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。

综合测井资料在福泉大湾磷矿富水性特征分析中的应用

水文地质条件是矿山勘探过程中一项极其重要的工作,水文地质工作的好坏决定了后期矿山开采的经济性和安全性,准确地对地层富水性进行划分,则是水文地质勘查中重要的一环。在贵州白岩背斜地区以往的磷矿勘查中,人们通常笼统的将整个灯影组作为含水层,从而使得计算的涌水量远大于实际,给矿山的防水治水带来了极大的浪费。本文通过综合地球物理测井方法对大湾矿区地层的富水性进行研究,并定量的划分出勘查区内地层富水性,从而为水文地质勘查提供准确的物探依据。

基于瞬变电磁法的张家峁煤矿地层富水性特征研究

煤矿地层的富水性探测对于煤矿的防水与治水工作至关重要。张家峁煤矿现阶段主采2-2煤层,面临上部基岩风化含水层和工作面前方火烧岩涌水的水害风险。鉴于瞬变电磁法对富水区、采空区、含水构造等高导异常体的高灵敏度等优势,本研究采用地面瞬变电磁法对该煤田西部特定区域2-2煤层上覆的基岩、风化带、第四系岩层以及烧变岩的富水性进行探测,在四个地层分别探查出低阻异常区6处、9处、9处和2处,并结合钻孔、地层、水文、地形和磁法探测成果等多元资料以及低阻异常区的可靠性,对低阻异常区的成因分别进行了综合分析,这可为该区域煤层开采防水与治水工作的规划与执行提供科学依据。同时,本研究也可为瞬变电磁法在其它地区地层富水性探测中的应用提供一套全面的数据采集、处理、反演以及分析与解释的参考与借鉴资料,以推动该技术在煤矿地层探测领域的进一步发展与应用。

基于裂缝预测与流体预测技术的煤层顶板富水性研究——以葛泉矿2煤层为例

为了查清葛泉矿五六七采区和葛泉东井两个区块2煤顶板富水特征,在已知地质构造和高物性地层空间展布的基础上,采用裂缝预测技术对不同尺度裂缝进行研究,同时采用高频衰减梯度进行流体预测,进而对煤层顶板富水性进行了预测。结果表明:葛泉矿五六七采区顶板富水区主要集中在中西部地区,葛泉东井整体富水性差。该研究成果可对葛泉矿2煤层顶板富水性预测提供依据,在开采过程中,对重点区域提高警惕,能有效预防水害事故的发生。

巴拉素井田煤层富水性分区及水量预测

针对陕北侏罗纪煤田榆横北区内巴拉素煤矿2号煤层水的特殊赋存运移形式,通过理论分析、计算预测、模拟实验等方法,对其水资源量、富水性分区及矿井涌水量进行研究,探索了研究区内2号煤层水特征;根据影响富水煤层的煤层厚度、煤心采取率、煤层孔隙度、煤层顶板含水层厚度及底板隔水层厚度5项主控指标,结合ArcGIS软件和层次分析法(AHP)对研究区2号煤层进行富水性预测分区,并对不同工况条件的井下掘进(含井筒、巷道)、回采工作面涌水量进行预测。结果表明:估算的研究区2号煤层水静储量约0.665亿m^(3),动态补给水量约362m^(3)/h,煤层水整体呈衰减趋势;2号煤层富水性分为相对强、较强、中等、较弱和弱5类富水区。

煤层顶板含水岩性层划分与富水性评价方法

为指导疏放水钻窝及钻孔布置,确定煤层顶板垂层与顺层面上的富水层位与区域,开展顶板含水岩性层划分与富水性评价。以东欢坨矿-950水平8煤顶板为研究对象,基于钻孔资料数据,建立了含水岩性层划分依据、富水性评价指标与方法。结果认为以钻孔信息中的岩性、地层结构完整性及泥浆漏失量作为含水岩性层划分的依据,以分层厚度、中粗粒砂岩与裂隙岩厚度及受顶底板隔水层限制的情况作为富水性评价指标,进行含水岩性层富水区评价与分区,能够为疏放水钻窝及钻孔指明合理的布设位置与终孔层位,经受实践应用检验。

