基于多源信息復(fù)合的底板突水預(yù)測(cè)

——以翟鎮(zhèn)煤礦為例

翟鎮(zhèn)煤礦上組煤已開采多年，且其可采儲(chǔ)量較少，后續(xù)將開采下組煤，但下組煤距底板奧灰含水層較近，而且相鄰礦井—良莊煤礦開采下組煤時(shí)，曾多次發(fā)生奧灰突水事故。本礦井也受其威脅，且下組煤水文地質(zhì)條件比上組煤開采復(fù)雜。因此，對(duì)下組煤開采底板突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，對(duì)保障礦井安全生產(chǎn)、持續(xù)發(fā)展具有重要的實(shí)際意義。本文在分析各種影響因素的基礎(chǔ)上，利用地理信息軟件（Surfer）的信息處理、分析、建模功能，建立合適的模型，形成底板突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分區(qū)圖。

山東科技大學(xué)1礦井概況翟鎮(zhèn)煤礦位于新汶向斜中段軸部，新汶煤田北部邊緣，屬于山東省新汶境內(nèi)。于1993年投產(chǎn)，開采2、4、6、11、13、15煤，其中11、13、15煤屬于下組煤?，F(xiàn)正開采2、4、11煤。對(duì)下組煤開采影響的含水層是四灰、徐灰、草灰和奧灰。四灰屬于富水性極弱的含水層；徐灰富水性具有明顯的不均一性，目前觀測(cè)水位為-266m；草灰富水性不均一，對(duì)下組煤開采影響均較小。奧灰含水層單位涌水量0.072～0.444L/s.m，富水性弱至中等，9號(hào)孔平均滲透系數(shù)2.149m/d，350號(hào)孔平均36.25m/d，目前，奧灰水位變化較大，最深為-313.7m，最高為-6.6m。厚度大，面積廣，是礦井下組煤開采威脅最嚴(yán)重的含水層。

山東科技大學(xué)3煤層底板突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)3.1多因素復(fù)合本次預(yù)測(cè)的復(fù)合處理采用合并方式，即根據(jù)單因素分析的結(jié)果，確定影響礦井水害的主要因素。在Surfer軟件中，每個(gè)突水因素形成一個(gè)信息層，即一個(gè)信息層一般只包含一個(gè)因素的信息，將井田范圍按照50×50m格網(wǎng)大小分成95行×147列，共計(jì)13965個(gè)格網(wǎng)，每個(gè)格網(wǎng)利用克里格進(jìn)行賦值，每個(gè)因素形成一個(gè)grd格網(wǎng)文件存儲(chǔ)。翟鎮(zhèn)煤礦底板突水主要因素有構(gòu)造、含水層富水性、水壓、隔水層厚度、底板破壞深度5個(gè)因素，在進(jìn)行復(fù)合處理時(shí)必須把這5個(gè)因素的信息層復(fù)合為一個(gè)信息層。由于每次復(fù)合只能復(fù)合兩個(gè)信息層，所以復(fù)合時(shí)先復(fù)合兩個(gè)，再將其復(fù)合結(jié)果與第三個(gè)復(fù)合，直到與第五個(gè)復(fù)合，將復(fù)合后的數(shù)據(jù)存在格網(wǎng)文件中。

山東科技大學(xué)3.2建立突水模型對(duì)突水系數(shù)公式（式1）進(jìn)行修改，綜合考慮采動(dòng)礦壓、奧灰含水層水壓、富水性、隔水層阻水能力、構(gòu)造復(fù)雜程度等因素，構(gòu)建了底板突水危險(xiǎn)性新的評(píng)價(jià)模型（式2）。

山東科技大學(xué)3.3下組煤開采底板突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)根據(jù)上述突水模式，以11煤為例對(duì)翟鎮(zhèn)煤礦下組煤開采進(jìn)行底板奧灰危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。計(jì)算獲得井田范圍內(nèi)突水指數(shù)變化于0.10～0.58之間，根據(jù)突水指數(shù)的取值大小及實(shí)際突水情況，將全井田劃分為突水危險(xiǎn)區(qū)、較危險(xiǎn)區(qū)和安全區(qū)。

山東科技大學(xué)在