论文部分内容阅读
我国原煤总产量的90%以上属井工开采。由于地质、水文地质条件十分复杂,华北地区受底板承压水威胁的煤炭储量约为160亿吨。近年来,随着开采深度的不断增加,带压开采已成为深部煤炭资源开发的主要方式,煤层底部灰岩发育的裂隙岩溶高承压水的威胁日趋严重。煤矿水害已成为影响煤炭安全生产的重大问题之一,进行底板突水危险性预测预报尤为必要。 本文以陈四楼煤矿南部采区为例,应用基于分形理论的AHP型脆弱性指数法对二2煤层底板太灰含水层突水危险性进行预测并进行危险性分区。 首先结合研究区的地质及水文地质条件,应用分形理论对井田大中型断层进行统计分析,评价矿井断裂网络的复杂程度,计算分维值,并绘制断层分维等值线图,定量研究构造分维与底板突水的关系,得出断层分维值越大,单位涌水量也就越大,该结论对煤矿水害的防治具有参考价值,并将分维值作为脆性性评价的主控因素之一。 其次通过放水试验对矿井构造、直接、间接充水含水层的富水性、流场进行研究,求得研究区的水文地质参数,并运用Visual Modflow软件对放水试验过程进行了数值模拟,对研究区二2煤层底板太原组灰岩含水层的水压及富水性进行研究,并查明太灰的富水性及其与奥灰的水力联系、水量与水位的关系。 最后对矿井突水主控因素进行分析,并针对研究区的地质条件、水文地质条件和开采技术条件,确定太原组上段灰岩含水层的水压、太原组上段灰岩含水层的渗透性、底板有效隔水层等效厚度、断层分形维数四个因素为二2煤层底板太原组上段灰岩含水层突水脆弱性评价的主要控制因素。利用层次分析法确定个主控因素的影响权重,利用 GIS强大的空间分析功能对搜集到的数据和资料进行归一化处理并绘制主控因素专题图层。通过图层的加权叠加,生成具有拓扑关系的复合图层,进而确定煤层底板脆弱性评价分区。 研究表明,脆弱区及较脆弱区主要分布在研究区的构造发育带,与断层分维值、含水层水压和富水性、隔水层厚度有关,即正断层F29、F30、F38、F40、DF20、F39及F39-1破碎带和部分影响带构造发育,突水可能性很大,在煤矿开采过程中应加强防护,防止突水。过渡区及较安全区仍有突水的可能,应在开采时注意观察突水征兆,防患于未然。