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基于“富水性指数法”的煤层顶板含水层涌水危险性评价

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煤矿安全 2020年第2期51卷 192-196页

作者：黄欢朱宏军中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077

针对塔然高勒煤矿3煤顶板侏罗系中统~中下统含水层涌水危险性分区评价问题,利用层次分析法赋予含水层厚度、岩心采取率、脆塑性岩厚度比、渗透系数等含水层富水性影响因素权重值,并将各影响因素及其权重耦合,引入"富水性指数"建立侏罗... 详细信息

针对塔然高勒煤矿3煤顶板侏罗系中统~中下统含水层涌水危险性分区评价问题,利用层次分析法赋予含水层厚度、岩心采取率、脆塑性岩厚度比、渗透系数等含水层富水性影响因素权重值,并将各影响因素及其权重耦合,引入"富水性指数"建立侏罗系中统~中下统含水层涌水危险性评价模型,结合钻孔单位涌水量对富水性分区进行检验,并通过修正各影响因素权重,直至富水性分区评价结果符合实际水文地质条件。结果表明,矿井顶板涌水危险性由东南向西北逐渐降低,东南部顶板涌水危险性较高。

关键词：顶板涌水富水性分区富水性指数等级划分危险性评价

基于“三图法”的纳林河二号矿井顶板突水危险性评价

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能源与环保 2024年第4期46卷 44-50页

作者：阎宏图靳立创郭森林李源李沛涛莫菲乌审旗蒙大矿业有限责任公司内蒙古乌审旗017300 中国矿业大学(北京)国家煤矿水害防治工程技术研究中心北京100083 中国矿业大学(北京)内蒙古研究院内蒙古鄂尔多斯017000 中煤西北能源化工集团有限公司内蒙古鄂尔多斯017200

我国西北地区侏罗系煤田普遍受到顶板水害的威胁,影响矿山安全生产。以纳林河二号矿井3^(-1上)103工作面为例,提供一种有效的顶板水害评估方法。通过建立水文地质剖面并应用“三图法”理论,分析了影响煤层顶板砂岩含水层富水性的主控因... 详细信息

我国西北地区侏罗系煤田普遍受到顶板水害的威胁,影响矿山安全生产。以纳林河二号矿井3^(-1上)103工作面为例,提供一种有效的顶板水害评估方法。通过建立水文地质剖面并应用“三图法”理论,分析了影响煤层顶板砂岩含水层富水性的主控因素,包括砂岩含水层厚度、渗透系数、脆塑性岩厚度比和岩心采取率。运用层次分析法(AHP)对主控因素的权重进行了科学定量,基于富水性指数评估了含水层富水性,并获得了顶板冒裂安全性及突水危险性。通过与音频电透视技术获取的低阻异常区对比,初步验证了所提方法的可靠性。研究结果为纳林河二号矿井3^(-1上)103工作面安全回采提供依据,对于指导类似地区的顶板水害预防和控制具有参考价值。

关键词：侏罗系煤田顶板水害 “三图法” 层次分析法(AHP) 富水性指数

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洛河组含水层垂向差异性研究及保水采煤意义

煤炭学报 2019年第3期44卷 847-856页

作者：李超峰虎维岳刘英锋煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077

为查明彬长矿区白垩系洛河组地层的水文地质条件,从保水采煤角度提出了洛河组精细化勘探概念,给出了可用于承压含水层垂向富水性评价的综合富水性指数法,依据垂向富水性变化规律对洛河组进行分层,并研究洛河组垂向水文地质条件与特征、... 详细信息