马脊梁矿一盘区3煤顶板富水性分区及疏放水方案研究

针对马脊梁矿一盘区3煤工作面在采掘过程中出现的涌水现象,结合矿井实际情况以及工作面顶板覆岩和水文地质特征,对8117工作面进行富水性分区,并制定了工作面采掘及回采期间顶板疏放水技术方案。结果表明,顶板含水层的疏放水总量为503.8万m^(3),动态补给量为357.27 m^(3)/h,疏放残余水量为296.5 m^(3)/h,达到了预期效果,含水层静储量得到了有效疏放,保障了工作面安全回采。

基于EW-FAHP-GIS耦合的煤层顶板富水性评价

以薛虎沟煤矿10号煤层为研究对象,在分析煤层顶板富水性影响因素的基础上,运用熵权(EW)与模糊层次分析(FAHP)综合赋权法建立了顶板含水层富水性的脆弱性指数模型,基于地理信息系统(GIS)对煤层顶板含水层富水性进行评价。研究表明,10号煤层顶板含水层富水性的主控因素为含水层厚度、岩层脆塑性比、钻孔取芯率、钻孔漏失量和岩石质量指标,并建立了相应的脆弱性指数模型,据此进行K2含水层富水性评价,划分了富水性分区,为煤矿制定和实施合理的防治水规划提供科学依据。

红柳林井田风化基岩及其富水性研究

西北地区的侏罗系风化基岩具有结构疏松、孔隙度大、渗透性强和裂隙发育等特点,是天然富水层,也是该地区煤矿井田突水灾害的主要来源之一,科学准确地划分风化基岩区域,分析研究风化区赋水情况对于矿井水防治具有重要意义。NEMV技术以其特有的对于地层应力变化属性特征的探测能力,精确刻画红柳林北二盘区南翼风化基岩的分布区域,结合区域含水性分布特点,探索风化基岩与其富水性之间的关系。结果表明,风化基岩主要分布在中部、西南和东北方向,其中东北部最薄,面积最小,且风化严重;西南部最厚,中部面积最大,其分布范围与富水情况密切相关,为北二盘区工程采掘安全提供科学依据。

煤矿多含水层富水性变化规律瞬变电磁法动态监测技术

煤层采动过程中,顶底板应力平衡受到严重破坏,造成裂隙发育,形成离层水或导通隐伏构造等,进而造成矿井突水灾害。这些灾害大都为滞后突水,对煤矿安全生产会产生极大的危害。传统物探方法在开采前的静态探测,所圈定的富水异常区并不能解决该问题。为了解决这一问题,可采用瞬变电磁法动态监测煤矿多含水层富水性变化规律,以达到预防矿井滞后突水灾害的目的。应用表明,开展煤矿多含水层富水性变化规律瞬变电磁法动态监测,取得良好的探测效果,值得在煤矿预防滞后突水灾害中进行推广。

煤层气储层及其主要充水含水层富水性评价方法初探

利用已有区域水文地质、地面地质填图以及钻孔施工和编录资料,分长兴组、龙潭组、茅口组三套不同地层进行富水性评价,在每套地层中遴选钻孔水位升降速度、岩心采取率、钻井液消耗量、钻孔涌水、岩心裂隙发育程度、岩心岩溶发育情况等共计6个评价指标,对每个指标做Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共三级划分,参照前人关于岩层富水性评价的研究成果以及《矿区水文地质工程地质勘查规范》(GB/T 12719-2021)对含水层富水性分级之规定,按照层次分析法和综合指数法,对每个指标的三个级别逐一计算并分配权重,采用等值线法,对值域做富水性强、中等、弱三级划分,为煤层气合理化开发工作提供科学依据。

