煤层底板突水危险性的Fisher判别分析模型_张文泉
基于突水系数法的煤层底板突水危险性评价
基于突水系数法的煤层底板突水危险性评价中国是煤矿开采大国，在煤矿开采过程中经常会有一些危险事故的发生，其中矿井水害是威胁我国煤矿安全开采的主要原因之一。
为有效控制煤层开采导致的煤层底板突水事故，以孙疃煤矿为例，通过对104采区10煤层底板岩性、隔水层特征以及太灰水富水性特征的研究，引入了突水系数法。
比较研究区突水前后的突水系数值，综合评价煤层底板突水危险性。
通过疏放水实验达到安全开采的目的。
结果表明疏放前底板存在突水威胁，疏水后研究区突水系数下降，达到了安全开采的目的。
标签：突水系数；底板突水；危险性评价0 引言近年来，煤矿开采受水害影响严重，尤其是煤层的底板突水，其突水机制复杂且难以预测。
为此，中国包括外国的研究人员通过实地考察，结合资料分析，试图寻找能够有效解决底板突水问题的方法[1]。
突水系数法是其中较为简单的也是使用最为普及的一种方法。
底板突水其实质是在众多的影响条件作用下，煤系地层原本的岩石结构及围岩体系遭到损坏从而导致的地下水动力场失去平衡的现象[2]。
煤层底板突水是一个牵涉到多方面原因的现象，其主要原因是由于水文地质，工程地质，开采条件等的影响所导致的[3]。
孙疃矿区开采煤层主要影响的含水层有太原组地下水岩溶化岩层及含煤沉积岩系砂岩含水层等。
本文在该矿区原有的灰岩水的前提上，通过突水系数法有效的提供了10煤层底板突水危害性的治理方法。
1 矿区概况孙疃煤矿位于安徽省淮北市，其主要的含煤岩层为石炭-二叠系。
整个采区从南至北长约10千米，东西宽约4千米。
其中104采区位于井田北部，其南北分别与102采区与杨柳煤矿相邻，整个采区约有6条勘探线经过，其钻孔主要揭露了太原组地层，以灰岩居多。
本采区构造发育较好，根据10煤层底板的主要岩石性质可知，其煤层底板主要为砂岩，隔水能力较弱。
同时据已有文件记载，104矿区煤层底板突水事件分析中太原组灰岩水和底板砂岩裂隙水是最重要的突水水源[4]。
2 底板突水影响因素分析导致底板突水的原因有很多，世界上很多国家的专家和研究人员都对导致底板突水的原因做了大量的分析与研究，目前认为导致底板突水的原因主要有矿山压力、地质构造、水压力、底板的隔水层特征、工作面开采的宽度和方法等[5]。
基于五图双系数法的煤层底板突水危险性研究
基于五图双系数法的煤层底板突水危险性研究段晓平【摘要】为了更准确地评价底板突水危险性,应用五图双系数法对煤层底板突水危险性进行风险评估.以某矿主采煤层作为研究对象,首先收集煤矿基础数据并对其进行标准化,通过sufer软件,建立影响各底板突水指标的等值线图,最后通过各个因素的等值线图,将量化的数据按权重进行叠加,得到底板突水风险带压评价图.在图中可以直接读出矿井底板突水的安全区、威胁区以及危险区.通过对五图结果的综合分析,判断出研究区中心区域最高危险等级为3级威胁区,结合该区域存在断层和水头较高的实际情况,证明了五图双系数法预测的准确性.【期刊名称】《华北科技学院学报》【年(卷),期】2016(013)005【总页数】6页(P28-32,36)【关键词】煤矿;底板;突水;五图双系数法;sufer软件【作者】段晓平【作者单位】华北科技学院,北京东燕郊101601【正文语种】中文【中图分类】TD745我国煤田开采遇到地下水灾害一直是不可忽略的隐患。
随着深部开采的进行，开采强度不断加大，带压开采成为防治水的主要问题。
煤层底板水作为一种主要的煤矿水害，有效预防形式越来越严峻。
90年代以来，国内学者采用了很多方法对底板突水进行了预测和评价，如地理信息系统法，脆弱性指数法[1]、神经网络、层次分析法、模糊理论分析法、专家评分法、变异系数法[2]、五图双系数法[3]等。
五图双系数法，是指由武强院士提出的评价煤层底板水害的一种方法。
五图是指底板保护层破坏深度等值线图、底板保护层厚度等值线图、煤层底板以上水头等值线图、有效保护层厚度等值线图、带压开采评价图。
双系数是指带压系数和突水系数[4]。
易伟欣考虑矿山压力、断层等因素，对突水系数法进行修正，应用五图双系数法对大平煤矿底板突水性评价，得出准确的预测结果[3]。
杨海斌通过五图双系数法计算了四老沟煤矿的底板岩溶水突水性[5]。
现阶段文章对五图双系数具体过程叙述都比较笼统，本文通过详细的步骤，基于sufer软件，应用五图——双系数法对某煤层底板突水性进行预测。
《2024年范各庄矿煤层底板突水危险性评价方法》范文
《范各庄矿煤层底板突水危险性评价方法》篇一一、引言煤炭开采过程中，煤层底板突水是一种常见的地质灾害，其发生往往伴随着巨大的经济损失和人员伤亡。
因此，对煤层底板突水危险性进行准确评价，对于保障矿山安全生产具有重要意义。
本文以范各庄矿为例，介绍一种煤层底板突水危险性评价方法，以期为类似矿山的安全生产提供参考。
二、范各庄矿概况范各庄矿位于某地，地质条件复杂，煤层底板存在多处潜在突水危险区域。
近年来，随着矿井开采深度的增加，突水事故频发，给矿山安全生产带来严重威胁。
因此，对煤层底板突水危险性进行评价，对于该矿山的安全生产具有重要意义。
三、煤层底板突水危险性评价方法（一）资料收集与整理首先，收集范各庄矿的地质勘探资料、开采资料、突水事故资料等，对矿区地质条件、煤层分布、含水层结构、隔水层厚度等进行全面了解。
同时，整理矿井水文观测数据、突水事故发生时间、地点、原因、处理措施等信息，为危险性评价提供依据。
（二）危险性评价指标体系构建根据范各庄矿的实际情况，构建包括地质因素、开采因素、水文地质因素等方面的危险性评价指标体系。
地质因素主要包括煤层埋深、地质构造、岩性等；开采因素主要包括开采深度、采煤方法、支护方式等；水文地质因素主要包括含水层厚度、隔水层厚度、地下水水位等。
（三）评价方法选择采用定性与定量相结合的评价方法，对范各庄矿煤层底板突水危险性进行评价。
具体包括综合指数法、模糊综合评价法、神经网络法等。
其中，综合指数法主要用于对各评价指标进行量化评分，模糊综合评价法用于对各评价指标进行权重分配和综合评价，神经网络法则是一种智能化的评价方法，能够自动学习和优化评价模型。
（四）危险性评价结果分析根据评价结果，对范各庄矿煤层底板突水危险性进行分级，如低危险区、中等危险区和高危险区等。
同时，结合矿井实际情况，对各危险区域的突水原因、影响因素等进行深入分析，提出相应的防范措施和建议。
四、结论与建议通过采用上述评价方法，可以对范各庄矿煤层底板突水危险性进行准确评价，为矿山安全生产提供有力保障。
煤层底板突水危险性评价的RS-GSVM模型
煤层底板突水危险性评价的RS-GSVM模型路亚彬;马良俊【摘要】针对煤层底板突水危险性评价存在影响因素多、样本数量少的问题,提出了一种粗糙集(Rough sets,RS)融合支持向量机(Support vector machine,SVM)的煤层底板突水危险性评价模型(RS-GSVM模型).该模型通过RS对初选的6项属性指标进行冗余约简,得到4项核心影响属性指标,并收集了对应的20组样本数据作为训练样本.以煤层底板突水危险性情况作为模型的输出值,采用径向基函数(Radial basis function,RBF)作为核函数,同时利用遗传算法(Genetic algorithm,GA)对SVM模型的关键参数进行了优化,经参数寻优和学习样本训练最终得到优化后的RS-GS-VM评价模型.利用RS-GSVM模型对5组典型工作面的突水数据进行了测试,并与GSVM、PNN等模型的评价结果进行了对比分析,结果表明:RS-GSVM模型精简了输入维数并提高了有效样本数量比例,评价精度和运行效率较GSVM、PNN模型均有所提高,泛化能力更强.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2018(034)001【总页数】5页(P90-94)【关键词】煤层突水;危险性评价;粗糙集;支持向量机;径向基函数;遗传算法【作者】路亚彬;马良俊【作者单位】北京中安科创科技发展有限公司;北京中安科创科技发展有限公司;中国安全生产科学研究院【正文语种】中文随着矿井开采深度和强度不断加大，煤层底板突水问题日益严重，因突水灾害造成的矿井人员伤亡和经济损失一直居高不下[1]。
因此，如何快速、准确地预测矿井突水，对于保障矿山安全生产意义重大。
经典的矿井突水预测方法和理论有突水系数法[2]、“下三带”理论[3]、脆弱性指数法[4]等，该类方法和理论对于有效开展矿井突水灾害防治工作发挥了积极作用。
近年来，随着各领域研究工作的交叉性、耦合性愈发凸显，一些学者将模糊数学[5]、聚类分析[6]、证据理论[7]等方法创新性地应用于矿井突水预测领域，大大丰富了该领域的理论研究成果，为高效开展井下涌水防治工作拓宽了思路。
