应用层次分析法确定矿井顶板涌水影响因素的权值

在矿井顶板涌水等级评价中,如何确定各主要影响因素的权重是一个很重要的问题。应用层次分析法(AHP),对影响顶板涌水量的主要因素进行加权,获得了比较实际的权重结果,为矿井顶板涌水等级评价提供了更准确的依据。     

象山矿井涌水量相关因素分析

为探究生产状况等因素对象山矿井涌水量的影响,收集整理象山矿井生产以来的矿井涌水量资料,从地质及水文地质条件出发进行了详细分析,并对涌水水源进行了分类。通过初步研究可知,地质条件与采矿活动是影响矿井涌水变化的主要因素,地质构造和含水层厚度对矿井涌水起到了主要控制作用,而涌水水源主要为老空水,该涌水量变化主要与矿井采空区留设了疏放水钻孔标高和疏水时间有关,另外矿井向斜地质构造对矿井涌水的变化产生了叠加影响。通过分类分析,为矿井采区工作面以后的涌水量预计提供了可借鉴的科学依据。     

彬长矿区水文地质条件分析及评价

彬长矿区水文地质条件复杂,区内多对矿井水文地质类型均为复杂型,矿井开采均不同程度受到水害影响。通过对各矿井已有地质、水文地质资料及回采期间的揭露情况分析,认为目前彬长矿区各矿井主要水害为巨厚型中等富水洛河组砂岩含水层水,此含水层可通过露头区接受大气降水补给,同时接受区域侧向径流的补给,补给条件良好。运用多种方法和理论对彬长矿区水文地质条件进行分析评价,研究涌水主控因素特点及表现形式,并进一步掌握矿井涌水规律,有助于全面认识矿井水文地质条件和受水害影响程度,是做好煤矿防治水工作的水文地质依据,能够促使煤矿通过采取有效的防治水措施,保障矿井的安全生产。     

下石节矿井离层涌水特征及危险性分区

下石节矿井+950 m水平多个工作面开采中周期性异常涌水明显,根据矿井地质及水文地质资料分析,矿井+950 m水平工作面充水水源主要为顶板洛河组含水层水,充水通道为采动裂隙,在总结工作面涌水特征的基础上分析了离层涌水条件,矿井离层涌水主要受工作面采宽、采厚、洛河组含水层富水性、直罗组泥岩厚度影响,并以此为基础选取采厚、洛河组含水层富水性、直罗组泥岩厚度、直罗组泥岩厚度占比共4个主控因素,引入危险性指数SI作为指标,建立了离层涌水危险性评价模型,采用多源信息融合技术对+950 m水平进行了离层涌水危险性分区评价。     

水体下巷道掘进水害分析及安全性评价

针对某煤矿巷道掘进出水情况,结合矿井水文地质条件以及涌水特征,确定矿井巷道充水主要水源为煤层顶板砂岩含水层,通过对其补给、径流、排泄条件以及含水层厚度、富水性、导水通道等客观条件进行分析,结合煤矿改造后的防排水设施能力对巷道掘进过程中的安全性进行评价,认为矿井现有条件能够满足安全掘进的要求。     

基于“富水性指数法”的煤层顶板含水层涌水危险性评价

针对塔然高勒煤矿3煤顶板侏罗系中统～中下统含水层涌水危险性分区评价问题,利用层次分析法赋予含水层厚度、岩心采取率、脆塑性岩厚度比、渗透系数等含水层富水性影响因素权重值,并将各影响因素及其权重耦合,引入"富水性指数"建立侏罗系中统～中下统含水层涌水危险性评价模型,结合钻孔单位涌水量对富水性分区进行检验,并通过修正各影响因素权重,直至富水性分区评价结果符合实际水文地质条件。结果表明,矿井顶板涌水危险性由东南向西北逐渐降低,东南部顶板涌水危险性较高。     

大倾角煤层弱含水顶板涌水机理及防治方案优化

从总结分析赵家坝煤矿3714采煤工作面顶板涌水相关情况入手,在无地表水体、顶板方向无强含水层、直接顶及老顶为弱含水层(隔水层)的条件下,探讨其顶板涌水的机理,运用FLAC3D建立摩尔-库伦数值模型,采用set large命令进行大变形计算,对涌水水源、涌水通道的形成开展数值模拟,在实施防、疏、排、截等防治水措施的基础上,提出优化采区区段布置来减小顶板涌水的影响。     

