在煤层开采,地板的耐水性复合地层的关键是确定水灾难发生与否和制定控制对策。以平顶山煤田8号我和Shoushan煤矿为研究对象,塑料的厚度比脆性岩石,核心回收率,有效隔水层厚度,故障的复杂性,综合抗压强度,相当于水阻力系数被选为该指数的因素。决定了每个指标的综合权重系数。通过使用熵权理论。耐水性的J<年代ub>16 - 17年代ub>在研究区煤层底板岩石组合定量评估使用模糊变量数学模型,分为五个等级:非常弱,弱,中,强,很强。结果表明,J<年代ub>16 - 17年代ub>煤层底板复合岩层具有较强和很强的耐水地区占总面积的23.64%,中等地区占58.26%,弱者和极度疲弱地区占18.1%。这些结果支持了煤层底板突水灾害的准确评估。
在挖掘的过程中在华北煤田二叠纪石炭纪煤层,奥陶系或厚寒武纪灰岩含水层的突水一直是一个威胁。这些盘子底部通常经验高水压和富含水(
目前,许多专家和学者开展研究工作的耐水岩层。杨(
如上所示,研究岩层的耐水能力发展从最初考虑单因素如岩石厚度或岩性差异(
的面积8号我和我Shoushan,位于平顶山煤田东部,是68.35公里<年代up>2年代up>。目前,主要是J<年代ub>16 - 17年代ub>煤炭开采。煤层的厚度范围为2 - 3.8米,平均厚度为2.44米。的主要威胁含水层底板的寒武纪灰岩含水层厚度大于200米。煤层和寒武纪灰岩组成的砂质泥岩,medium-fine砂岩,薄煤层、薄的石灰岩,铝土泥岩。地上的岩石结构J<年代ub>16 - 17年代ub>煤是如图
在煤炭开采过程中,主要因素控制地板的耐水性复合岩层岩性结构、完整、有效的隔水层厚度,断层发育,抗压强度和渗透率。
霁形成煤层的地板是脆性的夹层砂(石灰石)和塑料泥岩。更多的沙子(石灰石)层和更厚的一层,地板更容易受到开挖;而泥岩层取决于弹性变形分解压力负载下,更多和更厚的泥岩层,岩层的耐水性越好。岩性结构通常表现为脆性岩石厚度比塑性岩石厚度了钻孔(塑料脆性岩石的厚度比)。
岩体的完整性表示程度的岩体裂缝的发展。它反映了岩体的渗透率和含水的能力。因此,它是一个重要的指标来评估水岩层的电阻。完整性通常是由核心长度的比值表示形成的厚度(核心回收率)在钻探。复苏越低,越是支离破碎岩石,渗透性越好,含水能力越强。
隔水层的厚度是开采煤层之间的距离和主要威胁含水层,和地板的扰动破坏深度扰动破坏深度开采条件下的煤层。有效隔水层的厚度是两者的区别。根据岩性结构和岩体完整性,有效隔水层越大,抗水压破坏能力越强,和下从地上突水的可能性。
错误和相关的裂缝不仅破坏岩层的完整性也引水渠道很重要。更发达的中断层煤层地板,密集的张性断层,岩层受损越严重,突水发生的频率就越高。一旦突水发生时,水的体积就越大。发展通常是表示出错的复杂性。
岩层抵抗水压的能力密切相关,自己的抗压强度。坚硬的石灰岩和砂岩有很高的抗压强度,但可怜的可塑性和保水能力较差,而软泥岩相反的特征:低抗压强度、良好的塑性,良好的保水能力。的multirock组合煤的抗压强度地板的特点是复合抗压强度。
越渗透复合煤层底板岩层,地下水在同样的上升高度越高水压力和突水的可能性就越大。为了方便统一的比较和分析不同岩性岩石的渗透率,相当于水阻力系数通常是用来表示岩石的渗透率。当每个岩层岩性厚度和等效防水系数是已知的,相当于水阻力系数的复合岩层可以获得为基础确定地板的耐水性的能力。
因此,我们选择了六个因素,包括塑料的厚度比脆性岩石,核心回收率,有效隔水层的厚度,故障的复杂性,复合材料抗压强度和等效水阻力指数因素评价煤层底板岩石的抗水性。
煤层底板有效隔水层的厚度可以玩水堵塞的作用[ 平均霁组煤层底板的破坏深度扰动的8号我和我Shoushan计算公式( 我们把钻孔1号为例,位于8号煤矿。地板的总厚度岩石的J<年代ub>16 - 17年代ub>煤的钻是68.14米。首先,地板上岩石的扰动破坏深度20.41米(表
故障的复杂性往往表达的分形维数和分形理论计算 首先,该地区包含分形按照一定的规则分成几个街区。块包含分形一个接一个,编号和相似比<我nl我ne-formula>
本文根据实际情况,将矿区分为<我nl我ne-formula>
在这项研究中,共计60核心收集来自7个钻孔的J<年代ub>16 - 17年代ub>煤层底板,包括25泥岩,25砂岩,10石灰石样品。抗压强度的测试结果如表所示