矿井底板突水危险性的Fisher判别分析模型
矿井底板突水危险性的Fisher判别分析模型徐星;张文勇;田坤云;曾珠【摘要】为了准确判别矿井底板突水的危险性,在分析矿井底板突水影响因素的基础上,运用Fisher判别分析方法,根据以往的工程实测数据作为学习样本进行训练,建立了底板突水危险性的Fisher判别分析模型,采用回代判别方法对所建模型进行了判别效果验证,回判正确率为90％,工程应用正确率为100％,表明该模型具有准确率高、实用性强的优点.【期刊名称】《河南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(030)002【总页数】3页(P82-84)【关键词】矿井底板;影响因素;突水危险性;Fisher判别【作者】徐星;张文勇;田坤云;曾珠【作者单位】河南工程学院安全工程学院,河南郑州451191;河南工程学院安全工程学院,河南郑州451191;河南工程学院安全工程学院,河南郑州451191;河南工程学院安全工程学院,河南郑州451191【正文语种】中文【中图分类】TD745煤炭是我国十分重要的一次性消费能源，但独特的地理环境导致许多矿井都受到了底板突水的威胁[1].近年来，伴随着煤矿开采在深度和广度上的不断增加，矿井底板突水的危害日益严重，已经严重制约了高产高效的矿井建设与生产.目前,已形成了众多的评价理论和方法[2-3]：“下三带”理论、“关键层”理论、“下四带”理论、脆弱性指数法、神经网络方法、模糊综合评价法和多源信息融合法等，在一定时期内这些理论与方法对煤矿防治水工作起到了积极的推进作用.基于Fisher判别分析理论，课题组对矿井底板突水的影响因素进行了综合分析，利用Fisher判别分析方法的优点，选用多个主要影响因素作为判别因子,建立了Fisher判别分析模型并进行了工程应用.1 Fisher 判别分析理论Fisher判别的主要数学模型和思想是通过投影将一个多维的难题进行数据降维，从而使问题简单化，并根据类间距离最大、类内距离最小的原则确定判别函数，具有很好的实用性.假设有两个总体G1和G2，从第一个总体中抽取n1个样品，从第二个总体中抽取n2个样品，每个样品观测p个指标，建立判别函数y=c1x1+c2x2+…+cpxp.计算判别临界值y0，然后根据判别准则对新样品判别分类,检验判别效果.检验统计量为(1)式中：(2)(3)(4)给定检验水平α，查F分布表，确定临界值Fα.若F>Fα，则H0被否定，认定判别有效，否则认定判别无效.2 Fisher判别分析模型参考国家安全生产监督管理总局令第28号《煤矿防治水规定》[4]和防治水实践经验，将矿井底板突水状态划分为不突水和突水两类：第一类是安全状态，矿井底板突水的危险性很小或底板突水较少，基本不影响煤矿安全生产；第二类是危险状态，矿井底板突水对采掘工作面造成严重影响，对煤矿安全生产构成很大的威胁.矿井底板突水取决于各类因素之间错综复杂的非线性关系，并受到多种因素的影响，评价指标的选取直接影响对煤层底板突水危险性预测的准确性.通过对矿井底板突水案例的分析和参考相关文献[5-6]，考虑到底板承压水水压是煤层底板突水的动力条件和基础因素，底板隔水层对煤层底板突水起到抑制作用，地质构造和开采条件对煤层底板突水起到控制作用，故选取隔水层厚度(X1)、承压水水压(X2)、断层落差(X3)、断层距工作面距离(X4)、煤层倾角(X5)、煤层采高(X6)这6个影响因素作为评价底板突水危险性的初始影响指标.矿井底板突水样本数据见表1,不突水记为0，突水记为1.表1 矿井底板突水样本数据Tab.1 Data of water inrush from mine floor序号名称X1/mX2/MPaX3/mX4/mX5/(°)X6/m是否发生突水回判结果1夏庄煤矿26.391.824.0016120.80112夏庄煤矿25.851.6550.0090171.60113*夏庄煤矿22.331.002.0016130.90104夏庄煤矿17.682.881.300201.00115井陉三矿28.002.010.6010188.00116井陉三矿43.001.911.502118.00117洪山煤矿36.381.330.806270.85008洪山煤矿26.890.951.005561.45009洪山煤矿33.610.920.50081.400010华恒煤矿66.972.7016.0031122.550011黑山煤矿27.791.060.462172.000012黑山煤矿26.560.830.706122.850013谢一矿30.002.001.5012182.811114九里山矿23.001.800.0017151.901115淄东井10.001.705.0010172.801116华泰煤矿59.502.103.5039101.600017陶阳煤矿17.000.608.006191.100018潘西煤矿66.112.8016.0029122.550019潘西煤矿65.864.0610.0011102.750020*协庄煤矿30.001.304.902151.7010注：*为回判结果与实际结果不相符的样本针对Fisher判别分析的基本思想，建立煤层底板突水的 Fisher 判别模型.以表1的20组原始样本统计为基础，分别建立针对两类煤层底板突水危险性的Fisher判别分析函数，并对20组样本进行回判效果检验.按照上述 Fisher 判别分析的计算步骤，建立了煤层底板突水危险性的 Fisher 判别分析模型：F=1.340X1+0.319X2-0.114X3+0.033X4-0.039X5-0.001X6+1.019.(5)公式(5)为判别方程，其特征值为1.409，方差贡献率为100%，说明该方程可以解释原始样本100%的信息，则利用此函数能够完成20组样本的判别分析.假设显著性水平α=0.05，计算出统计检验量F=13.186>3.840.因此，该判别方程在α=0.05检验水平下是有效的.同时,可以得到Fisher判别模型在两类别的中心值(见表2)，可以通过比较待判样本的函数值与这两类别中心值的距离来判断该样本归属哪一类.表2 组中心函数Tab.2 Group center function类别中心值0-1.12611.126判别分析模型的回判，根据公式(5)对20组煤层底板突水样本数据利用回代估计法计算误判率，回判结果见表1.可以看出，原始样本的回判仅有3号和20号样本判断错误，其余均正确，正确率为90%，这说明所建立的Fisher判别分析模型是稳定可靠的，可以应用于煤层底板突水危险性的的判别.3 工程应用使用Fisher判别分析模型对表3中的5个测试样本进行煤层底板突水危险性判别，5个测试样本的判别结果与实际类型完全相符.由此可见，将Fisher 判别分析应用于煤层底板突水危险性的评价是有效、可行的.表3 测试样本及判别结果Tab.3 Test sample and discriminant results名称X1/mX2/MPaX3/mX4/mX5/(°)X6/m计算结果判别结果实际类型洪山煤矿0.340.9032.6522.066-1.474否否潘西煤矿2.802.7569.1711.71236-2.355否否华泰煤矿1.080.9016.503.2770.698是是良庄煤矿1.101.6020.0015.011160.773是是白庄煤矿3.112.6144.303.511120.643是是4 结语矿井底板突水危险性的判别受多种因素的影响，而且影响因素常具有多层次性、模糊性和不确定性等复杂特点.从分析矿井底板突水影响因素出发，选择6 项指标作为判别因子，根据Fisher判别理论，建立了底板突水危险性的Fisher 判别分析模型.该模型的回判误判率为10%,工程应用正确率为100%，说明该模型具有很强的分类预测功能，具有一定的推广应用价值.在实际应用中, 为了增强判别模型的适用性，应根据具体情况广泛收集工程实例资料,选择具有数据代表性和准确性的样本建立相应的样本数据库.参考文献:【相关文献】[1] 徐星,李垣志,张文勇,等.MPSO-BP模型在矿井突水水源判别中的应用[J].自然灾害学报,2017,26(5):140-148.[2] 杨志磊,孟祥瑞,王向前,等.基于GA-BP网络模型的煤矿底板突水非线性预测评价[J].煤矿安全,2013,44(2):36-39.[3] 张文泉,张广鹏,李伟,等.煤层底板突水危险性的Fisher判别分析模型[J].煤炭学报,2013,38(10):1831-1836.[4] 中华人民共和国中央人民政府.国家安全生产监督管理总局令第28号《煤矿防治水规定》[Z].2009-09-21.[5] 施龙青,谭希鹏,王娟,等.基于PCA_Fuzzv_PSO_SVC的底板突水危险性评价[J].煤炭学报,2015,40(1):167-171.[6] 孙臣良,商政,李冰,等.煤层底板突水危险性的ReliefF-IGS-SVM预测模型及应用[J].世界科技研究与发展,2016,38(12):1271-1275.。
