基于GIS的含水层富水性评价及分区

含水层富水性是划分煤矿水文地质类型的主要依据之一,以祁东煤矿为例,选取含水层有效厚度、构造发育密度、钻孔冲洗液消耗量、渗透系数及单位涌水量五个主控因素,引入模糊层次分析法的方法,计算每个主控因素的影响权重;应用ArcGIS的空间分析功能,科学评价含水层富水性,将研究区内含水层分为富水性极弱区、富水性弱区、富水性中等区及富水性强区,为科学合理制定煤矿水害防治方案提供了基础资料和参考依据。     

基于岩性及结构特征的砂岩含水层富水性评价

煤层顶底板砂岩水害是常见的矿井水害类型之一,其影响程度与含水层富水性密切相关。以营盘壕煤矿22采区2煤层为例,分析了顶板砂岩含水层的富水性影响因素,选取了以砂岩等效厚度、砂岩岩性系数、岩芯采取率及砂泥岩层比率等4项指标作为含水层富水性的评价指标,采用熵权系数法、主成分分析法和层次分析法确定各指标的权重,构建富水性预测模型,基于该模型对砂岩含水层的富水性进行评价。结果表明,研究区顶板砂岩含水层富水性具有强、中、弱3个等级的分区,其中直罗组砂岩含水层以弱-中等富水区为主,强富水区零星分布,志丹群砂岩含水层则以中等-强富水区为主,弱富水区零星分布。富水性评价结果与钻孔抽(放)水试验的单位涌水量具有较好的一致性。     

新生代以来伊犁盆地演化对霍城研究区第四系含水层建造影响研究

含水层建造过程实质上是区域盆地演化的缩影.以新疆伊犁盆地整体和局部的沉积规律研究为基础,运用野外调查、物探钻探及遥感解译相结合的方法,揭示盆地内霍城研究区第四系含水层的建造历程、结构属性等特征,研究结果表明霍城研究区第四纪以来的演化是对伊犁盆地前第四纪演化的继承与发展.新构造运动对区内第四系建造有重要的控制作用,使研究区核部成为整个伊犁盆地第四系最大厚度沉积区,按沉积特征不同划分为四个沉积单元;此外,区域环境作用对第四系沉积的影响不可忽视.区内第四系含水层为由河流相和冰水相冲洪积物组成的松散堆积物,按埋藏条件分为孔隙潜水和孔隙承压水含水层,在区域上分布广泛且沉积稳定的“马兰黄土”,则被界定为第三系与第四系之间的隔水层,含水层的透水性、富水性以及赋存其中的地下水的运移和水化学特征均能体现伊犁盆地演化影响下研究区第四系含水层建造历程.为确定勘察精度较低地区的水文地质条件和进一步开展地下水资源精细评价奠定基础.     

基于模糊聚类的顶板砂岩富水性预测研究——以龙固井田为例

华北石炭一二叠纪煤系山西组煤层开采受项板砂岩含水层水影响严重.砂岩含水层富水性取决于多种因素,以龙固煤矿山西组3煤开采为例,分析了煤层顶板砂岩富水性的影响因素.在单因素分析的基础上,应用模糊聚类方法时含水层富水性进行了评价.研究表明,龙固煤矿山西组砂岩含水层富水性受砂岩厚度、砂泥岩组合特征及构造发育程度等因素影响,将这些影响因素作为含水层富水性指示信息样本进行聚类分析,对含水层富水性进行了分级分区.研究成果对该区矿井水防治具有一定的指导意义,也为含水层富水性的预测研究开辟了一种新的途径.     

Bayes判别模型在风化基岩富水性预测中的应用

风化基岩含水层是对矿井安全生产构成威胁的主要含水层之一,准确预测其富水性是煤矿水害防治的基础。针对风化基岩富水性预测问题,以张家峁井田为例,在总结风化基岩岩性特征、分布特征和富水性特征的基础上,以风化基岩厚度、风化程度、岩性组合指数、脆塑性岩厚度比和地形地貌作为判别指标,以研究区及其外围29组风化基岩抽水试验数据作为训练及检验样本,建立了风化基岩含水层富水性Bayes判别模型,可对无抽水试验资料区域的风化基岩富水性类型进行预测。研究表明,张家峁井田风化基岩整体富水性较弱,且空间分布不均。在井田中部和西北角局部区域为强富水性,中部大部分区域为中等富水性,东部及东北部区域几乎全为极弱富水性,其余部分为弱富水性。通过与矿井生产过程中井下涌水量观测数据对比,显示所建判别模型具有较高的准确率,表明运用此模型进行风化基岩富水性预测是可行的,为风化基岩含水层的富水性预测提供了一种新方法。     

