基于AHP-熵权法耦合的含水层富水性评价研究

为了对影响徐庄煤矿7煤开采的分界砂岩含水层富水性进行评价,选取了分界砂岩含水层厚度、砂岩粒度特征、岩芯采取率和断裂分维值作为影响分界砂岩含水层富水性的主控因素;选用层次分析法（AHP）确定了各项主控因素的主观权重,利用熵权法确定了各项主控因素的客观权重,通过AHP-熵权法耦合得到了各项主控因素的综合权重;应用ArcGIS建立了基于AHP-熵权法耦合的分界砂岩含水层富水性评价模型,将研究区分界砂岩含水层划分为强富水区、较强富水区、中等富水区、较弱富水区和弱富水区5个级别,研究区东部以强、较强和中等富水区为主,西部以较弱和弱富水区为主,并采用钻孔漏失量数据、已知涌（突）水点的分布,对分界砂岩含水层富水性评价结果进行了验证分析,结果表明该模型的评价结果与实际相符合,为预测含水层富水性、防治顶板水害提供了有益参考。     

卧龙湖煤矿砂岩含水层富水性预测及评价

针对卧龙湖煤矿煤层顶底板砂岩水害较为严重的问题,从岩性结构特征和地质构造特征2方面,共计3个指标,通过模糊聚类综合预测方法,对区内二叠系上石盒子组底部(K3)砂岩含水层富水性进行预测,进行分级分区;并基于勘探与采掘所揭示的各类水文地质信息,利用钻孔泥浆漏失量和裂隙发育率评价指标,对砂岩含水层的富水程度进行评价,验证了预测的可靠性。     

再论煤层顶板涌(突)水危险性预测评价的“三图-双预测法”

针对煤层直接顶板隔水层缺失或沉积较薄、且上覆充水含水层富水性较弱条件下的顶板水害评价预测,在“三图-双预测法”理论与方法指导下,分别从顶板冒裂程度和含水层富水性强度2个方面入手再次讨论了顶板含水层涌(突)水危险性评价方法。顶板冒裂程度以导水裂缝带扰动破坏上覆含水层距离作为评价指标;含水层富水性评价方法则进一步提升,以富水性指数法为依托,一方面充分挖掘地质和水文地质勘查数据中与含水层富水性相关的信息,包括渗透系数、砂岩厚度、冲洗液消耗量、岩芯采取率和脆塑性岩厚度比等,并将其作为主控地质因素,另一方面将数量有限的单位涌水量作为含水层富水性的实测指标对富水性指数法的评价结果进行校正,解决了在水文地质勘查程度较低情况下含水层富水性合理准确评价与分区难题。在此基础上运用Visual Modflow的DRN边界子模块对天然状态下和采取防治水措施状态下工作面的涌水量进行了动态预测。最后以台格庙矿区为例,说明了特殊水文地质结构条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价和涌水量预测方法的具体实施步骤。     

基于熵权-TOPSIS耦合法的大南湖七矿含水层富水性评价

为查明大南湖七矿主采煤层顶板含水层的富水性分布情况,在分析矿井水文地质资料的基础上,选取区内地质钻孔作为评价对象,确定影响含水层富水性的主控指标—砂岩等效厚度、脆塑性比、砂泥岩互层数、岩石取芯率、砂地比及渗透系数,并建立相应的归一化专题图。通过熵权-TOPSIS法耦合的综合预测方法,建立了主要含水层富水性评价模型。利用ArcGIS绘制含水层富水性分区图,将研究区富水性分为三个等级,即富水性极弱、富水性较弱、富水性中等。利用区内钻孔单位涌水量、井下异常钻孔涌水量和物探对分区结果进行验证。结果表明：区内3煤上含水层以弱-中等富水性为主,3～7煤含水层主要为极弱-弱富水性,评价结果与实际初步探查情况基本一致,为煤矿水害防治和水资源合理化利用提供一定的参考依据。     

基于抽水试验的北公村2号大型断层阻渗性研究

为探究东滩煤矿七采区内北公村2号大型断层的阻渗性,在分析研究区地质及水文地质条件的基础上,结合现场水文地质补勘钻孔揭露的3煤层顶板砂岩和奥灰2个含水层稳定流抽水试验结果,初步分析了抽水试验相关数据,获得了奥灰含水层水文地质参数,发现不同位置奥灰富水性存在较大差异性,认为3煤层顶板砂岩含水层与奥灰含水层无水力联系.基于兖...     