基于主成分分析与Fisher判别分析法的矿井突水水源识别方法
基于主成分分析与Fisher判别分析法的矿井突水水源识别方法一、概述矿井突水作为矿山生产过程中的一大安全隐患，其准确识别对于预防突水事故、保障矿山安全生产具有重要意义。
传统的矿井突水水源识别方法往往依赖于经验判断和单一的水质指标分析，这些方法不仅效率低下，而且识别准确率难以保证。
开发一种高效、准确的矿井突水水源识别方法成为当前矿山安全领域亟待解决的问题。
主成分分析（PCA）和Fisher判别分析法是两种常用的数据处理和模式识别方法，它们在不同的领域中都得到了广泛的应用。
PCA通过降维的方式将多个指标转化为少数几个综合指标，这些综合指标能够反映原来指标的大部分信息，且相互独立，避免了信息的重叠。
而Fisher判别分析法则是一种线性分类器，通过求解最优的权向量和阈值，将样本投影到一条直线上，然后选择一个阈值将两类分开。
这两种方法的结合，可以实现对矿井突水水源的高效、准确识别。
本文将详细介绍基于主成分分析与Fisher判别分析法的矿井突水水源识别方法。
通过PCA对矿井突水水源的多项指标进行降维处理，提取出主要的综合指标。
利用Fisher判别分析法对这些综合指标进行分类判别，从而实现对矿井突水水源的准确识别。
通过实例验证和对比分析，证明该方法的可行性和优越性，为矿山安全生产提供有力的技术支持。
1. 矿井突水问题的严重性及其对矿井安全生产的影响矿井突水问题一直是采矿行业面临的一项重大挑战，其严重性不容忽视。
突水事件往往伴随着大量的地下水涌入矿山坑道，使得施工条件变得极为复杂，采矿成本大幅上升。
更为严重的是，突水不仅影响正常的采矿生产，甚至可能导致淹井事故的发生，给矿山工程和人员安全带来严重威胁。
在突水事故发生时，大量水流的涌入使得井巷和矿山设备遭受淹没，进而造成人员伤亡和财产损失。
突水事件还会对采矿生产造成直接影响，导致产量减少，甚至使部分矿区因无法继续开采而报废，给矿山的经济效益和资源利用带来巨大损失。
费歇判别模型在煤层底板突水中的应用
费歇判别模型在煤层底板突水中的应用
于小鸽;韩进;王颖;施龙青
【期刊名称】《中国科技论文》
【年(卷),期】2017(012)015
【摘要】为了丰富煤层底板突水预测理论和方法,结合实际资料分析,根据判别函数应满足I值最大的判别原则,采用采高、隔水层厚度、煤层倾角、断层距工作面距离作为底板是否突水判别的重要因素。
选取9个突水工作面和10个不突水工作面作为底板是否突水预测的样本,建立费歇准则判别函数。
并选取已开采的工作面对判别函数进行验证。
通过与工作面的实际情况对比,证明费歇准则判别模型对判别煤层底板是否突水具有较好的应用价值。
【总页数】5页(P1770-1773,1791)
【作者】于小鸽;韩进;王颖;施龙青
【作者单位】[1]山东科技大学资源与土木工程系,山东泰安271000;[2]山东科技大学信息科学与工程学院,山东青岛266590;[3]山东科技大学地球科学与工程学院,山东青岛266590
【正文语种】中文
【中图分类】TD163
【相关文献】
1.局部费歇尔判别分值在滚动轴承故障诊断中的应用 [J], 王雪冬;赵荣珍;邓林峰;张亚龙
2.费歇判别模型在煤层底板突水中的应用 [J], 于小鸽;韩进;王颖;施龙青
3.费歇尔判别法在足底压力特征分析中的应用 [J], 邓宏明;姚力
4.主成分—费歇尔判别模型在煤与瓦斯突出等级预测中的应用 [J], 陈恋; 袁梅; 高强; 许石青; 陈文; 李鑫灵; 隆能增
5.费歇尔和贝叶斯方法在降水预报中的应用 [J], 杨洋;金瑞萌;张宗笛;柯莉萍;魏巍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
煤矿矿井突水水源的Fisher判别模型
３ ３ 判别效 果检 验 ．
判别 函数是 否适用 ， 的判别能力 大小 ， 方面 它 一
选 水源判 别 的水 化 学 指 标 ， 利用 Ｆｓｅ 判 别 建 立 并 ｉ ｒ ｈ 了水源识 别 的决策 树 。
２ 主成 分分 析
试 验矿 区 内煤 层 的突水 水源 主要 为第 四系第 四
含水层（ 简称 “ 四含” 、 ） 煤系砂岩含水层 （ 简称 “ 煤 系” 、 炭 系 太 原 组 灰 岩 含 水 层 （ 称 “ 灰 ” 和 ）石 简 太 ）
３ 突水水 源 的 Ｆｓｅ 判别 模型 ｉ ｒ ｈ
３ １ 水 源 的层 次聚类 ．
①无单位。
பைடு நூலகம்３ ２ 水源 识别 的 Ｆｓｅ 判 别 ． ｉ ｒ ｈ Ｆｓｅ 线 性判 别 （ Ｆ Ｄ） ｉ ｒ ｈ 即 Ｌ 就是 求解 满 足类 间离 散度 和总 类 内离散 度 之 比最 大 的投 影 方 向 ， 然后 在
好 的判 别效 果。
关键 词 ： 决策树 ；ｉ ｅ 判 别 ； 井 突水 Ｆｓ ｒ ｈ 矿
中图分类 号 ：Ｄ ４ Ｔ ７２
１ 引 言
文献标 识 码 ： Ｂ
文 章编 号 ：０ ９５ ８ （０ ８ ０ －０ ７０ １０ －６ ３ ２ ０ ）９０ ５ －２
次合 并距 离最 小 的两类 ， 直至 所有 样本 聚为 一类 止 。
［ ＋Ｎ ］＋０ １６ ｓ ： ］一 ．５ ［ Ｏ一 Ｋ ａ ．０ ［ Ｏ一 ２ ０１ Ｃ ； ］＋
１３９６ ｐ － ０ ．６ ７ ．６ ［Ｈ］ ７ ７８３
《2024年范各庄矿煤层底板突水危险性评价方法》范文
《范各庄矿煤层底板突水危险性评价方法》篇一一、引言煤炭资源是我国重要的能源来源之一，而矿井水害是煤炭开采过程中的主要灾害之一。
范各庄矿作为我国煤炭开采的重要基地，其煤层底板突水事故频发，给矿井生产和人员安全带来了严重威胁。
因此，对范各庄矿煤层底板突水危险性进行准确评价，对于预防和控制矿井水害具有重要意义。
本文旨在介绍一种适用于范各庄矿煤层底板突水危险性评价的方法。
二、研究区域概况范各庄矿位于某地质构造区，煤层地质条件复杂，含水层、隔水层等地质构造发育。
煤层底板突水事故多发生在采煤工作面推进过程中，突水量大，灾害影响范围广。
因此，针对范各庄矿的特点，建立一套科学合理的煤层底板突水危险性评价方法至关重要。
三、危险性评价方法1. 地质资料收集与分析收集研究区域的地质资料，包括地层、构造、岩性、水文地质条件等。
分析煤层底板的含水层、隔水层分布特征，确定突水的地质条件。
2. 历史突水事故分析收集历史突水事故资料，分析事故发生的时间、地点、原因、突水量、灾害影响范围等，总结突水事故的规律和特点。
3. 危险性评价指标体系构建结合地质资料和历史突水事故分析结果，构建煤层底板突水危险性评价指标体系。
评价指标包括地质因素、水文地质因素、开采因素等。
4. 评价模型建立与危险性分级根据评价指标体系，建立煤层底板突水危险性评价模型。
采用定性和定量相结合的方法，对各指标进行量化评分，并根据评分结果进行危险性分级。
5. 评价结果应用将评价结果应用于实际生产中，对煤层底板突水的危险性进行实时监测和预警。
根据评价结果，制定相应的防治措施，降低突水事故的发生概率和灾害影响范围。
四、方法应用与效果将上述评价方法应用于范各庄矿的实际生产中，对煤层底板突水的危险性进行实时监测和预警。
通过实施防治措施，有效降低了突水事故的发生概率和灾害影响范围，保障了矿井生产和人员安全。
同时，该方法为其他类似矿井的煤层底板突水危险性评价提供了借鉴和参考。
下组煤突水危险性评价方法
下组煤突水危险性评价方法[摘要] 下组煤的开采受下部承压水的威胁，经常发生底板突水和渗水事故，因此评价底板突水危险性成为矿山安全生产的重要工作。
本文列举了评价底板突水危险性的四种方法，详述了他们的评价步骤和优缺点，对矿山安全评价具有一定的意义。
[关键词] 下组煤突水危险性危险性评价方法1.前言随着煤炭资源的开采，下组煤资源成为我国后续开采的主要方向，尤其是在我国东部地区，如冀、豫、鲁地区，下组煤资源量占40%以上，部分矿区达70%以上。
但是由于下组煤开采的研究程度不高，水文地质条件复杂，下组煤开采受下部岩溶水威胁严重，经常发生底板突水或渗水事故。
根据部分已开采下组煤的矿区资料统计，截至20世纪90年代末，发生底板突水、渗水事件300次以上，其中比较大的突水点初期突水量达1083~10640m3/h，稳定流量为660~4409m3/h，严重威胁矿井的生产安全[1]。
因此，有必要对下组煤进行突水危险性评价。
突水危险性评价方法种类繁多，下面简要介绍几种方法。
