论文部分内容阅读
随着煤炭资源的日趋紧张,水体下采煤逐渐成为能源开发的热点问题。尤其是在中国中东部地区,浅部上覆厚松散含水层,在采掘过程中上覆岩层发生水砂突涌的灾害经常发生,再加上煤矿水砂突涌信息存在的数据复杂、非线性、样本小的特点,危险性评价和预测极其困难,给矿井的安全生产带来了巨大的威胁,严重制约着工业的发展。为了保证煤矿的安全开采,文中依靠MATLAB强大的数据处理和编程能力,以葛亭煤矿3煤层为例,对其上覆岩层水砂突涌进行风险评价。首先收集研究区域的煤矿地质、水文地质、工程地质资料,并用直流电法勘探、三维地震勘探、可控源音频大地电磁法勘探顶板岩层充水性能,重点分析了研究区域含水层、隔水层的分布情况及富水性、各断层的富水性,确定断层的分布情况、发育情况。然后从理论上对顶板阻水机理进行分析,探索顶板岩层阻水性能的影响因素,并进行灾害形成与多种影响因素相关性分析。对采场覆岩破坏机理进行研究,分析工作面开采对覆岩的破坏特征。运用FLAC3D模拟厚松散层薄基岩下煤层开采过程,对开挖过程中上覆岩层的破坏规律及机理进行分析,确定去上覆岩层发生水砂突涌的影响因素,并进行多种影响因素与上覆岩层水砂突涌相关性分析。最后以MATLAB2012a为平台,构建基于层次分析水砂突涌主控因素确定模型,并结合YAAHP灵敏度分析,选取出厚松散层薄基岩下水砂突涌危险性评价指标。通过MATLAB2012a构建基于主成分-熵权危险性评价模型,确定出评价指标的权重。引入图像分割中的Ostu算法,确定厚松散层水砂突涌危险性阈值。然后根据模型计算的结果,进行危险性分区。最后将模型设计成系统应用到煤矿实际中,为同等地质条件下采煤提供危险性评价和预测。经过分析得到危险分区划分如下:研究目标的危险区域和较危险区域主要集中在钻孔1号、钻孔9～14号、钻孔32～33号、钻孔38号所在的区域,此部分位于煤层的的西北、西南、北部区域;安全区域和较安全区域主要集中在钻孔3～4、6～9号、15～30号、34～37号所在的区域,此部分位于煤层的东部、东西部区域;过渡区域主要集中在为钻孔5号、17～23号、39号,此部分主要为煤层的中部区域。