涌(突)水危险性评价
华蓥山隧道水文地质特征及涌突水危险性评价
华蓥山隧道水文地质特征及涌突水危险性评价研究目的：基于对华蓥山隧道自然地理、地形地貌、地层岩性及地质构造分析，对其岩溶发育特征和水文地质条件进行了详细分析，同时系统分析了岩溶水系统的补、径、排条件及其水动力特征，阐明隧道岩溶涌突水灾害的形成条件，评价灾害的危险程度，并提出有效的灾害防治措施。
研究结论：依据地下水动力学法，隧道最大涌水量达499964m3/d，稳定涌水量达188558m3/d；评价出Ⅰ级极低危险区6段、长度1007m；Ⅱ级低危险区4段、长度650m；Ⅲ级中危险区6段、长度2224m；Ⅳ级高危险段7段、长度3739m；Ⅴ级极高危险段2段、长度531m。
标签：隧道水文地质1引言华蓥山隧道为双线特长公路隧道，人字型纵坡，全长8151m，最大埋深约621m。
隧址区穿越川东隔档式褶皱区的西翼的华蓥山背斜，背斜两翼为三叠系须家河组和侏罗系的非可溶岩地层，核部为嘉陵江组和雷口坡组可溶岩地层分布。
本文在系统分析岩溶水系统的补、径、排条件及其水动力特征，查明隧道岩溶涌突水灾害的形成条件，评价灾害的危险程度，为隧道安全施工及涌突水灾害防治方案设计提供重要的理论依据。
2隧址区地质条件与地质环境隧址区属长江水系的渠江流域，多年平均降雨量1166.1mm。
属川东隔档式褶皱隔档式褶皱组合特征。
其地层主要有新生界第四系全新统松散堆积层和中生界侏罗系新田沟组、自流井组、珍珠冲组以及三叠系须家河组等。
隧址区地处于川东“隔档式构造”区西侧，川东“隔档式构造”位于四川盆地东南部。
3隧址区岩溶发育特征川东隔档式褶皱中华蓥山背斜、铜锣山背斜、明月山背斜延伸最长，背斜南北两端倾覆，可溶岩地层尖灭；东西两侧为陡倾近乎直立的三叠系须家河组砂岩阻隔，背斜核部形成了封闭而狭长的可溶岩条带。
背斜核部附近及翼部区域普遍发育狭长的岩溶槽谷，散向西南侧的帚状褶皱也形成类似槽谷。
槽谷多发育与三叠系嘉陵江组及雷口坡组地层内或与非可溶岩接触带附近，沿岩溶槽谷发育呈串状分布的岩溶洼地，在槽谷两侧地势较高的地方，尤其是靠近核部岩层较为破碎，多发育成串的落水洞、溶洞、峰丛洼地等岩溶地貌。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价随着煤炭工业的不断发展，综放开采逐渐成为主流的煤炭采矿方式。
但是，煤层顶板涌（突）水危险性评价成为了综放开采中需要解决的重要问题。
本文将对煤层顶板涌（突）水危险性评价进行探讨。
一、煤层顶板涌（突）水概述煤层顶板涌（突）水是指采空区或煤层顶板与地表水之间的界面上，由于一定的水压力，地表水进入煤层顶板中产生的涌水现象。
涌水速度快、水量大、煤炭开采受到严重影响，是煤炭开采过程中的一种典型地质灾害。
1.煤层条件评价：包括煤层岩性、赋存条件、水文地质条件和煤层厚度等因素。
2.水文地质评价：包括地下水系统分布、水位、水文地质特征和地下水与采区煤层关系等因素。
3.采矿工艺评价：包括开采工艺、开采方法、支护方式、水文专业技术措施等因素。
4.采掘工程条件评价：包括应力分布、开采速度、采场开采顺序等因素。
5.井下实际观测评价：包括井下观测数据、水文地质情况等反映采矿条件的实测数据。
三、危险性评价方法1.基于安全性评价基于安全性评价是对煤层顶板涌（突）水危险性的总体性、整体性评价，考虑开采条件、地质条件、工艺条件和技术指标等因素，综合考虑了各种因素对采矿安全的影响。
2.基于概率论的评价基于概率论的评价是以概率为基础进行的，通过对已发生煤层顶板涌（突）水的历史资料进行统计分析，求得其概率分布特征来评估煤层顶板涌（突）水的危险性。
3.基于分级评价基于分级评价是将研究对象按照某种秩序进行分类，然后针对每一类采取不同的评价等级，最后根据各评价等级的综合结果确定煤层顶板涌（突）水的危险性。
基于分级评价方法对综放开采条件下的煤层顶板涌（突）水进行评价，具有科学性和实用性等优点。
四、结论在综放开采条件下对煤层顶板涌（突）水进行危险性评价，需要考虑煤层条件、水文地质条件、采矿工艺等因素。
煤层顶板涌（突）水危险性评价可以采用基于安全性评价、基于概率论的评价和基于分级评价等方法。
不同的评价方法可以使评价结果更加全面、准确，为煤矿的生产安全提供可靠的依据。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价煤层顶板涌水，又称为煤矿煤层顶板突水，是煤矿生产中常见的一种灾害，对矿井的安全生产带来了严重的危害。
为了科学评价综放开采条件下煤层顶板涌水的危险性，需要从矿井地质条件、开采工艺参数、煤层水文地质条件等多个方面进行评估。
以下是一种可能的评价方法。
需要对矿井地质条件进行评估。
煤层顶板涌（突）水的发生与矿井地质条件密切相关，地质构造、断层、岩性及厚度的变化等对涌水量和涌水性质起着重要的影响。
通过地质勘探、岩层划分以及水文地质调查等手段，获取矿井地质条件的详细信息，对矿区内的地质构造是否复杂、存在断层等进行评估，综合分析确定矿井地质条件的稳定性。