2.突水危险性评价方法2.1 突水系数法突水系数是指煤层底板单位隔水层厚度所承受的水压力，它是带压开采条件下衡量煤层底板突水危险程度的定量指标[2-4]。
突水系数法评价煤层底板突水危险性的步骤如下：首先，选择突水系数公式，采集数据，计算突水系数。
随着人们对突水机理认识的不断加深，突水系数公式也在不断的修正，常见的突水系数公式见表1。
2009年《煤矿防治水规定》中突水系数计算公式为：（1）其次，确定临界突水系数值。
不同的矿区，临界突水系数有所不同（见表2）。
应当注意，表2中的临界突水系数（Ts）是利用式（1）计算的。
根据矿区的不同，现在常用的临界突水系数有0.06 MPa/m、0.1MPa/m或0.15 MPa/m。
最后，生成突水系数等值线图，进行突水危险性评价。
突水系数越大，突水的危险性越高。
突水系数法评价煤层底板突水危险性的优点在于，该方法应用面广，不仅适用于回采工作面，而且适用于掘进巷道；并且简单实用。
煤层底板突水量的距离判别分析预测方法
《煤层底板突水量的距离判别分析预测方法》
1.突水量判别分析
2.煤层底板岩溶管道的距离预测模型
根据近几年所做课题进行探索和研究,并在煤矿实际工作中应用和验证。
建立了基于煤层、底板岩石参数综合评价指标的距离预测模型。
模型表明:不同埋藏条件下各种底板突水类型有其特定的侵入范围;通过计算和对比分析,得到了比较合理的结论是:
①突水量距底板管道孔隙顶部越远,危害性就愈小(即密度梯度大);②相邻煤层间的突水量平均值随埋深增加而减少;③不同煤层之间的隔水能力存在差异,突水高点一般位于强含水层内侧或者厚煤层顶界附近。
深部煤层底板突水危险性评价方法的研究
深部煤层底板突水危险性评价方法的研究黄忠福【摘要】针对井下煤矿深部煤层开采过程中受到突水危险影响的情况,对突水的影响因素进行了研究.煤层底板下层含水层的富水程度和隔水层防水能力是影响突水发生的重要因素,伴随着开采的深入危险程度就逐渐增加.结合某煤矿深部煤层情况,运用突水系数法、数值模拟法及层次分析法三种方法对深部煤层的底板突水危险性进行评价,结果表明运用不同的突水危险评价方法,得出的结论也不同,突水系数法和层次分析法判别为有突水危险,另一种方法判别为安全,综合分析得出此深部煤层发生突水危险可能性较大.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】3页(P86-88)【关键词】深部煤层;底板突水;危险评价;MATLAB【作者】黄忠福【作者单位】大同煤矿集团轩岗煤电有限公司,山西轩岗 034114【正文语种】中文【中图分类】TD745.2煤矿开采是我国主要的能源经济之一，其开采安全直接关系到工人的生命安全及煤矿企业的经济效益。
长期以来由于我国对煤炭资源消费的过度依靠，煤矿开采存在很多粗放不合理的开采，造成很多浅表煤层的资源浪费[1]。
近年来我国煤矿开采大多为深部煤层开采，开采难度主要为复杂恶劣环境影响下的安全保障，其中煤层底板突水危险是主要的威胁之一。
虽然煤矿装备水平不断提高，但仍旧无法完全抵抗突水危险[2]。
复杂多变的煤层地质条件使得防水工作难度增加，煤层底板下层含水层的富水程度和隔水层防水能力是影响突水发生的重要因素，伴随着开采的深入，距离含水层越近，危险程度就逐渐增加[3]。
井下开采防水工作的重点就是对深部煤层底板突水危险性的研究，因此对煤层底板突水危险性的评价方法就变得尤为重要。
本文结合某煤矿深部煤层情况，运用突水系数法、数值模拟法及层次分析法对深部煤层的底板突水危险性进行评价，在综合分析的情况下对煤层的突水危险作了科学的判断。
1 突水系数法分析突水系数法是当前煤矿评价底板突水情况的一个常用依据，它将突水系数T作为开采情况下煤层防水的一个指标，将此系数与突水危险临界值T0进行对比，当不超过T0值时，表明煤层底板隔水层能承受地下水压，此时煤层基本不会发生突水危险，而当突水系数超过临界值T0时，就有可能发生突水危险。
评价煤层顶板涌(突)水条件的“三图双预测法”
评价煤层顶板涌（突）水条件的“三图-双预测法”摘要：针对我国煤矿日益严重的顶板涌（突）水问题，提出了解决煤层顶板涌（突）水条件定量评价的“三图-双预测法”，并在开滦荆各庄矿和东欢坨矿得到成功的应用.在对荆各庄矿煤9顶板直接充水含水层的富水性和开采顶板冒落的安全性进行分区研究的基础上，运用多源地学信息复合叠加原理，提出了煤9顶板冒落涌（突）水条件综合分区的划分方案.最后运用国际先进的VisualModflow专业软件对即将回采的2099，2393两工作面的工程涌水量和顶板直接充水含水层的采前预疏放方案进行了动态预测.关键词：“三图-双预测法”；顶板涌（突）水条件；工程涌水量预测；多源地学信息复合分类号：TD742文献标识码：A文章编号：0253-9993(2000)01-0060-06“Threemaps-twopredictions”methodtoevaluate waterburstingcoditionsonroofcoalWUQiang,HUANGXiao-ling,DONGDong-lin(BeijingCampus,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Beijing 100083,China)YINZuo-ru,LIJian-min,HONGYi-qing,ZHANGHou-jun (KailuanMiningBureau,Tangshan063018，China)Abstract：Inthelightofmoreandmoreseriouswaterburstingproblemsonroofofcoallayer s,anewmethodwhichiscalledas“threemaps-twopredictions”isputforwardfir stly.Themethodhasbeensuccessfullyappliedtosolvetheroofwaterburstingpr oblemsatJinggezhuangandDonghuantuoCoalMineinKailuan.Onbasisofdivisi onresearchsforaquiferwater-enrichmentandinbreakinsafetyofcoalseamNo. 9inJinggezhuangCoalMine,thefinalcomprehensivedivisionprogramofwater burstingconditionsispresentedthroughoverlappingofmultiplesourcegeo-inf ormation.Finally,bothwaterburstinginflowsofminingfaces2099and2393and beforehanddewateringprogramforthewater-fillingaquiferarepredictedbyuti lizingadvancedprofessionalsoftwareVisualModflow.Keywords：“theremaps-twopredictions”;waterburstingconditionincoalroof;prediction ofengineeringinflow;overlappingofmultiplesourcegeo-information▲煤层底板突水问题一直是困扰华北型煤田煤炭工业可持续性发展的主要水患，其顶板水问题可用留设有效防水煤柱措施加以解决.但是，随着矿山开采深度逐渐加大和下组煤开采，顶板冒落沟通上覆含水层而导致顶板涌(突)水灾害发生或恶化工作面生产环境的实例日益增多，例如开滦矿务局目前近一半的生产矿井遭受顶板水害的严重威胁.以荆各庄矿为例，该矿自1979年正式投产以来，共发生了3次大的突水事故，均为煤9顶板突水，突水水源是煤9上覆的煤5顶板砂岩裂隙含水层，其最大突水量高达44m3/min，造成工作面整体被淹，生产被迫终止.另外，根据目前矿井涌水量实测资料统计，荆各庄矿煤5顶板砂岩裂隙水占矿井总涌水量的50%左右，即将开采的2099和2393工作面正位于断层带附近，故上覆充水含水层对矿井安全生产威胁很大.因此，如何解决煤9回采的顶板涌(突)水条件定量评价问题，对扭转荆各庄矿目前煤炭生产的被动局面具有极其重要的理论指导意义和实用价值.笔者根据多年工作实践，提出了解决煤层[换行]顶板涌(突)水灾害定量评价的“三图-双预测法”，即顶板直接充水含水层的富水性分区图、顶板冒落安全性分区图、顶板涌(突)水条件综合分区图及回采工作面整体和分段工程涌水量预测、顶板直接充水含水层采前预疏放方案预测.