煤层气开采后底板突水危险性评价——以成庄煤矿为例

摘要

我国八大成煤期中有四个成煤期形成的煤层是煤层气富集的重要层位。其中华北型石炭—二叠系煤田煤层下伏奥陶系灰岩含水层（简称奥灰含水层），如果煤层到奥灰含水层之间层间距小，煤层气开采对地下隔水层很容易产生扰动破坏，在煤层气开发后煤炭开采存在底板突水危险性。目前，我国学者对于煤层底板突水危险性的相关研究成果较为丰富，但对于煤层气开采后底板突水规律的研究相对薄弱。分析煤层气开发后地下水与采掘的关系，揭示其对未来煤炭开采突水危险性影响机制，并采取相应措施，对于未来煤炭安全开采具有重要的理论和实际意义。
　　本文选取山西成庄煤矿为研究区域，针对煤层气开发后15号煤煤层底板，采用基于AHP的脆弱性指数法进行突水危险性评价。通过对矿区地形地貌、气象水文、地层、构造、煤层煤质等资料的分析和研究，确定煤层气开采后底板突水危险性的主控因素为：奥灰含水层水压力、奥灰含水层富水性、底板隔水层有效厚度、断层分维、最小水平主应力和岩石破裂压力，生成相应的专题图。然后，利用AHP构建判断矩阵计算不同影响因子的权重分别为0.3417、0.1709、0.1807、0.1279、0.0894、0.0894，并对专题图进行赋值和加权叠加，生成煤层底板突水危险性分区图。最后将其与未考虑煤层气开采相关主控因素的普通脆弱性指数法进行对比分析。
　　结果表明:脆弱区和较脆弱区主要分布于研究区的西部，该区域含水层水压较大，而起主要阻水作用的隔水层有效厚度较小，有的地方底板破坏带甚至已发育至含水层，开采时需制定详细的水害防范方案；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。另外与普通脆弱性指数法相比，该方法对于脆弱区和较脆弱区的判定较为准确，评价结果更符合实际。

目录

声明

致谢

1绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 国内外研究进展

1.3研究内容及技术路线

2 矿井概况

2.1自然地理概况

2.2矿井地质概况

2.3 矿井水文地质条件

3 煤层气开采后底板变化情况

3.1煤层气直井水力压裂裂隙产生

3.2煤层底板岩体应力、破裂压力对突水的影响

3.3研究区煤层底板岩石应力、破裂压力和水压力分析

4 煤层底板突水脆弱性评价

4.1 底板突水影响因素的确定

4.2量化主控因素数据及建立专题图

4.3 层次分析法确定主控因素权重

4.4脆弱性指数法评价

5 结论与展望

5.1主要结论

5.2对今后工作的展望

参考文献

作者简历

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