煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性评价方法与流程

本发明属于矿井水害防治方法，涉及一种煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性评价方法。

背景技术：

1、我国西部地区的煤田主要为侏罗系煤田，煤层埋深较浅，地层普遍为弱胶结岩层。受煤层回采扰动影响，弱胶结岩层往往容易遇水软化涌入工作面，对工作面安全开采造成威胁。为了安全开采弱胶结岩层之下的煤层，必须实施水害预测防治，而对弱胶结岩层溃水溃砂进行有效的危险性评价是实施水害防治的关键技术手段。目前，针对弱胶结岩层溃水溃砂的评价方法多为根据导水裂隙带范围内含水层的富水性进行危险性评价，未考虑煤层直接顶泥岩隔水层厚度与垮落带高度对应情况，具有一定的局限性，因此，有必要运用恰当的方法结合弱胶结岩层富水性与煤层直接顶泥岩隔水层厚度破坏程度进行弱胶结岩层溃水溃砂危险性评价，对煤层安全开采水害防治措施制定提供依据。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种考虑多因素的煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性评价方法，该方法可对工作面开采弱胶结层的溃水溃砂危险性进行准确的预测评价。

2、本发明所采用的技术方案是，煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性评价方法，具体按照以下步骤实施：

3、步骤1、确定煤层顶板垮落带、导水裂隙带高度及其所导通岩层层位；

4、步骤2、选取导水裂隙带范围内与弱胶结岩含水层富水性相关的主控因素并进行叠加，划分弱胶结岩含水层富水性分区；

5、步骤3、确定煤层直接顶泥岩隔水层厚度h，并结合垮落带、风险缓冲带的高度，划分隔水层破坏程度风险分区；

6、步骤4、结合步骤2得到的弱胶结岩含水层富水性分区、步骤3得到的隔水层破坏程度风险分区，划分弱胶结岩层溃水溃砂危险性等级，得到煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性分区图。

7、本发明的特点还在于：

8、步骤2中的主控因素包括地球物理勘探结果、水文钻孔单位涌水量、弱胶结岩含水层厚度、渗透率、孔隙度、岩芯采取率。

9、步骤2中，确定主控因素后，对其进行归一化处理，然后采用surfer软件绘制等值线图，应用gis软件将各归一化处理后的主控因素进行叠加，得到弱胶结岩含水层富水性分区图。

10、步骤3中的风险缓冲带位于垮落带上部，其厚度为煤层一倍垮采比。

11、步骤3中隔水层破坏程度风险分区的具体划分标准为：

12、

13、步骤4中煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性分区的具体划分标准为：

14、

15、

16、本发明的有益效果是：

17、本发明方法在导水裂隙带、垮落带范围内，通过结合多种因素，包括弱胶结岩层含水层富水性和煤层直接顶泥岩隔水层厚度，对弱胶结岩层溃水溃砂危险性进行了评价。煤层直接顶泥岩隔水层可以防止弱胶结砂岩溃水溃砂，泥岩隔水层厚度与采厚的比值越大，泥岩隔水层厚度越高于垮落带高度，其受破坏程度越小，隔水隔砂性能越好。因此，结合含水层富水性和煤层直接顶泥岩隔水层厚度划分危险性分区，提高了划分精度。本发明方法对弱胶结岩层溃水溃砂危险性作出了更加准确、合理的评价，为矿井水害防治措施制定提供依据。

技术特征：

1.煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性评价方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

2.根据权利要求1所述的煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性评价方法，其特征在于，步骤2中的主控因素包括地球物理勘探结果、水文钻孔单位涌水量、弱胶结岩含水层厚度、渗透率、孔隙度、岩芯采取率。

3.根据权利要求1所述的煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性评价方法，其特征在于，步骤2中，确定主控因素后，对其进行归一化处理，然后采用surfer软件绘制等值线图，应用gis软件将各归一化处理后的主控因素进行叠加，得到弱胶结岩含水层富水性分区图。

4.根据权利要求1所述的煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性评价方法，其特征在于，步骤3中的风险缓冲带位于垮落带上部，其厚度为煤层一倍垮采比。

5.根据权利要求4所述的煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性评价方法，其特征在于，步骤3中隔水层破坏程度风险分区的具体划分标准为：

6.根据权利要求5所述的煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性评价方法，其特征在于，步骤4中煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性分区的具体划分标准为：

技术总结
本发明公开了煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性评价方法，包括如下步骤：确定煤层顶板垮落带、导水裂隙带高度及其所导通岩层层位；选取导水裂隙带范围内与弱胶结岩含水层富水性相关的主控因素并进行叠加，划分弱胶结岩含水层富水性分区；确定煤层直接顶泥岩隔水层厚度，并结合垮落带、风险缓冲带的高度，划分隔水层破坏程度风险分区；结合弱胶结岩含水层富水性分区、隔水层破坏程度风险分区，划分弱胶结岩层溃水溃砂危险性等级，得到煤层顶板弱胶结岩层溃水溃砂危险性分区图。本发明方法考虑了弱胶结岩层富水性与煤层直接顶泥岩隔水层厚度对溃水溃砂危险性的影响，作出了更加准确、合理的危险性评价，为矿井水害防治措施制定提供依据。

技术研发人员：丁湘,蒲治国,樊江伟,黄海鱼,张坤,纪卓辰,李兆扬,刘溪,李哲,贺晓浪,段东伟,谢朋,闫鑫,刘凯祥,庞龙,张齐,秦伟
受保护的技术使用者：中煤能源研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11