基于FAHP-EWM的煤层底板突水脆弱性评价——以平顶山五矿为例

摘要

平顶山五矿处于平顶山岩溶水系统的补给—径流区，灰岩岩溶发育，富水性强，岩溶水补给充沛，水文地质条件复杂，采掘生产受太灰和寒灰岩溶承压水的严重威胁。历史上发生大小突水64次，造成巨大损失。五矿进入深部采煤后，水压增大，突水危险增高，分析研究深部水文地质条件，查明岩溶发育规律，客观评价二1煤底板岩溶水突水危险性是亟待解决的问题。
　　论文在分析五矿地质和水文地质条件的基础上，总结了石炭系和寒武系灰岩岩溶发育规律。结合典型底板突水案例，剖析了灰岩承压水突水的成因，确定了制约矿井二1煤底板突水的五个主要因素，包括寒武系灰岩含水层的水压，寒武系灰岩岩溶发育程度、有效隔水层等效厚度、有效隔水层脆性岩厚度和断层分形维数。采用模糊层次分析（FAHP）和熵权法（EWM）确定了各主控因素的复合权重，并应用脆弱性指数法构建了评价五矿煤层底板灰岩突水危险性的数学模型。以ArcGIS为操作平台，建立五项主控突水因素的数据库，通过标准化处理和拓扑加权叠加，绘制了各主控突水因素专题图及归一化图，综合评价了五矿井田寒灰岩溶水的突水危险性。
　　根据脆弱性指数空间变化，并结合矿井水文地质条件及采掘接替规划，最终编制了平顶山五矿井田二1煤底板寒武系灰岩岩溶水突水危险性分区图，将五矿井田划分为突水脆弱区、较脆弱区、过渡区、较安全区和安全区共五个区域。己四采区深部水压较大，受锅底山断层及分支断层的影响，突水危险高，属突水脆弱区。己四采区及锅底山断层影响带，水压较大，隔水层薄，突水危险较高，属于突水较脆弱区。三水平寒灰富水性差，隔水层厚度大，带压开采时具有突水威胁。其它区域回采结束，没有水害问题。

目录

声明

致谢

1 绪论

1.1 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和技术路线

2 平顶山五矿概况

2.1 矿井基本情况

2.2 区域地质概况

2.3 水文地质概况

2.4 矿井突水因素分析

2.5 矿区岩溶发育规律

3 底板突水评价方法研究

3.1 评价指标权重确定方法的介绍

3.2 基于FAHP—EWM的复合权重确定

3.3 地理信息系统

3.4 基于FAHP—EWM的煤层底板突水评价模型

4 突水因素的确定

4.1 矿井历年寒灰水害状况

4.2 研究区底板突水影响因素分析

4.3 煤层底板突水主控因素的确定

5 二 1煤底板突水危险性评价

5.1 突水主控因素的数据获取

5.2 主控因素专题图的建立

5.3 评价指标复合权重的确定

5.4 底板突水的“脆弱性指数法”评价

5.5 脆弱性指数法与突水系数法的比较评价

6 结论与建议

6.1 主要结论

6.2 建议

参考文献

作者简历

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