[發明專利]一種基于砂粒多源特征參數的礦井潰砂災害砂源層位綜合判識的方法

在審

• 申請號: 202210949778.1
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115079302A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 隋旺華;操航;張改玲;周昌;袁世沖;范寶江;張連貴;王俊磊;劉丁宿;魯俊博;孟凡貞;呂文茂
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;兗煤萬福能源有限公司;兗礦能源集團股份有限公司
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘;陶得天

本發明公開了一種礦井潰砂災害砂源層位綜合判識的方法，涉及礦山井下安全生產技術領域。采集礦井地表鉆孔的不同地質時代沉積的松散砂層的樣品以及井下潰砂的樣品；篩除粒度特征參數評價等級不同的鉆孔樣品；篩除沉積環境不同的鉆孔樣品；保留石英顆粒表面各種形態特征出現的頻率差都小于10％的鉆孔樣品；通過保留的鉆孔樣品靶向定位井下潰砂砂源的層位和埋深。相比于傳統的技術方法，本發明所述的一種礦井潰砂災害砂源層位綜合判識的方法融合了更多的數據，判識的結果更加準確和高效，對于針對性的開展礦井潰砂事故災后救援、治理和復礦工作具有重要的指導作用。

技術領域

本發明涉及礦山井下安全生產技術領域，尤其涉及一種基于砂粒多源特征參數的礦井潰砂災害砂源層位綜合判識的方法。

背景技術

礦井潰砂災害是我國東部煤礦厚松散層下開采時經常發生的一種典型的動力地質災害，具有隱蔽性、突發性、災難性、繼發性的特點，被稱為影響煤礦安全高效開采的五大災害之一。礦井潰砂事故發生后，會快速破壞井下生產系統，造成生產中斷、井巷工程和生產設備損毀，甚至造成嚴重的人員傷亡和財產損失。近些年來，隨著煤層的開采深度和開采強度的不斷增加，礦井潰砂事故發生的頻率呈逐漸增加的趨勢，給煤礦的安全生產帶來了嚴重威脅，例如山東某礦回風暗斜井迎頭掘進過程中突然發生突水潰砂事故，僅10min突出的水和砂就掩埋了超過2000m的巷道，造成了巨大的經濟損失。

礦井突水潰砂事故發生后，對突水水源和潰砂砂源的準確判識，是準確制定災后救援和治理方案時需要解決的兩個關鍵問題。對于突水水源的快速判識已經具有了較為成熟的設備和方法，例如中國發明專利“一種礦井突水水源快速判別設備(授權公布號：CN104297308B)”和“礦井突水水源綜合快速判識設備及方法(授權公布號：CN103592420B)”等專利技術就很好的解決了礦井突水潰砂災害中水源準確和快速判識這一關鍵問題。然而，目前對于礦井突水潰砂災害中潰砂砂源層位的判識還沒有較為準確和科學的方法，尤其是對于具有厚松散層頂板的礦井，其頂板發育有不同地質時代沉積的多層松散砂層，準確判識到底是哪一層砂源的物質潰入的井下，對于針對性的開展災后救援、治理和復礦工作具有重要的指導作用。如果不能準確的判識是那一層砂源的物質潰入的井下，就會造成治理工程帶來很大的盲目性，無法達到有效治理的目的，還會造成嚴重的經濟、時間、材料的浪費。

發明內容

本發明針對以上問題，提出了一種基于砂粒多源特征參數的礦井潰砂災害砂源層位綜合判識的方法，該判識方法準確高效，能夠以較低的成本對礦井頂板潰入井下的砂源層位進行靶向定位，對于針對性的開展礦井潰砂事故災后救援、治理和復礦工作具有重要的指導作用。

提出了一種基于砂粒多源特征參數的礦井潰砂災害砂源層位綜合判識的方法，該方法綜合了ESR測年法、工程地質類比法、統計分析法，主要是依據砂顆粒在地質形成過程中保留的各種地質特征，通過對比分析，逐步縮小潰砂砂源的范圍，最終確定井下潰砂砂源的準確層位。

該方法首先采用ESR測年法或同位素測年法或X測年法等可測量砂樣年代的方法，初步判定井下潰砂樣品的埋藏年代，通過對比地層巖性，確定可能的砂源埋深范圍；由于相同地質年代的地層厚度變化較大，厚的甚至可達500m以上。因此，為了進一步縮小范圍，依據砂顆粒的沉積環境不同，砂顆粒的粒度特征等可區別沉積環境的參數會存在明顯的差別，采用統計分析法對預定埋深范圍內的鉆孔砂樣品與潰砂砂粒樣品粒度特征參數或其他可區別沉積環境的參數進行統計分析，判定相同沉積環境，縮小砂源范圍。由于砂顆粒在地質演化和改造的過程中(如搬運、沉積、碰撞、風化等)會改變砂顆粒中石英顆粒的表面形態，不同改造作用下石英顆粒或其他礦物顆粒表面形態或其他參數具有獨特的特征，通過統計分析石英顆粒或其他礦物顆粒表明各種形態特征或其他參數特征，可精細的表征石英顆粒或其他礦物顆粒經歷的地質過程，對比相同沉積環境下的潰砂砂樣與鉆孔砂樣中石英顆粒或其他礦物顆粒表面各種形態特征參數或其他特征參數，即可確定二者是否受到相同的地質改造過程，即可精確的確定潰砂砂源。

本發明的技術方案按以下步驟進行：