分区变权顶板突水危险性评价方法改进及实例

为准确合理地评价煤层顶板突水危险性,文章基于地理信息系统(geographic information system,GIS)空间分析技术,结合熵权法对突水分区变权模型进行改进优化。为避免权重确定的主观性与计算复杂性,引入信息熵求取常权向量。为防止“极大”或“极小”值权重超调过大,提高各主控因素综合控制作用与各分区值变权重均衡性,采用保守型分区变权函数对变权模型进行修正。通过直接对主控因素栅格图运算和处理,避免因钻孔插值所造成的构造信息丢失问题。将改进模型与常权模型及仅通过钻孔构建的风险型分区变权模型进行比较,以实际突水点对评价模型进行识别检验。结果表明,改进的分区变权模型评价效果更好、精度更高,对煤矿顶板水害预测与防治具有指导性作用,在口孜东矿取得良好的应用效果。

基于LDA-RBF及综合赋权法的顶板突水危险性评价

为了解决龙凤煤矿9号煤层开采过程中顶板突水危险性问题,采用线性判别分析法(LDA)构建1种LDA-RBF神经网络导水裂隙带发育高度预测模型,并基于改进CRITIC评价法结合层次分析法(AHP)建立了CRITIC-AHP综合赋权法,分别评价矿区顶板采裂危险性及含水层富水性等级;通过ArcGis地理信息处理技术,将采裂危险性分区与富水性分区叠加,得到9号煤层顶板突水危险性综合分区图。结果表明:LDA-RBF神经网络预测模型结构简单且拟合精度更高,9号煤层导水裂隙带发育预测高度为50.4 m,已超过区域内大部分含水层底界标高,表明大部分区域存在较高的采裂危险性;而改进后的综合赋权法避免了评价结果主客观性过强的问题,其富水性分区结果与钻孔实际涌水量相符;突水危险区主要在矿区中北部呈条状分布,这是该区域含水层富水性较强和采裂危险性较高共同作用的结果,因此,在实际开采中应对以上区域予以重视。

济阳煤矿底板突水危险性评价

为了克服突水系数法的局限性,本文引入模糊-突水系数理念,运用模糊数学的思想和方法解决传统突水系数法评价煤层底板突水危险性的临界值问题。在综合分析济阳煤矿11~#煤层开采各影响因素基础上,本研究选择奥灰水压、煤层采深、隔水层厚度、软硬岩比例、互层数和断层强度指数六个关键因素,对研究区11~#煤层开采底板突水危险性开展综合分析。本文的研究方法相对传统突水系数法的评价更为全面,研究成果对济阳煤矿下组煤的安全高效开采具有重要指导意义。

煤矿砂岩水文地质特征及含水层突水危险性评价分析

以某煤矿矿区砂岩含水层为例,根据煤矿砂岩补勘资料和放水试验资料,综合分析煤矿砂岩含水层水文地质特征,并分别采用突水系数法和脆弱性指数法对砂岩含水层突水危险性进行评价分析。根据研究结果显示,某煤矿矿区富水性表现为东部强、西部弱的特征,富水性最强分区为第一分区;矿区东南部区域突水危险性最高,西部区域突水危险性较小;18#煤层含水层正常涌水量和最大涌水量分别为1 200.79、1 860.84 m^(3)/h。

大型正断层上盘厚煤层大采高综采工作面开采断层突水危险性与煤柱优化研究与应用

付村煤业东十采区103下09工作面位于欢城伴生断层上盘,回采期间主要受3煤层顶板砂岩水及欢城伴生断层下盘灰岩水影响,为确保103下09工作面回采期间安全,采用矿井全空间瞬变电磁法探测技术,通过理论计算、数值模拟、典型剖面的综合手段评价了付村井田东十采区欢城断层附近边界煤柱安全性,综合研究结果表明:付村煤矿东十采区3上煤和3下煤在现行断层隔水煤岩柱(30m)下已安全回采多个工作面,未发生欢城断层导致奥灰含水层突水的事故。

龙凤煤矿充水条件分析及突水危险性评价

大气降水是区内地表水、地下水的主要补给来源;在采动影响下,地表水对煤矿开采有一定影响;在矿区范围内,影响未来矿井充水的地下水主要为玉龙上段、长兴组、茅口组岩溶含水层和龙潭组裂隙水含水层。区内可采煤层有4层:全区可采2层(5、9号煤层)、大部可采煤层2层(4、13号煤层),对区内可采煤层做突水危险性评价。

矿山采动突水危险源划分与致灾危险性评价研究

为了实现工作面开采过程中对煤层顶底板突水危险性进行动态评价,依据西北型、华北型煤矿区水文地质结构、突水主控因素、突水致灾模式、水害类型的分析,建立了水源、通道和采动三准则来表征煤层顶/底板突水危险源与致灾危险性之间的关联,构建了煤层顶/底板突水危险性的关键危险源的评价指标体系,将指标体系中随着工作面开采具有动态变化的指标因素(含水层水压、应力-应变、导裂带高度/破坏带深度)作为危险源动态特征辨识的目标,建立多场-多参数的工作面突水危险性动态评价概念模型,提出了矿井突水的临界判别准则,依托深度学习/强化学习的海量参数分析计算能力,为煤层顶/底板突水危险性动态评价分区提供理论支撑。