青龙寺煤矿5~(-2)煤层顶板含水层突水危险性评价

为评价青龙寺煤矿5-2煤层顶板含水层突水危险性,保证矿井的安全生产。文中利用地理信息系统(GIS)对影响煤层顶板直接充水含水层富水性的5个主控因素进行了分析,通过层次分析法(AHP),计算出各主控因素的权重值,构建了含水层富水性分区图;通过对导水裂隙带发育高度的计算,然后与5-2煤层顶板隔水岩段加以比较,建立了顶板冒裂安全性分区图;通过叠加含水层富水性分区图与顶板冒裂安全性分区图,建立了煤层顶板直接充水含水层突水危险性综合分区图。研究结果表明:在矿区西北、东北部和西南局部富水性较弱,东南部富水性较强;而顶板冒裂安全性在矿区中部和西南部处于冒裂非安全严重区,其他区域为冒裂非安全一般区。青龙寺煤矿5-2煤层顶板含水层突水危险性为:在矿区西北、东北和中部地区主要为相对安全区和较安全区,5-2煤层顶板含水层突水危险性较弱;在矿区西南和东南部地区主要为较危险区和危险区,5-2煤层顶板含水层突水危险性较强,从而对即将进行生产的5-20102和5-20104工作面煤层顶板水害防治方案的制定提供了科学依据。     

大佛寺煤矿顶板涌水规律及影响因素

洛河组是大佛寺煤矿煤层开采的主要充水含水层,但在不同区域内的涌水强度存在巨大差异。文中在统计分析不同区域工作面涌水资料的基础上,总结了顶板涌水的规律,并分析了涌水与采厚采宽等生产因素以及含(隔)水层、煤与含水层间距、地质构造等地质因素之间的关系,找出了影响不同区域顶板涌水的关键因素。区内洛河组含水层富水性弱-中等,其厚度决定了该层的整体富水性,是工作面涌水的基本条件,煤层采厚及煤与含水层间距直接影响导水裂隙带在洛河组含水层中的延伸范围,对工作面涌水强度影响很大。通过分析砂泥岩比、结构系数对砂泥岩互层型隔水层隔水性的影响以及区域构造在顶板涌水中的作用,认为隔水层岩性变化减小了有效隔水厚度,而结构的复杂程度对采后导水裂隙发育具有明显影响,地质构造更是从充水水源和导水通道这两方面促进了中厚煤层开采时顶板涌水的发生。研究认为洛河组富水性、开采强度及煤与含水层间距是影响区内4煤层开采过程中顶板涌水的主要因素,隔水层岩性及结构变化、区域构造则在4上煤开采涌水过程中发挥重要作用。     

GIS支持下基于层次分析法的西藏札达地区滑坡灾害易发性评价研究

位于西藏喜马拉雅山西南部的札达地区,是青藏高原隆升最快的部位之一,由于研究区独特的构造背景及其演化过程,故重大滑坡灾害在区内多发,严重的阻碍当地经济的正常发展,破坏区域生态环境的平衡。在前人工作基础上,以对影响札达地区重大滑坡灾害发育及分布因素的研究为基础,利用层次分析法对研究区重大滑坡灾害进行危险性评价,通过分析区内重大滑坡灾害形成条件及分布特征,结合札达地区地质特征选取合理的影响因素建立评价体系,权衡各影响因素具体情况后确立滑坡稳定性评价模型并进行综合分析,根据分析结果将区内各评价单元按易发程度分为低易发性、较低易发性、中易发性、较高易发性及高易发性五类并对分区结果进行检验,检验曲线表明分区效果良好。     

宁正煤田侏罗系煤层顶板富水性及涌(突)水风险评价

为研究宁正煤田侏罗系煤层顶板含水层的富水性,运用主客观因素综合赋权的方法,选取含水层厚度、粗砂岩含量、冲洗液消耗量、岩芯采取率、砂泥岩互层数、泥岩含量作为富水性评价的指标,对8煤层的顶板富水性进行分析。结果表明：利用模糊层次分析法-熵权法综合赋权得到各项指标的综合权重,结合逼近理想解排序法的基本原理建立了煤层顶板富水性评价模型,南部地区涌水量约为0.2L/S,中部和北部涌水量约为0.27L/S,西北部涌水量约为0.36L/S,西南部涌水量约为0.43L/S,在煤田内涌水量最大。并通过已知涌水点的分布,对所建立的评价模型进行检验,验证了该模型的准确性。宁正煤田8煤层顶板富水性在西部和东部部分地区N703、N109钻孔周边的富水性最强,在南部补406、补601周边的富水性最弱。     

