一种煤层顶板砂岩含水层富水性评价方法技术

本发明专利技术公开了一种煤层顶板砂岩含水层富水性评价方法，首先利用GIS软件绘制各评价指标含水层富水性等值线图，根据各评价指标分级标准，将砂岩含水层富水性划分为不同分区，得到各指标单因素分区图，然后将4个单因素分区图进行叠加，由叠加后的图进行富水性评价。本发明专利技术弥补了传统的按照单位涌水量q值评价的不足，且方法简单实用，能直观的评价出矿区各范围处的富水性等级，在矿井单位中可以广泛使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤层顶板砂岩含水层富水性评价方法，属于井田勘探

技术介绍
随着经济的不断发展，我国产煤量也呈现逐渐增长趋势，采煤过程中遭遇的水害问题也层出不穷，顶板砂岩水是我国煤矿开采中最普遍、最直接的主要水害之一。由于砂岩水极不均匀，且勘探阶段抽水试验孔少，致使在开采时，往往出现与井田勘探资料不符的情况，给安全生产带来重要影响。砂岩含水层通常作为煤层开采的直接充水含水层，因此，对煤层顶板砂岩含水层的富水性分布作出合理预测预报评价，研究砂岩岩层富水性分区及对矿井安全生产具有极其重要的理论指导意义和实用价值。目前，判断含水层富水性强弱主要根据《煤矿防治水规定》，按钻孔单位涌水量(q)值，将含水层富水性分为如下4个等级:①弱富水性：q≤0.1L/(s·m)；②中等富水性：0.1L/(s·m)＜q≤1.0L/(s·m)；③强富水性：1.0L/(s·m)＜q≤5.0L/(s·m)；④极强富水性：q＞5.0L/(s·m)。但是这种方法在工程实际应用中存在以下弊端：通过做水文孔抽水试验得到q值一般投资大、耗时长，所以导致研究矿区范围内特定含水层的抽水试验钻孔数量极其有限，相应的单位涌水量测点太少，无法通过少量的点得出全面的富水性分区结果。
技术实现思路
专利技术目的：弥补通过钻孔单位涌水量来进行富水性分区的不足之处，提供一种在煤矿防治水工作中更经济、更实用的砂岩含水层富水性评价方法，该方法基于专家打分表、GIS软件分析功能相结合。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种煤层顶板砂岩含水层富水性评价方法，包括以下步骤：步骤1，确定煤层顶板砂岩含水层富水性评价指标体系，所述富水性评价指标体系包括4个评价指标，分别为砂岩岩性系数、冲洗液消耗量、断层影响区、褶皱影响区。根据矿区采区的煤层顶板砂岩含水层打孔情况分别确定砂岩岩性系数和冲洗液消耗量，根据矿区采区的煤层顶板砂岩含水层的地质图确定断层影响区和褶皱影响区；。步骤2，通过绘制专家打分表，根据专家经验，确定步骤1中各评价指标的分级标准及权重系数。步骤3，根据步骤1确定的砂岩岩性系数、冲洗液消耗量、断层影响区、褶皱影响区以及步骤2确定的各评价指标的分级标准，利用GIS软件绘制各评价指标富水性单因素分区图。步骤4，将步骤3得到的各指标单因素分区图根据步骤2得到的各评价指标的分级标准的权重系数进行叠加，按叠加后的图进行砂岩富水性评价。所述步骤(2)的评价指标的分级标准为：各评价指标的分级标准表示各评价指标不同的取值范围对应不同的富水性等级，根据单位涌水量q值对含水层富水性的划分，富水性等级划分为：富水性极弱、富水性弱、富水性中等、富水性强4个等级：a.单因素指标数值<m1，富水性极弱。b.m1<单因素指标数值≤m2，富水性弱。c.m2<单因素指标数值≤m3，富水性中等。d.单因素指标数值>m3，富水性强。其中，m1<m2<m3。m1、m2、m3分别表示各评价指标不同的单因素指标数值。所述各评价指标的分级标准如下表所示：评价指标分级标准所述各评价指标的权重系数如下表所示：评价指标权重系数表优选的：所述步骤3中采用GIS软件的空间分析功能，绘制各指标含水层富水性等值线图，根据各评价指标分级标准，得到各指标单因素分区图。有益效果：本专利技术相比现有技术，具有以下有益效果：本专利技术提供的一种煤层顶板砂岩含水层富水性评价方法，弥补了传统的按照单位涌水量q值评价的不足，且方法简单实用，能直观的评价出矿区各范围处的富水性等级，在矿井单位中可以广泛使用。附图说明图1为专利技术方法工作流程图；图2为砂岩岩性系数富水性分区图；图3为冲洗液消耗量富水性分区图；图4为断层影响区域富水性分区图；图5为褶皱影响区域富水性分区图；图6砂岩含水层富水性评价分区图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。一种煤层顶板砂岩含水层富水性评价方法，在分析煤层含水层富水性影响因素的基础上，确定煤层顶板砂岩含水层富水性评价指标，根据专家打分表及GIS软件相结合得到煤层顶板砂岩富水性分区图，从而对砂岩富水性进行评价，该方法弥补了传统的按照钻孔单位涌水量q评价的不足，且方法简单实用，可以在矿区富水性评价中广泛使用。如图1所示，具体包括以下步骤：步骤1，分析确定煤层顶板砂岩含水层富水性评价指标体系，所述富水性评价指标体系包括4个评价指标，分别为砂岩岩性系数、冲洗液消耗量、断层影响区、褶皱影响区。然后根据矿区采区的煤层顶板砂岩含水层打孔情况分别确定砂岩岩性系数和冲洗液消耗量，根据矿区采区的煤层顶板砂岩含水层的地质图确定断层影响区和褶皱影响区。其中，砂岩岩性系数指导水裂隙带范围内砂岩累计厚度与统计段总长之比，该指标反映含水层岩石空隙特征，取值0～1；冲洗液消耗量为勘探钻孔实际冲洗液消耗量值，单位m3/h；断层影响区、褶皱影响区为了考虑距离断层、褶皱不同范围对含水层富水性的影响，单位m。步骤2，通过绘制专家打分表，根据专家经验，确定步骤1中各评价指标的分级标准及权重系数。各评价指标的分级标准表示各评价指标不同的取值范围对应不同的富水性等级，参照《煤矿防治水规定》中根据单位涌水量q值对含水层富水性的划分，富水性等级划分为：富水性极弱、富水性弱、富水性中等、富水性强4个等级：a.单因素指标数值<m1，富水性极弱。b.m1<单因素指标数值≤m2，富水性弱。c.m2<单因素指标数值≤m3，富水性中等。d.单因素指标数值>m3，富水性强。其中，m1<m2<m3。m1、m2、m3分别表示各评价指标不同的单因素指标数值。所述各评价指标的分级标准如下表所示：评价指标分级标准所述各评价指标的权重系数如下表所示：评价指标权重系数表步骤3，根据步骤1确定的砂岩岩性系数、冲洗液消耗量、断层影响区、褶皱影响区以及步骤2确定的各评价指标的分级标准，利用GIS软件绘制各评价指标富水性单因素分区图。具体是采用GIS软件的空间分析功能，绘制各指标含水层富水性等值线图，根据各评价指标分级标准，得到各指标单因素分区图。步骤4，将步骤3得到的各指标单因素分区图根据步骤2得到的各评价指标的分级标准的权重系数进行叠加，按叠加后的图进行砂岩富水性评价。有上述可知，本专利技术对某一矿区进行煤层顶板砂岩富水性评价时，首先利用GIS软件绘制各评价指标含水层富水性等值线图，根据各评价指标分级标准，将砂岩含水层富水性划分为不同分区，得到各指标单因素分区图，然后将4个单因素分区图进行叠加，由叠加后的图进行富水性评价。下面结合工作流程图(图1)及实例对本专利技术进一步说明：某矿区采区主要开采井田内的3煤层，直接充水含水层为山西组3煤层顶板砂岩，顶板砂岩最大厚度43m，平均20.18m，富水性极不均匀，根据长观孔、抽水孔获得了3煤顶底板砂岩含水层的钻孔单位涌水量，煤层顶板砂岩的单位涌水量变化范围为：0.000512～0.381343L/s·m，按照《煤矿防治水规定》该井田顶板砂岩含水层为弱富水性～中等富水性的含水层，但我们发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤层顶板砂岩含水层富水性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，确定煤层顶板砂岩含水层富水性评价指标体系，所述富水性评价指标体系包括4个评价指标，分别为砂岩岩性系数、冲洗液消耗量、断层影响区、褶皱影响区；根据矿区采区的煤层顶板钻孔数据分别确定砂岩岩性系数和冲洗液消耗量，根据矿区采区的煤层顶板砂岩含水层的地质图确定断层影响区和褶皱影响区；步骤2，通过绘制专家打分表，根据专家经验，确定步骤1中各评价指标的分级标准及权重系数；步骤3，根据步骤1确定的砂岩岩性系数、冲洗液消耗量、断层影响区、褶皱影响区以及步骤2确定的各评价指标的分级标准，利用GIS软件绘制各评价指标富水性单因素分区图；步骤4，将步骤3得到的各指标单因素分区图根据步骤2得到的各评价指标的分级标准的权重系数进行叠加，按叠加后的图进行砂岩富水性评价。