王楼煤矿防突水风险管控模型技术研究与分析

煤矿井下采煤工作面采空区突水是煤矿突水的比较常见的一种形式,为了最大程度地降低矿井突水的可能性,结合矿井及工作面附近地质条件及水文地质条件,通过采用风险矩阵法对工作面防突水风险管控进行模拟,确定工作面突水风险管控等级,从而为矿井安全生产提供有力的地质及水文地质依据。     

AHP-TOPSIS法在顶板水害危险性评价中的应用

为了对工作面顶板水害危险性进行定量化评价,从顶板含水层水文地质、沉积、构造条件和疏放水措施4个方面选取了11项指标,构建了顶板水害危险性评价指标体系和危险性等级评判标准,利用AHP法确定了各评价指标的权重向量。并以宁东煤田红柳煤矿首采工作面为例,采用TOPSIS法分析贴近度并计算工作面顶板水害危险性等级,评价结果为安全,工作面已实现安全回采,分析结果与实际情况一致。基于工作面地质条件和疏放水措施的水害危险性定量化评价指标体系和AHP-TOPSIS法较全面地考虑了影响顶板水害发生的因素,避免了单一因素的局限性,确定的指标权重具有客观性,评价结果科学合理,可以作为工作面回采前安全性评价的参考依据。     

华丰煤矿前组煤充水含水化学特征与矿井涌水水源判别

根据华丰煤矿矿井水水样化验分析资料,研究了第三系砾岩水与４煤顶板砂岩水的水化学特征,分析了所有的水化学环境,在此基础上提出了矿井涌水水源的水化学判别方法,为矿井涌水治理提供可靠的依据。     

用层次分析-模糊评判进行底板突水安全性评价

底板突水是一个十分复杂的地质力学作用过程,影响突水的因素是多方法的,考虑到众多因素中的单因素作用及各因素之间的相互作用和隶属关系,运用层次分析－模糊评判的评判准则,建立起各因素之间的发奖分析结构模型,对于单个定性描述的因素,采用模糊综合评判的各度函数来进行量化,从而得出突水评价的量化指标,最终进行了矿井底板突水安全性评价。     

水淹采空区邻矿工作面顶板突水帷幕注浆堵水技术研究

为了有效治理新安煤矿16020回采工作面顶板突水,探讨了顶板突水在邻矿老空水补给情况下的治理技术。结果表明:首先通过水位、水质、水温等因素对其突水水源和导水通道进行准确快速判别,再利用帷幕注浆堵水切断顶板水补给通道在本次顶板突水治理中具有明显效果,历时三个月成功封堵补给通道,堵水取得成功。对于有老空水补给的顶板突水,帷幕注浆切断补给通道是一种行之有效的治水方法,该技术方法对具有相似类型顶板突水的矿井具有一定的借鉴意义。     

基于多变量的太灰含水层突水风险性分类判别研究

太灰含水层为华北型煤田的下组煤开采直接充水含水层,下组煤层开采时,在具有强水源补给或接近导水通道的部位,常会发生较大的灾害性突水事故.针对近年太灰含水层突涌水事故,从矿井水文地质条件、突水事故经过、原因、特点等方面进行统计分析,确定突水系数、含水层富水性、补给条件、断裂构造是否导通煤层及层位关系为太灰含水层突水风险分类...     

基于应力-渗流-损伤耦合作用下煤矿突水模拟

突水是影响煤矿安全生产的重大灾害问题之一。本文以山西阳泉煤矿顶板突水为例,考虑突水破坏过程中岩体损伤的判别依据,及其对煤岩体力学性质的影响,建立应力-渗流-损伤耦合模型,阐述了煤岩体破坏的损伤演化过程与渗流突水机理。结果表明,顶板岩体损伤区域贯通、两侧裂隙网络交汇是造成阳泉煤矿顶板突水的根本原因。在此过程中,煤岩体中的裂隙延展、渗流状态与应力演化之间的相互作用,导致岩体损伤破裂形成贯通性的导水通道,诱发突水灾害的产生。研究结果为矿山隔水煤柱的留设提供了依据,也为煤矿顶板突水问题提供了研究思路。     

