基于相关系数法的顶板含水层富水性主控因素分析

随着煤炭资源采掘深度的不断加大,矿井顶板水害问题日益严峻,准确评价煤层顶板充水含水层富水性对于煤矿防治水工作至关重要。含水层富水性是由具有不同相关程度的多元水文地质因素共同作用的结果,选取顶板含水层单位涌水量、渗透系数、砂岩厚度、冲洗液消耗量、岩芯采取率、脆塑性岩厚度比这6个主要控制因素,采用Pearson相关系数法对煤层顶板直接充水含水层富水性与各主控因素之间的相关性进行对比分析。通过评价各主控因素的正负相关性与相关程度,结合统计学方法计算Pearson相关系数进行相关程度的量化对比分析,为煤层顶板直接充水含水层的富水性评价提供依据。

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。

煤层顶板含水层富水性评价及涌水量预测

为进一步探究煤矿煤层顶板含水层富水性及涌水量特征,为煤矿开采工作提供安全保障,以某煤矿开采过程中存在的涌水量较高问题为研究内容,综合应用AHP层次分析法与基于GIS的多源地学信息复合叠加的“富水性指数法”,对煤层顶板含水层富水性进行评价;应用“大井法”对涌水量进行预测,并证明该预测方法的准确性。结果表明,该预测方法具有一定的现实应用价值。

东欢坨矿8煤层顶板疏放水规律研究

为优化疏水钻孔布置与设计,提高钻孔疏放水实效,对开滦东欢坨矿北二采区8煤层顶板含水层疏水孔的出水规律性开展研究。理论分析了向斜仰起端构造控制下8煤层顶板充水含水层段赋存与富水规律,统计了32个疏水钻孔疏水量及其6个影响指标,研究了疏水量―时间动态特征、疏水量与影响因素之间的相关性。结果表明:针对8煤层顶板煤5以上0~30m范围内的沿倾向顺层水力联系好,沿走向水力联系差的直接充水含水层段,宜沿巷道走向分散布设钻窝,上下巷道钻窝宜错列布置;6个指标中钻孔的位置、钻孔初放水时间对钻孔出水量影响最为显著,钻孔与裂隙发育方向的关系对出水量也有明显影响;该区域疏水超前时间宜为8~10个月。

西南地区煤层顶板岩溶含水层富水性评价指标体系构建及突水危险性评价

西南地区是世界上最大的连片裸露碳酸盐岩分布区,在长期的岩溶作用下,该地区二叠系煤层顶板的吴家坪组、长兴组、夜郎组玉龙山段等碳酸盐岩地层广泛分布溶洞、洼地、落水洞、地下暗河等岩溶形态,煤层顶板岩溶含水层富水性强弱具有明显的空间分布不均一性、各向异性。煤层开采过程中,一旦顶板导水裂隙带发育高度到达强富水区域,极易造成矿井突水灾害。根据西南地区岩溶地下水赋存特征,在考虑因素对含水层富水性影响程度的基础上,从岩溶发育程度、含水层岩性组合、地质构造、含水层水文地质参数和地形地貌5个方面,确定了12项评价指标,构建了较全面的西南地区煤层顶板岩溶含水层富水性评价指标体系。在此基础上,基于GIS和网络层次分析法(ANP)建立了煤层顶板岩溶含水层富水性评价模型,实现了典型煤矿煤层顶板岩溶含水层富水性分区。同时进一步根据开采厚度、开采深度和岩性组合的空间分布差异,制作了导水裂隙带高度分区计算图,对不同地质条件下的煤层开采过程进行了数值模拟计算,得到典型煤矿导水裂隙带发育高度分区计算结果。利用导水裂隙带高度与目标含水层底板标高进行比较判断突水发生的可能性,当导水裂隙带到达含水层,则根据含水层富水性的强弱判断突水危险性的大小,以此为原则,对典型煤矿煤层顶板突水危险性进行了分区评价,并结合以往突水案例,对评价结果的准确性进行了验证。提出的西南地区煤层顶板岩溶含水层富水性和突水危险性评价方法可以为相关领域的研究提供一定的参考。

基于富水性结构指数法的直罗组地层富水性评价

为评价陕北侏罗纪煤田顶板直罗组砂岩含水层富水性,综合分析了砂岩裂隙含水层富水性的影响因素,通过筛选并确定了含水层等效厚度、砂泥比、岩心采取率、砂泥岩交互层数等4个独立评价指标,构建了基于富水性结构指数法的含水层富水性评价方法。以金鸡滩井田为例,采用富水性结构指数方法评价了直罗组砂岩裂隙含水层的富水性。研究表明,以孔隙度、渗透性及粒度构造的富水性结构指数消除了各个影响因素之间的关联性,能够反映砂岩含水层富水性;利用砂岩等效厚度,将不同粒度砂岩统一转化为粗砂岩作为评价砂岩含水层富水性的指标;结合抽水试验获得的水文地质参数与富水性分区图进行对比,以G值为0.15作为直罗组含水层富水弱区与富水较强区的分界值,富水性弱区主要分布在西南部和东北部,验证了富水性结构指数法为陕北侏罗纪煤田覆岩富水性评价提供了一种有效预测途径。