其中涌(突)水条件综合分区图由富水性和冒落安全性分区图复合叠加而成.1矿井水文地质背景根据对荆各庄矿井水文地质条件的系统综合分析认为，与煤9顶板突水关系密切的主要充水含水层为煤5顶板砂岩裂隙含水层和第四系底部卵砾石孔隙含水层，它们分别是煤9顶板突水的直接和间接充水含水层，在两含水层之间存在一粉粘土弱透水层.荆各庄井田东部和东南部以F1～F3断层组为界，其余部分以隐伏露头为界.由于第四系底部卵砾石含水层覆盖于整个井田之上，因此该含水层的边界条件属于二类流量边界；煤5顶板砂岩裂隙含水层四周均为隔水边界，在垂向上通过窄条状隐伏露头内边界接受上部含水层补给；底卵底部粘土层为一弱透水层，它的外边界均作为隔水边界，该层在矿区东南部不发育，致使底卵含水层几乎与基岩含水层直接接触，而在西北部发育较厚，底卵含水层与砂岩裂隙含水层的水力联系较弱.2煤9顶板充水含水层富水性分区研究针对矿井水文地质条件的复杂多变性、各种勘探资料在地域上的局限性和在观测精度上的不真实性，笔者运用多源地学信息复合叠加原理［1］，尽可能多地挖掘了荆各庄矿自建矿以来的所有勘探资料，对各种水文地质物理场的地学信息进行了系统综合叠加处理，信息源之间相互对比印证，取得了很好的效果.2.1第四系底部卵砾石孔隙含水层本含水层为煤9顶板突水的间接充水水源，根据现有资料对含水层厚度和渗流场特征进行了分析.(1)含水层厚度本充水含水层位于冲积层下部，厚度随整个冲积层的沉积厚度变化而变化，具有北薄南厚的特点，大、小极值分别为1.12和53.10m，茅草营以北不足10m，向南最厚达53.10m.(2)渗流场特征根据底卵含水层抽水试验结果可知，其渗透系数由南向北逐渐增大，在井田南部大约为4m/d，而在井田北部可达32m/d，说明该含水层北部渗透性大于南部；含水层单位涌水量为0.93～2.25L/(s.m)，由西向东逐渐增大.综上可知，底卵含水层北部渗透性较好，南部却较差，而富水性从西向东逐渐增强，在东南部达到最佳.2.2煤5顶板砂岩裂隙充水含水层通过对该充水含水层的岩性岩相变化、构造场、水化学场、抽水试验场、突水事件渗流场和钻孔冲洗液消耗量变化等6个方面地学信息的综合分析，提出了煤5顶板砂岩含水层富水性分区的划分方案.(1)岩性岩相变化特征在分析岩性岩相变化时，主要考虑了充水含水层厚度和脆性岩（以砂岩、粉砂岩为主）、塑性岩（以泥、页岩为主）所占的比例.该含水层中间厚、两边薄，在向斜轴附近较厚，大约为170m.从轴线向东西两侧逐渐变薄，西部坡度较大，厚度变化明显，在边缘地带为30m左右，东部坡度较小，厚度变化缓慢，在荆1和湾水3号钻孔附近略有波状起伏，在东部边缘大约也为30m.煤5顶板砂岩裂隙含水层的厚度变化趋势与整个盆状向斜相符.煤5顶板砂岩裂隙含水层主要由砂岩、粉砂岩和页岩组成，脆性岩厚度远大于塑性岩，其厚度为2.65～185.1m，平均为80.81m；而塑性岩厚度为0.025～66.07m，平均12.73m.脆性岩与塑性岩比值变化较大，荆26孔最小，为0.42，荆27孔最大，为152.03，在轴线以东，比值相对较小，一般为0.42～30，而在轴线西部，比值较大，多为30～150.(2)构造场特征荆各庄矿地质构造以断裂为主，褶曲不发育.落差大于3～5m的断层共有50多条，走向主要为NEE向，其次为NW向，近似呈直角.因受来自南西和北西2个方向挤压力的作用，井田内节理裂隙以NEE向最为发育，其次为NNW（NNE）和NW向.在井田中部，地层产状平缓，节理面较陡，大部分在70°以上，有的甚至直立，而在边部，节理产状较缓.(3)水化学场特征根据钻孔水样六大常规离子的水质分析结果，井田东部水化学特征具有明显的一致性，故可划分为一个独立的水流系统.井田西部各钻孔的阴阳离子含量有所不同，这需要结合其它物理场信息进一步细化.(4)抽水试验场特征荆各庄矿煤5顶板砂岩含水层的单孔抽水试验资料显示，含水层的单位涌水量为0.206～1.942L/(s.m)，平均0.974L/(s.m)，渗透系数为1.586～8.945m/d，平均4.617m/d.二者的变化趋势为：单位涌水量由西向东逐渐变大，在湾水1号孔处达到最大，为 1.942L/(s[换行].m)，表明含水层西部富水性差，东部富水性强，且由西向东均匀增大.含水层的渗透系数在湾37号孔最大，为8.945m/d，其变化趋势与单位涌水量相同，由西向东逐渐增大，说明东部渗透性强于西部.但单位涌水量的最大点与渗透系数最大点却不重合，说明富水性最强的地段，其渗透性不一定最好，因此，仅据渗透系数不能说明含水层的出水能力.一个渗透系数较大的含水层，如果其厚度非常小，它的出水能力也是有限的.虽然湾37孔处渗透系数很大，但含水层的厚度较小，约为30m，因而它的富水性不是最强.(5)突水事件渗流场特征根据对1096和1093工作面两次突水全过程资料的系统分析认为，荆各庄井田东部富水性明显强于西部，并且在整个突水过程中，沿主渗透方向观测孔的水位变化幅度最大.这与前面各物理场分析结论相符.(6)冲洗液消耗量变化特征对所有勘探钻孔柱状图的分析表明，几乎所有钻孔通过本层时均有冲洗液消耗，消耗量大于5m3/h的钻孔占总数的58%，而且漏水严重的钻孔均分布在井田东部，这说明井田东部裂隙较为发育，其富水性较好.另外在井田西南的向斜轴附近，冲洗液消耗量也相当大，呈纺锤型，冲洗液消耗量大于15m3/h，说明此区富水性也较好.综合上述各物理场的水文地质特征，经过多源地学信息相互验证，复合叠加，确定了该充水含水层富水性分区的划分方案（见图1）.整个井田共分为5个区，富水性由强到弱依次为A，B，C，D，E.A区内又以FE9断层为界分为两个区，A-1区的富水性强于A-2区.图1煤5顶板砂岩裂隙充水含水层富水性分区Fig.1Water-richdivisionmapforsandstoneaquiferoncoalseamNo.53煤9开采顶板冒落安全性分区研究按照“上三带”理论，导水裂隙带发育高度是煤层开采顶板涌(突)水灾害发生的基础.目前我国大多数煤矿区均采用《矿井水文地质规程》的经验公式计算导水裂隙带发育高度［2］.但由于这些经验公式在考虑覆岩段的地层岩性组合和空间分布位置等方面较粗糙，实际应用误差较大.为此，笔者从覆岩段岩性岩相的变化入手，在系统查阅整理了144个勘探钻孔柱状图的基础上，对采用经验公式计算的导水裂隙带发育高度进行了合理的岩性岩相变化校正，效果较好.3.1煤9至煤5之间的覆岩段岩性岩相变化分析煤9与上覆煤5顶板砂岩裂隙含水层之间仅存在7.52～76.44m的覆岩段，主要以粉砂岩、砂岩和粘土岩为主，呈中间厚、两边薄的趋势，最厚处分布在荆21、荆19和湾39号钻孔附近，厚度大于70m，向两侧逐渐变薄，东部变化较缓，西部变化较快，到达边缘处为20m 左右.覆岩段中塑性岩大部分位于煤9顶板或与砂岩互层.由于塑性岩厚度较小，在煤9顶板发生冒落时，位于煤9顶的塑性岩基本处于冒落带，起不到隔水作用.与砂岩互层的塑性岩石虽然有一定的隔水作用，但因厚度有限，其隔水作用不会太大.3.2导水裂隙带发育高度的计算在开滦矿区，所采煤层均为缓倾斜煤层（0～35°），上覆岩石为砂岩、粉砂岩和泥岩等中硬型岩石，因而根据《矿井水文地质规程》采用如下计算公式，即式中，Hl为导水裂隙带高度；Mi为煤层累计厚度；n为开采分层数.3.3煤9顶板开采冒落安全性分区若导水裂隙带发育高度小于煤9至煤5之间覆岩段厚度，则顶板冒落时，煤5顶板裂隙水一般不会泄入巷道；反之，则会发生涌(突)水灾害.因此，将覆岩段厚度减去导水裂隙带发育高度，即可确定冒落[换行]安全区与非安全区的界限.但由于影响导水裂隙带发育高度的因素很多，除采厚外，开采方法、覆岩段岩性岩相变化及地质构造等均是其控制因素.因此综合考虑多方因素，确定了煤9顶板冒落安全性分区方案（见图2）.图2煤9开采顶板冒落安全性分区Fig.2DivisionmapofcavinginsafetyforminingcoalseamNo.9整个井田分为A，B，C，D，E5个区域.最安全的区域是A区，该区导水裂隙带发育高度小于覆岩段厚度，E区最危险，其导水裂隙带高度远大于覆岩厚度.4煤9开采顶板涌(突)水条件综合分区研究开采深部煤层导致顶板涌(突)水灾害发生，其充分必要条件是煤层回采形成的导水裂隙带沟通了上覆充水含水层,且直接充水含水层在回采工作面对应位置的富水性较强.根据上述煤9开采顶板冒落安全性分区和煤5顶板砂岩裂隙含水层富水性分区的研究成果，笔者复合叠加两个分区所有地学信息，提出了煤9开采顶板涌(突)水条件定量评价的综合分区划分方案（见图3）.整个井田以向斜轴为界，分为A和B两大区.