滕南矿区岩溶陷落柱分布特征及其控制因素分析

针对岩溶陷落柱导致的突水具有隐蔽性和突发性的特点，为了预防岩溶陷落柱突水，对岩溶陷落柱可能发育的区域加以预测。根据滕南矿区地质与水文地质资料，分析已揭露的陷落柱的分布特征，总结岩溶陷落柱的发育规律。结果表明：岩溶陷落柱分布和发育具有不均匀性，多发育在矿井浅部，以及富水性较强和强径流条件的区域；岩溶陷落柱发育主要受奥灰埋深、奥灰含水层的富水性、地质构造控水条件及奥灰地下水径流条件4个因素的综合控制。在此基础上，构建层次分析评价模型，采用专家打分赋权方法，对4个控制因素统筹考虑，预测未来可能发育岩溶陷落柱的区域，旨在控制和避免煤矿生产中揭露岩溶陷落柱或处理不当而造成灾害。     

灰色理论在裂隙含水层富水性评价中的应用

为对裂隙含水层的富水性进行科学合理的评价,以马营堡井田为例,以断层分形维数表征含水层裂隙的发育程度为评价含水层富水性的一项主控因素;在分析确定其它富水性主控因素的基础上,采用加权灰色关联度评价方法,以指标关联度作为因素权重,以方案关联系数作为判断矩阵,加权灰色关联度即可表征含水层富水性强度,建立了富水性强度与地理坐标的对应关系并运用GIS生成富水性分区图.单位涌水量并未作为富水性的一项主控因素,而是作为含水层富水性的实测指标对该法的评价结果进行验证,结果表明:将断层分形研究方法与灰色关联度方法相结合运用于裂隙含水层的富水性评价具有较高的准确性和客观性,可为其它地区特别是水文地质资料较为缺乏地区的富水性评价提供理论参考.     

基于RRM模型的化工企业对下辽河平原区域地下水环境风险评价

综合分析了地下水含水层防污性能、化工企业潜在污染源和地下水价值等关键因素,以下辽河平原区为研究对象,构建适宜于该区的地下水环境风险相对风险模型(RRM).以地下水水质中化工企业特征污染因子为受体,识别并量化在区域化工企业分布压力下,地下水环境系统风险值分布状况.计算结果显示:下辽河平原相对高风险区主要分布在沈阳浑河区域,面积35km~2;较高风险区主要分布在沈阳浑河区域外围以及盘锦市辖区,面积414km~2;中等风险区分布在沈阳、辽阳、辽中、盘锦、营口市辖区工业集中分布区内,面积1 025km~2,均需采取针对性的保护措施.     

大阳煤矿陷落柱区域富水性探测研究

陷落柱区域富水性的探测研究对预防矿井水害有重要意义。根据大阳煤矿井田钻探资料、地质信息等,对煤矿的充水因素进行分析,采用地面瞬变电磁法和井下探测相结合的探查技术对其采区内XT1陷落柱的富水性进行了探查研究,并提出相应的防治水对策建议。在测区内通过在距3~#煤顶30 m,3~#煤,3~#煤底30 m,9~#煤,15~#煤,15~#煤底30 m的不同层位做了六张视电阻率水平切片,对不同水平截面瞬变电磁切片分析,推测测区内异常区情况。结果表明:XT1陷落柱为弱富水性,含水层位为3~#煤层底30 m、9~#煤层和15~#煤层。     

宿南矿区"四含"沉积相与富水性关系研究

以宿南矿区为例,通过对"四含"沉积物沉积前的古地形、沉积物的颗粒大小与磨圆度、物质来源,得出沉积相特征.结合区内"四含"水文地质特征,分析了"四含"富水性与沉积相之间的关系.经数值模拟计算的结果和沉积相与富水性之间的关系的综合分析,将区内"四含"分为强富水区、中等富水区和弱富水区三种类型,为煤矿一阶段水平开采前对于确定煤岩柱类型和留设合理的煤岩柱高度提供了技术支撑.     

基于组合赋权法的煤层顶板突水危险性评价

传统的富水性评价中往往采用单一的赋权方法,为准确评价煤层顶板直接充水含水层的突水危险性,提出了一种组合赋权法.首先,在充分分析矿井水文地质资料的基础上,选取岩芯采取率、渗透系数、含水层厚度、脆塑性岩厚度比、砂泥岩互层特征作为富水性评价指标,通过拉格朗日乘子法将层次分析法与熵权法得到的各评价指标权重进行优化组合,得到其组...     