需要评估开采工艺参数对煤层顶板涌（突）水的影响。
包括开采方法、工作面推进速度、煤层瓦斯抽放措施等工艺参数的选择对煤层顶板稳定性和水文地质条件有一定的影响。
通过回顾历史开采经验、实地调研、现场监测等手段，对开采工艺参数进行评估，确定其对煤层顶板涌（突）水的危险性的影响程度。
需要对煤层水文地质条件进行评估。
煤层水文地质条件的评估包括煤层的含水层位、水文地质参数、水样化验结果等方面的信息。
通过开展煤层水文地质调查，获取含水层位所在的深度、煤层孔隙度、渗透系数、含水层位的吸水性等参数，并进行实地监测，获取水样化验结果，评估矿区煤层水文地质条件的稳定性。
将上述的评估结果进行综合分析，确定煤层顶板涌（突）水的危险性等级。
根据矿井地质条件、开采工艺参数、煤层水文地质条件等因素的不同危险性程度，可以将煤层顶板涌（突）水的危险性划分为高、中、低三个等级，以提供决策者对于矿井安全生产的参考。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价综放开采条件下煤层顶板涌（突）水是煤矿生产中常见的一种安全隐患，如果不及时采取措施处理，可能会导致矿井水灾事故的发生，造成人员伤亡和财产损失。
对煤层顶板涌（突）水的危险性进行评价，对安全生产非常重要。
煤层顶板涌（突）水的危险性评价可以从以下几个方面进行衡量：一、水文地质条件评价：1.评价矿井所在地区的水文地质条件，包括地下水位、水文地质构造等，确定矿井水文地质条件与煤层开采的关系。
2.评价矿井附近的地质构造情况，如断层、裂隙等，这些地质构造可能导致地下水的集聚和静压力增大，从而引发顶板涌水。
二、煤层力学条件评价：1.评价煤层的采动性，包括煤层的厚度、倾角、岩层夹矸等条件，这些因素会影响煤层的稳定性。
2.评价煤层岩性、煤层顶板和底板的强度，确定煤层是否易于破裂和溃落。
3.评价采煤工作面的开采速度、煤柱宽度等因素，确定煤层是否承受了过大的载荷，导致顶板溃落。
三、矿井排水条件评价：1.评价矿井的排水设施和排水能力，包括排水井、抽水泵等设施，以及排水管道的流量和水位。
2.评价矿井的排水系统是否完善，是否存在漏水点和阻水点。
四、冒顶理论计算：通过冒顶理论计算，确定煤层顶板的破裂和冒落概率，包括冒落的规模和速度。
五、历史数据统计：通过矿井历史数据和事件统计，分析煤层涌水事故的发生原因和规律，预测涌水的可能性和危险程度。
六、工程措施评价：1.评价矿井的排水和防治措施，包括排水设施的完善程度、开采工艺的合理性等。
2.评价矿井的煤层顶板管理措施，如支护方式、支护材料的选择等，确定能否有效地防止煤层顶板的破裂和溃落。
根据以上评价结果，可以对矿井进行分类和评级，确定煤层顶板涌（突）水的危险性等级，从而采取相应的安全措施和预防措施，保障矿井的安全生产。
也可以根据评价结果对矿井进行监测和预警，及时采取相应的处理措施，减少事故发生的可能性和危害程度。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价在综放开采条件下，煤层顶板涌水（也称为煤层突水）会给矿井生产和工作人员造成严重的危害。
对煤层顶板涌（突）水的危险性进行评价非常重要。
本文将介绍综放开采条件下煤层顶板涌（突）水的危险性评价方法及其应用。
一、煤层顶板涌水的危险性评价方法1. 体验法：通过矿井工作人员的经验和观察，评估煤层顶板涌水的危险性。
这种方法简单易行，但主观性较强，容易受到个人主观意识和经验的影响。
2. 统计法：通过对煤层顶板涌（突）水发生的频率和程度进行统计分析，评价其危险性。
这种方法可以客观地反映煤层顶板涌（突）水的情况，但需要大量的历史数据支持。
3. 数值模拟法：利用地质力学和水文地质知识，建立煤层顶板涌水的数学模型，通过计算机模拟煤层顶板涌水的过程和规律，评估其危险性。
这种方法可以定量地评价煤层顶板涌水的危险性，但需要准确的地质和水文地质参数。
二、煤层顶板涌水的危险性评价指标1. 涌水量：煤层顶板涌水的量大小直接影响矿井生产和工作面安全。
通常用每小时涌水量来评价涌水的危险性。
3. 涌水压力：煤层顶板涌水的压力越大，对矿井设备和工作人员的威胁越大。
通常用水压来评价涌水的危险性。
三、煤层顶板涌水的危险性评价应用煤层顶板涌水的危险性评价可以应用于矿井生产安全管理中，帮助矿井管理人员制定相应的防治措施。
以下是常见的应用方式：1. 评估开采工作面的涌水危险性：根据开采工作面历史涌水情况和地质条件，评估当前工作面的涌水危险性，并采取相应的防治措施。
3. 评估煤层顶板涌水对工作人员的威胁：根据煤层顶板涌水的涌水量、速度、压力和时间等指标，评估涌水对工作人员的威胁程度，并提醒工作人员采取相应的安全措施。
煤矿底板突水评价突水系数_单位涌水量法_乔伟
0.12
81
一、二、三灰、断层
9
淮北杨庄煤矿
III616 工作面
5.50
0.11
未出水
一、二、三灰
10
淄博黑山煤矿
1088 工作面
