井陉煤田底板突水强度和突水频率趋势预测的研究

作者:刘正林 刊名:中国矿业大学学报 上传者:夏国芝

【摘要】本文将灰色系统分析方法引入煤层底板突水规律的研究,建立了Q~H、Q/P~H、P/M~H的灰色模拟曲线及数学表达式,并利用这些关系式进行了突水量预测的尝试,取得了较好的效果,为煤层底板突水规律研究定量化作了一次有益探索。

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第 卷 第 期年 月 中国矿业大学学报 , 井隆煤 田底板突水强度 和突水频率趋势预测的研究 刘 正 林 河北煤炭科学研究所 摘要 本 文 将 灰 色 系 统 分析 方 法 引 入 煤层 底板 突 水规律 的 研 究 , 建 立 了 一 、尸一 、 尸 一 的 灰 色模 拟 曲 线 及 数 学表 达 式 , 并 利 用 这 些 关 系 式 进 行 了 突 水量预 测 的 尝 试 , 取得 了较好 的 效 果 , 为煤层 底板 突 水规律研 究 定 量化作 了一 次 有 益探索 。 关键词 突 水 , 突 水频 率 , 灰 色 系统 , 预 测引 言 华北煤 田开采 , 深受煤系基底奥陶系灰岩承压岩溶水的威胁 , 煤层底板突水频繁 , 淹井事故屡有发生 。 底板突水是一种受 多因素影 响的突发性矿井水文地质现象 , 一般来说 , 底板突水与底板承压水的水压 、 水量 底板隔水层厚度 、 岩性及其组合结构 底板地质构造和承压水沿构造裂隙上升的高度 采矿活动对底板的破坏强度和深度 地应 力等 多种因素的综合作用有关 。 以往的研究 中, 人们都试 图把这些影响因素考虑进去 , 但在这些影响因素 中, 有些可以通过仪器 、 仪表获得定量的观测资料 , 而有些难以获得定量数据 , 只能定性描述 。 因此 , 给矿井 突水的定量化研究带来很大 困难 。 根据灰色系统理论的观点 , 煤层底板 突水系统可 以视为一个部分信息 已知 、 部分信息未知的灰色系统 。 井隆矿区已有九十 多年的开采历 史 , 发生底板突水 次 , 通过生产实践 , 已总结出一套煤层底板 突水规律 。 笔者在前人 工作的基础上 , 利用灰色系统理论的分析方法 , 对井隆煤 田的底板 突水进行 了灰色模拟 , 进而揭示其 内在规律 , 探索突水量预测的可能途径 。 井胫煤 田 地质 、 水文地质条件简介 井隆煤 田位于河北省 中部西侧 , 新华 夏太行折断系井隆大向斜轴部 。 本身为南北向地堑与向斜斜交 , 地堑四周环绕着奥陶系石灰岩构成的高山 , 地堑 内断裂密集 , 构造条件复杂 。 区 内地层 与我 国华 北各大煤 田大致相 同 。 太原组含煤 五 层 , 自上而 下 以 层序命 名 , 一 、 二 、 四 、 五层为可采煤层 , 三层为局部可采煤层 。 底部五层煤最厚 , 一 , 为主要开采对象 。 隔 水 层本溪 组厚 , 以 铝土 页 岩 、 砂 页岩 、 砂 岩为主 , 中间夹 一 层石灰岩 , 底部石灰岩 最厚 , 达 一 , 简称“ 厚灰 ”。 “ 厚灰 ”上距五煤层 左右 , 下距奥陶系石 本文 年 收 到 。 中国矿 业大学学报 年 灰岩 左右 , 地表 出露较少 , 主要受奥陶系石灰岩含水层补给 。 奥陶系 中统石灰岩厚 , 划分为三组八段 , 是以岩溶裂隙为主的强含水层 。 煤 田位于威 州泉域还流 区 , 威州泉群流量 一 , 。 威‘州 庄泉 子封趁 户户 户 洲产一 尸尸一 士 一 一 震旦 系图 〔一 寒武系 一 下奥陶统 一 中奥陶统威州泉域水文地质剖面示意图 井 隆是我 国早期著名的大水矿区之 一 , 由于断层 切割 , 使奥灰 、 “ 厚灰 ’夕与煤层对接 , 以及开采发 现 的 个 陷落柱 , 致使矿井水文地质条件非常 复杂 。 煤 田开发伊始即处 于“ 带 压开采 ”状态 , 历年突水 次 , 淹井 次 。 随着矿井开采延深 , 所带压力逐渐增大 , 目前已达 。 矿 一 区虽 已衰老 , 但形势十分严峻 , 因此 , 开展底板突水的定量研究具

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