基于分形的脆弱性指數(shù)法在陳四樓煤礦底板突水預測的應用研究.pdf

1、我國原煤總產量的90％以上屬井工開采。由于地質、水文地質條件十分復雜，華北地區(qū)受底板承壓水威脅的煤炭儲量約為160億噸。近年來，隨著開采深度的不斷增加，帶壓開采已成為深部煤炭資源開發(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重。煤礦水害已成為影響煤炭安全生產的重大問題之一，進行底板突水危險性預測預報尤為必要。
　　本文以陳四樓煤礦南部采區(qū)為例，應用基于分形理論的AHP型脆弱性指數(shù)法對二2煤層底板太灰含水層突水危險性

2、進行預測并進行危險性分區(qū)。
　　首先結合研究區(qū)的地質及水文地質條件，應用分形理論對井田大中型斷層進行統(tǒng)計分析，評價礦井斷裂網(wǎng)絡的復雜程度，計算分維值，并繪制斷層分維等值線圖，定量研究構造分維與底板突水的關系，得出斷層分維值越大，單位涌水量也就越大，該結論對煤礦水害的防治具有參考價值，并將分維值作為脆性性評價的主控因素之一。
　　其次通過放水試驗對礦井構造、直接、間接充水含水層的富水性、流場進行研究，求得研究區(qū)的水文地質參數(shù)，

3、并運用Visual Modflow軟件對放水試驗過程進行了數(shù)值模擬，對研究區(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、水量與水位的關系。
　　最后對礦井突水主控因素進行分析，并針對研究區(qū)的地質條件、水文地質條件和開采技術條件，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價的主

4、要控制因素。利用層次分析法確定個主控因素的影響權重，利用 GIS強大的空間分析功能對搜集到的數(shù)據(jù)和資料進行歸一化處理并繪制主控因素專題圖層。通過圖層的加權疊加，生成具有拓撲關系的復合圖層，進而確定煤層底板脆弱性評價分區(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，即正斷層F29、F30、F38、F40、DF20、F39及F39-1破碎帶和部分影響帶構造發(fā)育，突水可