陕西省府谷矿区某井田首采区奥灰突水危险性评价

长期以来,因煤矿水害而造成的国家和人民生命财产及经济损失极为惨重,尤其在矿井带压开采时,采矿破坏了底板隔水层的完整性、抗压强度及隔水能力,可能形成人工裂隙通道,导致下部承压水涌入井巷造成突水。因此,预测煤矿突水危险性尤为重要,本文以陕西省府谷矿区某煤矿首采区为例,采用突水系数法对奥灰突水危险性进行评价。利用井田内各钻孔资料及试验数据,对井田首采区7、8、9-1、9-2、10-1、10-2、11号煤层进行了底板突水系数计算,采用突水系数法对井田各煤层突水危险性进行分区并评价,指导井田在带压开采区安全开采。

基于PCA-Logistic回归模型的矿井底板突水危险性研究

为解决煤层底板突水预测难题,提出了基于主成分分析与Logistic回归方法的底板突水预测模型。通过对底板突水危险因素进行分析,选取隔水层厚度、承压水水压、断层落差、断层距工作面距离、煤层采高、煤层倾角6个变量作为研究矿井底板突水的初始影响指标;首先利用主成分分析法对原始指标数据进行降维处理,然后利用建立的Logistic回归模型对数据进行分析预测,最后利用5组待测样本数据对模型进行验证。结果表明:该模型对突水样本的综合预判正确率为90%,利用待测数据进行回判时预测准确率达到80%,说明该预测模型具有一定可靠性,可作为煤矿底板突水预测的一种新方法。

受断层控制的下组煤开采底板变形特征及突水危险性探究

为了探究杨村煤矿十采区下组煤17煤层首采10703工作面断层突水危险性,在系统分析其地质及水文地质条件基础上,确定了该工作面属于典型的受断层控制的带压开采范畴,主要突水含水层为十三-十四灰和奥灰。在此基础上,建立了集完整和有断层于一体的10703工作面所在区域的三维工程地质模型,采用数值模拟方法对比模拟获得了16上和17煤两薄煤层依次开采后受断层控制的底板变形破坏深度和特征。在此基础上,采用安全带压系数法系统评价了完整和有断层条件下十三-十四灰和奥灰对10703工作面带压开采突水危险性,结果认为均是安全的,与突水系数法结果进行了比较。研究结果对该工作面带压开采底板水防治具有很好的参考价值。

基于深度学习理论的煤层底板突水危险性预测

煤层底板突水是下伏承压含水层与隔水层岩体相互作用的结果,其危险程度受到含水层特征、隔水层特征、结构面发育特征等因素的复合影响。选择含水层水压、单位涌水量、隔水层厚度、隔水层岩体质量、层理面数量、泥岩占比、构造复杂程度量化值7个指标因子构建综合评价体系,结合模糊可变集理论及实际涌水情况表征已采区域实际突水危险性等级;以已采区域评价结果构建数据集,对卷积神经网络(CNN)模型进行训练,并与BP神经网络模型进行对比,验证CNN模型的可靠性与准确性;最终利用CNN模型对未采区域煤层底板突水危险性进行精细化预测。结果表明:CNN模型较BP模型具有更高的准确度,未采区域内安全区、低威胁区、中威胁区及高威胁区面积占比分别为21.48%、45.78%、24.11%、8.63%。

陕北侏罗纪煤田浅埋煤层区巷道掘进突水危险性分析

以榆神矿区张家峁井田为例,开展了浅埋煤层区井下巷道掘进突水危险性分析研究。在井下巷道掘进突水条件分析基础上,分别对充水含水层富水性、围岩扰动带范围及煤水空间关系进行分析,得到风化基岩含水层富水性预测图和井下巷道掘进围岩安全性分区预测图,基于GIS平台通过空间叠加功能,得到张家峁井田4-2煤巷道掘进突水危险性分区预测图,经与井下实际突水资料对比分析,预测效果较好,表明所建模型适用于浅埋煤层区井下巷道掘进突水危险性评价。

深井高承压水工作面底板注浆效果及突水危险性分析

工作面底板注浆加固是防治突水事故的关键技术之一,目前注浆效果评价多采用钻探、物探等方法,往往缺少定量注浆效果评价指标及注浆后底板突水危险性分析。为此,以赵固二矿14030工作面为背景,分析工作面底板含(隔)水层特征展布规律,提出注浆效果评价指标及阈值;基于FLAC3D流固耦合理论分析注浆后采动底板突水危险性。结果表明:注浆后物探低阻异常区范围明显减小/消失,工作面整体注浆效果良好;工作面注浆后钻孔涌水量的评价指标阈值为9.8 m3/h,工作面正常带和断层带钻孔注浆量与注浆前钻孔涌水量之比的评价指标阈值分别为1.81和6.31。流固耦合数值模拟显示注浆后采动底板破坏深度19 m,断层带承压水导升高度7 m大于正常底板5 m;断层影响下底板突水往往通过断层进入底板破坏带所致。

