煤层底板突水定量预测评价研究

为研究矿井水害防治理论和马营堡井田水害威胁程度,采用理论和试验相结合的方法,系统分析了马营堡井田水文地质条件和矿井充水因素,根据GIS和AHP耦合理论,建立了底板脆弱性指数模型,定量评价了马营堡井田主要可采煤层底板的突水危险性,作出了主要可采煤层底板突水脆弱性评价分区图。分区图反映了煤层开采时受底板水的威胁程度,可作为马营堡井田开拓生产时防治水工作的依据。

煤矿井下奥灰水突水危险区判别方法研究

为了有效地预测煤矿井下奥灰突水灾害,在MTI奥灰水监测预报方法基础上,提出了煤矿井下奥灰水突水危险区域的判别方法。该方法采用有限元方法对矿区以及周边区域煤层底板含水层建立渗流模型并且进行数值模拟计算,最终计算结果应用于霍州煤电集团李雅庄煤矿突水预测。结果表明:以所有节点突水危险判别指标平均值的10%、20%、30%作为界限,将计算区域划分为不同等级的突水危险区域。该预测方法适用于不同水文地质条件的矿区进行煤矿奥灰水突水危险预测。

基于多类型四双法的煤层顶板突水预测评价研究

富水性和导通性是评价预测顶板突水的2个关键判据。基于GIS的多源信息复合叠加方法评价富水性,存在数据来源不足、评价过程烦琐、评价手段过于专业等问题;采用冒裂安全性分区图来评判含水层的导通性,存在两极值区间过大、精度较低问题;采用疏干开采技术时,采前疏干程度评价缺少量化判据。实践中,顶板突水条件千差万别,目前缺少一套适用于各种地质条件的技术评价体系预测顶板突水,为此提出了“多类型四双法”评价预测技术,简称MTFD法。首先,依据煤层与上部岩层(含水层)空间组合关系以及岩层自身富水性强弱,将顶板分为A、B、C、D四种评价类型,确定了每种类型的评价对象和评价准则,并形成了完整的技术评价路线。再次,基于钻孔柱状图信息建立了双表,即基础数据表和工作表,获取评价和预测工作的数据源;其次,引入了双指数概念,即富水性指数和突水危险性指数评价参量,通过双指数绘制双图,即富水性等值线图和突水危险性等值线图,富水性指数用来表征地层的富水性,将砂岩厚度和脆塑性比值2种最重要地学信息指数,可省去繁琐的多源信息归一化处理过程;突水危险性指数用来衡量间接充水含水层水导入采场可能性大小,由于两极值区间范围小,有利于提高评价的精准度和灵敏度,同时能够克服经验公式的不足。最后,提出了双水量预测方法,即疏干水量预测或涌水量预测,以富水性指数为主控因素预计的疏干水量,可以作为采前安全开采评价的量化判据;以富水性指数为主控因素预计工作面涌水量,可以作为涌水量传统预计方法的有益补充。应用结果表明:MTFD工作法在内蒙古上海庙矿区、宁夏鸳鸯湖矿区、山东济宁矿区均已得到广泛应用,指导了约60个采煤工作面的疏放水钻孔设计和施工。富水性指数法预测富水性指数与实测钻孔放水量呈正相关关系,预计水量的偏差率约4%;利用“双图”科学揭示了多起典型的突水溃沙事故的机理。

基于Surfer的煤层底板突水危险性评价

以平禹一矿为例,以同样具备GIS的空间信息叠加功能,但普及度比GIS高和使用便捷的Surfer软件为平台,建立了评价底板突水危险性的脆弱性指数层次模型和突水系数模型。评价结果显示,平禹一矿二1煤层底板标高-60m以浅属于安全区,不受底板灰岩水的影响;标高-60^-400m且不受断层影响的区域属于突水威胁区,带压开采时存在突水隐患;标高-400m以深及标高-60^-400m范围的断层带属于突水危险区,带压开采时底板突水危险性很高。平禹一矿对突水威胁区和危险区的灰岩水害进行了综合防治,使矿井在极其复杂的水文地质背景下,连续10年实现了高效、安全生产。