基于FAHP-GRA评价方法的顶板承压含水层富水性预测研究

煤层顶板承压水作为直接突(冲)水源,对煤层开采的安全进行至关重要,准确评价采矿区含水地层的富水性尤为重要。针对现有方法对煤层顶板承压水含水层富水性预测方面存在的问题,研究了多个对富水性产生影响的因素,结合各单影响因素指标量化归一并进行分区。并利用FAHP-GRA,以转龙湾矿区为例,提出了一种富水性综合分析的预测评价方法。

基于FAHP-GRA法的风积沙覆盖风化带潜水富水性评价

我国西北地区煤炭资源总体埋藏浅,厚度较大,煤层顶板充水受到地表水、风积沙潜水、基岩风化带水等综合影响,目前对于这一相对复杂含水系统的富水性评价研究仍不足。为了对该地区富水性做出综合评价,以东胜煤田转龙湾煤矿为依托,结合该区域的特殊地质情况,选取第四系砂层覆盖厚度、岩心采取率、单位涌水量、渗透系数、风化带厚度、砂岩岩性系数、地表地形和地表岩性作为顶板第四系及基岩风化带含水层的富水性影响因素,通过FAHP的方法以ArcGIS为平台,结合GRA灰色关联度将本矿区富水性等级划分为:弱、中等、较强,并依据等级从客观方面确定了富水性划分的阈值。结果表明:FAHP-GRA法得出的矿区潜水含水层相对富水性较强区与实际探放水资料中水量较大的孔位基本吻合,验证了该模型评价矿区综合富水性的准确性。

顶板风化基岩含水层富水特征与涌(突)水危险性预测

为了解决柠条塔煤矿2^(-2)煤层顶部普遍发育的风化基岩含水层突水危险性评价难题,在分析其风化基岩发育特征的基础上,深入挖掘地质及水文地质资料,提出了能够考虑风化程度的富水性评价指标体系,包括风化影响指数、含水层厚度、渗透系数、脆塑岩厚度比、单位涌水量和岩芯采取率,并以此为依托对风化基岩含水层进行了富水性评价。以更加精确地预测顶板导水裂隙带发育高度为目标,将实测数据用于对经验公式的校正中,得出了符合研究区实际情况的导水裂隙带发育高度计算公式。根据导水裂隙带高度计算结果对顶板冒裂安全性进行分区,结合富水性评价结果,对煤层顶板风化基岩裂隙含水层突水危险性进行了预测评价。

含水层与多烧变岩含水体互层下煤层顶板突(涌)水风险性预测

陕北矿区煤层顶板存在多层富水性极不均一的烧变岩含水体,与裂隙发育的风化基岩含水层上下互层叠置,为了准确评价两者的富水性和科学预测煤层顶板突(涌)水风险性,以张家峁井田5^(-2)煤为例,结合风化基岩和2^(-2)煤、3^(-1)煤、4^(-2)煤烧变岩的水力特征、含水层厚度和岩性差异选取富水性评价指标,采用AHP-熵权组合赋权法改进指标确权方法,准确刻画目标含水层的空间富水特征;提出基于修正系数的导高计算方法,以导水裂隙进入含水层程度为依据插值生成顶板冒裂稳定性分区图;两种地学信息叠加,对5^(-2)煤顶板突(涌)水风险性分级、分区预测。研究成果为煤层顶板多含水层非连续互层复杂地质条件下突(涌)水风险性预测提供了一种新方法。

陕北浅埋矿区煤层顶板含水层富水成因研究

为了查清陕北浅埋矿区工作面涌水量差异巨大的原因,从地形地貌、风化基岩厚度、含水层富水性、井下涌水等方面,开展了煤层顶板含水层富水成因研究。结果表明:作为煤层开采最主要充水含水层的风化基岩,其富水性强弱主要受地貌控制;风化基岩富水性强弱与风化基岩厚度没有直接关系;在风化基岩提供储水空间的基础上(空间条件),第四系厚度较大、富水性较好的区域(水源条件),可以形成富水性较好的风化基岩含水层区域,该区域煤炭开采过程中,会产生较大采空区涌水。

基于模糊综合评判法的煤层顶板灰岩含水层富水性评价

煤层顶板含水层富水性受多因素影响,选取含水层厚度、含水层出露面积、单位涌水量、渗透系数、漏水孔率和断裂构造复杂程度等6个评价指标,建立定量与定性评价指标为一体的评价等级标准,构建基于层次分析—模糊综合评判法的煤层顶板含水层富水性多因素评价模型,并利用评价模型对贵州省黔西某矿顶板含水层富水性进行总体评价,其效果较好,可为相关研究提供借鉴。

基于FLAC^3D的煤矿顶板突水的模拟分析

以小庄煤矿回采工作面的水文地质情况为研究对象,首先阐述了煤层顶板含水层的富水性,接着使用FLAC^3D模拟分析了工作面的回采掘进过程,从理论上分析了回采距离与煤层索性变形和应力关系,最后应用FLAC^3D软件和三图-双预测的研究理论预测了矿区煤层顶板突水危害性的大小,针对煤层顶板的突水提出了的防护措施。