煤层底板突水评价的新型实用方法_基于GIS的AHP型脆弱性指数法应

　第34卷第2期

　2009年2月煤　　炭　　学　　报JOURNALOFCHINACOALSOCIETYVol.34　No.2　Feb.　2009　　　文章编号:0253-9993(2009)02-0233-06

煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅳ:

基于GIS的AHP型脆弱性指数法应用

武　强,王金华,刘东海121,3,崔芳鹏,刘守强41

(11中国矿业大学(北京)水害防治与水资源研究所,北京　100083;21,1东方地球物理公司研究院,新疆库尔勒　841001;41中国科学院,北京　100029)

摘　要:提出的基础上,,应用新提出的基于GIS的ANN,,确定了6个影响;应用GIS强大的数据管理和空间分析功能,建立了煤层底板突水6个;应用AHP方法确定了各主控因素在突水过程中的权重贡献,建立了基于GIS的AHP型煤层底板突水脆弱性评价模型.根据计算所得的突水脆弱性指数统计直方图,分析确定了底板突水脆弱性分区阈值,最终提出煤层底板突水脆弱性区划方案.

关键词:煤层底板突水;脆弱性指数法;GIS;AHP

中图分类号:TD742　　　文献标识码:A

AnewpracticalmethodologyofthecoalfloorwaterburstingevaluatingⅣ:

theapplicationofAHPvulnerableindexmethodbasedonGIS

WUQiang,WANGJin2hua,LIUDong2hai121,3,CUIFang2peng,LIUShou2qiang41

(11InstituteofMineWaterDisasterPreventingandControlling&WaterResources,ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing),Beijing　100083,China;21ChinaCoalResearchInstitute,Beijing　100013,China;31ResearchInstitute,BureauofGeophysicalProspecting,ChinaNationalPetroleumCorporation,Korla　841001,China;41KeyLaboratoryofEngineeringGeomechanics,InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing　100029,China)

Abstract:Inordertosolvethedifficultevaluationproblemsonthecoalfloorwaterbursting,basedontheestab2lishmentofthemaincontrollingindexsystemofthefloorwaterburstingandtheoryofthevulnerableindexmethod,thecoalfloorwaterburstinginthenorthminingareaofDonghuantuoCoalMineinKailuanwasstudied.Ontheba2sisofanalyzingthehydro2geologicalconditionsandthefloorwaterburstingrulesofthecoalmine,sixmaincontrol2lingfactorsthatinfluencingfloorwaterburstingweredetermined.Then,thesixsub2thematiclayersofeachdomina2tingfactorandtheoverlaylayerwerefoundedusingthedatamanagementandthespatial2dataanalysisofGIS.AndthroughtheapplicationofAHP,theweightcoefficientsofeachmaincontrollingfactorweredeterminedintheprocessoffloorwaterbursting,thusthetypeofAHPvulnerableevaluationmodelbasedontheGISoffloorwaterburstingwasestablished.Furthermore,thethresholdsoffloorwaterburstingsub2zonewereconfirmedaccordingtothestatisticgraphicalanalysisoftheobtainedwaterburstingvulnerableindexesthroughthemodelcalculating.Fi2nally,theprojectofthefloorwaterburstingvulnerablezonewasraised

.

收稿日期:2008-05-08　　责任编辑:王婉洁

　　基金项目:国家自然科学基金资助项目(40572149,40772162);教育部重大科学技术培育研究基金资助项目(2004-295);国家重点

基础研究发展计划(973)资助项目(2006CB202205);“十一五”国家科技支撑计划资助项目(2007BAK24B01,

2006BAB16B04)

　　作者简介:武　强(1959—),男,内蒙古呼和浩特人,教授,博士生导师.Tel:010-62314681,E-mail:wuq@cumtb1edu1cn

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4煤　　炭　　学　　报2009年第34卷Keywords:floorwaterbursting;vulnerableindexmethod;GIS;AHP

　　近年来,随着我国煤矿开采深度的增加、强度的加大及下组煤大规模开发,矿井开采的地质条件日趋复杂多变,高水压、高地应力和高水温等给煤炭资源安全开采带来了极大挑战.煤层底板高承压水的危害日益严重,突水几率大大增加,突水事故频繁发生,煤层底板高承压水的突出问题严重影响和制约着高产

[1]高效矿井建设.传统的矿井底板突水预测预报方法往往考虑因素不足,响下的底板突水机理,如“突水系数法”只考虑了含水层水压和隔水层厚度2因此,采用新技

[2-4]术和新方法进行煤层底板突水脆弱性评价研究,.

