风险评估在深部开采煤层底板突水的使用一个基于灰色系统理论的数据融合方法

文摘

随着煤矿开采深度的增加,水文地质的复杂性很大程度上增加和突水事故发生得更为频繁。煤矿的安全、水平定向钻孔和灌浆技术已经实现检测和插头的骨折和管道提供高压地下水煤矿。在灌浆工程执行兴东煤矿在海平面以下980米作为一个例子,我们收集的数据灌浆量,钻井液的损失,伽马值,水温、平均吸水,灌浆损失点之间的距离,对煤层底板水压力,和不透水层厚度在90年矿井水井进行灰色关联分析,第一。分析表明,注浆量与其他所有因素高度相关。随后,灰色系统评价是用来评估的风险从煤层底板突水。风险分析的结果说明三个水侵入从工作面奥陶系石灰岩发生在2127年,2125年和2222年研究区都位于地区风险评分高于65。通过灌浆,确定裂缝有效地阻止和防水层下煤层地板构造减少突水的威胁。通过对比风险评估结果与三个突水案例灌浆操作之前,我们发现突水地区符合风险较高的地区。

1。介绍

煤矿开采深度的增加,地下水压力增加很大程度上导致更多随机骨折和管道连接煤层和岩层下1- - - - - -3]。水文条件的复杂性增加的危害在深层煤矿突水,在全球范围内(4- - - - - -8]。具体地说,27%的煤炭储量在中国受到突水灾害的威胁,和经济损失将在煤矿突水自1950年已经达到30亿元人民币(9]。煤炭工业可持续发展,必须评估和减少在煤矿突水的危险。

近年来,从煤层底板突水评价已经成为一个活跃的研究课题和大量的文献可以发现10,11]。戴et al。12]突水的风险评估的地板我11号煤层在汉城,中国使用基于gis技术的脆弱性指数方法。他们的研究结果表明,发现了风险评估的准确性为82.35%。事实表明,方法是有效预防和控制煤矿的突水。基于gis技术相似,层次分析法提出了曾庆红et al。(13]。八个控制因素决定评估的10号煤层突水王家岭煤矿煤矿、中国。随后,对预防突水脆弱性分区方案。保持在Chengzhuang煤矿安全,中国,李et al。14)开发了一套方法包括电磁测量、钻探、注水试验和数值模拟来确定地下水分布、厚度不透水层厚度和层损害。结果为防止突水提供了基本信息。评估从煤层底板突水,王et al。15)设置一个两层模糊综合评价系统四个指标在第一层第二层和13个指标。每一个的重量指数由层次分析法决定。应用结果与工程实践一致。

先前的研究主要考虑煤层地板上不透水层厚度和水压力,不能完全反映深部开采的复杂水文地质条件。最近,水平定向钻进应用于探测煤层下骨折,和水泥灌浆被用来塞突水通道的深层煤矿在中国(16]。在过程期间,比以往更加水文地质数据可以收集。本研究的目的是介绍一个基于灰色系统理论的数据融合方法,以评估在深部开采突水风险的使用水平定向钻孔和灌浆工程,收集的数据和兴东煤矿,中国作为一个例子来演示的可行性。

灰色系统理论从根本上是适用于研究复杂系统信息部分已知、部分未知。由于地质构造的复杂性和深度煤矿水文地质条件,地下水流动系统深煤矿属性中一个典型的灰色系统。灰色系统理论为我们提供了理想的方法,能够吸收和融合地质和水文地质资料,以达到判断突水风险的煤矿。在这项研究中,数据融合方法是建立在灰色关联分析和灰色系统评价,它综合灌浆量的数据(灌浆消耗的数量),钻井液的损失,伽马值(测量孔隙度的钻孔),水温(混合水的指标从骨折深地层),平均吸水率(衡量形成存储),灌浆损失点之间的距离(有影响力的骨折之间的距离),水压煤层地板上,不透水层厚度在90年矿井水井的风险评估从煤层底板突水。

2。方法

2.1。灰色关联分析

灰色关联分析是灰色系统方法(17,18),已广泛应用于各个领域,如经济学(19)、社会学(20.),和环境学21]。其基本思想是确定两个数据序列之间的关系程度取决于其几何形状的相似性。数据序列之间的几何形状越近,关联度越大(22]。

