基于GIS的改进AHP型脆弱性指数法

AHP法是煤层底板突水预测预报的关键技术之一,但传统基于“1~9”标度的AHP法往往存在一致性效果不够理想等问题.通过对AHP法的改进研究,提出了基于“10/10~18/2”标度的改进AHP法型脆弱性指数法评价技术.以成庄矿3#、9#和15#煤层底板奥灰突水脆弱性评价为例,在建立各主控因素专题层图基础上,应用基于“10/10~18/2”新标度的改进AHP法,确定了各主控因素的权重;进一步建立了煤层底板奥灰突水的脆弱性评价模型,得出了各煤层脆弱性评价分区.研究表明,改进的AHP法构建的判断矩阵具有较好的一致性;通过与传统突水系数法评价结果对比可知,基于GIS的改进AHP型脆弱性指数法评价能够真实反映多因素影响下煤层底板突水的非线性动力过程,评价结果更为吻合实际.      

赵官井田10煤层底板突水危险性评价

从地质构造、含水层、隔水层、开采条件等方面详细分析了赵官井田10煤层底板突水的影响因素,确定了断层强度指数、褶皱分维值、"底板充水含水层组"水压、"底板充水含水层组"富水性、奥灰富水性、隔水层厚度、泥岩比率、底板破坏深度8个主控因素作为10煤层底板突水危险性评价的决策指标,并建立了各主控因素专题图;运用层次分析法(AHP)确定了各主控因素的权重系数,建立了基于"脆弱性指数法"的底板突水危险性评价模型,对10煤层底板突水危险性进行了定量评价,结果表明:在井田的南部煤层露头处脆弱性指数小,突水可能性较小;在井田的北部,特别是在井田东北部,脆弱性指数大,突水危险性较大。      

“脆弱性指数法”对灵北煤矿2下煤层底板突水危险性评价

在分析矿井地质及水文地质条件的基础上,采用脆弱性指数法对灵北煤矿2下煤层底板突水进行评价,运用AHP确定底板突水各主控因素的权重,建立煤层底板突水脆弱性模型,将研究区分为相对安全区、较安全区、过渡区、较脆弱区、脆弱区五个区.相对于传统突水系数法,脆弱性指数法评价更能全面分析研究各区域不同的脆弱性,有针对性地制定防治水对策措施与建议,对煤矿安全生产更具有指导意义.     

改进脆弱性指数法在煤矿底板突水评价中的应用

针对传统的AHP型脆弱性指数法在权重确定方面的不足,采用熵权法对其改进,将熵权法计算的客观权重与AHP法计算的主观权重进行加权平均,综合确定各主控因素诱发突水的权重比例。在综合分析长平煤矿水文地质资料的基础上,应用GIS建立主控因素专题图并进行归一化处理,运用基于GIS的改进AHP型脆弱性指数法确定各主控因素权重,建立井田西部3号煤底板奥灰突水危险性评价模型。利用自然间断点分级法确定了分区阈值,将研究区按突水危险性的相对大小分为5个区域。评价结果符合实际,对煤矿安全生产具有重要的现实意义。     

基于GIS和AHP的谢桥煤矿13-1煤顶板突水危险性评价

为解决谢桥矿13-1煤层顶板突水评价难题,利用ArcGIS的空间分析功能,通过对主控因素数据进行采集及归一化处理,建立子专题图层。然后运用AHP方法确定各主控因素的权重比例,在此基础上将各个主控因素进行无量纲处理后按照权重进行复合叠置,提出煤层顶板突水危险性的分区方案。将顶板已有出（突）水数据与分区结果比较,结果表明,线性脆弱性指数法可以客观、定量、准确的评价煤层顶板突水危险性。      

熵权耦合层次分析赋权在煤层底板突水评价中的应用

为克服层次分析法主观确权的弊端,同时避免熵权客观确权与主控因素实际重要程度相悖的错误,以山西长治三元煤矿3号煤层底板奥灰突水危险性评价为例,将熵权与层次分析耦合确定煤层底板突水主控因素权重并建立脆弱性指数模型,采用K均值聚类法对脆弱性指数值进行聚类分区,确定阈值3个,按照突水危险程度将研究区分为安全区、相对安全区、过渡区和危险区4个区域。经对比验证评价结果符合实际情况。      