1　研究区概况

.矿区属冲积平原地形,无河流穿过,属温带大陆性气候,1mm.研究区包括东欢坨矿北一、北二、北三、

2北四、,11km.

,向斜轴向北偏东60°,向斜轴面向西北方向倾斜.,东南翼地层平坦,西北翼地层急陡,向斜内部断裂构造较发育,断层走向多与向斜轴方向一致(图1,2).矿区地层为一套标准的华北型煤田沉积序列

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2　地理信息系统(GIS)与层次分析法(AHP)

地理信息系统(GIS)强大的空间信息处理和分析功能可以处理影响因素多、条件不精确、信息量巨大的空间信息.另外,利用GIS的空间复合叠加功能对输出进行处理,以可视化地图的形式给出煤层底板

[5]突水脆弱性的空间分布结果.层次分析法(AHP)对于存在不确定因素及一些主观信息的问题有很强

的优势.煤层底板突水问题具有控制因素多、条件不精确的特点,运用AHP能够对控制突水的因素全面

[6]分析,然后综合各种因素的影响,对煤层底板突水作出合理评价.

3　煤层底板突水评价的脆弱性指数法

311　主控因素的确定

主控因素的合理选择不仅决定了层次分析法的层次结构,同时也影响着分析评价的准确性.研究表明:东欢坨矿12-2煤层底板的主要充水含水层为煤12-2～煤14-1砂岩裂隙强含水层;断裂构造的发育、砂岩裂隙含水层富水性以及砂岩含水层之间的水力联系对煤层底板突水起了至关重要的作用;矿压是煤层底板突水的诱发因素;综合分析确定了控制该区12-2煤层底板突水的主要因素:①砂岩裂隙含水层至12-2煤层之间的隔水层厚度;②煤12-2～煤14-1砂岩裂隙强含水层的水头压力;③煤12-2～煤14-1砂岩裂隙强含水层富水性;④断层密度;⑤断层交点和端点密度;⑥断层规模(断距).

第2期武　强等:煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅳ

[7]23

5312　

主控因素数据采集与量化及专题图的建立

(1)隔水层厚度分析及专题图.隔水层的存在可以阻止充水含水层地下水涌入矿井,而隔水层的隔水能力与其厚度、强度及岩性组合等有关.隔水层厚度为12-2煤层底板至煤12-2～煤14砂岩含水层顶板的岩组厚度,对隔水层中不同岩性岩层厚度折算成相应的等效厚度,然后累加为隔水层的等效厚度.由于矿压和原始导升的影响,在等效厚度基础上又减除了矿压破坏带厚度和原始导升高度,最后建立了隔水层有效厚度专题图(图3(a)

)

图3　底板突水的各主控因素专题图

Fig13　Thethematicmapsofeachmainfactorinfluencingthefloorwaterbursting

(2)充水含水层水压分析及专题图.煤层底板突水的实质是水压作用于隔水层产生的破坏性结果,水压大小是判断底板突水可能与否的重要因素之一.本文选取2001—2004年的水压平均值作为计算依据,图3(b)反映了东欢坨矿北部采区12-2煤层底板充水含水层水压分布情况.

(3)充水含水层富水性分析及专题图.从底板突水机理来看,受裂隙发育程度影响的砂岩裂隙含水层的富水性对底板突水及其突水量具有重要的控制作用.一般在裂隙发育区,钻孔岩芯采取率低,泥浆消耗量大,富水性相对较好.通过对现有钻孔柱状图资料的综合分析,将泥浆消耗量作为衡量含水层富水性的指 …… 此处隐藏：3863字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……