基于多类型四双法的煤层顶板突水预测评价研究

吕玉广¹，李宏杰²，夏宇君¹，刘汉慈¹，韩港¹

1. 内蒙古上海庙矿业有限责任公司2. 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院

摘 要：富水性和导通性是评价预测顶板突水的2个关键判据。基于GIS的多源信息复合叠加方法评价富水性,存在数据来源不足、评价过程烦琐、评价手段过于专业等问题;采用冒裂安全性分区图来评判含水层的导通性,存在两极值区间过大、精度较低问题;采用疏干开采技术时,采前疏干程度评价缺少量化判据。实践中,顶板突水条件千差万别,目前缺少一套适用于各种地质条件的技术评价体系预测顶板突水,为此提出了"多类型四双法"评价预测技术,简称MTFD法。首先,依据煤层与上部岩层(含水层)空间组合关系以及岩层自身富水性强弱,将顶板分为A、B、C、D四种评价类型,确定了每种类型的评价对象和评价准则,并形成了完整的技术评价路线。再次,基于钻孔柱状图信息建立了双表,即基础数据表和工作表,获取评价和预测工作的数据源;其次,引入了双指数概念,即富水性指数和突水危险性指数评价参量,通过双指数绘制双图,即富水性等值线图和突水危险性等值线图,富水性指数用来表征地层的富水性,将砂岩厚度和脆塑性比值2种最重要地学信息指数,可省去繁琐的多源信息归一化处理过程;突水危险性指数用来衡量间接充水含水层水导入采场可能性大小,由于两极值区间范围小,有利于提高评价的精准度和灵敏度,同时能够克服经验公式的不足。最后,提出了双水量预测方法,即疏干水量预测或涌水量预测,以富水性指数为主控因素预计的疏干水量,可以作为采前安全开采评价的量化判据;以富水性指数为主控因素预计工作面涌水量,可以作为涌水量传统预计方法的有益补充。应用结果表明:MTFD工作法在内蒙古上海庙矿区、宁夏鸳鸯湖矿区、山东济宁矿区均已得到广泛应用,指导了约60个采煤工作面的疏放水钻孔设计和施工。富水性指数法预测富水性指数与实测钻孔放水量呈正相关关系,预计水量的偏差率约4%;利用"双图"科学揭示了多起典型的突水溃沙事故的机理。

关键词：富水性指数;突水危险性指数;疏干水量预计;涌水量预计;