的序列(即系统行为特征。、注浆量)和关系序列 ,下标(米7),代表钻井液的损失,伽马值,水温、平均吸水,灌浆损失点之间的距离,对煤层底板水压力,分别和不透水层厚度。他们被认为是主要的控制因素。k样本数量和范围从1到吗n。的n样品的总数,这等于90,即水井的数量,在这个案例研究中。

nondimensionalize行为特征序列和关系序列 ,下面进行标准化操作。

系统行为序列的特点, 在哪里

关系的序列, 在哪里

的绝对值序列的对应组件之间的区别和被定义为

然后,灰色关联系数的关于可以用以下公式计算: 在哪里 , ,和被定义为一个分辨系数,一般。

最后,我们可以获得的灰色关联度如下定义:

一般来说,影响因素被定义为强烈的影响因素。一般或中度,较弱(23]。

2.2。灰色系统评价

灰色系统评价方法,基于灰色白化权函数,将使用他们的权重确定控制因素(17,18]。总评价的执行是基于计算综合得分作为后续部分中描述。这种方法已广泛应用于经济、环境、交通、和其他领域(24- - - - - -26]。

2.2.1。白化权函数

为了进行系统评估,我们计算了的意思是,每个系列的上、下限(22,27]。他们是在哪里

在突水风险的分析,钻井液的损失,伽马值,平均吸水,水压力在煤层地板上(即被视为积极的极性控制因素。值越高,更高的风险),定义在方程(8使用)。另一方面,水温、灌浆损失点之间的距离,被认为是不透水层厚度(即负极性控制因素。值越低,更高的风险)。由于这个原因,这些控制因素的上限和下限被定义为那些在以下公式:

后来,我们分配whitenization权重f_1我(k),f_2我(k),f_3我(k),每个根据公式(公式(系列11)- (13)或数据1- - - - - -3分别)下面:

2.2.2。基于灰色关联度计算重量

根据每个控制因素的灰色关联度,即。方程(7),我们决定每个控制因素的权重, ,以下方程:

2.2.3。计算综合得分

综合权重系数矩阵计算以下方程: 在哪里f_1我(k),f_2我(k),f_3我(k)whitenization权重确定。

因此,一个是一个90×3矩阵。然后,我们计算每个样本的综合风险得分位置k通过在哪里是归一化权重系数向量,T表示转置,R是一个向量的k( )。

2.3。突水风险的评估程序

程序用于执行基于灰色系统理论的突水风险使用收集的数据从注浆工程实践进行了总结,见下图4。

3所示。这项研究的普遍性

3.1。兴东煤矿的地理位置

兴东煤矿位于邢台市城市的东北方向约4公里,河北(图5)。中央地理坐标114 30′E和37 05′n .研究区域的形状,采矿工作面临深度低于海平面980米,是一个不规则的矩形大小为3.1公里从南到北,从东到西1公里宽。它位于华北平原的西部。地面海拔高程是55 - 65 m (a.s.l),和地形高在西部和东部低16,28]。

3.2。兴东煤矿的水文地质条件

该地区地质地层包括寒武纪、奥陶纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、第四纪地层。石炭纪和二叠纪地层主要含煤地层(图6)。含煤地层的平均厚度为217.13米,总共有15层的煤层。缺点开发的区域,主要是NNE-NE正常故障和一些NW正常故障(数字5和6)。

兴东煤矿的主要含水层upper-fractured三叠纪砂岩含水层和lower-fractured奥陶系灰岩岩溶含水层。裂缝性砂岩含水层上部的兴东煤矿低水存储容量和地下水主要包含停滞不前(孤立的水库),最初明显的大量排放,减少或停止放电一段时间后的爆发。下部的灰岩裂隙含水层认为它包含一个小的大量的地下水。25.35∼35.95米a.s.l水位。,这是高于2^#煤层(低于海平面550∼1100)目前已被敌军布上了地雷。有5层2之间的隔水层^#煤层和奥陶系灰岩的顶部。灰岩水进入矿井主要通过断层或倒塌的列,这是一个主要威胁煤矿。降水渗入直接通过裸露的石灰岩地区在西部山区,形成一个平面充电。在雨季汛期,含水层充电的南明河,贝姆河,Mahui河,沙河,七里河、白马河等河流。