为查明彬长矿区白垩系洛河组地层的水文地质条件,从保水采煤角度提出了洛河组精细化勘探概念,给出了可用于承压含水层垂向富水性评价的综合富水性指数法,依据垂向富水性变化规律对洛河组进行分层,并研究洛河组垂向水文地质条件与特征、自然状态和采煤扰动时洛河组垂向各含水层段之间的水力联系、以及洛河组下段存在的保水采煤意义等。给出了富水性指数计算方法:对地层岩性、厚度、孔隙度3个指标分别赋值、分别赋权重为0.3,0.4,0.3,之后将赋值与权重累积得到单个含水层段的富水性指数(f_i),利用F_i=0.5f_i+0.15f_(i-1)+0.1f_(i-2)+0.15f_(i+1)+0.1f_(i+2)计算各地层的综合富水性指数。给出了洛河组含水层垂向富水性分级标准:F富水,0.012 339≤F富水,F≥0.015 504为强富水。依据综合富水性指数将高家堡井田T1,T2钻孔洛河组垂向上划分为上、中、下3段。研究结果表明:(1)采用综合富水性指数法可以对承压含水层垂向富水性进行精细化评价,可操作性强;(2)局部地区洛河组内部发育有泥岩地层,但尚未构成区域上的隔水层;(3)洛河组下段地层既可以减缓和阻止煤层顶板导水裂隙带继续向上发育防止对具有供水意义的中上段地层结构的破坏,又可以阻隔中上段含水层水进入矿井,对保水采煤有利;(4)高家堡矿井首采面回采期间洛河组中上段地下水位下降26.71～43.06 m。通过含水层水量、水位、水质等指标分析,采用控制煤层采高等技术实现了对洛河组含水层结构保护条件下的深埋煤层开采。

关键词：保水采煤洛河组分层垂向富水性富水性指数彬长矿区

基于多类型四双法的煤层顶板突水预测评价研究

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煤炭科学技术 2019年第9期47卷 219-228页

作者：吕玉广李宏杰夏宇君刘汉慈韩港内蒙古上海庙矿业有限责任公司内蒙古鄂尔多斯016299 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013

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;... 详细信息

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。

关键词：富水性指数突水危险性指数疏干水量预计涌水量预计

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济三煤矿煤层顶板砂岩含水层富水性预测

煤田地质与勘探 2017年第5期45卷 100-104页

作者：石守桥魏久传尹会永谢道雷杨建华山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿山东济宁272169

针对济三煤矿七采区水文地质勘探程度不高,抽(放)水试验钻孔数量有限的实际情况,从岩性结构和构造发育特征出发,综合考虑砂岩厚度、砂–泥组合层数、岩心采取率以及砂岩含量等因素,构建岩性结构指数模型,同时,采用断层分维值来定量表述... 详细信息

针对济三煤矿七采区水文地质勘探程度不高,抽(放)水试验钻孔数量有限的实际情况,从岩性结构和构造发育特征出发,综合考虑砂岩厚度、砂–泥组合层数、岩心采取率以及砂岩含量等因素,构建岩性结构指数模型,同时,采用断层分维值来定量表述断层构造特征,通过信息复合建立多因素富水性指数综合评价模型,对煤层顶板含水层进行富水性分区,通过有限的实测单位涌水量数据对评价结果进行验证,取得了较好的应用效果。

关键词：岩性结构指数分维值富水性指数顶板富水性

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水文地质复杂矿井突水水源综合判别方法研究

煤炭科学技术 2017年第10期45卷 155-161,175页

作者：吕玉广内蒙古上海庙矿业有限责任公司内蒙古鄂尔多斯016299

为避免在复杂水文地质条件下使用单一判别方法判定突水水源的误判,提出多方法多途径综合研判突水水源方法,以王楼煤矿13301工作面突水为例,因突水过程中上覆侏罗系(J_3)砂岩含水层水位异常性同步下降,据此认为J_3砂岩含水层为突水水源,... 详细信息

为避免在复杂水文地质条件下使用单一判别方法判定突水水源的误判,提出多方法多途径综合研判突水水源方法,以王楼煤矿13301工作面突水为例,因突水过程中上覆侏罗系(J_3)砂岩含水层水位异常性同步下降,据此认为J_3砂岩含水层为突水水源,按照分析→验证→再分析→再验证的技术路线,采用水化学联通试验、注浆试验、水质分析、TVL雷达探测、富水性评价等多种方法和手段综合研究,最终查明J_3砂岩含水层与工作面之间没有水力联系。综合研判方法结果表明:由于管涌通道和压力自然平衡作用导致J3砂岩水位异常下降;煤层顶板砂岩(3砂)含水层才是唯一的突水水源,只能疏排不可封堵,采用多手段多途径综合研判方法能够避免误判问题。