6.23
0.13
未出水
奥灰
滩和兴隆庄煤矿进行下组煤勘探时，在不同深度孔 深处取样利用声发射方法进行了地应力测量，并对 奥灰含水层进行了不同深度处的抽水试验，获得了 不同深度处的地应力值(见表 3)和不同深度处奥灰含 水层的钻孔单位涌水量、水压值(见表 4)。
表 4 不同深度处奥灰含水层单位涌水量和水压 Table 4 Unit inflow and water pressure of aquifer in
Ordovician limestone at different depths
测试深度/m
单位涌水量/(L·(s·m)－1)
水压/MPa
544.79
摘要：在突水系数 Ts 基础上，引入反映充水含水层富水性的指标——单位涌水量 q，并在大量突水实例统计分析 基础上，对突水危险性与突水系数、充水含水层富水性之间的关系进行深入研究，得到一些规律性的认识；提出
评价底板突水危险性的新方法：突水系数–单位涌水量法，作为突水系数法的补充，可为含水层富水性较弱而突
板突水危险性。
2 突水系数法的局限性
我国煤矿开采，对于底板水危害程度评价普遍 使用突水系数法计算底板临界隔水层厚度，此方法 是从长期的、大量的突水实际资料的统计分析中得 出的一种规律性的认识，并作为基本规定列入规程 规范和煤矿防治水条例中。几经变革，计算公式较 为完善，见表 1[11]。
该公式中 2 个重要指标为水压和相对隔水层厚 度，这 2 个指标是评价底板突水危险性的关键因素， 包含了含水层和隔水层双重信息，公式简单实用， 但是在反映含水层性质这一方面，仅仅考虑了水压， 没有考虑 q 值这一关键因素，而且在深部开采中， 许多矿区的安全开采深度已经远远超出现行煤矿规 程中所规定的 Ts 值指标，在突水系数超过 0.10 甚至 0.15 的一些开采工作面(肥城查庄煤矿 91002 面，奥 灰 Ts = 0.16；白庄煤矿 10404 面，奥灰 Ts = 0.17； 淄博矿区一些工作面徐灰突水系数 Ts = 0.35，奥灰 Ts = 0.18 等)，但开采中实际出水量较小，或经过采 取治理措施后实现了安全开采(见表 2)。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价随着国家现代煤矿建设和扶持政策的不断推进和落实，综放开采技术在煤炭生产中的应用越来越广泛，取得了很好的经济效益和社会效益。
但同时也带来了一些不可避免的风险，例如煤层顶板涌（突）水事故，这是煤炭生产中较为严重的安全生产问题之一。
因此，为了有效地控制煤层顶板涌（突）水事故的发生，在综放开采条件下对煤层顶板涌（突）水危险性进行评价是非常必要的。
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价的内容包括两个方面：一是对煤层地质条件的评价，二是对工程实施条件的评价。
煤层地质条件评价主要包括以下内容：1.岩层情况。
岩层包括盖层、底板和煤体。
盖层的厚度、稳定性、透水性等条件是煤层顶板涌（突）水的重要因素。
底板的坚固程度和稳定性也是煤层涌（突）水的重要因素。
煤体的透水性和渗透性是煤层顶板涌（突）水的关键因素。
2.煤体应力状态。
煤层的应力状态对煤层的稳定性有很大的影响，若应力过大，煤层的变形能力受到限制，容易导致涌（突）水事故的发生。
3.煤层水文地质条件。
煤层中水的来源、含水量、地下水压力等因素会对煤层涌（突）水产生很大的影响。
1.综放采区域范围。
采区范围的大小、采动方式的不同等因素会对采区内水压力分布产生影响，从而影响煤层涌（突）水的危险性。
2.采掘阶段。
不同采掘阶段的采空区覆盖深度、采掘区域形状、采煤速度等因素都会影响煤层顶板涌（突）水的危险性。
3.排水系统。
排水系统的设计和功能对于综放开采条件下的涌（突）水事故控制至关重要。
在评价煤层顶板涌（突）水危险性时，需要从以上方面综合分析，确定煤层水文地质条件、底板稳定性、采动方式、采掘阶段等因素的影响程度。
同时，还需要借鉴已有的涌（突）水事故的案例，对煤层涌（突）水的特点、形成机理等问题进行深入研究，形成完整的评价体系。
在评价煤层涌（突）水危险性的基础上，需要制定相应的应急预案和措施，并对预案和措施进行充分的宣传和培训，以便在发生涌（突）水事故时能够快速有效地应对。
巴拉素煤矿先期开采地段顶板涌(突)水危险性评价及防治措施