3.3。分析奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层

奥陶系石灰岩,厚度447.80∼639.20米,是一组海洋碳酸盐岩地层。根据其岩性特征、沉积旋回和水文地质特征,这种石灰岩地层可分为三组和八个部分:峰峰形成(7和8节),Shangmajiagou形成(4、5、6节),和Xiamajiagou形成(1、2和3部分)。由于化学成分的差异,结构、岩性特征、裂缝发展,每组的水力特性是不同的。其中,中间和上部的部分含水层中厚灰岩地层,与发达岩溶裂隙和丰富的地下水,构成一个相对统一的含水的身体。由于结构和裂缝发展的方向性和异质性,在奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层富含水被认为是高度异构。

如前所述,奥陶系石灰岩含水层已本地化充电远离我。其主要充电时间是每年7月到9月。目前,该地区的奥陶系灰岩含水层的水位一般在30∼60 m a.s.l。

3.4。灌浆工程设计

注浆是一种技术,它使用高压注浆泵将水泥和其他水泥浆注入地层的孔隙发生通过阻止水源通道,提高钻孔地层强度或水绝缘性能(29日,30.]。水井的布局,我们认为工作面分布、区域水文地质条件,地质特征有针对性的灌浆层。布局设计的分支钻孔可以覆盖整个工作区域和主要断层相交的飞机。

工程操作兴东煤矿地区低于海平面980米采用的技术水平分支井眼组织穿透可能这种挑水工式结构和在该地区奥陶系石灰岩含水层在最大程度上。通过灌浆工程,奥陶系灰岩水的通道进入我封锁,深部开采面临的安全保证。

操作一个钻孔安装在地面上,像XD1图表示7。然后,一系列近水平钻孔钻到奥陶纪灰岩与每两个钻孔之间的距离约70米(图7)。在北方地区,17个近水平钻孔排列,编号N1∼N14, N4t N4t-1, N6t。在南方地区,9水平钻孔安装,S1∼S9编号。2129年矿业面临14水平水井实施,编号T1∼T14。积累的钻井距离是27638.98米。在图7近水平钻孔的,不同的颜色代表不同的灌浆阶段。主要矿业面临的是2125,2126,2127,2129,2222,2224,2228。它们的位置在图所示8。

使用高压注浆泵,水泥浆主要是注射的第八部分的下部奥陶系石灰岩。水泥和水的质量比1:3混合注射。98灌浆操作和21428.36吨的水泥进行注入。

3.5。数据采集

从定向钻孔灌浆过程中,我们获得了灌浆量的数据,钻井液的损失,伽马值,水温、平均吸水,灌浆损失点之间的距离,水压煤层地板上,不透水层厚度为90兴东煤矿的水井。在附录中概述了标准化的数据(即。、表1)。