煤层顶板突水过程模拟分析

为预防煤层开采面临的顶板突水灾害,提高煤层顶板离层水害防治效果。以范各庄煤矿9号煤层突水实例,利用RFPA^2D数值模拟软件,模拟了煤层顶板受采动和围岩应力影响后突水的全过程,分析了范各庄煤矿回采9号煤层时的顶板突水原因。结果表明,范各庄煤矿9号煤层突水是矿山围岩应力、采动影响和含水层水力梯度共同作用的结果,煤层顶板受应力场和渗流场的影响,隔水层中的裂纹逐渐产生、扩展、贯通,直到顶板失稳,并形成导水通道,导致突水灾害发生。     

煤矿突水行为研究系列试验装置研发及应用

随着煤矿开采深度和强度的不断提高,矿井面临底板突水、顶板突水和构造突水等多方面的挑战,针对不同类型突水机理及灾变模式利用现场监测等手段难以进行研究,因此采用实验室物理模拟试验手段成为解决研究此类复杂问题的关键。针对该问题,山东科技大学自主研发了采动煤层底板突水相似模拟试验系统、采动顶板涌水溃砂模拟试验系统、岩石应力渗流耦合真三轴试验系统等一系列试验设备,建立了突水行为研究实验室,利用物理试验实现了对矿井突水问题的探讨。系统实现了模拟高水压和高应力作用下的底板岩体破裂演化过程,获得了底板突水致灾演化规律和内在机制;实现了对水岩耦合作用下采动顶板突水溃砂灾变特征分析,透过试验机清晰地展现了煤层开挖后上覆岩层空间形成的结构形态和水砂突涌通道的分布形态;为模拟提供了深部高应力、高水压的加载环境以及独立伺服控制的三维应力,实现了全数字化的数据采集过程,获得了岩体裂隙扩展演化规律和破裂过程的声发射行为。     

基于水化学特征的模糊评判法分析突水水源

通过对工作面水质进行化验总结,运用AquaChem软件绘制Piper三线图,对7199工作面4个月的水质进行统计分析,结果表明:7199工作面突水水源中包含顶板砂岩水、分界砂岩水、第四系底含水和侏罗白垩水。为更准确地确定突水水源间的主次关系,以模糊数学为基础,结合矿井含水层水化学分析资料,利用模糊综合评判法建立了矿井突水水源判别模型,选取6种常规离子作为判别因子,最终得出7199工作面直接出水水源为顶板砂岩水和下石盒子组底界砂岩水,并存在第四系底含和侏罗白垩水的间接补给。     

尖点突变理论在顶板突水规律研究中的应用

以大佛寺煤矿工程为背景,运用关键层理论与尖点突变理论分析了采场顶板透水的发生机理,认为基岩关键层突发性破断失稳是顶板突水的诱因。通过建立基岩关键层破断力学模型,得到了表征断裂过程的势函数,定性解释了顶板突水机理,定量得到了基岩关键层极限跨距及顶板突水的充分必要条件。最后与固体相似模拟实验结果对比分析,说明应用突变理论分析顶板突水机理是可行的。     

高水压孤岛工作面底板突水防治技术研究

为解决邢东矿深部带压开采顶板来压剧烈导致底板突水的难题,采用现场调研、理论分析以及应力监测和微震监测等手段,研究了2129工作面底板突水危险性和防治技术。研究结果表明：2129工作面开采地质条件复杂,顶板剧烈来压时底板突水危险性较大|减小基本顶来压步距可有效减小底板采动破坏深度,提出了顶板水力压裂卸压底板突水防治技术|2129工作面平均来压步距为5.25m,较2222工作面减小了近76%,来压动载系数最大值为1.47|微震监测结果表明底板破坏集中在浅部岩层且未形成导水通道,该防治技术可有效降低底板突水危险性,保障高水压下孤岛工作面安全带压开采。     

基于模糊证据理论的煤层底板突水量预测

从信息融合的角度,将煤层底板突水量预测过程看成是一个多源信息融合处理与状态估计过程,提出基于贴近度的模糊证据理论,建立基于模糊证据理论的煤层底板突水状态估计与评价模型。利用15个有代表性的采煤工作面底板突水资料作为训练样本,基于广义三角模糊数生成各焦元基本概率赋值。用所建立的突水预测模型对4个待检验的突水样本进行分析,并与人工神经网络、最小二乘支持向量机、距离判别分析等方法进行比较,所得结果一致或更好,说明基于模糊证据理论的煤层底板突水量估计方法具有良好的实用性和有效性。