某矿区水文地质条件及含水层富水性评价

水文地质条件是影响矿区开采和环境保护的重要因素之一。含水层富水性是指含水层的储水能力和供水能力,是评价地下水资源量和开发利用潜力的重要指标。为合理利用和管理矿区水资源,本文根据某地矿井的水文地质勘测情况,设计分层抽水试验方案,对矿区的含水层渗透性和导水性进行分析,评价其含水层富水性。研究结果表明:不同层段土壤或岩石的渗透能力不同,导致渗透系数较大的层段通常具有较高的水分渗透能力,水能够较快地渗透并储存于其中。而渗透系数较小的层段,土壤或岩石的渗透能力较弱,水分在其中的渗透速度较慢。河道组是由不同地层组成的,这些地层的渗透系数和导水系数可以反映不同地层的含水能力和富水性。导水系数越高,地层的含水性和富水性越强,水资源越丰富。

郭家河煤矿含水层富水性对比分析

为防治郭家河煤矿回采工作面受离层水害威胁,以1310、1308工作面水文地质条件、附近钻孔情况为基础,通过在工作面前后施工地面钻孔,进一步查清了煤层回采前后富水性特征,得出的洛河组含水层水文参数,表明煤层回采后洛河组含水层富水性明显增强,这对矿井防治水工作具有指导意义。

黔中某矿区灯影组断控白云岩富水性差异研究及防治水意义

黔中地区矿床水文地质条件复杂,磷矿的主要充水层灯影组富水性中等至强,矿坑突水严重影响区域磷矿资源的安全开采。因此,掌握该区域灯影组的富水性特征极为重要。文章依托贵州省2020年矿产资源大精查项目资料,采用研究与生产相结合、典型矿区解剖的方法开展该矿床灯影组富水性研究。结果表明:黔中地区大湾磷矿为顶板直接充水的岩溶矿床,充水层灯影组的岩性、结构以及断裂构造是控制矿床充水条件的主要因素,灯影组含水性和透水性具有明显的“平面分块”和“垂向分层”的分布规律。充分利用该特征对于矿井防水设计并指导矿山开采,对保障黔中磷矿安全生产、降低开采成本具有重要意义。

基于全卷积神经网络的钻孔瞬变电磁法岩层富水性预测研究

巷道掘进前方采用钻探或地球物理方法进行超前探测含水层的位置及富水性,提前做好防治水工作对煤矿安全生产至关重要。利用钻孔瞬变电磁法(BTEM)进行超前探测优势明显,目前解释方法是根据计算的电阻率进行岩层富水性的定性分析,还无法实现对含水层富水性等级进行预测。提出利用钻孔瞬变电磁法探测,采用全卷积神经网络(FCNN)方法进行钻孔外围含水层富水性等级的准确预测。首先,依据阿尔奇公式、Kozeny–Carman公式、导水系数公式和单位涌水量公式,建立砂岩含水层单位厚度的电阻率与按钻孔单位涌水量划分的含水层富水性4个等级的对应关系;其次,建立全空间条件下不同富水性岩层的地质–地球物理模型,采用三维时域有限差分法(FDTD)进行全空间瞬变电磁场数值模拟;为了接近实际情况,在正演结果中加入了5%~15%的随机噪声,提取与岩层富水性等级关联的特征参数,采用全卷积神经网络(FCNN)进行了岩层富水性等级预测的训练和仿真测试,测试集预测的富水性等级平均准确率为91.8%;最后,利用某矿煤层水力压裂后的钻孔瞬变电磁法实测数据进行煤岩层富水性等级预测,检验FCNN方法预测效果。研究结果表明:采用全卷积神经网络预测钻孔附近岩层富水性是可行和有效的,可以实现钻孔径向方向岩层富水性等级的准确预测,提高了钻孔瞬变电磁法对钻孔外围岩层富水性的探测精度,该方法将在超前探测岩层富水性方面发挥重要作用。