数量	注浆量	钻井液的损失	伽马值	水的温度	平均吸水	灌浆损失点之间的距离	水压力在煤层地板上	不透水层厚度

1	−0.54183	2.16865	2.02169	−0.38663	0.11031	0.39485	0.23990	−0.56348
2	−0.92586	−0.61143	−0.41653	−0.33470	−0.29407	−0.51084	0.43328	−0.56348
3	5.63370	−0.40396	−1.02608	−0.44835	−0.77155	−0.29206	0.46171	−0.56348
4	−1.35491	−0.61143	−1.02608	−0.13679	−0.18998	−0.59231	0.79848	−0.56348
5	−0.42055	−0.40396	0.80258	−0.41112	0.15371	1.08772	−0.01020	−0.56348
6	0.31359	0.01097	0.19303	−0.48754	−1.15765	6.79351	−0.01459	−0.56348
7	−0.68751	−0.44546	0.80258	−0.33470	−0.69616	−0.06347	−0.05016	−0.56348
8	0.00849	0.67487	1.41213	−0.44247	0.46442	−0.45904	0.35459	−0.56348
9	0.24685	−0.32098	1.41213	−0.22693	0.97160	−0.16546	−0.39228	0.91074
10	−0.70658	−0.52845	0.19303	−0.02902	−1.09368	1.76884	−0.44955	0.91074
11	0.09430	−0.52015	2.63124	0.11892	−0.93376	0.35218	−0.58923	0.91074
12	−0.43962	2.16865	2.63124	−0.27984	−1.13480	4.35928	−0.53581	0.91074
13	−0.75425	−0.63218	0.19303	−0.23967	0.57755	−0.46256	−1.09218	0.91074
14	−0.70658	−0.48695	2.63124	−0.11916	−0.72403	0.05828	−0.66436	0.91074
15	0.48520	2.16865	0.19303	−0.44247	−0.79165	0.17921	−0.72822	0.91074
16	−0.61123	−0.07201	0.19303	−0.06821	−0.89263	0.45449	−0.39393	0.91074
17	−0.37288	−0.32098	0.80258	−0.32882	−0.54172	−0.13422	−0.52578	0.91074
18	0.24685	−0.32098	0.19303	−0.24848	1.32731	−0.52992	0.04350	0.91074
19	0.05616	−0.02222	0.19303	−0.22693	−0.98077	0.86010	0.02126	0.91074
20.	−0.56356	−0.56994	0.19303	−0.03294	−0.34232	−0.26289	−0.00031	0.91074
21	0.38986	−0.07201	0.19303	−0.41210	1.06299	−0.51676	0.61581	0.91074
22	−0.70658	−0.61143	0.80258	−0.25044	−0.53167	−0.26213	0.36681	0.91074
23	−0.51589	−0.61143	0.19303	−0.43365	0.27343	0.27781	0.48534	0.91074
24	0.22778	−0.32098	0.19303	−0.54045	0.10181	−0.41239	1.42174	−0.56348
25	−0.60170	−0.41226	−1.63564	−0.15933	1.22748	−0.52409	−0.35932	0.91074
26	−0.56356	−0.52015	−2.24519	−0.51105	−0.46276	−0.19003	−0.50394	0.91074
27	−0.22986	−0.52845	−1.63564	2.46441	1.83061	−0.55334	0.65523	−0.56348
28	−0.82099	−0.61143	0.19303	3.35891	−0.44942	−0.56066	0.19774	−0.56348
29日	0.24685	−0.40396	0.19303	−0.55024	0.09431	−0.40746	1.28838	−0.56348
30.	−1.02121	−0.61143	0.19303	−0.31217	−0.48597	−0.47801	0.81968	−0.56348
31日	0.81890	−0.61143	−0.41653	4.66001	0.70202	−0.51289	−0.06335	−0.56348
32	−0.08685	2.16865	0.49780	0.20318	0.44157	−0.46553	1.27052	−0.56348
33	0.38986	−0.32098	0.19303	−0.44247	−0.98402	0.81701	1.31612	−0.56348
34	−0.22986	−0.23799	−0.41653	−0.55024	−1.09825	2.42884	1.24360	−0.56348
35	−0.22033	−0.44546	−1.63564	−0.55024	0.45848	−0.46553	1.79421	−0.56348
36	−0.62077	−0.61143	0.19303	−0.65801	1.49341	−0.54277	2.00709	−0.56348
37	0.10383	−0.52015	−0.41653	−0.14757	2.51599	−0.57529	2.11477	−1.44801
38	0.62822	−0.40396	−1.02608	−0.33470	−0.72357	−0.00414	1.93251	−1.44801
39	−0.52543	−0.66952	−1.02608	6.12080	0.10556	−0.41472	1.41720	−1.44801
40	0.24685	2.16865	−1.02608	−0.33470	0.70659	−0.49602	2.27944	−1.44801
41	0.92378	−0.19650	−1.63564	−0.34156	−0.91091	0.40237	2.19319	−1.44801
42	4.20356	−0.67367	0.80258	0.20318	−0.55908	−0.27370	1.95133	−1.44801
43	3.20247	−0.42056	−0.41653	−0.39936	4.38937	−0.59968	0.07839	−1.44801
44	1.67699	−0.47035	0.19303	0.16105	2.95464	−0.57935	−0.14452	−1.44801
45	0.10383	−0.80230	−1.02608	0.00919	−0.90634	0.53246	−0.42195	−1.44801
