基于分形的脆弱性指數(shù)法在陳四樓煤礦底板突水預(yù)測(cè)的應(yīng)用研究.pdf

1、我國(guó)原煤總產(chǎn)量的90％以上屬井工開(kāi)采。由于地質(zhì)、水文地質(zhì)條件十分復(fù)雜，華北地區(qū)受底板承壓水威脅的煤炭?jī)?chǔ)量約為160億噸。近年來(lái)，隨著開(kāi)采深度的不斷增加，帶壓開(kāi)采已成為深部煤炭資源開(kāi)發(fā)的主要方式，煤層底部灰?guī)r發(fā)育的裂隙巖溶高承壓水的威脅日趨嚴(yán)重。煤礦水害已成為影響煤炭安全生產(chǎn)的重大問(wèn)題之一，進(jìn)行底板突水危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)尤為必要。
　　本文以陳四樓煤礦南部采區(qū)為例，應(yīng)用基于分形理論的AHP型脆弱性指數(shù)法對(duì)二2煤層底板太灰含水層突水危險(xiǎn)性

2、進(jìn)行預(yù)測(cè)并進(jìn)行危險(xiǎn)性分區(qū)。
　　首先結(jié)合研究區(qū)的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，應(yīng)用分形理論對(duì)井田大中型斷層進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，評(píng)價(jià)礦井?dāng)嗔丫W(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度，計(jì)算分維值，并繪制斷層分維等值線圖，定量研究構(gòu)造分維與底板突水的關(guān)系，得出斷層分維值越大，單位涌水量也就越大，該結(jié)論對(duì)煤礦水害的防治具有參考價(jià)值，并將分維值作為脆性性評(píng)價(jià)的主控因素之一。
　　其次通過(guò)放水試驗(yàn)對(duì)礦井構(gòu)造、直接、間接充水含水層的富水性、流場(chǎng)進(jìn)行研究，求得研究區(qū)的水文地質(zhì)參數(shù)，

3、并運(yùn)用Visual Modflow軟件對(duì)放水試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)研究區(qū)二2煤層底板太原組灰?guī)r含水層的水壓及富水性進(jìn)行研究，并查明太灰的富水性及其與奧灰的水力聯(lián)系、水量與水位的關(guān)系。
　　最后對(duì)礦井突水主控因素進(jìn)行分析，并針對(duì)研究區(qū)的地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件和開(kāi)采技術(shù)條件，確定太原組上段灰?guī)r含水層的水壓、太原組上段灰?guī)r含水層的滲透性、底板有效隔水層等效厚度、斷層分形維數(shù)四個(gè)因素為二2煤層底板太原組上段灰?guī)r含水層突水脆弱性評(píng)價(jià)的主

4、要控制因素。利用層次分析法確定個(gè)主控因素的影響權(quán)重，利用 GIS強(qiáng)大的空間分析功能對(duì)搜集到的數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行歸一化處理并繪制主控因素專題圖層。通過(guò)圖層的加權(quán)疊加，生成具有拓?fù)潢P(guān)系的復(fù)合圖層，進(jìn)而確定煤層底板脆弱性評(píng)價(jià)分區(qū)。
　　研究表明，脆弱區(qū)及較脆弱區(qū)主要分布在研究區(qū)的構(gòu)造發(fā)育帶，與斷層分維值、含水層水壓和富水性、隔水層厚度有關(guān)，即正斷層F29、F30、F38、F40、DF20、F39及F39-1破碎帶和部分影響帶構(gòu)造發(fā)育，突水可