基于标准差修正主观权重的洛河组含水层富水性评价

侏罗系煤田顶板复合含水层具有厚度大、富水性不均一的特点,煤层开采驱动下导水裂隙带发育至不同含水层构成的水害威胁程度不同。彬长矿区位于鄂尔多斯盆地侏罗系煤田南缘,顶板白垩系洛河组砂岩含水层富水性差异较大,对其富水性进行精确评价成为矿区防治水工作开展的重要前提。以矿区内某矿井为例,选取对含水层富水性影响较大的含水层厚度、冲洗液消耗量、岩心采取率、砂泥岩层比率、含水层埋深、矿化度6个主控因素作为评价指标,采用模糊层次分析法确定各主控因素的主观权重,利用标准差对主观权重进行修正,建立含水层富水性评价指数模型,对研究区洛河组砂岩含水层富水性进行评价,并通过勘探钻孔抽水试验成果对富水性评价结果进行验证。结果表明,研究区内洛河组强富水区集中在西北侧,中等富水区分布在研究区中部,弱富水区分布在东南侧,富水性自西北向东南逐步递减,基于标准差修正主观权重的洛河组含水层富水性评价方法提高了预测结果的可靠性和准确性,分区结果可为该区洛河组含水层防治水工作提供指导。     

基于GIS技术顶板砂岩富水性多元信息预测评价

分析评价含水层富水性是煤矿开采的基础工作,通过分析影响含水层富水性的因素,以东滩煤矿六采区为例,选取煤层顶板砂岩累计厚度、冲洗液消耗量、采区内断层及褶皱构造4个因素对六采区3煤顶板砂岩含水层富水性进行复合分析. 运用层次分析法确定各因素对含水层富水性影响的权重,利用GIS线性加权总和算法,建立了煤层顶板富水性多元信息评价模型,计算评价了研究区的富水性;将研究区含水层按富水性强弱分为四个区域. 该方法为缺乏水文地质资料的情况下,评价含水层富水性提供了一种新思路.     

煤系砂岩含水层富水性模糊综合预测与评价——以卧龙湖煤矿七含为例

针对卧龙湖煤矿砂岩裂隙含水层水文地质条件复杂的问题,以6~8煤顶底板砂岩含水层(七含)为研究对象,基于岩性结构指数、断裂构造分维值和褶皱变形系数3个定量指标,采用模糊聚类综合评判方法对该含水层富水性进行了综合评判。研究结果表明,卧龙湖煤矿七含以中等富水性为主,弱富水性区域主要分布于矿区北部和中西部,强与极强富水性区域集中分布在矿井南部;基于冲洗液最大消耗量和岩芯采取率等水文地质信息,验证了模糊聚类综合评判结果的可靠性。     

浅析峻德煤矿新近系含水层水文地质特征

为了安全开采新近系砂岩孔隙含水层分布区下的煤层,认识新近系地层富水性,通过水文地质钻探,抽水试验、水化学分析等方法研究表明:新近系砂岩孔隙含水层富水性中等,新近系孔隙水与上覆第四系孔隙水存在一定水力联系,与下伏白垩系裂隙水水力联系较弱。     

侏罗纪煤田煤层底板砂岩水害特征与防治技术

为了查明侏罗纪煤田煤层底板砂岩水文地质条件进而避免水害事故的发生,通过抽水试验和放水试验,计算单位涌水量和渗透系数最大值分别为1.070 9 L/(s·m)和2.060 3 m/d,含水层富水性和渗透性较好;底板砂岩含水层在大流量长时间放水条件下具有一定的可疏性;通过水化学分析和三维荧光光谱分析可以有效区分井田内各含水层地下水水质;结合典型水害案例,揭示了底板砂岩水害的形成机理并总结其特征,提出底板砂岩含水层的防治技术。结果表明:侏罗纪煤田底板砂岩含水层水文地质条件较以往认识复杂,部分区域含水层富水性和渗透性强。煤层底板砂岩含水层对下组煤的采掘活动威胁较大,可通过注浆堵水或者疏水降压来对底板砂岩水害进行治理和防控。     

