基于FAHP-CRITIC的孔庄矿东部采区灰岩突水危险性评价

摘要

矿井水害一直是煤矿安全生产的主要危害,其中以煤层底板突水最常见。以孔庄矿东部采区(Ⅲ4、Ⅲ5采区)7煤底板太原组四灰含水层为研究对象,分析了研究区的地质条件以及水文地质条件;采用Piper三线图以及Schoeller图分析研究各含水层的水化学特征;利用钻孔漏水率和四灰含水层等水位线分析研究区太原组四灰岩溶发育规律和水动力规律;基于改进博弈论的FAHP-CRITIC建立脆弱性评价模型,并对孔庄矿东部采区7煤层底板四灰突水危险性进行分区,得出主要结论如下:
　　(1)研究区属华北型石炭二叠系含煤地层,区内断层以平行展布为主,倾向一致,断层面的倾角均较大,主要发育的断层分别为F徐庄、F徐支、KF13、F6-2、F6-6。
　　(2)四灰含水层水位变化较大,富水性不均,易接受浅部含水层的入渗补给,是7煤主要充水水源之一;四灰溶蚀程度随着深度增加而减弱;四灰含水层水位在整体上呈现为西高东低,仅在孔庄东部采区部分区域,水位为北高南低;四灰含水层大部分离子浓度变异系数相对较大,与外界含水层有一定联系。
　　(3)7煤层底板脆弱性分区预测表明:突水脆弱区主要分布在研究区的中部以及北部的部分区域,占整个研究区面积的22.5％;突水较脆弱区分布在研究区的中部、东部以及北部的部分区域,占整个研究区面积的25％;过渡区分布在研究区的西北部、中部、南部以及东部的部分区域,占整个研究区面积的25％;突水较安全区分布在研究区的西部以及中部的部分区域,占整个研究区面积的15％;突水相对安全区分布在研究区的西南部,占整个研究区面积的12.5％。最后采用脆弱拟合率VFP对评价模型进行验证,拟合率达100％,表明7煤层底板太原组四灰突水脆弱性评价模型可信;将脆弱性指数法与突水系数法对煤层底板突水危险性分区进行比较,认为脆弱性指数法对影响煤层底板突水因素的考虑更为全面,更具有现实和指导意义。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究目的和意义

1．2 研究现状

1．2．1 矿井突水机理研究

1．2．2 底板突水研究

1．2．3 评价模型研究

1．3 研究内容

1．4 技术路线图

1．5 本章小结

2 研究区概况

2．1 自然地理条件

2．1．1 位置与交通

2．1．2 地貌与水系

2．2．1 区域地层

2．2．2 区域构造

2．3 矿井地质概况

2．3．1 矿井地层

2．3．2 矿井构造

2．4 研究区地质概况

2．5 本章小结

3 水文地质条件及矿井充水特征分析

3．1 水文地质条件

3．1．1 区域水文地质条件

3．1．2 矿井水文地质条件分析

3．2 充水因素分析

3．2．2 主要充水水源及水害分析

3．3 太原组四灰岩溶发育

3．4 研究区水化学特征分析

3．5 本章小结

4 煤层底板突水主控因素确定及专题图的建立

4．1 煤层底板突水主控因素分析

4．2 研究区7煤底板突水主控因素分析

4．2．1 煤层底板含水层

4．2．2 煤层底板隔水层

4．2．3 构造条件

4．3 专题图的建立

4．3．1 7煤底板隔水层承受的水压力

4．3．2 单位涌水量

4．3．3 渗透系数

4．3．4 隔水层的等效厚度

4．3．5 底板破坏深度

4．3．6 岩性组合指数

4．3．7 断层分布

4．3．8 断层规模指数

4．4 本章小结

5 煤层底板突水脆弱性评价

5．1．3 模糊层次分析法(FAHP)

5．1．4．CRITIC法

5．1．5 改进的博弈论

5．1．6 模型思路

5．2 各主控因素权重的确定

5．2．1 基于FAHP获得各主控因素权重

5．2．2 基于CRITIC获得各主控因素权重

5．2．3 基于改进的博弈论获得综合权重

5．3 脆弱性指数法的工作方法

5．3．1 数据归一化处理

5．3．2 建立单因素归一化专题图

5．3．3 专题图的叠加

5．3．4 评价模型的建立

5．3．5 煤层底板脆弱性评价分区

5．3．6 评价模型检验

5．4 脆弱性指数法与突水系数法对比分析

5．5 本章小结

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果