巴拉素煤矿先期开采地段顶板涌(突)水危险性评价及防治措施方刚【摘要】陕北侏罗纪煤田内各矿井多年来受煤层顶板水害影响严重.为有效遏制该类水害威胁打好基础,以巴拉素煤矿先期开采地段为例,结合充水含水层厚度、岩心采取率、渗透系数、单位涌水量和物探工程成果等多元地学信息,采用“三图-双预测法”,通过叠加分析,最终得到煤层顶板涌(突)水条件综合分区图.研究表明:直罗组含水层水将为研究区全区未来开采的主要充水水源,其相对富水的中西部及东部区域,即为研究区顶板涌(突)水的威胁地段.针对矿井未来面临的水害问题,提出相应合理有效的防治措施.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)012【总页数】6页(P189-193,199)【关键词】物探工程;空间叠加分析;层次分析法;危险性评价;顶板水害【作者】方刚【作者单位】西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710054;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710054;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安 710077【正文语种】中文【中图分类】TD745+.2陕北侏罗纪煤田的煤质优良、资源丰富，经几十载始终占据我国重要的煤炭生产地位。
但在近些年来，区内建设、生产的矿井均或多或少地受到各种类水害影响，如顶板水害、煤层水害、烧变岩水害、老空水害等[1-2]，而顶板水害作为陕北侏罗纪煤田普遍存在的防治水顽疾，则不同程度的威胁着区内每个矿井的安全。
目前，对矿井开采地段提前进行顶板涌（突）水危险性评价，并提出相应的针对性防治措施，是合理有效遏制区内各煤矿顶板水害发生的主要手段之一[3-4]。
武强教授[5-7]等提出的“三图-双预测法”对于煤层顶板含水层涌（突）水危险性评价现在国内外防治该类水害问题方面应用较为普遍，其效果良好。
之后还有诸多学者[8-11]不断深化研究，并结合各自现场需求，将该方法继续发展、提升。
巴拉素煤矿位于陕北侏罗纪煤田榆横矿区（北区）内，现矿井处于基建阶段，首次在其先期开采地段开展煤层顶板含水层涌（突）水危险性评价，对于区内大型矿井的防治水工作具有重要的指导意义，同时也为矿井及周边条件类似煤矿面临的水害问题提供参考。
基于AHP-模糊综合评价的岩溶隧道涌水突泥风险研究
基于AHP-模糊综合评价的岩溶隧道涌水突泥风险研究发布时间：2022-03-22T08:24:34.250Z 来源：《中国电业》2021年25期作者：杨志华1，王忠伟1，段军1,龚加有2[导读] 岩溶隧道开挖突发的涌水突泥地质灾害严重威胁施工人员的生命安全，迫切需要对岩溶隧道施工的风险性进行评价。
本文通过分析云南省某高速公路岩溶隧道施工4个方面的11个可能发生涌水突泥致灾因素，进行专家打分得到最不利因素以及每个因素的权重。
杨志华1，王忠伟1，段军1,龚加有21.云南省保(山)施(甸)高速公路投资开发有限公司，云南保山 6782002.云南省昆明理工大学城市学院，云南昆明 650051摘要：岩溶隧道开挖突发的涌水突泥地质灾害严重威胁施工人员的生命安全，迫切需要对岩溶隧道施工的风险性进行评价。
本文通过分析云南省某高速公路岩溶隧道施工4个方面的11个可能发生涌水突泥致灾因素，进行专家打分得到最不利因素以及每个因素的权重。
在此基础上，采用层次分析法与模糊综合评价相结合的方法对云南省某高速公路岩溶隧道施工发生涌水突泥事故的风险性进行评价。
由计算结果和评价标准得到，该隧道发生涌水突泥的风险等级为II级，风险较高。
最后，根据模糊综合评价加权平均原则的计算结果与已经得到评价结果进行对比验证，证明评价结果是正确的。
由此得到本文的评价方法对岩溶隧道发生涌水突泥事故预判有一定的参考价值。
关键词：岩溶隧道；涌水突泥；层次分析法；模糊综合评价引言近年来，我国隧道施工事故不断发生，尤其是岩溶隧道涌水突泥造成了严重的人员伤亡和重大的经济损失。
2018年6月10日上午，贵南客运专线在建的朝阳隧道发生突泥涌水事故。
事故原因之一是朝阳隧道出口平导地处不良地质地段，岩溶发育，极易形成涌水通道。
此事件共导致3人死亡；2018年7月14日，湖北省广水市鄂北地区水资源配置工程宝林隧洞发生突水突泥事故，造成6人被困；2019年11月26日17时21分许，由贵州省公路工程集团有限公司承建的云凤高速公路安石隧道出口端右洞掌子面退回5到10米区域突发涌水突泥，18时10分许，发生二次突泥涌水，两次灾害共造成12人死亡。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价随着煤矿开采的不断深入，煤层顶板涌（突）水危险性评价成为煤矿安全管理的重要环节之一。
煤层顶板涌（突）水指的是煤矿开采过程中，由于受到地质构造、水文地质条件等因素的影响，煤层顶板产生大量水涌入采空区，导致煤矿工作面引发危险事故的现象。
煤层顶板涌（突）水对煤矿开采安全构成严重威胁，针对该问题进行科学严谨的评价具有重要意义。
一、煤层顶板涌（突）水形成的原因1. 地质构造因素：断裂带、节理、煤层走向倾向、构造错动等地质因素会加剧煤层顶板涌水的危险性。
2. 煤层顶板条件：煤层的厚度、花岗岩、粘土夹层、煤与基岩间的接触特征等都会影响顶板涌水的情况。
3. 水文地质条件：地下水位、水文地质环境等都是导致煤层顶板涌水的重要原因。
4. 采煤方法：不同的采煤方法对顶板涌水的影响也是不容忽视的。
