基于K-means算法的采空区“三带”划分

采空区“三带”范围的划分可以有效防治煤自燃。为进一步解决不同区域的煤自燃“三带”划分存在差异性的问题,本文构建了基于K-means算法的采空区“三带”划分模型。基于东欢坨煤矿3015工作面的束管数据构建数据集,引入三种聚类算法和六个聚类评价指标,建立三个采空区“三带”划分模型,通过分析模型效果选出最优聚类模型。结果表明,K-means模型聚类效果最好,模型评价指标轮廓系数、CH指数和DH指数分别为0.573、121.291和0.47,基于氧气的采空区“三带”划分结果为4.435-20.294 m。本文所构建的多参数、多算法、多组合的煤自燃采空区“三带”划分模型精确度高,适用性强,可以针对不同环境的煤自燃三带进行划分,进而保障煤矿开采的安全性。

隐伏向斜扬起端构造控水规律分析——以开滦东欢坨矿为例

针对基岩裂隙含水层复杂、不均匀富水规律,以开滦东欢坨矿北二采区8煤层顶板含水层为例,综合分析了隐伏向斜中基岩裂隙含水层地下水富集的构造控制因素。得出向斜构造仰起端控制上覆水源含水层厚度、过水断面面积及风化带渗透性,影响基岩裂隙水补给;褶皱和断层的伴生裂隙与层面裂隙构成导、储水裂隙网络,断层发育密度、断层走向与地下水径流方向的关系对含水层局部富水性差异具有重要影响。

煤层底板强含水层超前疏放分析与应用

为实现对煤系地层中裂隙强含水层的整体高效疏放,以开滦东欢坨煤矿12-2煤层底板强含水层疏放为实例开展研究。从含水层水文地质参数空间分布、地质构造控制作用、含水层揭露部位的涌突水特征与含水层露头补给条件方面,综合分析了含水层特征,得出含水层于-500水平以浅富水且顺层水力联系良好,走向上划分为3个次级富水单元。采用数值模拟方法预测了已揭露出水点在目标期内的疏放水效果与强径流区。以此为依据,确定了3个疏降水中心与钻孔布设方案。通过实施疏放水方案,成功实现了含水层在目标期的整体强烈疏放,保障了首采工作面的安全开采。

东欢坨矿8煤瓦斯异常的地质因素

运用压汞法和等温吸附法对开滦矿区东欢坨矿8煤储层特征进行研究,结合矿井实测瓦斯涌出量数据,分析了控制东欢坨矿8煤瓦斯异常涌出的地质因素。结果表明:瓦斯异常主控地质因素为地质构造及水文地质特征,东欢坨矿"水大瓦斯小,水小瓦斯大"的赋存规律明显。矿井瓦斯赋存形式主要为游离态,表现出在压性断层带时,瓦斯涌出量较小;在未导通煤系含水层情况下,张性断层带往往煤体破碎、孔裂隙相对发育,瓦斯涌出量显著增大,而在断层导通煤系含水层的水文异常区,瓦斯涌出量有明显减小的趋势。东欢坨矿瓦斯涌出量受多种因素的控制,筛选出煤层埋深、煤层厚度、煤层顶板含泥率和断层数作为主要控制因素,建立了具有较好相关性的瓦斯涌出量多变量数学预测模型;并通过灰色系统理论建模软件对瓦斯涌出量和各影响因子之间的关联度进行分析,得到断层数是瓦斯涌出量的最主要影响因素。

东欢坨矿构造特征及断裂构造定量研究

基于物探、钻探等资料,采用地质统计法对东欢坨矿区构造要素进行分析,探讨了断层发育规模、空间展布特征及断层要素与断层性质的相关关系,建立了不同性质断层的落差与延展长度之间的经验公式,从古构造应力场演化角度分析了断裂展布的成因。研究表明:区内地质构造以NE向断层为主,以车轴山向斜轴为界,表现为"两翼分区"、"西逆东正",全区呈现"南北分带"、"南密北稀"的展布特征。定量分析认为断层落差与延伸长度呈正相关关系,断裂密度等值线呈现明显分区性,断裂强度由SE-NE逐渐减弱。

透冲积层断层带特征及致灾原因分析

应用三维地震勘探、钻探、断层带物质成分测试与构造历史-应力分析等方法,分析了东欢坨矿F2′断层带的几何特征、工程地质与水文地质性质。分析表明:该断层带为多条正断层组合的大规模复杂断层带;破碎带宽且富泥,泥富粘土矿物,遇水膨胀或呈流体状;断层带阻水且局部含水,承受两侧200余米水头差,水文地质性质复杂。通过灾后的突水水质分析、长观孔水位动态观测、通道调查与冲积层底部瞬变电磁探测等方法,分析了灾害因素与致灾原因。结果表明,两年前巷道工程扰动为断层活化埋下隐患,断层泥的物质成分是断层带活化的基础,开采造成的高水头差对断层活化具有促进作用。

东欢坨矿水文地质特征分析及涌水量计算

为明确东欢坨矿水文地质特征并对矿井涌水量的预测,基于煤田地质勘探资料、采掘及钻孔数据,系统研究了研究区整体的井田水文地质特征、充水水源及充水通道特征。对矿井的涌水量分别用改进的大井法和灰色模型进行预测,其中灰色模型涌水量预测结果与矿井往年涌水量相近,符合矿井实际涌水量情况。

数值模拟在煤矿涌水量计算中的应用

通过对东欢坨矿区北部补给区的分析,研究了该矿的涌水特征。根据不同水平涌水量特征,分析了地面降水、开采长度、开采深度和涌水量的关系,建立了数学模型。利用有限元差分计算,预测了该矿不同水平的涌水量,结果令人满意且真实可信,为今后的井下防治水工作提供了可靠的理论依据。

东欢坨矿瓦斯地质特征及其控制因素分析

为明确东欢坨矿瓦斯地质特征并探明其地质控制因素,基于煤田地质勘探资料、瓦斯地质数据、采掘及钻孔数据,系统研究了研究区瓦斯生成演化、赋存及涌出的地质特征,并进一步分析了研究区瓦斯地质控制因素。研究结果显示:研究区瓦斯主要生成于中三叠世末期的深沉热变质作用;区内瓦斯地质特征主要受地质构造、煤层埋深、水文地质、煤厚特征、顶底板岩性等因素控制,大-中型张性断层及水力运移携带逸散作用使得矿井瓦斯含量整体偏低,煤层埋深特征整体上控制了瓦斯含量自SE向NW不断增大的趋势,厚煤带及顶底板致密区形成了局部瓦斯赋存高值区;小型正断层密集区及煤厚急剧变化区域瓦斯涌出量突增,且在深部区域表现得更加明显,采掘经过时应注意预防瓦斯异常。