抗压强度是塑料的顺序泥岩<脆性灰岩<脆弱的砂岩。尽管脆性岩石抗压强度高,但容易骨折负荷下,和其耐水性能差,而塑料泥岩展品相反的行为。研究结果表明,当脆性岩石的抗压强度塑性岩石的两倍,后者的抗水能力是前者的2.5 - 3倍
复合材料的抗压强度岩层计算如下: 以1号钻孔的8号矿为例,泥岩厚度比率,石灰石、砂岩是58.61%,31.57%,和9.83%,分别。复合抗压强度计算通过使用方程( 图显示的抗压强度<年代ub>16 - 17年代ub>煤层底板复合岩层是4.00 - -7.43 MPa,平均值是5.71 MPa。目前,水压力寒武纪灰岩的研究区域是0.38 - -4.94 MPa,平均值是2.63 MPa。复合岩层在其自然状态下可以完全抵抗水压力。然而,缺点和矿业的影响下,煤层底板岩石的防水性能将显著降低,这显示了耐水性的多因素评价的必要性的能力。
指的是现有文献[
复合岩层的等效水阻力系数计算如下( 根据钻探和岩层厚度显示表中列出的等效水阻力系数值
塑料的厚度比脆性岩石和核心回收率可以根据钻井计算披露信息。六个指标因素的量化值48水井对应表所示
是很重要的选择一个科学的数学方法来确定指标因素的权重。指的是现有研究成果( 层次分析法建立层次结构模型,构造判断矩阵,计算每个因素的权重的影响总体目标( 从标准水平,指专家意见来构造二级指标,地质构造的判断矩阵和干扰破坏,耐压力和渗透率,岩性组合和水阻塞性能 计算特征向量<我nl我ne-formula>
同样,判断矩阵的六个指标因素 计算特征向量<我nl我ne-formula>
6个指标因素的权重 通过计算<我nl我ne-formula>
目标体重可以利用灰色关联分析方法计算。根据指数因子值对应于48水井(表 初始值的处理<我nl我ne-formula>
然后,六个指标因素的权重 根据主观和客观权重,可以使用以下公式计算综合权重( 六个指标的综合权重因素由公式( 显然,相对熵小于0.1,倾向于0,这表明综合体重之间的一致性和主观和客观权重高
根据现有的指数因子数据,参照现有的研究结果(
假设因素是一项指标的平均值<我nl我ne-formula>
标准区间矩阵的六个指数因素五水平可以确定对应:
该指数因子矩阵构造成范围
该指数因子矩阵
钻孔,相对偏差矩阵和相对隶属矩阵可以通过比较获得六个指标因素的量化值与相应的数据矩阵<我nl我ne-formula>
相对隶属矩阵
根据模糊变量的原则设置,相对隶属矩阵和相应的综合权重结合基于需求,和分级特征值在不同参数可以获得。 根据公式( 级别特征值的均值为3.8091。同样,其他钻孔的等级特征的平均值可以计算如表所示
根据研究区域的水文地质条件和他人的研究成果
根据特征值48钻探水平8号我和Shoushan我列在表中
统计分析表明,强和很强的耐水地区占总面积的23.64%。中等面积占58.26%,弱者和极度疲弱地区占18.1%。水介质绝缘能力是相对较高的,弱者和很弱的区域相对较小。
它可以从层次分析法的计算过程指标因素的权重的确定取决于专家意见或分数,结果很容易受主观影响的专家。灰色关联方法是基于实际的钻井数据来确定权重;它可以避免的影响评估者的主观意愿,但灰色关联分析方法使用相同的重量计算最优解时,很难反映评价的优化。与前两种方法相结合,综合体重由熵权法不仅可以减少人为因素的干扰,也充分反映实际的领域,和它的结果更科学、可靠。
在目前矿山开挖项目,抗水能力通常被认为是根据隔水层的厚度。从表可以看出
从图可以看出
在这些工作没有底板突水事故的脸,这表明,评价结果与实际情况有很好的一致性。
基于多个影响因素的综合分析水阻力的J<年代ub>16 - 17年代ub>平顶山煤田煤层地板复合岩石8号我和Shoushan矿山,我们选择塑料的厚度比脆性岩石,核心回收率,有效隔水层厚度,故障的复杂性,综合抗压强度,相当于水阻力系数作为评价指标因素。它提供了一个保证识别的复合岩石的水阻力层煤层地板上
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
作者宣称没有利益冲突。
这项工作得到了国家自然科学基金(41802186和41802186),创新的科技人才队伍建设项目河南省(CXTD2016053)和专项资金河南省高等教育基础科学研究基金(NSFRF200103)。