星村煤矿西区底板断层突水危险性评价

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本文是对星村煤矿西区底板断层突水危险性的评价研究。在收集钻探、物探、突水资料、奥陶系石灰岩含水层水文地质资料的基础上,通过理论分析、数值模拟、多源信息融合技术等手段开展研究工作,评价了星村煤矿西区开采山西组3煤层时底板突水的危险性。论文得到以下主要成果:(1)星村煤矿西区在开采3煤层时,顶底板砂岩裂隙水和第三层石灰岩水为直接充水水源,富水性弱,补给条件差,以静储量为主,水文地质条件简单,对煤矿安全生产危害不大;3煤层底板受奥陶系石灰岩的影响,由于奥陶系石灰岩含水层水压大和断层的发育,容易引起底板断层突水事故,需重点关注。(2)在分析影响矿井底板断层突水的主要因素(包括断裂构造、含水层富水性、底板含水层水压、隔水层特性以及矿山压力等)的基础上,使用FLAC3D软件,分别模拟底板存在断层和完整底板、隔水层底板不同岩性组合、开采厚度等对底板破坏影响程度。对比模拟结果与理论分析结果,较好地描述了各个影响因素在底板突水过程中的作用。(3)结合星村煤矿实际情况筛选出了突水危险性评价指标,包括:断层密度、断层的交点和端点、断层规模指数、含水层水压、隔水层有效厚度、3煤层赋存深度、煤层厚度;采用熵权系数法、主成分分析法、层次分析法计算评价指标的权重;利用多源信息融合技术将评价指标复合叠加,建立了突水危险性评价模型。(4)引进图像分割中比较常用的Otsu方法、信息论中最大熵值分割值以及自然分级法确立阈值,进行了底板突水危险性分区。针对建立的三种突水危险性分区,结合星村煤矿具体突水特征,选择了最优评价模型,即熵权系数法。并将熵权系数法与传统的突水系数法进行了比较,结果表明本文建立的模型更为适合。
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