[發明專利]開采煤層頂底板碎屑巖類含水層富水性定量預測方法

有效

• 申請號: 201610076126.6
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105719027B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 魏久傳;張偉杰;尹會永;謝道雷;郭建斌
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 濟南領升專利代理事務所(普通合伙)37246
• 代理人: 王吉勇,崔苗苗

技術領域

本發明涉及一種開采煤層頂底板碎屑含水層富水性的定量預測方法，尤其是一種水文地質勘探程度較低煤礦的煤層頂底板碎屑巖類含水層富水性定量預測方法。

背景技術

礦井突涌水是影響煤礦安全生產的主要災害類型之一，隨著我國煤炭資源開采規模和強度不斷加大，礦井突涌水災害更為突出，尤其是復雜水文地質類型的礦井建設和開采過程中，時常伴隨相互關聯的水文地質條件探查不清的不利因素，水害風險和危害日趨嚴重。砂(礫)巖等碎屑巖類含水層作為礦井突涌水的重要來源，廣泛發育于含煤地層中，由于距離煤層近，對煤層開采影響顯著。如華北型煤田的山西組砂巖，侏羅系煤田的煤系砂巖等往往構成礦井充水的主要水源，在應對措施不當情況下也會釀成災害，導致工作面因水患而影響生產甚至淹面、淹采區等。含煤地層中的砂(礫)巖含水層往往具有富水性不均一、差異性大的特點，其賦水特征不易查明，尤其是對于新建井田或采區，水文地質勘探程度低，水文地質資料匱乏，往往導致煤層頂、底板水害危險性預測與評價難以進行。

現有含水層富水性評價方法主要依賴于水文地質觀測網絡以及據此進行的抽放水試驗，但是當這些數據不足，將難以對研究區進行必要的研究。長期以來，新建井田或新采區的安全生產需要一種能夠較準確定量評價頂底板碎屑巖含水層富水性的方法和技術。

中國專利申請CN102799955A公開了一種突水系數小于0.06MPa/m區底板突水評價三圖法，包括以下步驟：1.主采煤層開采的帶壓區范圍的圈定；2.確定導水通道立體空間位置，建立其空間位置分布圖；3.基于不同勘探信息源資料，研發煤層底板充水含水層富水性分區圖；4.基于GIS復合功能，疊加分析影響主采煤層安全開采的底板突水的諸因素，建立主采煤層底板突水危險性預測分區圖，對主采煤層開采過程中底板突水危險狀況做出預測評價。該專利提出了底板突水評價的三圖法，并進行了含水層富水性分區研究，但是該專利含水層富水性分區采用了傳統的鉆探資料、物探資料以及水文地質試驗分析方法，未能充分考慮到地層巖性及其組合關系對富水性的影響，未能建立地層結構定量評價模型，且富水性分區的研究方法更適合于水文地質資料豐富的礦區，對于水文地質勘探程度低的區域適用性較差。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，針對水文地質勘探程度低的新礦井、新采區，基于區域的水文地質與構造地質環境的分析，利用已有鉆探、地球物理探查資料，提供一種開采煤層頂底板碎屑巖類含水層富水性定量預測方法，該方法簡單、實用、易操作，能夠較準確定量預測頂底板碎屑巖含水層富水性。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種開采煤層頂底板碎屑巖類含水層富水性定量預測方法，

包括以下步驟：

A.確定碎屑巖類含水層富水性的主控因素：采用沉積-構造分析方法，研究含煤地層沉積環境和地質構造演化史，確定含煤地層沉積體系，并開展地質構造復雜程度評價，確定碎屑巖類含水層富水性主控因素。

B.確定煤層開采導致的頂底板巖層擾動范圍：綜合確定煤層開采時引起的頂板導水裂縫帶發育最大高度及底板破壞帶最大深度，據此圈定煤層開采造成的頂底板巖層擾動范圍。

C.研究區沉積特征評價：提出巖性結構系數表征沉積環境對含水層富水性的影響大小，定量評價含水層富水性的物質基礎條件。

D.研究區地質構造復雜程度定量評價：利用分形理論定量評價地質構造復雜程度，反映構造區含水層富水特征。

E.構建巖性結構-地質構造預測模型，綜合評價碎屑巖類含水層富水性：確定出巖性結構特征與地質構造發育程度兩因素對碎屑巖類含水層富水性的權值，構建富水性評價的巖性結構-地質構造復合評價模型。

F.碎屑巖類含水層富水性科學區劃：基于巖性結構-地質構造復合評價模型繪制富水性賦值分布平面圖；根據地球物理探測結果確定富水性分區閾值，提出含水層富水性等級劃分方法，繪制富水性分區圖。

所述步驟A中確定碎屑巖類含水層富水性的主控因素具體包括：

a)采用沉積-構造分析方法，研究含煤地層沉積環境和地質構造演化史，確定含煤地層沉積體系，劃分含煤地層中主要的含水層巖性、含水層單層厚度、含水層總厚度、含水層-隔水層界面數量。

b)定性評價研究區地質構造發育程度，包括斷裂構造性質及產狀、規模，褶皺構造類型及密度，以及巖溶陷落柱的分布及類型。

c)確定碎屑巖類含水層富水性的主控影響因素包括含水層巖性、含水層總厚度、含水層-隔水層組合特征、斷裂構造復雜程度、褶皺構造復雜程度以及巖溶陷落柱構造特征。