46	−0.64937	−0.48695	2.02169	−0.31413	−0.33519	−0.29480	0.90725	−1.44801
47	−0.37288	−0.48695	2.02169	−0.22693	−0.81039	0.18895	0.80644	−1.44801
48	0.19918	2.16865	−0.41653	−0.20929	−0.97031	0.80888	0.71360	−1.44801
49	0.73310	0.17695	0.19303	−0.33470	1.30515	−0.52041	−0.66999	−1.44801
50	0.43753	2.16865	0.19303	0.05719	−0.60345	−0.10374	0.62611	−1.44801
51	−0.54449	−0.56994	0.19303	0.67737	1.75751	−0.55293	−0.49227	−1.44801
52	−0.75425	−0.52015	0.19303	0.17868	−0.36717	−0.25211	0.23070	−1.44801
53	0.62822	−0.61973	0.19303	1.49447	0.34334	−0.47122	−0.64980	−1.44801
54	−0.46822	−0.02222	0.19303	0.86842	0.08061	−0.42447	2.07603	−1.44801
55	−0.27754	−0.25459	2.02169	0.05915	1.35907	−0.53210	0.78117	−1.44801
56	−1.08795	−0.23799	−0.41653	−0.14953	2.42918	−0.56919	0.51624	−1.44801
57	−0.61123	−0.71932	−0.41653	0.11990	−0.32514	−0.25821	−0.34586	−1.44801
58	−0.40148	−0.32098	−1.02608	−0.48852	−0.46770	−0.22630	0.62776	−0.56348
59	0.96192	−0.60313	−0.41653	−0.02804	−0.09302	−0.43222	0.08224	−0.56348
60	−0.39614	−0.66952	−0.41653	0.32662	−0.45399	−0.27420	1.16834	−0.56348
61年	−0.61123	−0.07201	−1.02608	0.74791	0.83910	−0.50008	0.82333	0.91074
62年	0.28499	2.16865	−0.41653	−0.24848	0.29993	−0.43098	−1.04535	0.91074
63年	−0.67797	−0.37077	0.19303	0.03858	−0.68245	0.01822	−0.70130	0.91074
64年	1.02866	−0.71932	−0.41653	−0.28277	−0.78754	0.19912	−1.18392	0.91074
65年	−0.58263	−0.76911	0.19303	0.19828	−0.01439	−0.42895	−0.91102	0.91074
66年	0.00849	−0.32098	−2.85474	−0.34646	−0.27808	−0.27447	−0.67754	0.91074
67年	0.10383	−0.32098	−1.02608	0.35504	−0.44714	−0.17894	−0.97310	0.91074
68年	−0.68751	−0.79401	−0.41653	−0.38369	−0.85311	0.18692	−1.39062	0.91074
69年	−0.69704	−0.37077	−1.02608	−0.47284	−0.59107	−0.10170	−0.44667	0.91074
70年	−0.02965	2.16865	−1.02608	−0.28963	−0.04276	−0.35984	−0.79030	0.91074
71年	−0.15359	−0.80230	0.19303	−0.24750	−0.81267	0.23570	−0.88246	0.91074
72年	−0.70658	−0.32098	0.19303	−0.44247	−0.10216	−0.34561	−0.66765	0.91074
73年	−0.61123	0.27653	−1.02608	−0.22791	−0.34890	−0.24601	−0.54308	0.91074
74年	0.13244	−0.47035	−1.02608	−0.37291	−0.53624	−0.12467	−0.94124	0.91074
75年	−0.30614	−0.07201	−1.02608	−0.33470	1.70724	−0.54480	−0.61588	0.91074
76年	−0.15359	2.16865	0.19303	−0.39153	0.38217	−0.43098	−1.24023	0.91074
77年	−0.56356	−0.71932	0.19303	−0.11524	−0.96117	0.57514	−1.32305	0.91074
78年	0.59962	2.16865	0.19303	−0.55024	−0.66477	0.01822	−1.25534	0.91074
79年	−0.53496	−0.80230	1.41213	−0.52183	−0.36658	−0.21349	−1.51492	0.91074
80年	−1.13562	−0.80230	0.19303	−0.22693	−0.12044	−0.52854	−1.51355	0.91074
81年	0.24685	2.16865	0.19303	−0.38467	−0.07931	−0.33545	−1.21016	0.91074
82年	1.29562	2.16865	0.19303	−0.41504	−0.89720	0.54872	−1.34860	0.91074
83年	0.38033	−0.22139	0.19303	−0.34842	−0.70073	0.08529	−1.58483	0.91074
84年	−0.02011	−0.32098	−1.02608	−0.55024	−0.07246	−0.33748	−1.03587	0.91074
85年	0.18964	2.16865	0.19303	−0.36409	−0.66189	0.01822	−1.25273	0.91074
86年	0.24685	−0.52015	0.19303	−0.44345	−0.79896	0.25806	−1.37758	0.91074
87年	0.15151	2.16865	0.19303	0.15027	0.04862	−0.38220	−0.58717	0.91074
88年	−0.10592	−0.61973	0.19303	−0.44247	−0.65960	−0.00821	−0.75212	0.91074
89年	−0.37288	−0.66952	0.19303	−0.31707	0.23139	−0.42691	0.02194	0.91074
90年	−0.13452	−0.71932	0.19303	0.05328	0.81625	−0.48992	−0.31908	0.91074