其中A区突水危险性小，因为该区上覆充水含水层的富水性较差，即使煤层开采顶板冒落至上覆含水层，也不会诱发大的涌(突)水灾害；B区则突水危险性较大，因为该区上覆充水含水层的富水性较好，而且在该区范围内，大部分区域导水裂隙带发育高度均大于覆岩段厚度.A区可进一步细分为2个子区，B区可细分为4个子区，其突水危险性由小到大依次为A-1区→A-2区→B-1区→B-2区→B-3区→B-4区.图3煤9开采顶板冒落涌(突)水条件综合分区Fig.3Syntheticdivisionmapofcavinginwater- burstingconditionforminingcoalseamNo.95煤9回采工作面顶板工程涌(突)水量动态预测根据煤9顶板涌(突)水量预测的水文地质概念模型，应用国际上先进的VisualModflow专业软件系统建立了三维数值模拟模型［3］，并利用1393工作面突水资料进行了模型识别，其拟合结果见图4和图5.图4煤5顶板砂岩裂隙含水层第四时段观测孔水位与计算水位对比Fig.4Comparisonmapbetweenobservationlevel andcalculationleveloffourthtermin sandstoneaquiferoncoalseamNo.5图5煤5顶板砂岩裂隙含水层观测孔的水位拟合Fig.5Waterlevelfittingmapforobservation holesinsandstoneaquiferoncoalseamNo.5应用VisualModflow先进的ZoneBudget功能，根据相邻工作面周期来压规律，对即将回采的2099和2393工作面的工程涌水量进行了随工作面不断向前推进（以周期来压步距为单位）的动态预测.随2099工作面的推进，其涌水量变化不大，变化范围为 1.685～1.592m3/min （见图6(a）).2393工作面涌水量则随其推进逐渐增大，由1.125m3/min 增加到2.17m3/min（见图6(b)）.[换行]图6回采工作面工程涌水量动态变化曲线Fig.6Dynamicvariationcurvesofengineeringinflowsinminingface(a)2099回采工作面；(b)2393回采工作面6煤9顶板砂岩充水含水层采前预疏放渗流场预测上述2个回采工作面的顶板涌水量预测结果表明，其涌水量比较大.因此，从荆各庄矿目前工作面的排水能力和提高及排水效益角度考虑，笔者对煤9顶板砂岩裂隙充水含水层进行了回采前预先疏放的预测计算.在此基础上，对煤9回采的2099和2393两工作面又进行了涌水量的二次动态预测，结果其预测涌水量大幅度减少.这些结论为荆各庄矿最终制定合理的防治水决策方案提供了极其重要的科学依据.7结论与建议（1）“三图-双预测法”从对煤层顶板涌(突)水条件的定性综合分析，到回采工作面工程涌(突)水量和采前预疏放量的定量模拟预测，形成了一整套系统的研究思路和研究方法.（2）煤层回采导致的顶板涌(突)水灾害发生的根本原因，就是煤层回采形成的顶板导水裂隙带沟通了上覆直接充水含水层，并且含水层在回采工作面冒落范围对应的部位富水性较强.因此顶板涌(突)水条件分析不外乎包括两个方面内容：煤层回采顶板冒落安全性分析和顶板直接充水含水层富水性分析.（3）运用多源地学信息复合叠加原理，根据多个水文地质物理场的不同特征，相互对比验证，互相弥补不足，对充水含水层的富水性进行了系统综合分析.（4）尽管本文在顶板导水裂隙带发育高度计算上未能彻底摆脱沿用《矿井水文地质规程》经验公式的弊病，但通过对大量勘探钻孔柱状图岩性岩相变化特征的系统研究，对裂隙带发育高度计算结果进行了岩性校正，因而其计算结果相对比较符合实际.笔者建议在有条件的情况下，应该采用应力应变分层数值仿真模拟方法计算煤层顶板“上三带”的发育高度.（5）ZoneBudget是目前国际上通用专业软件系统VisualModflow 的一个独特功能，对预测精度要求较高的回采工作面的整体和分段工程涌水量的动态预测具有一定优势.■作者简介：武强(1959-)，男，教授，博士生导师.1991年在中国地质大学(北京)获得博士学位.主要从事矿井防治水、地质灾害和生态环境方面的研究工作.出版《华北型煤田矿井防治水决策系统》等专著3部，发表“GIS技术在预报煤层回采前方小构造的应用潜力”等论文60余篇. 作者单位：武强(中国矿业大学北京校区，北京100083)黄晓玲(中国矿业大学北京校区，北京100083)董东林(中国矿业大学北京校区，北京100083)殷作如(开滦矿务局，河北唐山063018)李建民(开滦矿务局，河北唐山063018)洪益清(开滦矿务局，河北唐山063018)张厚军(开滦矿务局，河北唐山063018)参考文献：［1］武强.华北型煤田矿井防治水决策系统［M］.北京：煤炭工业出版社，1995［2］赵全福主编.煤矿安全手册［M］.北京：煤炭工业出版社，1992 ［3］薛禹群.地下水动力学原理［M］.北京：地质出版社，1989。
基于Fisher判别模型的煤层底板突水水源预测
基于Fisher判别模型的煤层底板突水水源预测段李宏;戴磊;张金陵【期刊名称】《工矿自动化》【年(卷),期】2022(48)4【摘要】针对传统矿井突水水源判别方法对矿井煤层底板突水水源判别准确率低的问题,以城郊煤矿二_(2)煤层为例,建立了Fisher矿井底板突水水源判别分析模型。
城郊煤矿二_(2)煤层具有突水威胁的含水层分别为煤系砂岩含水层和底板太原组岩溶裂隙含水层,考虑到水化学离子的重要性及数据的有效性,采用煤层底板有突水威胁的砂岩水、太灰水和混合水3类水样分析资料作为样本,选取Ca^(2+),Mg^(2+),Na^(+)+K^(+),HCO_(3)^(-),Cl^(-),SO_(4)^(2-)这6种离子含量和矿化度作为矿井突水水源判别分析的变量。
利用SPSS软件求得2个典型Fisher判别函数(第1和第2判别函数),计算出典型判别函数在3类水样类别的中心值,通过比较待判水样函数值与这3类水样类别的中心值距离即可判别样本归属哪一类别。
利用回代估计法对Fisher矿井底板突水水源判别分析模型进行检验,结果表明:该模型的判别正确率达93.3%,判别结果可信度高。
利用该模型对城郊煤矿二_(2)煤层10个已知水样进行分类,得出10个水样的判别结果与实际情况吻合,判别正确率为100%。
【总页数】7页(P128-134)【作者】段李宏;戴磊;张金陵【作者单位】河南能源化工集团永城煤电控股集团有限公司【正文语种】中文【中图分类】TD745【相关文献】1.煤层底板突水危险性的Fisher判别分析模型2.基于主成分分析与Fisher判别法的底板突水预测研究3.矿井巷道钻孔注浆治理煤层底板突水实录--以治理新安石寺煤矿煤层底板突水为例4.煤矿矿井突水水源的Fisher判别模型5.煤层顶底板裂隙发育特征及底板突水预测因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
深井底板突水组合灰色物元判别系统及应用
深井底板突水组合灰色物元判别系统及应用孙明;郑文翔;张文泉;马凯【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2011(039)006【摘要】深井底板突水预测是一个复杂的理论与技术问题,具有模糊性、灰色性和不相容性的特点.建立了深井底板突水的主控指标体系,通过灰色关联分析得到主控因素,应用熵值调整法确定了各主控因素在突水过程中的贡献权重.根据灰色物元分析理论,分别建立了线性灰色物元判别模型和最优灰色物元判别模型,采用VB6.0开发了深井底板突水组合灰色物元判别系统.该系统两种模块的并列运行和相互验证提高了判别结果的准确程度,使系统初步具备了受承压水威胁的深井工作面的危险度预测功能.应用该系统进行深井突水案例的模拟结果与实际情况比较吻合,这表明该系统对深井复杂条件下的矿井底板突水预测具有较好的应用价值.【总页数】5页(P36-40)【作者】孙明;郑文翔;张文泉;马凯【作者单位】内蒙古科技大学高职院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学高职院,内蒙古包头014010;山东科技大学资源与环境工程学院,山东青岛266510;内蒙古科技大学高职院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TD631;TD741【相关文献】1.分段线性内插与灰色系统组合模型在建筑物沉降监测中的应用 [J], 杨伟;高波;陈凯华2.灰色系统理论在宁连一级公路六合段膨胀土判别与分类中的应用 [J], 陈新民3.深井煤层底板突水组合灰色物元理论预测 [J], 郑文翔;孙明;刘文卓4.基于灰色系统GM(1,1)的组合预测模型及其应用 [J], 肖涛;李若琦;霍红云5.灰色系统与BP神经网络组合模型及其应用 [J], 杨世娟;卢维学;方辉平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于单位面积静涌水量的煤层顶板突水危险性评价