基于matlab的煤层底板突水预测系统

针对当前煤层底板突水预测存在的问题,在突水概率指数法预测预报系统的基础上,用matlab开发出了一套新型煤层底板突水预测系统软件。通过对地质、水文地质等信息数据进行分析处理,从而确定导致煤层底板突水的主控因素及次级影响因素,并分别赋予其相应的权重值,将各因素在底板突水中所起的作用定量化。特别是对于不同矿区不同控制因素的影响,其相应权重值的大小可以灵活改变。建立赋权求和数学模型,绘制出各个主要控制因素的专题图,并根据各个主要控制因素的不同权重值,叠合绘制出底板突水概率指数法突水分区图。同时计算出煤层底板突水概率指数。将系统软件应用于工程实际,预测效果与实际情况相吻合。      

山西新阳矿太原组下组煤层底板岩溶水突水安全性评价

新阳矿9-10-11号煤层底板低于奥灰岩溶水位,承受水压较高,存在带压开采问题。依据矿区水文地质勘查资料,通过对9-10-11号煤层底板隔水岩层隔水性能、奥灰岩溶水富水程度、底板断裂构造发育情况、煤层底板承压大小以及采煤扰动底板破坏深度等突水因素分析,表明井田西南部断裂构造发育地段为突水危险区。分别采用突水系数法和突水危险度法对全井田9-10-11号煤层底板突水危险性进行评价,评价结果显示井田南部及断裂构造发育地段为突水危险区。理论分析与定量评价结果基本一致。针对9-10-11号煤层底板突水安全评价结果,提出了相应的防突水对策。     

淮北袁店煤矿101、102采区煤层底板突水危险性综合评价

为有效控制煤层底板带压开采突水发生,同时解决突水系数法评价底板突水的局限性,引入灰色模糊聚类法综合评价煤层底板突水危险性。以袁店煤矿101、102采区为例,通过对10煤层水文地质条件、底板充水水源和充水通道深入分析,提取评价煤层底板突水危险性关键指标,综合考虑岩溶裂隙发育、地质构造、隔水层厚度、裂隙含水层富水性、灰岩含水层厚度5个突水主控因素,并进行底板突水危险性分区。结果表明：101采区底板突水危险性较小,102采区危险性较大。建议对102采区局部富水地段进行注浆加固,以达到防治突水的目的。     

基于GIS的煤层底板突水脆弱性评价——以山西曹村井田为例

煤层底板突水因素众多,突水系数法作为传统的方法所能考虑的突水影响因素种类很有限,不能全面的描述煤层底板突水的复杂机理。为保障煤矿的安全生产,本文以底板突水脆弱性理论为基础,对曹村井田II^#煤层底板突水危险性进行评价,为煤矿今后的安全生产起指导作用。     

示踪试验在探查灰岩含水层突水通道中应用

为了查明新庄孜煤矿63301工作面1组煤层底板灰岩含水层的突水通道,分别从太原组灰岩、奥陶系灰岩含水层投放NaCl示踪剂,寒武系灰岩含水层观测孔投放KI示踪剂,在工作面突水点间隔采集样品。经测试分析其浓度随时间变化关系曲线发现:底板太原组灰岩含水层中存在多条小通道和一条大通道,奥陶系灰岩含水层中存在多条小通道,而寒武系灰岩含水层存在2条通道,在不同灰岩含水层通道中,水流速度存在较大差异性,反映了其岩溶裂隙发育非均匀性特点。此外,利用本次突水资料,计算灰岩含水层的参数。为工作面底板太原组灰岩水害治理提供依据。      