4所示。结果

4.1。灰色关联程度

使用收集的数据和公式(6)和(7),我们计算了灰色关系度在90钻孔(表2)。的方程,灌浆量的数据 ,(即代表了系统行为特征。突水的危险)。兴东煤矿的突水是由高压引起的地下水在奥陶系碳酸盐岩形成煤层下床,到煤矿通过裂缝和断层脱口而出。骨折和断层存在越多,突水的风险更高。另一方面,更多的骨折和断层注浆工程中需要更大的灌浆量。因此,注浆量可以用来代表突水风险。数据损失的钻井液,伽马值,水温、平均吸水,灌浆损失点之间的距离,水压力在煤层地板上,被指定为不透水层厚度 , ,收集检测骨折和灌浆过程中。七个水文地质因素与注浆量和选择的主要控制因素。灰色关联分析的目的是找出灌浆量之间的相关性和七个关系因素。灰色关联程度较大的因素应该被赋予更大的权重的灰色评估。


相关因素	平均吸水	伽马值	钻井液的损失	灌浆损失点之间的距离	水的温度	水压力在煤层地板上	不透水层厚度

灰色关联度	0.8396	0.8342	0.8306	0.8165	0.7907	0.7850	0.7619

灰色关联程度的七个因素都大于0.70,这表明所有7个控制因素明显影响灌浆量。这样的结果还表明,我们选择的控制因素是合适的。因此,可以确定权重根据灰色关联度。

4.2。灰色系统评价

之后,我们使用方程(8)和(10)来确定灰色边界(H_我,Z_我,l_我)每一个控制因素,如表所示3。


上,意思是,和更低的限制	控制因素
上,意思是,和更低的限制	钻井液的损失	伽马值	平均吸水	水压力在煤层地板上	水的温度	灌浆损失点之间的距离	不透水层厚度

H_我	32.45	11.98	0.0057	13.62	28.04	44.5	1 73.52
Z_我	20.36	6.88	0.0032	12.91	29.68	263.36	176.91
l_我	8.26	1.77	0.0008	12.2	31.32	482.22	180.3

后计算白化权函数使用方程(11)- (13),每个控制因素的权重计算方程(14)(表4)。


控制因素	平均吸水	伽马值	钻井液的损失	灌浆损失点之间的距离	水的温度	水压力在煤层地板上	不透水层厚度

重量	0.184	0.177	0.172	0.154	0.120	0.112	0.081

最后,综合权重系数矩阵是计算使用方程(15),全面的风险分数从方程(16)。风险的轮廓百分的成绩显示在图中9显示整个矿区突水风险。这种风险的突水是百分的分数表示。分数越大,越高的风险。得分大于60,突水的风险可以被视为高。

5。讨论

突水主要由高压地下水涌出通过骨折和错误之间的连接煤层下床,奥陶系碳酸盐岩地层的兴东煤矿。在煤矿安全,有效的初步工程检测骨折和错误可能提供高压岩溶地下水的煤矿,然后塞通路。同时,我们也希望定量风险评估煤层突水的地区。近年来,水平定向钻进被人们用来探测煤层之间的裂隙和断层连接床上和地下岩溶的形成。在钻孔和灌浆过程中,一个人可以收集更多的数据反映水文条件,使评估成为可能突水风险使用数据融合方法从更多的方面。

表2显示主要的三个控制突水影响因素平均吸水,伽马值,以及钻井液的损失,这反映了形成存储,孔隙度、和骨折和碳酸盐岩岩溶开发煤层,下面分别。结果表明,碳酸盐岩形成的水文地质结构下煤层突水的主导。因此,高权重分配给三个因素与其他四个因素相比(表4)。

