基于GIS的“三图–双预测法”的应用

针对铁法集团大强煤矿1号煤可能存在的顶板涌(突)水危害问题,运用基于地理信息系统(GIS)的层次分析法(AHP)型“三图–双预测法”,通过对含水层厚度、岩心采取率、单位涌水量、渗透系数、断层等5个主控因素的综合分析,在建立煤层顶板充水含水层富水性分区图的同时,对开采煤层的顶板安全性进行评价及分区。在以上研究的基础上运用GIS多源地学信息复合叠加原理,提出了1号煤顶板涌(突)水条件综合分区的划分方案。根据综合分区结果,运用Visual Modflow软件对即将开采的2-202工作面和三采区进行了涌水量预测。     

内蒙古泊江海子矿煤层顶板涌(突)水危险性分区评价

煤层顶板涌(突)水经常给矿井生产带来巨大危害,一直影响煤矿的安全回采。导水裂缝带沟通煤层顶板主要含水层是发生顶板水害的主要因素,随着顶板水害研究程度深入,预测方法在不断改进和完善。在煤层顶板充水含水层富水性弱—中等、含水层沉积厚度大及抽水钻孔少的情况下,对"三图—双预测"法从三个方面进行了优化,分别为数据采集对象、"单"核心变为"双"核心、增加校验过程等,提高了评价方法准确性。运用优化后的"三图—双预测"法对泊江海子煤矿3-1煤顶板直接充水含水层涌(突)水危险性进行了分区评价,预测结果通过了单位涌水量及井下放水试验的验证,其准确性较高。     

层次分析模型在“三图-双预测”法中的应用——以鹤岗矿区新陆煤矿为例

鹤岗矿区煤层开采的主要充水水源为顶板白垩系石头庙子组砾岩裂隙水。由于含水层富水性不均一、矿区构造发育,煤层开采时,发生顶板突水的危险较大。"三图-双预测法"为评价煤层顶板突水危险性的主要方法之一。在该方法的应用中,如何选择适当因素建立含水层富水性分区图是方法的关键所在。以鹤岗矿区的新陆煤矿为例,通过对井田水文地质条件的分析,选择与石头庙子组砾岩裂隙含水层富水性密切相关的单位涌水量、含水层厚度、构造密度、物探解释的富水异常区等7个因素,应用层次分析方法,建立了"三图-双预测法"主要图件——煤层顶板充水含水层富水性分区图,为"三图-双预测法"评价顶板涌(突)水危险性奠定了基础。     

新郑矿区太原群灰岩岩溶发育特征

新郑矿区位于新郑县城西北部,勘探区面积约120公里2。本矿区主要可采煤层为二₁煤、一₁煤。太原群中发育的G₃L_7-8和C₃L_1-4两层段灰岩,分别为二₁煤的底板和一₁煤的顶板,是这两层煤的直接与间接充水含水层。因此,搞清这两层灰岩的岩溶发育特征,将会为今后建井、开采选用有效的防治水方案提供依据。      

基于AHP与独立性权系数综合确权的煤矿含水层富水性评价

为克服传统多源信息融合方法在评价含水层富水性中多采用单一主、客观赋权的不足,以徐庄煤矿为例,在充分考虑影响7煤顶板(即山西组7煤至下石盒子组底界之间的层段)砂岩含水层富水性各因素的基础上,确定了断裂分维、平面变形系数、断层强度、砂岩含水层厚度、砂泥比、岩芯采取率、钻孔冲洗液消耗量、井下涌(突)水点涌水量作为影响其富水性的8大主控因素;采用AHP法和独立性权系数法分别计算了各主控因素的主、客观权重,通过乘法合成归一法得到综合权重,结果表明:褶皱平面变形系数、断裂分维对7煤顶板砂岩含水层富水性影响大,钻孔冲洗液消耗量、岩芯采取率、砂泥比对其富水性影响小;建立了基于AHP与独立性权系数法综合确权的含水层富水性指数法评价模型,通过ArcGIS得到了研究区含水层富水性分区图,并通过已知突水点的分布,对该评价模型进行识别与检验,验证了该模型评价效果的准确性,圈定了顶板防治水的重点靶区。本研究成果为预测矿井含水层富水性强弱、防治顶板水害问题提供了有益参考。     