【技术特征摘要】
1.一种煤层顶板砂岩含水层富水性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，确定煤层顶板砂岩含水层富水性评价指标体系，所述富水性评价指标体系包括4个评价指标，分别为砂岩岩性系数、冲洗液消耗量、断层影响区、褶皱影响区；根据矿区采区的煤层顶板钻孔数据分别确定砂岩岩性系数和冲洗液消耗量，根据矿区采区的煤层顶板砂岩含水层的地质图确定断层影响区和褶皱影响区；步骤2，通过绘制专家打分表，根据专家经验，确定步骤1中各评价指标的分级标准及权重系数；步骤3，根据步骤1确定的砂岩岩性系数、冲洗液消耗量、断层影响区、褶皱影响区以及步骤2确定的各评价指标的分级标准，利用GIS软件绘制各评价指标富水性单因素分区图；步骤4，将步骤3得到的各指标单因素分区图根据步骤2得到的各评价指标的分级标准的权重系数进行叠加，按叠加后的图进行砂岩富水性评价。2.根据权利要求1所述的煤层顶板砂岩含水层富水性评价方法，其特征在于：所述步骤(2)的评价指标的分级标准为：各评价指标的分级标准表示各评价指标不同的取值范围对应不同的富水性等级，根据单位涌水量q值对含水层富水性的划分，富水性等级划分为：富水性极弱、富水性弱、富水性中等、富水性强4个等...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小琴，杨琪，李文平，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32