二、煤层顶板涌（突）水的评价方法1. 综合地质勘探方法：地质勘探是煤矿开采前的重要工作，通过钻孔、地质测绘等手段对矿区地质进行综合勘探，了解区域地质构造、地下水情况等信息，为评价提供可靠的依据。
2. 数值模拟方法：利用数值模拟软件对煤层开采过程中的地质条件、水文地质条件等进行分析模拟，得出顶板涌水的潜在危险性。
3. 现场观测方法：通过对矿区现场的实地勘察和观测，了解矿区地质情况、地下水位、采煤方法对顶板涌水的影响等实际情况。
三、煤层顶板涌（突）水的危险性评价1. 评价指标：（1）涌水量：煤层顶板涌水的量化评价是评价的关键指标之一，根据实际情况确定涌水量的大小和变化趋势。
（2）涌水压力：涌水压力大小将影响顶板的稳定性，需要对涌水压力进行精确评价。
（3）涌水速度：涌水速度是评价顶板涌水危险性的重要指标，高速涌水将加剧煤矿安全风险。
（4）其他影响因素：如地质构造、地下水位、采煤方法等因素的影响也要考虑在内。
2. 评价方法：（1）定性评价：通过现场勘察和对矿区地质勘探数据的分析，对煤层顶板涌水的潜在危险性进行初步判断。
基于“三图—双预测”原理的煤层顶板涌(突)水危险性评价
基于“三图—双预测”原理的煤层顶板涌（突）水危险性评价作者：兰华赵建鹏来源：《装饰装修天地》2019年第16期摘; ; 要：麦垛山煤矿属水文地质条件复杂型矿井，近期开采的2煤层顶板存在巨厚含水层——直罗组砂岩含水层，该含水层是影响本矿安全开采2煤层的重大隐患问题。
本文以近年开展的水文地质补勘成果为基础，综合运用GIS，FLAC3D数值模拟等技术，应用“三图——双预测”原理对2煤顶板涌（突）水危险性进行评价。
通过本文研究，将2煤层顶板涌（突）水危险性划分为相对安全区、较安全区、过渡区、较危险区和危险区，并提出可行防治水措施，为矿井安全生产提供技术保障。
关键词：麦垛山煤矿;三图—双预测;顶板涌（突）水;富水性;危险性评价1; 引言麦垛山井田位于宁夏中东部，行政隶属于灵武市宁东镇马家滩管辖，距银川100km，。
井田呈西北—东南条带状展布，北部与石槽村井田相邻，东部与红柳井田相邻，西部为毛乌素沙漠，南至马家滩。
矿井面积65km2，设计生产规模8.00Mt/a，服务年限102年[1]。
井田可采煤层20层，采用主斜井-副立井、单水平开拓方式，首采煤层2、6煤 [2]。
2007年10月开工建设，2015年8月投入试运行。
井田在水文地质单元上位处鄂尔多斯盆地都思兔河—盐池地下水系统，陶（乐）、灵（武）、盐（池）台地裂隙孔隙地下水系统亚区。
据以往勘探资料，该矿侏罗系直罗组砂岩裂隙孔隙水为2煤顶板充水水源，富水性强，含水层厚度27.33m～148.67m。
含水层分上、下两段，据矿井地质报告，直罗组上段含水层与下段含水层间存在厚层且分布稳定的泥岩隔水层，开采2煤引起的导水裂隙带发育高度不会导通直罗组上段含水层，故本次评价以2煤直罗组下段含水层为研究对象展开。
直罗组下段含水层平均厚度65m，水位标高1305.9m～1309.5m，经实测，2煤顶板承受水压为1.44MPa～5.0MPa，在构造裂隙发育且富水性较好地段，顶板受地下水威胁程度大。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价煤矿是一种常见的能源资源，煤层顶板涌（突）水是煤矿开采过程中常见的危险现象。
这种现象一旦发生，会对矿井安全、生产秩序、人员生命和财产安全等带来严重危害。
对煤层顶板涌（突）水的危险性进行评价，是煤矿安全生产管理的重要内容之一。
一、煤层顶板涌（突）水的定义煤层顶板涌（突）水是指在煤层开采过程中，由于地质构造运动或者其他原因导致煤层顶板裂隙中储存的地下水突然涌入巷道或工作面的现象。
煤层顶板涌（突）水具有突发性和不可预测性，给矿井生产和人员安全带来严重的隐患。
1. 煤层厚度较薄：综放开采是一种高效、快速的煤矿采煤方式，但是在煤层厚度较薄的情况下，煤层顶板涌（突）水的风险会增加。
因为煤层厚度较薄，地表和煤层之间的压力差小，一旦煤层顶板裂隙中的地下水受到一定的压力，就容易突然涌入矿井巷道或工作面。
2. 地质构造复杂：综放开采的煤矿往往处于地质构造复杂的区域，地下水系统不稳定，煤层顶板裂隙易受地质构造运动的影响，从而增加了煤层顶板涌（突）水的危险性。
3. 工作面进尺大：综放开采的工作面进尺一般较大，工作面长度较长，这对煤层顶板涌（突）水的危险性也构成了一定的威胁。
工作面进尺大，地下水对煤层顶板的压力会增加，煤层顶板裂隙中的地下水易发生涌（突）水现象。
4. 生产压力大：综放开采要求生产效率高，生产压力大，工作面上煤速度快，对煤层顶板的影响力量也随之增大，易使煤层顶板发生破坏，地下水涌入的风险增大。
以上几点都表明，在综放开采条件下，煤层顶板涌（突）水的危险性较大，需要引起矿山管理部门的高度重视。
为了对煤层顶板涌（突）水的危险性进行评价，需要从以下几个方面进行考虑：1. 地质条件：煤矿所处地区的地质条件对煤层顶板涌（突）水的危险性有着直接的影响。