根据图9突水风险兴东煤矿的煤层地板可分为三个层次:红色区域表示高风险区域,蓝色区域代表低风险区域,绿色和黄色区域有中等地区。

在前面操作的兴东煤矿深部开采地区低于海平面980米,三个水侵入从工作面奥陶纪灰岩发生在2127年,2125年和2222年(表5)。从图可以看出9,所有的三个突水点都位于这个地区风险评分高于65。基于突水的各个方面的观测数据,得出工作面突水的2127年和2222年从煤层水楼,2125工作面突水的是由先进的钻孔在地板上。然而,灌浆过程有效地阻止了识别裂缝,形成地板防水层三个矿业脸,并减少了从奥陶纪灰岩突水威胁到矿业的面孔。


突水位置	突水时间	峰水值(m³/小时)	稳定水量(m³/小时)	观察钻孔距离(米)	水位下降(m)

2127年矿业的脸	2011.4.13	210年	142年	800年	28.662
2125年矿业的脸	2014.5.19	150年	92年	720年	11.98
2222年矿业的脸	2015.3.1	268年	200年	724年	44.593

此外,根据风险分析,我们发现,2228年矿业脸上位于高风险区域。然而,没有明显的泄漏点和灌浆点(从图可以看出8)。我们相信突水的主要高危评分的原因可以归因于高自然伽马和其他参数在这一领域的贡献(图10)。手术期间工作面在2228年开始在其他位置初始灌浆后,工作面突水发生在这,突水的最大数量达到2650米³/小时。通过填入水井和补充注浆,地板条件逐步改善,突水成交量逐渐减少。

6。结论

应用水平定向钻井和水泥灌浆相结合的新技术能够检测和堵塞骨折和错误和防止在煤矿突水使我们获得有用的数据从不同的方面反映水文地质条件。注浆量主要是受钻井液的损失,影响伽马值,水温、平均吸水,灌浆损失点之间的距离,水压煤层地板上,不透水层厚度。采用基于灰色系统理论的数据融合方法,因此这些因素可以用来定量评价煤层底板突水风险。

通过灰色系统评价这些因素,我们计算的综合得分突水风险和画出等值线图。根据综合分数等值线图,奥陶系灰岩的三个水侵入之前发生在矿业面临2127年,2125年和2222年都位于区域风险分数高于65。通过灌浆,确定裂缝有效地阻止了,地板下的防水层的三个矿业面临着了。这些补救措施从而减少从奥陶纪灰岩突水威胁到矿业的面孔。

与先前的研究相比,主要考虑不透水层厚度和水压力在煤层地板上,本研究中采用的新技术有优势,使收集的提到的因素。这些因素可以集成和分析评价方法,定量评价底板突水的危险。通过比较三个突水事件发生的风险评估在灌浆操作之前,我们发现突水事件集中在高风险地区的附近。风险评估还预测突水事件在2228年面对我的。这些发现让我们的方法的鲁棒性。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者,在合理的请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这部分工作是国家重点支持的研究和发展项目(没有。2017 yfc0804102),关键项目的资金用于科技创新和创业的天地科技有限公司(没有。2019 tdzd003),天津市自然科学基金、中国(没有。18 jczdjc39500)、项目创新研究团队在天津大学(没有。td13 - 5078),中国国家自然科学基金(号。41272245,40972165,40572150)。作者衷心感谢七个匿名评论者的详细的和建设性的评论来改善这种稿件的质量。