济宁市王楼煤矿侏罗系含水层水文地质条件分析

王楼煤矿目前正在开采3上煤层,主要水害为顶板水和采空区积水。顶板水主要水源为3煤顶部砂岩水及侏罗系砂砾岩水,其中侏罗系砂砾岩水是矿井防治水工作的主要对象。区内局部地段侏罗系砂砾岩含水层直接覆盖在煤层露头之上,成为3煤层开采的直接充水含水层。运用历年来的抽水试验成果及水位动态变化资料,对侏罗系含水层的水文地质特征进行了分析,并对断裂构造对含水层及矿井充水的影响进行了评价。结果表明:侏罗系下部砂砾岩段大部地区富水性弱-中等,是开采浅部煤层时矿井的主要补给水源之一;上侏罗统砂砾岩裂隙含水层与山西组3上煤层顶底板砂岩水存在较好的水力联系;在区内该含水层除二段上部富水性较弱外,其余的层段富水性均较强,主要接受上部岩浆岩含水层的补给;煤层开采造成的冒落裂隙带在局部地段影响到侏罗系含水层,从而使侏罗系含水层成为煤层开采的直接充水水源。     

古叙石宝矿段C_(17)煤层底板突水危险性分析

通过对古叙矿区石宝矿段详查水文地质资料的综合分析,阐述了C17煤层开采的充水含水层的富水性,采用突水系数法分析了C17煤层的底板突水危险性,为下步矿段内井田勘探阶段水文地质工作方向提供参考。     

淮北刘桥二矿七含涌(突)水机理研究

刘桥二矿在开采4煤过程中，七含突水次数达38次之多，严重影响煤矿安全生产。文章在系统地分析刘桥二矿七含涌突水概况的基础上，提出了该矿七含涌突水的主要机理为断裂构造的控制作用和矿山压力的促进作用；指出了砂岩含水层的裂隙发育程度和富水性强弱、煤层的厚度、断层的作用以及4煤与含水层之间隔水层厚度的大小等，是影响工作面涌水的主要因素。研究结果对煤矿砂岩水害的有效防治具有重要的指导意义。     

近距离煤层开采水害防治技术研究

东滩煤矿三采区计划开采2、3煤层,该区具有断层裂隙发育、向斜轴部易积水、2煤层与3煤层间距较小等特点,充水条件相对复杂,回采工作面受水害威胁较严重。为确保矿井安全生产,在分析矿井三采区地质及水文地质条件的基础上,对含水层富水性进行了分析,认为2、3煤层顶板砂岩含水层和3煤层底板砂岩含水层均为极弱至中等富水性含水层;根据已有资料对2、3煤层底板等高线进行了分析,对煤层开采后采空区积水进行了预测;得出了三采区开采2、3煤层充水含水层为2、3煤层顶部砂岩及3煤层底板砂岩,涌水形式以工作面顶板来水为主,采后采动裂隙是回采工作面充水的主要通道,在此基础上,进行了工作面涌水量预计,并制定了工作面开采综合防治水措施。     

青龙寺井田水文地质特征分析

青龙寺井田位于陕北侏罗纪煤田神府矿区新民开采区中部,地质构造简单,主要可采煤层为延安组3^-1和5^-2煤层。井田主要含水层为第四系冲积层孔隙潜水、侏罗系延安组裂隙承压水和烧变岩空洞裂隙潜水。含水层主要接受大气降雨的入渗补给,补给量较小,因而富水性较弱。分析认为：未来矿井开采时的主要充水通道为煤层采空区顶板冒落形成的导水裂隙带,充水强度与大气降雨关系密切,在暴雨或持续降雨、渗透条件较好时,充水量大,其余时段和层段的充水量较小;开采5^-2煤层时对顶板砂岩水应以疏放为主。     