地质构造、断裂带、水文地质条件等都是需要考虑的因素。
2. 煤层厚度：煤层的厚度对煤层顶板涌（突）水的危险性有重要影响。
一般来说，煤层越薄，煤层顶板涌（突）水的风险越大。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价煤层气开采是指通过人工采空区通风及水平钻孔等技术手段，使煤层气向井口或外部输送，并将之进行利用的一种采气方式。
虽然煤层气开采在提供清洁能源的同时也带来了一定的经济效益，但在实际的生产过程中，却存在一些不可避免的风险隐患，其中煤层顶板涌水（突水）是一个比较严重且常见的危险。
煤层顶板涌水是指在煤矿开采过程中，由于煤层底部或者煤与顶板之间的断裂带存在渗水层、工作面存在封闭不严密等原因，导致地下水在开采施工过程中突然溢出，从而给人员以及设备带来危害的现象。
煤层顶板涌水的危害主要包括：一是对矿井的安全和稳定性造成严重威胁，可能引发矿井坍塌、地面沉降等灾害；二是对矿井设备和生产作业造成影响，可能导致设备损坏、生产中断等问题；三是对矿井职工的生命安全和身体健康构成严重威胁。
对于煤层气开采条件下煤层顶板涌水危险性的评价成为了一项非常重要的工作。
本文将从煤层气开采的工作原理、煤层顶板涌水危险性的成因和特点，以及煤层顶板涌水危险性的评价方法等方面进行全面详细的介绍与阐述。
一、煤层气开采的工作原理煤层气是一种天然气，主要是在煤层中通过生物、化学和地质作用生成的，并且处于煤层的微孔隙中。
在煤矿开采过程中，随着煤层的压力释放和地下水的排放，煤层气将会因受到外界压力的作用而向井口或者井下的通风巷道中逸散，通过井口取出并进行利用。
而在煤层气的开采过程中，由于对煤层进行开采、开发和注水，煤层本身的结构和性质可能会发生改变，使得煤层中原本受到封闭的地下水得以释放，并最终导致煤层顶板涌水的产生。
二、煤层顶板涌水危险性的成因和特点1、成因：（1）煤层顶板断裂带存在渗水层在煤层气开采条件下，地下水主要存在于煤层的孔隙、裂隙和断裂带中，煤层顶板处可能存在一些渗水层，这些渗水层的存在是矿井涌水的直接原因。
（2）工作面存在封闭不严密煤层开采工作面通常都是通过采煤机等设备进行机械化采煤的，而在采煤的过程中，矿工会进行支护、排水等工作。
再论煤层顶板涌(突)水危险性预测评价的“三图-双预测法”
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再 论 煤 层 顶 板 涌 （突 ）水 危 险 性 预 测 评 价 的 “三 图 一双 预 测 法 ＂
武 强 ，许 珂 ，张 维
（１．中国矿业大学 （北京）地球科学与测绘工程学院 ，北京 １０００８３；２．国家煤矿水 害防治工程技术研究 中心 ，北京 １０００８３）
摘 要：针对煤层直接顶板隔水层缺失或沉积较薄、且上覆充水含水层富水性较弱条件下的顶板水 害评价 预 测 ，在 “三 图一双预 测 法”理论 与 方 法指 导下 ，分 别从 顶 板 冒裂程 度 和含 水 层 富 水性 强 度 ２ 个方 面入 手再 次讨 论 了顶板 含 水层 涌 （突）水 危 险性 评 价 方 法 。顶 板 冒裂程 度 以 导 水 裂缝 带 扰 动 破 坏 上覆 含 水层距 离作 为评 价 指 标 ；含 水 层 富水 性评 价 方 法 则进 一 步提 升 ，以富 水 性指 数 法为依 托 ，一 方 面充分挖 掘 地质 和 水文 地质勘 查数据 中与含 水层 富水 性 相 关 的信 息 ，包括 渗透 系数 、砂岩 厚 度 、冲 洗液 消耗 量 、岩 芯采 取 率和脆 塑性岩厚 度 比等 ，并 将其 作为 主控 地质 因素 ，另 一方 面将 数 量 有 限的单 位 涌水量 作 为含 水层 富水 性 的 实测 指标 对 富水性 指 数 法 的评 价 结 果进 行 校 正 ，解决 了在 水文地 质勘 查程 度 较低 情 况 下 含 水 层 富水 性 合 理 准 确 评 价 与 分 区难 题 。在 此基 础 上 运 用 Ｖｉｓｕａｌ Ｍｏｄｆｌｏｗ的 ＤＲＮ边 界 子模块 对 天 然状 态下和 采取 防治水措 施 状 态下 工作 面的 涌水量进 行 了动 态预 测 。最后 以 台格庙 矿 区为例 ，说 明 了特 殊水 文地 质 结构条 件 下煤层 顶板 涌（突）水 危 险性 评价 和 涌 水 量预 测 方 法的具 体 实施 步 骤 。 关键词 ：顶板水 害；薄隔水层 ；导水裂 隙带；富水性 ；ＤＲＮ边界 中图分 类 号 ：ＴＤ７４５ 文 献标 志码 ：Ａ 文章 编 号 ：０２５３－９９９３（２０１６）０６－１３４１－０７
矿井煤层突水危险性评价
2019•01技术应用与研究当代化工研究Chenmical I ntermediate ^ ^石广井煤层突水危险性评价*席永红(山西汾西矿业集团贺西煤矿山西033300)摘要：文中评价了矿井16#煤底板突水危险性，底板奥灰水突水系数为0. 027MPa/m-0. 147MPa/m,从东向西数值逐渐变大。
