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西部生态脆弱矿区矿井突水溃沙危险性分区
发布时间:2017-12-25
目的
  榆神府矿区煤层浅埋但厚度较大,地表广泛被第四系风积沙所覆盖,突水溃沙是威胁煤矿安全生产的重大隐蔽致灾因素之一,而定量分析评价突水溃沙危险性十分困难。本文通过机理分析确定影响突水溃沙的关键因素,建立无量纲化突水溃沙评价结构模型,探索榆神矿区突水溃沙危险性分区标准和评价方法。
方法
  通过建立无量纲化突水溃沙评价结构模型,采用GIS空间分析方法评价突水溃沙危险性分区。首先,在在众多影响突水溃沙的因素中遴选出沙层厚度、含水层富水性、有效隔水层厚度和采动空间等4个关键要素,利用36个钻孔资料绘制4因素等值线图,采用阈值法对数据进行无量纲化,消除指标的量纲,并绘制出各因素无量纲专题图。其次,通过熵权法确定各因素的权重。即利用钻孔构建一个36×4 的矩阵,对其进行归一化处理,采用商权公式计算各指标的熵,再转化为权重,建立线型加权评价模型。最后,将上述处理好的各指标对应的矢量图输入到ArcGIS空间分析模块,进行多因素加权叠加,采用自然断裂法进行分割叠加计算的综合评价结果值,确定评价标注,并以此划分突水溃沙危险性分区。
结果
  从结果可以看出,榆神矿区突水危险性可以划分为4级分级,分别对应危险性大、危险性中等、危险性小和安全。其中石圪台煤矿、哈拉沟煤矿、柠条塔煤矿南翼北部区域、郭家湾煤矿局部、锦界煤矿及南北相邻区域、隆德煤矿及秃尾河沿岸区域综合评分值在0.82-0.47,属于突水溃沙危险性大或中等区,该区域沙层厚度大,含水层富水性较强,采深采厚比大,具备突水溃沙的条件,在开采中需要引起足够的重视。矿区西部煤层埋深相对较大,而矿区东部沙源较少,突水危险性相对较小。榆神矿区上河煤矿曾经发生两次突水事故,常乐堡煤矿曾经两次发生突水事故,这与本次预测结果基本一致,说明本文以所选取沙层厚度、含水层富水性、有效隔水层厚度和采动空间等指标建立的突水溃沙评价模型具有较高的仿真度,可用于榆神府矿区突水溃沙危险性预测。
结论
  突水溃沙是一个多因素耦合的结果,因此本文基于GIS构建的无量纲化评价模型能实现突水溃沙危险性评价。通过无量纲化消除各数据源之间的差别,以熵权法确定各因素的权重进行多因素耦合叠加,就能在空间上确定各关键要素的叠加计算的结果,进而划分突水溃沙危险性分区。由于断层和封闭不良的钻孔的位置存在不确定性,在区域上很难做出规律性评价,这需要采用其它方法在一个更小的尺度范围内做出分析评价。
其他:由于断层和封闭不良的钻孔的位置存在不确定性,在区域上很难做出规律性评价,这需要采用其它方法在一个更小的尺度范围内做出分析评价。


来源:中国煤炭学会
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