基于单位面积静涌水量的煤层顶板突水危险性评价方向清【摘要】目前煤层顶板突水危险性评价主要方法有"三图双预测方法"和"导水裂缝带最大高度",只能定性评价,划分域值,具有随机统计性.采用单位面积静涌水量作为评价划分的因素,运用空间分析平台进行拓扑分析,提出了煤层顶板突水危险性评价方法.以内蒙古自治区东胜煤田呼吉尔特矿区葫芦素井田2#煤顶板突水危险为实例,运用空间分析平台对研究区的白垩系含水层底板标高、2#煤顶板侏罗系含水层底板标高、2#煤导水裂缝带高度、2#煤顶板标高、白垩系含水层单位面积静涌水量、2#煤顶板侏罗系含水层单位面积静涌水量进行拓扑分析,建立了2#煤顶板突水危险评价模型,采用单位面积静涌水量5 m3/m2和10 m3/m2作为域值,将评价区分为危险性小、危险中等、危险大三个区.本方法为煤层顶板危险性定量评价提出了可行的技术方案.%The main coal roof water bursting hazard assessment methods at present have "three zoning maps plus two water inflow pre-dictions" and "water conducted zone heights", but they can only be qualitatively assessed and threshold differentiated with stochasti -cally statistical.To use static water inflow per unit area as assessment factor , through spatial analysis platform carry out topological a-nalysis, put forward coal roof water bursting hazard assessment method .Taking the coal No.2 roof water bursting hazard in the Hulus minefield , Hugilt mine area , Dongsheng coalfield , Inner Mongolia as example , through spatial analysis platform carried out topological analysis for study area Cretaceous aquifer floor elevation , coal No.2 roof Jurassic aquifer static water inflow per unit area carried out to-pological analysis, established coal No.2 roofwater bursting hazard assessment model.Taking the static water inflow5m3/m2 and 10m3/m2 as thresholds, partitioned the study area into hazard small , medium and large three zones.The method can be used as feasi-ble technical proposal in coal roof water bursting hazard quantitative assessment .【期刊名称】《中国煤炭地质》【年(卷),期】2018(030)005【总页数】6页(P40-45)【关键词】顶板突水;定量评价;含水层厚度;导通值【作者】方向清【作者单位】中国煤炭地质总局水文地质局,河北邯郸 056004【正文语种】中文【中图分类】TD745目前煤层顶板危险性评价主要方法有“三图双预测方法”和“导水裂缝带最大高度”等，评价的主要因子为富水性(钻孔单位涌水量，L/(m·s))，只是定性评价，不能定量评价。
矿井顶板涌水预测方法及发展趋势
矿井顶板涌水预测方法及发展趋势张文泉;李波;高兵【期刊名称】《山东科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(036)006【摘要】This paper first summed up the main influencing factors of mine roof water inrush according to the dis ater's characteristics and then reviewed the research progress of mine roof water inrush prediction methods in recent years in China,which were divided into four categories on the basis of their features,namely,analytical method,conventional mathematical method,nonlinear mathematical method and analogy method.Finally,it predicated the development prospects of mine roof water inrush based on the computer technology of cloud computing,big data and non linear mathematical method by combined with the current situation of coal and production status of mines.%根据矿井顶板涌水灾害的特点,总结矿井顶板涌水的主要影响因素,综述了我国近年来矿井项板涌水预测方法,根据各方法特点进行了分类总结,并将其分为“解析法”“常规数学法”“非线性数学法”“模拟类比法”四大类.结合当前煤炭形势及矿井生产现状情况,以“云计算大数据”及非线性数学方法为研究基础对未来矿井顶板滴水灾害预测研究进行展望.【总页数】9页(P15-23)【作者】张文泉;李波;高兵【作者单位】山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TD12;X43【相关文献】1.矿井顶板涌(突)水危险性预测系统研究 [J], 罗晓霞;杨雅辉;侯恩科2.应用层次分析法确定矿井顶板涌水影响因素的权值 [J], 张文泉;俞海玲3.厚松散层薄基岩条件下矿井顶板涌水致灾因素分析及预测研究 [J], 李波;张文泉;马兰4.侏罗系煤田顶板砂岩水疏放后采空区涌水规律\r及预测方法 [J], 李德彬5.华北型煤田矿井岩溶水涌(突)出机理与\r涌(突)水量预测方法探讨 [J], 傅耀军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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2 ZHANG Wenquan1 ， ZHANG Guangpeng1 ， LI Wei1 ， HUA Xiang1，
i=1 i=1 2 T （ i） － y （ i） = C T x （ i） ， y = C T μ 代入 λ ， 将－ σ i = C Σ C， 得 值， k k
， 但难以全面反映底板突水的
［1－10 ］
状态。因此， 参考以往研究成果
， 暂选取含水层
富水性（ x1 ） 、 水压 （ x2 ） 、 隔水层厚度 （ x3 ） 、 断层导水 性（ x4 ） 、 构 造 发 育 程 度 （ x5 ） 及 煤 层 底 板 岩 性 组 合（ x6 ） 作为煤层底板突水危险性的判别指标。 根据 底板突水评价各指标对底板突水的影响情况 ， 以及定 对于只能定性描述的评价指 性与定量指标间的差别， 标， 采用了模糊统计方法来构造隶属度函数
DOI:10.13225/ki.jccs.2013.10.027
第 38 卷第 10 期 2013 年 10 月
煤 炭 学 报 JOUＲNAL OF CHINA COAL SOCIETY
Vol． 38 Oct．
No． 10 2013
文章编号： 0253－9993 （ 2013 ） 10－1831－06