黄陵矿区洛河组砂岩富水-释水规律

针对黄陵矿区洛河组砂岩含水层富水不均一的问题,采用多源地学信息融合的方法,综合冲洗液消耗量、脆弱性指数、构造3个影响因素,对洛河组砂岩富水性进行了分区;采用太沙基原理揭示了洛河组砂岩含水层的释水机理,利用数值模拟研究煤层开采覆岩导水裂缝发育规律,总结洛河组砂岩释水规律。结果表明:按照洛河组砂岩含水层富水性程度由大到小划分为强、中等、弱3类区域,所占比例分别为0.99%,31.02%,0.23%,抽水试验成果验证了划分结果的可靠性;洛河组砂岩含水层可分为积水静储量迅速释放区—"突水危险源"与积水静储量暂缓释放区—"突水可控区"。     

兖州矿区下组煤开采底板突水危险性评价

在系统收集兖州矿区各勘探阶段及各生产矿井水文地质资料的基础上,对兖州矿区下组煤底板奥灰含水层的水文地质特征进行了分析.利用单位涌水量资料对奥灰富水性进行了分区,综合考虑奥灰含水层的富水性、水压、隔水层厚度及底板破坏深度等因素,对影响下组煤各煤层开采的底板奥灰突水危险性进行了分区预测,为矿区奥灰水防治提供了依据.     

基于改进AHP法和CRITIC法耦合赋权的松散承压含水层富水性评价

文章通过分析华北型煤田——淮北煤田60个第四系松散承压含水层有效抽水试验钻孔数据，选择隔水系数R、水头系数G、含水层厚度S、最厚砂层厚度M、级配系数D、砂泥互层系数P共6个影响因素作为评价指标，基于博弈论将层次分析(Analytic Hierarchy Process, AHP)法和基于指标相关性的指标权重确定(CRiteria Importance Through Intercriteria Correlation, CRITIC)法进行耦合，建立多因素复合的松散承压含水层富水性评价模型，避免AHP法与CRITIC法单独赋权时偏主观或偏客观问题；采用11个抽水试验钻孔数据对该耦合赋权模型进行验证，该模型评价结果的正确率高达90.91%,所选评价指标均可通过普通地质勘探孔数据得到，无需过多开展现场抽水试验与物探工作；将该模型应用于受采动影响的具体工程实例，评价松散承压含水层富水性的时空动态变化，结果较为精准。     

软弱地层深大基坑富水特性及组合支护控制

为研究深大基坑地层富水特性以及组合支护方案下基坑控制效果,以在建连云港—镇江高速铁路线淮安东站站前广场基坑为工程背景,开展含水层抽水试验,明确地层富水特性以及水力联系,为基坑施工提供依据;设计地连墙、TRD两种支护以及分层开挖方案,并开展了基坑控制效果现场监测分析。结果表明：(1)影响含水层渗透性因素较多,应采用多种方法比对分析,获取较为合理的水文参数;本工程含水层潜水静水位标高+6.60～+6.80m,第Ⅰ承压含水层静水位标高+3.73m~+3.75m,潜水和承压水之间有较厚的弱透水隔水层,两者之间没有明显的水力联系。(2)地连墙和TRD连接处深层水平位移最大,需要加强重点防控;地连墙侧位移分布近似均匀,TRD墙侧呈现上、中部大,下部小的“刀把”形,地连墙侧水平位移以及地表沉降控制效果均优于TRD墙侧。(3)桩顶和立柱隆沉具有明显的三阶段变化特征,支护方案对桩顶和立柱隆沉的影响差异较小;混凝土撑轴力和基坑外水位变化具有明显的四阶段变化特征;支护方案对第1道混凝土支撑即次支撑轴力的影响较大,最大轴力差异为18.8%;对第2道混凝土支撑即主支撑轴力的影响基本忽略,差异为0.7%。     

深部矿井奥灰水带压开采条件评价及防治水建议

随着矿井采掘工程向深部的延伸,基底奥陶系灰岩含水层水位高、水压大、富水性强,是造成矿井水害的主要因素之一。针对此问题,选取某矿十三水平及深部相关资料进行研究,综合分析研究区奥灰岩溶发育特征,采用突水系数法对该区域进行带压开采条件评价,并给出相应的防治水建议。结果表明,研究区奥灰含水层水位高、压力大、不均一、强富水,对本区域的安全回采形成一定威胁。研究区奥灰埋深较大、水压较高、隔水层间距不足,突水危险性较高,开采时需重点进行构造探查及治理工作。