顶板水害评价预测新法

顶板水害评价预测“多类型四双”工作法——MTFD工作法Mr.meike （研究员）\hE-mail:ly\h691208@126.com顶板水害评价预测“多类型四双”工作法——MTFD工作法Mr.meike （研究员）内蒙古上海庙矿业有限责任公司内蒙古上海庙矿业有限责任公司2019年9—10月 厦门——深圳一、概述顶板突水条件千差万别，需要有一套系统的、实用的、易于操作的技术评价体系（方法）完成这项工作。富水性和导通性是涌（突）水两大关键要素。《煤矿防治细则》为我们提供了“三图—双预测”技术：富水性评价：采用6种以上地学因素（专题图）偶合叠加——富水性综合分区图；导通性评价：采用隔水层厚度与导水裂隙发育高度的差值——冒裂安全性专题图；综合评价：富水性综合分区图与冒裂安全性专题图再次叠加，得到涌（突）水危险性综合分区图。动态水量预测——采用Modeflow预测动态涌水量。主要手段：Arcgis、AHPvisualMode-flow软件、判断矩阵等。内蒙古上海庙矿业有限责任公司一、概述1、探讨与商榷——富水性评价数据量不足单位涌水量（q单位涌水量（q）——单位涌水量专题图 数据少、难以与研究层段对应渗透系数（k）——渗透系数专题图 数据少、难以与研究层段对应裂隙（孔隙）率——裂隙（孔隙）率专题图 数据少、难以与研究富水性评价方法 层段对冲洗液消耗量——冲洗液消耗量专题图 人为影响因素大、难以与研究层段对应岩芯采取率（RQD值）——RQD值专题图 人为影响因素大、难以与研究层段对应砂岩层厚度——砂岩层厚度专题图 数据量大、与研究层段对应准确脆塑性比值（0~∞）——脆塑性比专题图 数据量大、与研究层段对应准确……——其它专题图内蒙古上海庙矿业有限责任公司一、概述2、商榷或探讨——导通性评价灵敏度低隔水岩层厚度与导水裂隙高度的差值隔水岩层厚度与导水裂隙高度的差值——冒裂安全性专题图。由于两极值过大，评价的灵敏度较低。内蒙古上海庙矿业有限责任公司一、概述3、商榷或探讨——属性不同的两个地学因素叠加设有水时为1，无水时为0；导通道时为1，未导通时为0。富水性与导通性两种地学因素权重相等，均为0.5；结果或者突水或者不突水，0或1。则：A采面：1×.0.5+0×0.5=0.5 or 0?B采面：0×0.5+1×0.5=0.5 or 0?C采面：1×0.5+1×0.5=1内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、“多类型四双工作法”——MTFD工作法多类型四双评价预测技术：根据煤层与含水层空间赋存关系以及含水层自身富水性，先进行评价类型划分，再进行富水性评价、导通性评价，按照给定的评价技术路线，评价顶板涌（突）水危险性、预计采煤工作面疏干水量或涌水量的一套完整的评价技术体系，简称MTFD工作法。主要内容包括：1、评价类型划分：A、B、C、D四种（Multipletypes）；2、双表（Doubletable）：基础数据表，工作表；3、双指数（Doubleindex）：富水性指数，突水危险性指数；4、双图（Doublediagram）；富水性等值线图，突水危险性等值线图；5、双预测（Doubleforecast）：疏干水量预测，涌水量预测。内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法根据煤层与上部岩层（含水层）根据煤层与上部岩层（含水层）水性特点，共分为A、B、C、D四种评价类型。内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法双指数——富水性指数内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法2.1富水性指数——研究层段确定设定采高设定采高确定附加层厚度确定附加层厚度选择公式确定修正值确定确定修正值确定内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法2.1富水性指数——研究层段确定1、设定采高

实际采高经常与煤层厚度不等。如ZY900-18-40型综采支架，最大采高3.8m，最小采高2.2m，区间范围2.2~3.8m。2、选择公式

根据矿井岩性条件（研岩、中硬岩、软岩、极软弱岩层），从《三下开采规程》中选择选择适合的导水裂隙带。3、选择公式

究范围。内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法5、确定修正值（5、确定修正值（dx）6、附加层厚度（df） 内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法2.1富水性指数——公式转换内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法2双指数——突水危险性指数内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法基础数据表 基础数据表 工作表采用Excel电子表格建立双表，简单易行。基础数据表相当于数据库，是后续一切评价、预测工作的数据源。基础数据表内所有数据及信息来源于矿井历次勘探的钻孔柱状图。内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法“工作表“工作表”的初始数据从基础数据表中提取，后续所有计算工作均在工作表内进行。在工作表中收入相应的计算公式，可自动计算得到导水裂隙高度、保护层厚度、修正值、理论研究层段高度、附加层厚度、防水煤柱高度、采用研究段高度、富水性指数、突水危险性指数等；唯一的砂岩层累加厚度需要在基础数据表中人工计算（不再祥述）。内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法按前文方法得到全井田富水性指数列表后，将数据导入按前文方法得到全井田富水性指数列表后，将数据导入Surfer绘图软件，得到富水性等值线图。目前业内比较流行进行设定阈值圈定富水性或者叫富水性分区，笔者认为富水性强弱是相对的，人为划定分界线显得过于绝对，不利于后期再总结再应用，因此还是倾向于用等值线的方法表示。内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法性等值线图双图——绘制突水危险性性等值线图内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法双预测——疏干水量预测内蒙古上海庙矿业有限责任公司二、MTFD工作法双预测——涌水量预测内蒙古上海庙矿业有限责任公司三、MTFD工作法应用举例——富水性等值线图内蒙古上海庙矿业有限责任公司三、MTFD工作法应用举例——疏干水量预计区区bH 区° i5 5 1l2 ° 5H° °332三、MTFD工作法《新上海一号煤矿水文地质补充勘探报告》（2012《新上海一号煤矿水文地质补充勘探报告》（2012年）八煤层顶板富水性分区图（三图—双预测技术——多因素复合叠加评价富水性）内蒙古上海庙矿业有限责任公司三、MTFD工作法应用举例——山东济宁王楼煤矿应用内蒙古上海庙矿业有限责任公司

山东济宁煤田王楼煤矿设计生产能力90万t/a，开采山西组3上煤层，煤层顶板砂岩为充水含水层，富水性不均一；煤系地层上覆石盒子地层，泥岩为主，为隔水层。《矿井地质报告》预计矿井正常涌水量146m3/h，最大涌水量178m3/h。首采区六个工作面涌水量均较大，其中11305工作面涌水量450m3/h，工作面被淹。绘制煤层顶板砂岩富水性等值线，预测到三采区水量大，提前采取措施应对。三采面13301工作面投产后，涌水量达到920m3/h，由于提前措施到位，工作面生产未受水影响。十年后生产实践证明，预测结果与采场实际水量相吻合。内蒙古上海庙矿业有限责任公司内蒙古上海庙矿业有限责任公司三、MTFD