基于G1-CV熵组合权重模型的含水层富水性研究

陕北侏罗纪煤田直罗组含水层是矿井水的主要充水含水层,而直罗组含水层富水性与其岩性结构特征有密切关系,以魏墙煤矿现有的钻孔资料为基础,选取了3#煤层顶板直罗组含水层的砂岩岩性系数、岩性采取率、砂泥岩厚度比、砂岩等效厚度4个主控因素,分别利用G1法(序关系分析法)、CV(变异系数法)获得各主控因素的主、客观权重,通过最小信息熵原理得到组合权重,进而借助克里金插值法结合Surfer软件对砂岩含水层富水性进行分区评价。结合钻孔单位涌水量对富水性分区结果进行了验证。结果表明:侏罗系直罗组砂岩含水层富水性整体上为极弱至相对中等,研究区中西部和南部部分区域、中东局部区域富水性相对中等,其他区域为富水性极弱和弱区。该模型的评价结果与实际情况较为一致。

基于Bayes判别分析模型的风化基岩富水性预测

风化基岩含水层是陕北侏罗纪煤田煤炭开采的主要充水含水层,风化基岩含水层富水性的分区预测是矿井防治水的关键。以红柳林井田中西部为研究区,在分析影响风化基岩富水性控制因素的基础上,选取了风化基岩厚度、岩心采取率、风化程度、岩性组合、风化基岩顶面标高以及砂基比6个因素作为判别指标,以研究区内41组有效风化基岩钻孔抽水试验数据以3∶1的随机分配方式作为训练样本及验证样本,构建了富水性Bayes判别分析模型;采用该模型对红柳林井田中西部未进行过抽水试验钻孔的风化基岩富水性类别进行了预测,得到了风化基岩富水性预测图。结果表明:研究区西一盘区内整体富水性相对较强,强富水性区空间分布不均;北二盘区及南二盘区大部分区域富水性相对较弱;极弱富水性区分布于东南部。通过与实际生产中工作面涌水量及出水点位置对比,该富水性分区预测结果与实际吻合。

侏罗纪煤田延安组煤层顶板含水层富水性评价

侏罗系中统的直罗组风化基岩裂隙含水层和延安组烧变岩含水层是神南矿区煤矿生产面临的主要充水含水层,以柠条塔煤矿南翼1^(-2上)煤层隐伏火烧区内开采2^(-2)煤面临的顶板多层含水层水害现状,选取了影响风化基岩和烧变岩含水层富水性的补给条件、烧变岩厚度、风化基岩厚度、岩芯采取率、风化指数、岩性组合指数6个指标,采用组合赋权法与富水性指数法对单层含水层富水性进行评价与分区,而后进行叠加,对叠加后的含水层富水性进行评价分区,最后采用单位涌水量进行富水性分区结果验证。

矿井瞬变电磁法探测顶板低阻岩层富水性

为研究矿井瞬变电磁法探测麦垛山煤矿工作面顶板侏罗系低阻岩层富水性的效果,建立了工作面顶板低阻岩层局部富水的全空间三维地质模型,分析总结其电磁响应特征。根据麦垛山煤矿顶板岩层富水性矿井瞬变电磁法探测工程应用情况,结合已知水文地质资料,对探测结果进行分析与解释,后期探放水钻孔较好地验证了圈定的相对低阻异常范围的准确性。研究表明:矿井瞬变电磁法能够实现对采煤工作面顶板侏罗系低阻岩层中富水区的准确探查,可为受顶板水害威胁且具有类似电性特征的工作面的开采提供安全地质保障。

基于改进AHP-熵权法耦合的淋涌水巷道顶板富水性评价与应用

为了实现碱性淋涌水巷道条件下的富水性评价,选取了顶板松动圈范围、顶板裂隙发育程度、温度、湿度、pH值、淋水时间6个指标作为评价顶板富水性的主要指标。综合AHP和熵权法的特点,提出了将改进AHP和熵权法通过最小二乘法耦合的富水性指标权重计算方法。并利用赵楼煤矿5305运输巷道50组现场地质数据,进行了基于改进AHP法和熵权法耦合的淋涌水巷道顶板富水性评价,根据评价结果对赵楼煤矿5305运输巷道强富水性区进行了支护设计,该支护方案能有效控制围岩松动圈发育以及顶板淋水状况,对全矿井和相似地质条件的东部煤矿具有借鉴意义。