在矿井东部 地区，突水系数较小，特别是小于0.〇6MPa/m的区域可以进行带压开采，对于突水系数大于0.06MPa/m,但小于0.IMPa/m的区域在充分掌握 构造条件确认属于正常块段的情况也可以进行带压开采•对于矿井西边，因其突水系数均大于O.lMPa/m,故必须先进行疏水降压•建议先 对矿井总部地区进行降压工作，待东部具备开采条件时，再对西部进行降压。
关鍵词：突水系数；数值分析；带压开采中图分类号：T 文献标识码：ARisk Assessment of Coal Seam Water Inrush in MineX i Yonghong(Shanxi Fenxi M ining Group H exi Coal M ine,Shanxi,033300)Abstract: In this p aper, the water inrush risk o f 16 # c oalfloor in mine is evaluated. The water inrush coefficient o f O rdovician limestone water in the f loor is 0.027 MPa/m 〜0.147 MPa/m, and g radually increases f rom east to west. In the eastern p art o f t he mine, the water inrush coefficient is small, especially in areas less than 0.06 MPa/m, it is p ossible to cany out mining under p ressure. For the area where the water inrush coefficient is greater than 0.06 MPa/m, but less than 0.1 MPa/m, it can also be mined under p ressure when it is confirmed to belong to the normal block after f ully mastering the structural conditions. For the west o f t he mine, because the water inrush coefficient is greater than 0.1 MPa/m, it is necessary to cany out hydrophobic depressurization f irst It is suggested that the head office area o f t he mine should be depressurized f irst, and then the west should be depressurized w hen mining conditions are available in the east.Key words i water inrush coefficient-, numerical analysis \mining under p ressure1.16#煤层水文地质概况根据16#煤埋藏深度、与上下含水层空间位置关系、煤 层厚度、顶底板扰动情况等影响因素，自浅至深逐个分析煤 层充水水源。
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。
再论煤层顶板涌(突)水危险性预测评价的“三图-双预测法”
再论煤层顶板涌(突)水危险性预测评价的“三图-双预测法”武强;许珂;张维【摘要】针对煤层直接顶板隔水层缺失或沉积较薄、且上覆充水含水层富水性较弱条件下的顶板水害评价预测,在“三图-双预测法”理论与方法指导下,分别从顶板冒裂程度和含水层富水性强度2个方面入手再次讨论了顶板含水层涌(突)水危险性评价方法.顶板冒裂程度以导水裂缝带扰动破坏上覆含水层距离作为评价指标;含水层富水性评价方法则进一步提升,以富水性指数法为依托,一方面充分挖掘地质和水文地质勘查数据中与含水层富水性相关的信息,包括渗透系数、砂岩厚度、冲洗液消耗量、岩芯采取率和脆塑性岩厚度比等,并将其作为主控地质因素,另一方面将数量有限的单位涌水量作为含水层富水性的实测指标对富水性指数法的评价结果进行校正,解决了在水文地质勘查程度较低情况下含水层富水性合理准确评价与分区难题.在此基础上运用Visual Modflow的DRN边界子模块对天然状态下和采取防治水措施状态下工作面的涌水量进行了动态预测.最后以台格庙矿区为例,说明了特殊水文地质结构条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价和涌水量预测方法的具体实施步骤.