陕北—陇东地区侏罗系煤层采动破坏及顶板突水危险性评价方法研究

发布时间：2020-10-29 13:06

　　针对陕北地区侏罗系浅埋煤层采动引起浅表层水资源流失和陇东地区煤矿开采引发顶板突水事故问题,以水文地质理论为指导,利用测井、三维地震、Gassmann流体替换、波阻抗反演、概率神经网络反演等多种手段,系统研究了侏罗系浅埋煤层采动破坏和顶板突水的各种影响因素。将层次分析方法应用到陕北和陇东地区,分别建立了不同的评价模型,成功预测了N_2红土层采动破坏及煤层顶板突水危险性,预测结果与实际揭露的地质资料高度吻合。对于侏罗系浅埋煤层采动破坏的预测,以陕北地区小保当二号井为研究目标区,对其1号煤层之上,浅表层水资源下直接隔水层(新近系上新统保德组红粘土层,即N_2红土层)的采动破坏进行预测。由于影响红土层采动破坏的因素包括:(1)红土层厚度、强度和孔隙度等内部因素;(2)红土层与1号煤层间距等外部因素。预测时,以区内17个钻孔揭露值为输入,利用Kriging插值计算得到红土层厚度;以反演的波阻抗值为输入,依据红土层强度、杨氏模量与波阻抗之间的正相关关系,计算了红土层强度;以提取的多个地震属性为输入,利用概率神经网络反演得出了红土层孔隙度;以三维地震解释的层位时间和波阻抗反演的层速度为输入,计算了红土层与1煤层的间距。最后,利用层次分析法计算出各影响因素的权重系数,预测了研究区红土层的采动破坏。对于煤层顶板突水危险性的预测,以陇东地区崔木煤矿为研究区,对3煤层顶板突水危险性进行预测。由于研究区影响突水危险性的因素主要包括主要含水层富水性、导水层导水性、隔水层隔水性和隔水层厚度等四类。其中,含水层富水性受其厚度、含水性和孔隙度等三个因素影响;导水层导水性受其孔隙度影响;隔水层隔水性受其砂质含量影响。预测时,以多个地震属性为输入,利用概率神经网络反演得出了主要含水层和导水层的孔隙度;以三维地震解释层位和波阻抗反演的速度为输入,计算了主要含水层和隔水层厚度;以反演的波阻抗数据为输入,根据隔水层隔水性与波阻抗的负相关关系,计算了隔水层的隔水性;以反演的波阻抗数据和密度数据为输入,依据Gassmann流体替换理论,计算了主要含水层的含水性。最后,利用层次分析法计算出各主要影响因素的权重系数,预测研究区3煤层顶板突水危险性。通过将预测结果与实际突水点对比,二者吻合较好,验证了本次预测方法的可行性与准确性。同时,利用GA-BP神经网络模型,以煤层埋深、煤层倾角、覆岩层段波阻抗值、工作面斜长和采厚等五个因素为输入,预测了全区连续分布的导水裂隙带发育高度。本文以侏罗系浅埋煤层采动破坏及顶板突水为切入点,提出了利用测井和三维地震等多源数据的综合预测方法,预测了生态脆弱地区的煤层采动破坏和顶板水害,预测成果为西部生态地质环境脆弱区侏罗系煤层开采提供了可靠的地质依据。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD745;TD327.2
【部分图文】：

煤炭产量

1 绪论oduction目的及意义(Purpose and Significance of the Subje1 世纪起，我国已成为世界上第一产煤大国，且原煤产量逐来相当长的时间内，煤炭作为我国主体能源的地位不会有根地质构造影响以及复杂的地质条件，我国也是煤矿安全事故国家安全监督管理局统计，水害是仅次于瓦斯爆炸的一类重大生后，抢救时间长、难度大，所造成的经济损失和社会影5 年我国共发生水害事故 1166 起、死亡 44679 人(图 1-2)；在6-2010 年)，我国共发生煤矿突水 306 起，造成直接经济损失

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抢救时间长、难度大，所造成的经济损失和社会影5 年我国共发生水害事故 1166 起、死亡 44679 人(图 1-2)；在6-2010 年)，我国共发生煤矿突水 306 起，造成直接经济损失图 1-1 2001-2015 年煤炭产量Figure 1-1 Coal production of China from 2001 to 2015

技术路线图,顶板突水,采动破坏,发育高度