引用

x史、美国朱和w·张,“研究机制和预防突水事件在一个深埋地下的高压煤缝Chensilou煤矿在中国的案例研究,“阿拉伯地球科学杂志》,12卷,不。19日,第614页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
y钱,h . Jing, r·刘et al。”试验研究stress-dependent非线性流动行为和规范化的透射率的岩石裂缝网络,”Geofluids卷,2018篇文章ID 8217921, 16页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
h·苏h .京h .赵l . Yu和y . Wang”强度退化和锚固岩体的行为在断层破裂带,“环境地球科学,卷76,不。4、1 - 11,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
欧萨马科,“自发流入的水在地下矿山、”我的国际期刊,5卷,不。3,29-42,1986页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
欧萨马科,“地下矿山、侵入预防”我的国际期刊,7卷,不。4,43-52,1988页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
d . Kuscer”,水文状况kotredez煤矿的突水(斯洛文尼亚,南斯拉夫),“矿井水和环境,10卷,不。1,第102 - 93页,1991。视图:谷歌学术搜索
a . k .破折号,r . m .保护好,p . s .保罗,”印度洪水灾害的教训:一个案例研究,分析”减少灾害风险的国际期刊,20卷,第102 - 93页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
p·布可夫斯基,“水风险评估在活跃的轴上西里西亚煤盆地地雷,”矿井水和环境,30卷,不。4、302 - 311年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
问:吴,d .赵y . Wang j .沈w .μ,h·刘,“基于变权评估煤层底板突水风险的方法提出了基于未确知测度模型和理论,“水文地质杂志,25卷,不。7,2089 - 2103年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
h·刘曹y,“煤矿水害防治技术的可持续发展在中国北方,”岩土工程和地质工程卷,29号1、1 - 5,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
问:吴、徐h和w·庞”GIS和ANN耦合模型:一个创新的方法来评估脆弱性华北煤矿岩溶突水的”环境地质,54卷,不。5,937 - 943年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
g .戴x天雪,k, l .咚,基于gis技术和c .妞妞,“没有风险评估的方法。11煤层底板突水汉城矿区奥陶系石灰岩的中国。”阿拉伯地球科学杂志》,11卷,不。22日,1 - 10,2018页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
y曾问:吴,s .刘et al .,“漏洞评估从奥陶系灰岩水破裂到煤矿的中国,“环境地球科学,卷75,不。22日,第1431页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
吴h, h·巴姨,j . et al .,“一套方法来预测奥陶系岩溶含水层的突水:一个案例研究从Chengzhuang,中国,“矿井水和环境,38卷,不。1,39-48,2019页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
m . w . y . Wang Yang Li和刘x”风险评估煤矿底板突水的二级模糊综合评价的基础上,“国际岩石力学和采矿科学杂志》上52卷,50 - 55,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
w·d·黄z Liu王et al .,“深岩溶含水层的识别断层华北煤矿使用并行定向井日志”环境地球科学,第77卷,第761页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
刘和y林,介绍灰色系统:基础、方法和应用iigs学术出版商,湿滑的岩石,PA,美国,1998年。
刘和y林,灰色信息:理论和实际应用斯普林格出版社,伦敦,英国,2006年。
w·李”,将灰色系统理论应用于评估工业之间的关系特点和创新能力在中国高科技产业,“灰色系统理论和应用》第六卷,没有。2、143 - 168年,2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
张r . j . Chen, b .刘”的实证研究高管薪酬在中国港口和航运上市公司基于灰色关联分析,“灰色系统理论和应用》第六卷,没有。2、259 - 269年,2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
谢,j .冯k, h, s .雪,“水分利用效率及影响因素在湄公河流域地区基于灰色关联分析,“灰色系统杂志,卷2,不。30日28-41,2018页。视图:谷歌学术搜索
刘,灰色系统理论及其应用,科学出版社,北京,中国,8日版,2017年,在中国。
问:杨、w·刘和t .长,“新疆农村金融发展和经济增长之间的相关性,”贵州农业科学,43卷,不。5,页243 - 246,2005年,在中国。视图:谷歌学术搜索
c .元,郭b和h·刘,“中国省级区域创新体系的评估和分类基于灰色定权聚类,“灰色系统理论和应用,3卷,不。3、316 - 337年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
a . Delgado和罗梅罗,“环境冲突分析使用一个集成的灰色聚类和熵权法:一个案例研究在秘鲁采矿项目,“环境建模与软件卷,77年,第121 - 108页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
l .王”,城市轨道交通网络规划优化的基于改进灰色定权聚类,“交通信息与安全》杂志上卷,29号4 48-57页。2011年,在中国。视图:谷歌学术搜索
王x和j·罗,短暂的灰色系统方法的课程、成都科技大学出版社,成都,中国,1993年,在中国。
w·d·毛z Liu王et al .,“应用液压深煤矿断层扫描:结合传统泵测试与突水事件,“《水文卷,567年,页1 - 11,2018。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
j .郭“灌浆技术的引进和发展,”山西科技的通讯S1卷,第88 - 86页,2003年,在中国。视图:谷歌学术搜索
p·李,“泥浆扩散规律的研究水平在奥陶系岩溶裂隙含水层灌浆洞,“硕士论文,中国煤炭研究所,西安,中国,2018年,(在中国)。视图:谷歌学术搜索

复杂性