基于GIS与熵值法的煤层底板突水危险性评价

【目的】为提高煤矿开采的安全性,建立杨柳煤矿105采区煤层底板突水危险性评价模型。【方法】选取渗透系数、岩芯采取率、脆塑性岩厚度比、断层分维、含水层厚度、隔水层厚度等6个影响底板含水层突水危险性的主控因素,借助GIS软件绘制各因素专题图,使用熵值法得到各因素的权重值。【结果】叠加归一化后的专题图与其对应的权重值,最终建立了采区煤层底板突水危险性评价模型,得出了突水危险性分区图。分区的结果与采区煤层底板含水层富水性抽放水试验单位涌水量情况基本吻合。【结论】该评价模型可为煤矿安全开采提供参考。

F-RFPA^(2D)在煤层顶板突水危险性分析中的应用

煤层开采后其顶板破坏高度是影响采煤工作面支护和防治顶板溃水溃沙的主要因素之一。为了分析马兰矿28311工作面煤层顶板破坏高度,应用F-RFPA2D数值模拟软件建立了数值模型,按照采高3.5 m进行模拟,得出工作面上方直接顶初次垮落步距为4~8 m;老顶初次垮落步距为20~24 m,周期性垮落步距为12~16 m之间;导水裂隙带在发育到最大高度前具有时间性,马兰矿导水裂隙带具有突水危险性,按照裂隙带高度与采厚比反算,得到限高开采的最大开采高度为3.0 m,对于指导马兰矿顶板防治水具有重要的指导意义。

麻家梁矿带压开采突水危险性分析研究

由于受到煤层底板岩层隔水性能以及奥灰含水层性能的影响,麻家梁矿4#煤层和9#煤层在开采过程中存在突水危险,利用“五图双系数法”分析4#煤层和9#煤层底板突水危险性,得出4#煤层在开采过程中主要存在突水威胁性(三级区),9#煤层大部分地区存在突水高危险性(一级区)。

基于五图双系数法的带压煤层底板突水危险性评价

为了查明良庄煤矿15#煤层带压开采底板突水危险性,采用现场质询、资料收集、井下踏勘的方法,逐一分析了开采15#煤层的底板采动导水破坏带深度、底板保护层厚度、煤层底板以上水头及有效保护层厚度,计算了底板带压系数和突水系数。采用五图双系数法,以突水系数为主、带压系数为辅,对15#煤层带压开采底板突水危险性进行了评价,并划分了三级评价区。研究结果表明:大部分区域为带压开采安全性较高的Ⅲ级评价区;50号钻孔、713号钻孔附近为有发生直通式突水危险的Ⅰ级评价区;其余区域为Ⅱ级评价区,正常情况下发生底板突水的可能性较小,但工作面存在发生非直通式突水的可能性。未来开采15#煤层时,应加强对构造的探查,提前采取措施。

两渡煤业下组煤二采区突水危险性研究

通过对山西汾西矿业(集团)有限责任公司两渡煤业下组煤带压区的底板突水危险性评价方法、下组煤采煤活动对底板破坏基本理论进行分析研究,并结合两渡煤业下组煤二采区煤综采工作面突水危险性实际勘查工作分析,获得了两渡煤业下组煤开采底板破坏深度实测值,评价了下组煤底板隔水层的阻水性能及二采区下组煤开采突水危险程度,为两渡煤业井田二采区10号煤层带压安全开采提供了科学依据。

基于天誉煤矿煤层突水危险性评价的突水量预算方法及其意义

天誉煤矿位于内蒙古乌海市,隶属于内蒙古双欣能源化工有限公司。煤矿上组煤(8-1#、9#、10#)开采虽然属于带压开采,但突水系数均小于0.06MPa/m,只需要在探测无垂向导水构造的前提下,即可实现带压开采;但下组煤中(16-1#、16-2#、17#)与奥灰间距变小,突水危险性变大。下组煤开采前,除了对底板隔水层重点区域进行注浆改造,还需要通过突水危险性评价圈定危险区域并进行突水量的预算,结合下组煤开采时的正常涌水量和最大涌水量,提高矿井排水的能力,起到治理与预防的双保险作用,对实现煤矿下组煤的安全生产具有一定指导意义。

基于EW-IAHP的煤层底板突水危险性评价

在目前的煤层底板突水评价应用中,选定影响突水的主要控制因素权重值对底板突水评价及预测有着重要作用。在传统的脆弱性指数法应用中,主控因素权重通常采用单一的权重确定方法,评价结果主观随意性强,无视数据本身的客观环境;或者客观性强,不能体现决策者对不同主控因素的重视程度,都会影响评价结果的全面、客观。考虑指标数据之间内在规律的客观赋权法和专家经验对主控指标考量的主观赋权法,采用改进的层次分析法(IAHP)与熵权法(EW)综合确定权重,与脆弱性指数法进行耦合,对煤层底板突水进行危险性评价。结果表明,潘家窑井田5号煤层底板突水危险区面积占比为25.73%,研究区断层较为发育,对煤层底板突水起控制作用。评价结果有效提高了预测精度,对潘家窑井田的安全生产有较好的指导作用。