平煤八矿己15-13030工作面煤层顶板突水溃砂可能性评价

煤矿突水溃砂灾害的发生与煤层上履含水层性质、岩性特征及破坏程度等诸多因素有关。通过研究己15煤层顶板基岩与第四系底部的含、隔水性能及顶板覆岩岩性组合特征,计算出一次全部开采3．6m煤层时,其导水裂缝带最小发育高度为38．46m,最大为47．95m,确定了采煤活动导致的上覆顶板含水层发生水力联系的范围,认为己15—13030工作面煤层开采时发生顶板突水的可能性不大;计算一次全部开采3．6m煤层时,防砂安全垂高最大为23．5m．防塌安全煤岩柱最大垂高为12．5m,结合煤层顶板基岩及第四系底部岩层的水文地质特征,认为工作面回采时顶板溃砂的可能性也不大。强调在生产过程中,要加强顶板涌水的观测,同时增加现有排水系统的排水能力,从而为工作面安全回采提供支持。     

基于FlAC（3D）模型的新集一矿岩溶水危险性研究

新集一矿1#煤层为矿区埋深最大的山西组煤层,太原组灰岩含水层是1#煤层开采时威胁最大的含水层。为合理评价1#煤层受太原组灰岩突水的威胁及煤层的可采性,按照煤层底板隔水层厚度、岩性组合及其力学性质,建立了FlAC3D模型。通过该数值模型对1#煤层进行模拟40m、80m、120m三次开挖,并用顶底板岩层的主应力差来反映其所处的变形阶段,分析了顶板来压前后底板的不同应力状态对突水危险性的影响,获得了开采1#煤层的顶板最大悬顶距、底板最大破坏深度等参数,认为开挖长度达到105m时,是最易突水位置,从而为后续详细勘探和工作面设计工作提供了参考。     

黄陵二号煤矿充水因素分析

通过对黄陵二号煤矿充水因素的分析,结合矿井实际涌水量,认为矿井在开采延安组2号煤层时,延安组中部含水层为矿井的直接充水含水层,直罗组下段含水层为矿井主要的间接充水含水层;上部的洛河组砂岩水是矿井井筒充水的主要水源,也是矿井充水的间接充水含水层;矿井的主要充水通道为开采沉陷裂隙,充水方式为顶板进水。最后指出,该矿井开采2号煤层的最大隐患是直罗组下段砂岩顶板突水和井筒洛河组砂岩涌水。     

保安煤矿西翼3煤层开采安全性研究

通过对矿区水文地质条件的分析,认为开采3煤层时的主要充水含水层为顶板砂岩裂隙水和底板奥灰水,以奥灰水最为突出。采用突水系数法及阻水系数法计算煤矿西翼3煤层开采的有效隔水层厚度为37.6m,运用大井法计算工作面开采过程中最大涌水量为98.3m3/h。研究认为：工作面可以进行带压开采,在巷道和工作面开拓中必须在井下施工探放水孔,在富水区进行疏水降压,达到安全开采的目的;开采F20、F35断层附近时应留足防水煤柱,并对奥灰进行疏水降压,以免发生突水事故。     

蔚县矿区奥灰水突水规律分析及防治水对策探讨

蔚县矿区煤系基底奥灰含水层是煤层开采底板进水的主要充水含水层,已发生多次突水灾害,造成了巨大的经济损失。在分析矿区水文地质条件的基础上,对矿区奥灰岩的富水性进行了分区。通过对多年来矿区生产矿井奥灰水突入矿井资料收集整理及突水点的时空特征的研究,得出了矿区生产矿井奥灰水突水规律：首先与奥灰含水层富水性有关;其次是断层,即使是落差不大的小断层也是突水的薄弱地段;开采1号煤层,底板隔水层厚度与水头压力是控制奥灰水突入矿井的主要因素。提出了以防为主、带压开采、封堵结合,避免强行疏排的奥灰水防治水对策,并对矿井防治水措施提出了建议。     