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)006【总页数】7页(P1341-1347)【关键词】顶板水害;薄隔水层;导水裂隙带;富水性;DRN边界【作者】武强;许珂;张维【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;国家煤矿水害防治工程技术研究中心,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD745武强，许珂，张维．再论煤层顶板涌(突)水危险性预测评价的“三图－双预测法”［J］．煤炭学报，2016，41(6):1341－1347．doi:10．13225/j．cnki．jccs．2015．1210Wu Qiang，Xu Ke，Zhang Wei．Further research on“three maps-two predictions”method for prediction on coal seam roof water bursting risk ［J］．Journal of China Coal Society，2016，41(6):1341－1347．doi:10．13225/j．cnki．jccs．2015．1210华北型煤田西部和西北早中侏罗纪煤田煤层层数多，厚度大，资源十分丰富，是我国重要的战略性煤炭工业基地［1－2］。
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附录 A
（资料性附录）
涌（突）水危险性评价
A.1 顶板涌（突）水危险性评价的“三图双预测法”
A.1.1 三图双预测法
“三图双预测法”是一种解决矿井顶板充水水源、通道和强度三大关键技术问题的顶板涌（突）水预测评价方法。
“三图”是指矿层顶板冒裂安全性分区图、顶板充水含水层富水性分区图和顶板涌（突）水条件综合分区图；“双预测”是指在天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测。
A.1.2 顶板冒裂安全性分区图
顶板冒裂安全性分区图是指矿层回采过程中诱发的顶板导水裂缝带加保护层总高度与矿层至含水层之间覆岩厚度之差图，它是矿层回采过程中顶板突水灾害发生的前提。
顶板导水裂缝带发育总高度受控因素多，具有非常复杂的非线性特征，除了受控于矿层覆岩岩性组合、塑与脆性岩沉积厚度比值和其沉积位置、倾角和构造条件以及原岩地应力分布等自然影响因素外，开采工艺、采高和工作面斜长以及具体的顶板管理方式等人为影响因素也同等重要地控制其发育总高度。
导水裂缝带发育总高度一般可采用经验统计公式和数值模拟计算评价以及现场实测等方法确定。
A.1.3 充水含水层富水性分区图
充水含水层富水性分区图可通过影响控制含水层富水程度的厚度和岩性、地质构造、渗透特性、单位涌水量、钻孔岩芯描述和采取率、冲洗液消耗量、抽（放）水试验和井下涌（突）水形成的地下水流场分析、地下水水化学场和地球物理勘探场分析等资料，根据多源信息复合原理，应用叠加功能编制形成。
A.1.4 顶板涌（突）水条件综合分区图
顶板涌（突）水条件综合分区图是应用GIS的多源信息复合叠加功能，将前述的矿层顶板冒裂安全性分区图与顶板充水含水层富水性分区图复合叠加处理后编制而成。
A.1.5 天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测
天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测是根据研究矿井具体的充水水文地质物理概念模型，建立地下水流系统的三维数值模拟模型，在反演识别基础上，根据回采工作面周期来压步骤，分别预测在天然和人为改造两种不同状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量。
A.2 底板涌（突）水危险性评价的“脆弱性指数法”
A.2.1 根据对矿井充水水文地质条件分析，建立煤层底板突水的水文地质物理概念模型。
A.2.2 确定煤层底板突水主控因素。
A.2.3 采集收集各突水主控因素基础数据，并进行归一化无量纲分析和处理。
A.2.4 应用地理信息系统，建立各主控因素的子专题层图。
A.2.5 应用信息融合理论，采用非线性数学方法（如ANN，证据权重法，Logistic回归法或其它方法），或线性数学方法（如AHP等其它方法），通过模型的反演识别或训练学习，确定出煤层底板突水的各主控因素的“权重”系数，建立煤层底板突水脆弱性的预测预报评价模型。
∑=⨯
=
N
i
i i
I S
VI
1
.................................. (E.1)
式中：
VI——煤层底板突水的脆弱性指数；
i
S——第i个主控因素对底板突水的“贡献”或相对权重；
i
I——第i 个主控因素归一化后的无量纲值。
A.2.6 根据研究区各单元计算的突水脆弱性指数，采用频率直方图的统计分析方法，合理
确定突水脆弱性分区阀值。
A.2.7 提出煤层底板突水脆弱性分区方案。