冀中能源某煤矿2＃煤顶板水害评价与防治

摘要

顶板砂岩突水已成为煤矿突水灾害的主要类型之一，严重影响了煤炭企业的生产经营，对煤矿安全生产造成很大的威胁。由于我国地质构造的复杂性与地质条件类型的多样性，煤田顶板水害评价与防治一直是我国煤炭安全开采的难题。冀中能源所辖矿区作为华北大水矿区，其突水类型和特征对华北型煤田具有很好的代表性。研究冀中能源某煤矿顶板水害为煤矿安全开采提供正确、直观的依据，具有重要的现实意义。　　在分析井田地质条件的基础上，结合井田地质勘探的钻孔资料，利用GMS软件建立井田二叠系地层的三维水文地质结构模型，从东西、南北向及组合的剖面系统地对矿区的含水层及隔水层特征进行分析。结果表明：井田地层在西南部埋藏较浅，风化较为严重，揭露山西组含煤地层；东北部埋藏较深，风化程度较弱，揭露石千峰组地层。从西南到东北，二叠系各组地层逐渐被揭露，模型顶部揭露地层厚度逐渐增大，下覆地层厚度变化趋于稳定。2#煤顶板山西组直接充水含水层厚度为45m左右，分布均匀；间接充水含水层下石盒子组除西南部有风化外，其他区域厚度基本不变，且较稳定分布于直接充水含水层之上。天然状态下，各含水层间存在一层较薄的隔水层阻断其水力联系，同时下石盒子组间接充水含水层顶部覆盖一层厚度较大的页岩隔水层阻断其上石盒子组含水层及地表水对煤层顶板直接或间接充水水源的补给。　　在井田地质条件及三维水文地质结构模型的基础上，分析影响顶板涌（突）水的因素，通过AHP—熵权法对各主控因子权重的确定，建立影响顶板水害评价模型。本文通过对顶板含水层特征及地质构造等因素数据的收集和处理，利用基于客观因素的熵权法确定的各主控因子权重对基于主观因素的 AHP 法采用专家评分的方式确定各主控因子的权重进行修正，进而确定顶板水害影响因子的权重值。最终，利用ARCGIS软件数据处理功能，将各影响因子进行耦合，得到顶板水害危险性分区图。　　通过采用AHP—熵权法确定各顶板水害影响因子的权重，对顶板水害危险性区域进行模拟预测，预测结果表明，纬度在4050500~4052000之间井田开采处于较安全区域；4052000~4054000之间，有一条危险区域带，且其区域大面积位于较危险区域；同时，当前开采的北四下采区处于危险区域中。因此，在开采前需要对顶板水害较危险区及以上进行水害防治。根据开采情况，在-500m大巷进行顶板探水试验，依据试验结果设计疏水钻孔组，采用地下疏干的方式，疏放顶板含水层中的水，使其符合煤层开采安全需要。

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