基于脆弱性指数法的韩城矿区11号煤层底板突水危险性评价

在全面分析韩城矿区地质与水文地质条件的基础上,应用相关因素分析方法,提出研究区煤层底板奥灰含水层突水的指标体系,并以多个典型煤矿为例,重点分析了受奥灰含水层威胁最严重的11号煤层底板突水的影响因素;构建了有效隔水层厚度、褶皱规模、含水层富水性、断层规模4个评价指标;采用脆弱性指数评价方法对11号煤层底板突水的危险性进行了分区。      

基于EW-FAHP的煤层底板承压水突水危险评价

以平顶山十三矿己四采区底板灰岩的突水危险性评价为例,将熵权法(EW)和模糊层次分析法（FAHP）耦合在一起,确定了突水影响因素的权重,并建立了突水危险性评价模型。结果显示:十三矿己四采区二1煤底板标高-150~-350 m区域,不受底板灰岩水的影响,属于安全区;标高-350~-700 m 且不受断层影响的区域属于较安全区;标高-700 m以下及标高-350~-700 m且受断层影响的区域属于突水危险区。在前期突水资料少和数据量有限的条件下,EW-FAHP法能够较为客观地确定突水影响因素权重。     

因子分析法在矿井涌水来源判别中的应用

结合恒源煤矿六八采区实例,采用因子分析方法研究矿井涌水水源。取各充水含水层样品与采区涌水样品的主要离子含量指标为分析对象,经过系列处理得到正交因子载荷矩阵。用因子1和因子2分别代表太灰水和煤系砂岩水,在因子载荷坐标系中,六八采区涌水水样则分布在因子1和因子2之间,并同时具有很高的共同度,充分证明了六八采区涌水属于太灰水与煤系砂岩裂隙水之间的过渡类型。      

A GIS-based method of risk assessment on no. 11 coal-floor water inrush from Ordovician limestone in Hancheng mining area,China

The no. 11 coal seam in the deep area of Hancheng mining area is mining in recent years, which is threatened by the water inrush from the Ordovician limestone aquifer. Coal-floor water inrush is governed by the water abundance of coal-floor aquifer, the water-resisting performance of coal-floor aquitard, and the pathway connecting the water source and the working face. To make an accuracy risk assessment of water inrush from the no. 11 coal seam floor, a GIS-based vulnerability index method (VIM) is adopted for its superior comprehensive consideration of more controlling factors, powerful spatial analysis, and intuitively display functions. This study firstly established an index system including the water pressure of the coal-floor aquifer, the unit water inflow, the thickness, the core recovery percentage, the thickness ratio of brittle rocks to ductile rocks, the thickness of effective aquitard, and the accumulated length of faults and folds, of which the former six indexes governed the water abundance of the coal-floor aquifer which was combined with the last two factors to determine the risk of coal-floor water inrush. Secondly, the thematic map of each controlling factor is established by GIS using the geological prospecting data, and the weight of each factor is determined by the analytic hierarchy process (AHP) after consulting the expert review panel. At last, a vulnerability index is obtained and used to assess the risk of coal-floor water inrush of the no. 11 coal seam. The risk of water inrush of the no. 11 coal seam of the study area was ranked to three zones: the southeastern shallow area in red color is the dangerous zone, the wide northwestern area in green color is the safe zone, and the transition area in yellow color is the moderate-risk zone. Compared with the actual water-inrush incidents, the risk assessment result was verified to achieve an accuracy of 82.35%, which is proved to be a dependable reference for the prevention and controlling of coal-floor water inrush of the no. 11 coal seam in Hancheng mining area.     

基于GIS和水质水温的矿井突水水源快速判别

针对淮南潘谢矿区新生界下含松散孔隙水与石炭系太原组石灰岩岩溶裂隙水水质接近的特殊情况,提出了基于GIS和水质水温的矿井突水水源快速判别方法。该法是利用测温钻孔的温度-深度拟合结果,构建基于GIS的利用水温识别突水水源的模型,并将其判别结果与基于水质的模糊综合评判计算的结果相结合,综合判别矿井突水水源。本法应用于潘一煤矿86-1号突水判别,实例结果显示,该法可以较好地适用于水质判别效果不佳,而含水层之间存在较大的地温差(埋深差)情况下的突水水源识别。