两种突水系数计算公式的比较

《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准》和《煤矿防治水规定》中各给出了一个突水系数计算公式,分别称为公式（1）和公式（2）。比较发现,两个计算公式在参数的选择、规定的正常块段的l临界突水系数、安全系数、使用的方便程度4方面是不同的,并逐一进行了分析。然后以山西省临县新民煤矿1井田9号煤层的开采为例,进行了突水系数的计算。结果表明,采用公式（1）计算出的突水系数大于采用公式（2）计算出的突水系数;采用公式（1）计算,井田范围内9号煤开采全部处在带压开采临界区内;采用公式（2）计算,井田南部有一部分范围9号煤开采处在带压开采安全区内,井田北部大部分范围9号煤开采处在带压开采临界区内。最后指出．在计算突水系数时,水文地质条件简单、含水层富水性较弱、补给条件差的矿区,选择公式（1）;水文地质条件复杂、含水层富水性较强、补给条件好的矿区．可以选择公式（2）。     

利用岩性地震反演方法评价煤层突水危险性

针对葛亭煤矿的构造地质和水文地质条件,利用概率神经网络岩性反演方法获得岩性数据体,该数据体包含了煤系地层到奥陶系灰岩顶部的构造、岩性和水文地质信息,构成了评价煤层突水危险性所需的基本数据。将其各种信息进行融合后对3煤层顶板的突水危险性进行定量评价：其中波阻抗反演的岩浆侵入及煤层变焦区域（含水层）与视电阻率反演结果高度一致,同时依据孔隙度反演结果证实该区域具有相应的低孔隙度反应。将该区域3煤层顶板视电阻率与孔隙度值进行乘积归一化处理,计算其突水隶属度,依此划分了该层位的突水程度。     

徐州矿区奥灰岩溶水突出的原因与防治

徐州矿区开采深度大,水文地质条件复杂,水害严重。主要突出水源为奥陶系含水层。突水原因主要有:底板隐伏陷落柱或断层导水;底(顶)板含水层与奥灰含水层对接;顶板冒落裂隙带导通断层对盘的奥灰含水层;奥灰水通过基岩隐伏露头侧向补给矿井。其防治对策为:引进先进技术手段,探查分析奥灰岩溶水发育规律;分区隔离开采,完善防排水系统;注浆封堵突水通道;排供结合,综合利用。      

底板注浆加固技术在河南汝州煤田朝川矿的应用

朝川矿断裂构造及裂隙发育,水文地质条件复杂。主采煤层二1煤底板隔水层薄、分布不稳定,再加上该区底板灰岩承压含水层富水性强、水头压力高、补给来源丰富,从而给煤层开采带来了一定的风险。针对矿区的水文地质特点,提出在受水害威胁严重且不适宜疏水降压的区域,采用底板注浆加固的方法实现矿井的安全开采,并对该矿在二1煤层井下巷道打钻成功,实现底板注浆加固,从而使含水层变为隔水层的实施过程进行了较为详细的介绍。结果表明,底板加固技术是预防煤矿突水的有效途径,具有极大的优越性和实用性。     

邹庄井田水文地质条件分析研究

通过对井田内水文地质条件及可采煤层赋存情况的分析,对井田内含水层和隔水层进行了划分,并对各主要含、隔水层（组、段）的岩性、厚度、埋藏条件、分布规律及水位、水质、富水性和补给、径流、排泄条件及各含水层（组、段）之间的水力联系进行了详细阐述。分析研究了矿井的充水因素,指出在留设防水（砂）煤岩柱条件下,开采3～10煤层时,新生界第四含水层（组）为间接充水含水层,直接充水水源为二叠系主采煤层顶底板砂岩裂隙水;开采10煤层时,正常情况下太原组1灰距10煤底板较远,对开采10煤层无直接影响,但在由断层作用导致断层间距缩短或对口的部位有突水危险。此结果为矿井今后煤层开采过程中降低水害威胁、制定防治水对策提供了帮助。