关键词：矿井突水管涌通道压力平衡富水性指数

基于运用“双图”评价技术的突水原因实例分析

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煤炭科学技术 2016年第S2期44卷 168-172页

作者：吕玉广山东能源内蒙古上海庙矿业有限责任公司

以软岩矿区一次顶板突水为案例,提出了富水性指数概念和计算方法以及突水危险性指数概念和计算方法,通过这2个指数分别绘制富水性和突水危险性等值线图(称“双图”),运用此“双图”分析了工作面突水原因;同时探讨了软岩条件下突水溃沙... 详细信息

以软岩矿区一次顶板突水为案例,提出了富水性指数概念和计算方法以及突水危险性指数概念和计算方法,通过这2个指数分别绘制富水性和突水危险性等值线图(称“双图”),运用此“双图”分析了工作面突水原因;同时探讨了软岩条件下突水溃沙的机理。结果表明:既位于富水区同时又位于突水危险区是矿井突(涌)水的充要条件,离层汇水作用和岩石弱胶结特点共同决定了水中携沙的特殊突水机理。研究结果可为后续资源开采制定相应措施和避免类似事故的发生提供了依据。

关键词：富水性指数富水性等值线图突水危险性指数突水危险性值线图携沙突水机理

顶板突(涌)水危险性“双图”评价技术与应用——以鄂尔多斯盆地西缘新上海一号煤矿为例

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煤田地质与勘探 2016年第5期44卷 108-112页

作者：吕玉广齐东合山东能源内蒙古上海庙矿业有限责任公司内蒙古鄂尔多斯016299

为解决煤层顶板突水预测预报评价难题,在提出了富水性指数和突水危险性指数的基础上,以鄂尔多斯盆地西缘新上海一号煤矿为研究对象,应用富水性指数和突水危险性指数的双图,对三个采煤工作面顶板突水危险性进行评价,结果表明,采煤活动位... 详细信息

为解决煤层顶板突水预测预报评价难题,在提出了富水性指数和突水危险性指数的基础上,以鄂尔多斯盆地西缘新上海一号煤矿为研究对象,应用富水性指数和突水危险性指数的双图,对三个采煤工作面顶板突水危险性进行评价,结果表明,采煤活动位于富水区又位于突水危险区是顶板突(涌)水的充要条件。

关键词：富水性指数富水性等值线图突水危险性指数突水危险性值线图突水充要条件

“多类型四双法”在煤矿顶板涌(突)水危险中的应用研究

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中国煤炭地质 2022年第8期34卷 46-54页

作者：孙振洋中国煤炭地质总局水文地质局河北邯郸056004

煤层顶板水害一直影响煤矿安全开采。传统的“三图-双预测法”专业性强,评价过程复杂,适用范围有限,针对目前缺少一套适用于各种地质条件的顶板评价体系,运用“多类型四双法”(MTFD法)对煤层顶板涌(突)水危险性进行了预测评价,方法简单... 详细信息

煤层顶板水害一直影响煤矿安全开采。传统的“三图-双预测法”专业性强,评价过程复杂,适用范围有限,针对目前缺少一套适用于各种地质条件的顶板评价体系,运用“多类型四双法”(MTFD法)对煤层顶板涌(突)水危险性进行了预测评价,方法简单易懂,便于操作。将评价结果与传统的“三图—双预测法”对比,结果表明,“多类型四双法”的评价结果与实际验证结果吻合度更高。对于水文地质勘探程度较低,数据信息不全的矿井,“多类型四双法”更具优势。

关键词： “多类型四双法” 富水性指数突水危险性指数疏干水量预测涌水量预测