1832
煤
炭
学
报
2013 年第 38 卷
过逐步判别法对底板突水影响因素进行了分析与筛 选， 建立了一个基于 Fisher 判别分析的分类体系， 从 看似杂乱的数据中探求影响因素间的内在关联 ， 用代 ［15 ］ 数方法、 图形方法描述总体间的差异性 ， 以寻求一 从而使之有效地 种能够判定新样本归属的最优法则 ， 判别底板突水的危险性。
266590 ， China； 2 ． Coal Industry
Abstract： In order to accurately evaluate the water inrush risk from coal seam floor， considering the different effects of various factors， the factors without significant discriminant effect were eliminated by using stepwise discriminant analysis． water head， waterresisting layer thickness， fault permeability Five main influencing factors including aquifer property， and fractures development level were selected as discriminant indexes． Therefore， a discriminant model was developed all the samples were mapped on a scatter diagram． This model which based on the past data of water inrush． In addition， passed the significance tests shows a good classification effect． The misjudgment ratio of 15 training samples is zero and the water inrush risk of test samples are predicted accurately as well． The study shows that the discriminant model developed for evaluating water inrush risk from coal seam floor is of high reliability and practical applicability． Key words： coal seam； floor； water inrush； Fisher’ s discriminant analysis； stepwise discriminant analysis； distance discriminant analysis 我国许多煤田水文地质条件非常复杂 ， 煤层开采 过程中受多种水害的威胁。 随着开采水平的延深及 开采范围的扩大， 岩溶承压水对矿井安全生产的威胁 研究煤层底板突水影响因素， 准确 日益严重。因此， 预测突水危险性等级， 对矿井防治水决策的制定、 防 排水工程的实施具有重要的指导意义 。 近年来， 学者们运用层次分析法 络
［15 ， 17 ］
的类别， 设判别函数为 （ 1）
y （ x ） = c1 x 1 + c2 x 2 + … + c m x m = C T X
C = （ C1 ， C2 ， …， Cm ） T ， X = （ x1 ， x2 ， …， xm ） T ， 式中， 则 2 T （ i） － y （ i） = C T u （ i） ， （ 2） σi = C Σ C y = C T μ 。 为使离差比 设 μ 为总的均值向量， 则－ y ） 2］ ［ y （ i） － － λ =［ ∑ ni （ － ∑ （ n i － 1 ） σ2i ］达到最大
［4 ］
λ=
C T BC C T EC
k
（ 3） n i（ X i ∑ i=1 － =
B = 式 中， B 为 组 间 离 差 平 方 和，
， 而对
－ － X ） （ X i － X ） T ； E 为 组 内 离 差 平 方 和， E
k n1 （ i） j
由于 Fisher 判别分析法 于可以定量描述的评价指标， 对原始数据分布并无特殊要求， 因此采用实际值， 以 直观地反映矿井水文地质条件。 （ 1 ） 含水层富水性： 煤层底板含水层的富水性是 突水的物质基础， 其富水程度和补给条件决定了底板 突水的水量大小和突水点能否持久涌水。 影响富水 性的因素主要有单位涌水量、 渗透系数等， 为了有效
（ 1 ． College of Natural Ｒesources and Environmental Engineering， Shandong University of Science and Technology， Qingdao Jinan Design ＆ Ｒesearch Co． ， Ltd． ， Jinan 250031 ， China）
m
若前 r 个判别函数的判别能力较高 （ 如 85% ） ， 则可采用这 r 个判别函数进行判别。 将新样本 X 的 判别指标代入判别函数， 当满足判别准则 = D2 min D2 r i
1 ≤i≤k
（ 7）
…， xm ）
T
降为一维的函数 y（ x） =
C j x j ，将 m 维空 ∑ j
X∈G r 。 时，
其中， 非零特征值的个数 依次为 λ1 ≥λ2 ≥… ≥ λ s ＞0 ， s≤min｛ k －1 ， m｝ ， 于是可构造 s 个判别函数， 即 （ l） T y l（ x ） = C X （ l = 1， 2， …， s） （ 4） 定义每个判别函数的判别能力为
s
pl = λl / ∑ λi
i=1
T
2
2. 1
Fisher 判别分析模型
底板突水危险性评价等级划分及评价指标的选 取 根据底板突水的实测数据， 结合矿井防治水的实
［16 ］ 《煤矿防治水规定》 ， 践经验， 参考 将煤层底板突水
危险性划分为 3 类： 第 Ⅰ 类是安全状态， 即底板突水 的可能性很小， 采掘工作面不受水害影响； 第 Ⅱ 类是 中间状态， 底板偶有突水， 对采掘工作面有一定影响， 但不威胁生产安全； 第 Ⅲ 类是危险状态， 即底板突水 对生产安 频率及突水量对采掘工作面造成严重影响 ， 全构成很大威胁。 煤层底板突水受多种因素的影响 ， 评价指标的选 取直接影响评判结果。然而， 指标过多不仅会影响计 算精度， 甚至可能削弱或掩盖主导因素的作用； 指标 过少， 虽简单易行
（ 5）
1
1. 1
Fisher 判别分析法理论
Fisher 判别分析原理
则前 r（ r≤s） 个判别函数的累积判别能力定义为
r s
ps =
∑ λl
l=1
λi ∑ i=1
（ 6）
Fisher 判别分析是依据方差分析原理建立的一 种判别分析方法。 设有 n 个样本， 每个样本有 m 项 G2 ， …， G k 中的 指标， 已知每个样本属于 k 个类别 G1 ， = x2 ， 某一类， 通过寻求一个将 m 维空间的点 x （ x1 ，
［2－4 ］ ［1 ］
统
［4 ， 11 ］
［12 ］ ［13 ］ 、 地学信息复合叠置 、 模糊证据理论 及 ［14 ］
贝叶斯网络
等不同方法从不同角度对底板突水问
题进行了研究探讨， 并取得了大量成果。这些方法虽 但 然考虑了各因素在底板突水中的影响方式与特征 ， 在对底板突水影响程度上或是具有一定的主观性和 随意性， 如层次分析法、 支持向量机的权重问题， 或是 没有考虑到各影响因素对于评价方法的作用与影响 ， 如人工神经网络等。笔者运用多元统计分析理论， 通
间中已知类别总体以及未知类别归属的空间点都变 换为一 维 数 据， 且 它 们 的 分 布 函 数 分 别 为 y1 （ x ） ， y2 （ x ） ， …， y k（ x ） ， 这样就能够把属于不同类别的样本 点尽可能的区分开来， 再将同样具有 m 项指标的一 个新样本进行测试， 根据测试样本与已知类别之间的 疏密情况， 判定这个样本的归属类别。 1. 2 Fisher 判别函数及判别准则 G2 ， …， Gk ， 设有 k 个类别 G1 ， 其均值和协方差矩 2， …， k ） 。 存在 n i 个样 Σ （ i） （ i = 1， 阵分别为 x（ i ） ， x2 ， 本， 每个样本有 m 个指标， 为判别新样本 X = （ x1 ， …， xm ）