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研究区位于新郑煤电公司西部的深部未采区,面积大约10 km2。区内主要的含水层为太原组灰岩含水层,水压较高,有效隔水层较薄。其主采煤层二1煤受底板突水威胁,易发生突水事故。因此,本文在收集整理并分析研究区内地质资料、水文地质资料、地震勘探资料和瞬变电磁资料的基础上,对研究区内煤层底板突水危险性进行了评价,并重点对区内L1-4灰岩水疏放方案进行了设计。采用的研究方法主要有AHP层次分析、分形理论、数值模拟、脆弱性指数法等,得出以下结论:(1)研究区内灰岩含水层富水性中等,RQD值78.9%~99%,岩石质量较好,未见到大的裂隙。通过分形理论对区内断裂构造研究得出,煤层底板构造复杂程度为简单。采用“稳定流法”和“水文地质比拟法”依次估算了矿井涌水量,其正常涌水量分别是1280 m3/h和2158 m3/h,最大涌水量分别是2022 m3/h、3410m3/h。(2)重点分析研究区内L1-4灰岩水的突水危险性,首先运用分形理论、瞬变电磁、三维地震等求得各主控因素参数,然后建立了基于SURFER的AHP脆弱性评价模型对研究区二1煤层底板突水危险性进行了评价。将研究区划分为危险区、较危险区、过度区、较安全区和安全区五种类型。随着煤层埋深的增大,二1煤层底板突水危险性亦有增加的趋势。(3)在突水危险性评价的基础上,对L1-4灰岩水疏放性进行了分析并设计了疏水降压工程方案,运用Visual Modflow对L1-4灰岩水抽水效果进行数值模拟。在研究区内布置5口疏放水钻孔,最大单孔疏水量为1440 m3/d时,在50~200天中,孔口水位降深变化为349~511 m,能够满足降低灰岩水压的目的。同时得出了在研究区内不同位置,随着抽水时间的变化,含水层水位下降规律。