对煤层底板水文地质数据管理、主控因素专题图制图表达、AHP层次分析法、基于常权理论的煤层底板突水脆弱性评价模型、基于局部变权理论的煤层底板突水脆弱性评价模型及突水系数法评价等问题进行深入的研究,最终实现了基于GIS的煤层底板突水脆弱性预测评价信息系统的设计与研发,为煤层底板突水预测分析提供技术支持,进一步为煤矿安全生产部门针对煤层底板突水防治提供决策依据。     

基于多源信息融合底板突水主控因素的定量化评价

由于不同矿区地质复杂程度、采矿条件的差异性,从而决定了底板突水主控因素的不同。以蔚州矿区及单侯矿井地质采矿条件为背景,在研究蔚州矿区突水时空特征的前提下,重点分析矿区突水资料与岩溶含水层的分布规律、富水特性的空间位置关系,定性确定蔚州矿区突水的主控因素。并以单侯矿井为例,采用多源信息融合技术定量评价单侯矿井突水主控因素。研究结果表明:蔚州矿区突水的主控因素为岩溶发育程度、隔水层厚度及其岩性组合、含水层的水压及富水性、断层的规模。而对于单侯矿井,在底板突水众多影响因素中,地质构造占主导因素,其次为隔水层厚度、含水层水压和含水层富水性。     

开滦范各庄井田12煤层底板突水危险性的地质评价

根据隔水层的岩性和结构特征,提出了评价隔水层隔水性能的岩性-结构评价方法;并在突水系数中考虑隔水层的岩性-结构特征,提出了煤层底板突水危险性评价分类.针对开滦范各庄井田12煤层底板突水地质条件实际,系统分析了12煤层底板砂岩裂隙含水层厚度及其特征、隔水层的岩性及其分布和断裂构造条件,对开滦范各庄井田12煤层底板突水危险性进行了评价.研究表明,煤层底板隔水性能取决于隔水层岩性和断裂构造,随着底板泥岩百分比含量和厚度的增加,隔水层抵抗水压的能力增强,隔水性能变好;随着断裂发育程度的增加,底板隔水层由完整结构、块裂结构到碎裂结构和松散结构,底板隔水性能降低,且完整底板泥岩层的抗水能力明显大于含裂隙的底板泥岩层.开滦范各庄井田12煤层底板发生突水的水源以12～14煤层间砂岩裂隙承压含水层为主,其砂岩裂隙含水层的厚度由井田的浅部向深部增厚;含水层水压随其埋藏深度的增加而增高,呈线性关系,且富水性增强;12煤层底板隔水性能随着煤层埋藏深度的增加而减弱,且突水危险性增强.     

带压开采底板突水预测研究

为了有效预测工作面在带压开采下底板突水,以上孔煤业15#煤层为研究背景,通过塑性理论和经验公式分别计算底板的破坏深度|考虑采动与赋存因素影响,基于修正的突水系数法,提出极限突水系数公式,确定合理的工作面尺寸,提高突水预测精度。现场施工水文钻孔探查底板涌水情况,并根据岩芯测得底板隔水层物理力学性质,与理论推算结果对比,对15#煤层底板突水可能性进行有效预测。研究结果表明：底板主要隔水层属于中等坚硬岩石类,具有较好的隔水性能,底板含水层含水性弱,不具备底板突水的条件。极限突水系数计算结果显示,15#煤层在底板完整区段无突水危险,受构造破坏的区段具有底板突水的危险,建议减小工作面尺寸,查明底板地质特征,并加强在构造等薄弱区域的探放水以预防突水危险发生。     

朱庄煤矿Ⅲ63采区6煤开采安全性研究

以朱庄煤矿Ⅲ63采区6煤层开采为例,通过对矿井水文地质资料进行系统分析,确定影响煤层开采的主要控制因素;应用层次分析法对各主控因素的权重进行计算;利用Mapgis软件绘制各主控因素专题图,并对专题图进行复合;建立底板突水预测模型,对6煤层开采过程中太灰含水层突水危险性进行预测。     

玉山井田10_1煤层奥灰突水危险性评价

针对玉山井田10_1煤层距离奥灰岩溶裂隙含水层距离较近,存在底板突水威胁的现状,在收集地质钻孔资料基础上,编制了10_1煤层底板至奥灰顶板间距等值线图、10_1煤层底板奥灰水压等值线图、10_1煤层底板奥灰突水系数等值线图、10_1煤层底板奥灰突水危险性分区图,计算了受奥灰突水威胁的10_1煤层安全开采标高,得出了玉山煤矿开采10_1煤层发生奥灰含水层底板突水危险性很大的结论。     

基于递进分析的煤层底板突水危害性评价

为了评价煤层底板带压开采突水发生的危险性及危害性,给出水害“四性”的概念模型和数学模型,并计算出水害“四性”指数.其中,发生性用突水次数、突水量等指标描述;潜在性用含水层、隔水层、构造等相关指标表述;危险性指围岩破坏发育带、导升发育带等诱发因素下底板突水发生的可能程度;危害性指底板水害造成的危害程度.结果表明:采用递进分析研究煤层底板突水危害性评价是可行的,也具有实用性.     

带压开采煤层底板突水性分析与突水防治措施研究

针对晋能控股装备制造集团公司A矿煤层带压开采作业中有多个含水层影响正常开采的问题,为实现安全开采,借助理论分析与工程实践相结合的方法,对该煤层底板影响底板突水的因素进行深入分析,同时计算了该煤层底板的实际突水系数,对煤层底板的突水危险性进行了进一步评价,最终得出3号煤层为赋存状况较稳定较安全的煤层,并针对3号煤层的具体地质概况,提出了一系列底板突水防治措施,通过综合应用这些措施,有效防治了突水事故的发生,更好地保障了安全开采。     

脆弱指标法在王庄煤矿下组煤底板突水危险性预测评价中的应用

为进行王庄煤矿下组煤煤层底板突水评价,引用了基于GIS的脆弱性指数法。即首先分析煤层底板突水主控因素,并通过GIS对主控因素数据进行采集及归一化处理,建立子专题图层,然后运用AHP法确定各主控因素的权重比例,在此基础上,提出煤层底板突水脆弱性的分区方案。将新的脆弱性指数法与传统的突水系数法的评价结果进行详细对比和分析,证明脆弱性指数法在煤层底板突水脆弱性评价的许多方面具有明显优势,能够妥善解决安全生产实践中遇到的突水评价问题。