基于GIS—ANP的北阳庄煤矿煤层底板含水层富水性评价

煤层底板含水层的富水性对底板突水起到了关键性的作用,只有当导水裂隙带与含水层强富水区域相连接,才会发生矿井突水灾害,因此对煤层底板含水层的富水能力进行研究,有助于预防矿井水害的发生。以北阳庄煤矿陶系灰岩含水层为研究对象,选择煤层底板含水层富水性评价的主要控制因素,同时结合非线性数学方法——网络层次分析法（ANP）,建立了富水性综合评价模型。在此基础上,利用地理信息技术（GIS）对各影响因素数据进行了处理,制作了各影响因素专题图并进行了复合叠加和评价分级,最终得出了北阳庄煤矿奥陶系灰岩含水层富水性综合评价分区图。基于GIS—ANP的含水层富水性多源信息综合评价方法,能够反映含水层富水性受多因素控制的特征和因素间的相互影响关系,是一种可行的矿井含水层富水性评价方法。     

蒋庄煤矿太原组煤层开采底板突水危险性分区分级研究

华北地区越来越多的煤矿将要开采太原组下部煤层,基底奥灰突水危险性随之增加。为合理评价滕州矿区蒋庄煤矿162、163采区太原组16煤底板奥陶突水危险性,在分析采区地质及水文地质特征的基础上,利用基于GIS的AHP型"脆弱性指数法",选取奥灰(富水性与水压力)、断裂构造(密度、断层交点和端点的分布、断层规模指数)和有效隔水层厚度因素作为评价指标,建立预测模型。应用本模型对研究区奥灰突水危险性进行了分区分级,分为安全、较安全、较危险和危险四个等级,对每个等级的分布进行了分区。经验证,预测效果符合实际,并与"突水系数法"预测结果相比,更详细、具体。分区分级结果有助于指导矿井16煤开采防治水工作。     

导高不确定条件下涌水量计算模型确定方法

高家堡煤矿4煤层顶板分布多个含水层,其中洛河组含水层富水性强且洛河组上下段无明显隔水层,并且导水裂缝带高度也难以观测,所以涌水量计算模型的确定至关重要。根据洛河组的出水水源分析,建立了分段进水非完整井模型,井壁进水非完整井模型和越流模型。采用三种模型对104工作面涌水量进行预测计算并绘制涌水量曲线图。通过与104工作面实测涌水量曲线图对比,确定了分段进水非完整井模型最为合适。通过已采工作面的实测涌水量进行验证,证明该模型是可靠的,对今后矿井涌水量的计算具有借鉴意义。     

西部典型侏罗系富煤区含水介质条件与水动力学特征

以位于吐哈盆地的大南湖矿区为例,结合该区侏罗系含煤地层渗透性好、富水性强、静储量大等典型特征,采用现场取样、压汞实验、扫描电镜等手段,系统研究了侏罗系西山窑组含水层的沉积环境、宏观地层结构、细观孔隙结构等含水介质特征;通过现场抽水试验及室内数据处理分析,研究了该含水层的循环条件及水动力特征。结果表明：研究区侏罗系含水层具有典型的隐伏古湖床沉积环境及高孔隙度、强渗透性、“孔隙-裂隙”双重含水介质共存的特殊水文地质结构特征;区域上,侏罗系含水层补给水源充沛,结合侏罗系含水层的双重介质特征,表现出具有明显滞后效应的水动力学特征,通过Boulton模型对水文地质参数进行校正,经现场试验,更符合该区地下水运动的实际规律。研究成果初步揭示了吐哈盆地富煤区由于地质沉积环境及岩性差异所导致的侏罗系含水介质结构及地下水动力场的特殊性。     

基于多属性决策的煤层顶板含水层富水性预测

针对田陈煤矿3下煤层顶板含水层富水性开展研究,选取了砂岩岩性系数、岩性结构指数、岩芯采取率、断层分维值、褶皱分维值等5个参数作为砂岩含水层富水性预测的评价指标,并利用AHP-PCA法对主控因素对富水性的影响进行了综合赋权,得到权重,在此基础上基于TOPSIS多属性建立了富水性指数预测模型,实现了煤层顶板含水层富水性预测...     

陕北侏罗纪煤田风化基岩富水性Fisher模型预测方法

侏罗系风化基岩含水层是陕北侏罗纪煤田矿井涌突水水害的重要来源之一,科学预测其富水性是矿井防治水急需解决的重要问题。针对风化基岩富水性预测问题,以神府矿区红柳林井田为例,总结了风化基岩的发育特征及其富水性影响因素,选取风化基岩地层时代、厚度、风化程度和岩性组合4个因素作为评判指标,利用钻孔实测单位涌水量和各指标数据,建立了风化基岩含水层富水性类型的Fisher判别分析模型,可对无抽水试验资料钻孔的风化基岩富水性类型进行预测。研究表明,基于Fisher判别分析模型进行风化基岩富水性预测是可行的,为风化基岩富水性科学预测提供了一种新方法。     

柳林地区煤层气井排采过程中产水特征及影响因素

以实际生产数据为基础,结合流体包裹体测试分析,从古今水文地质特征、排采模式、压裂工艺等方面综合研究了柳林地区煤层气井排采过程中的产水特征及其影响因素。结果表明：柳林地区煤储层产水特征是多种因素共同作用的结果,山西组煤层顶板砂岩含水层中古流体呈现滞留特征,富水性相对较弱,其现今产水量的高低与岩层中裂隙的发育程度有直接关系。太原组煤层顶板灰岩含水层在早期与地表淡水发生了沟通,富水性较强。当以不同的模式进行排采时,受压裂强度和煤层与顶板含水层差异沟通的影响,表现出D,A,B,C四种模式的产水量逐渐增大的规律。进一步指出,为降低水动力的影响,适当区域可选用水平井开采;煤层气开发由北东向南西逐步推进,有利于煤层的排水降压;储层改造过程中应降低压裂缝的规模,尤其是纵向缝的高度。     

基于改进AHP和熵权法耦合的风化基岩富水性预测方法

我国西北地区侏罗系风化基岩含水层是矿井充水的主要含水层,多次煤矿顶板突水事件均与该含水层有关。侏罗系风化基岩具有结构疏松、孔隙度大、岩层渗透性强和裂隙发育的特点,其富水性在空间上极不均一,如何科学的评价预测侏罗系风化基岩富水性成为矿井防治水工作中急需解决的难题。以柠条塔井田南翼为例,分析了风化基岩富水性的控制因素,选取风化基岩顶面标高级别指数、岩性组合指数、风化指数和岩芯采取率指数4个指标作为风化基岩富水性预测的主要指标。针对AHP在确定权重时重专家经验而对指标实测数据特征考虑不够和熵权法在确定权重时重客观数据而未顾及专家经验的不足,提出了将改进AHP和熵权法通过最小二乘法耦合起来计算富水性预测指标权重的方法。利用柠条塔井田南翼172个钻孔地质资料和其中41个风化基岩抽水试验资料,进行了基于改进AHP、熵权法和改进AHP与熵权法耦合的柠条塔井田南翼富水性分区预测及比较。结果表明,基于改进AHP权重确定方法、熵权法权重确定方法和耦合两者的权重确定方法预测的富水性类别和41个抽水钻孔的富水性吻合度分别为68.29%,70.73%和92.68%,即就是基于改进AHP和熵权法耦合确定预测指标权重的风化基岩富水性预测方法效果最好。该研究成果为含水层富水性评价预测提供了一种新方法。     

钻孔单位涌水量换算的探讨

针对目前利用钻孔单位涌水量评价含水层富水性所存在的问题,较详细地总结了利用3次降深抽水试验资料进行单位涌水量换算的方法,并通过工程实例深入地分析了为什么要进行单位涌水量换算,在此基础上提出了对只有1次或2次降深抽水试验数据的处理,以使单位涌水量换算和含水层富水性评价工作更加完善。