一种煤层顶板突水危险性评价方法技术

本发明专利技术涉及一种煤层顶板突水危险性评价方法，包括以下步骤：设定至少一个危险性评价域，获取煤层、充水含水层的特征参数；建立单位面积静涌水量分布模型、充水含水层底板标高分布模型、导水裂缝带高度标高分布模型、煤层顶板标高分布模型和充水强度分布模型；建立导通模型，利用导通模型、单位静涌水量分布模型和充水强度分布模型进行空间分析，建立所述评价域的危险评价模型；对所述危险评价模型中的分区单元进行危险分区评价。本发明专利技术的危险性评价方法为煤矿顶板危险性定量评价提供了可行的技术方案，将煤层进行危险性分区评价，并将评价结果整合，直观地反应出煤层评价域中的危险等级，给予煤矿设计和安全生产提供数据支持。

【技术实现步骤摘要】
一种煤层顶板突水危险性评价方法
本专利技术涉及矿井水文地质
，尤其涉及一种煤层顶板突水危险性评价方法。
技术介绍
煤层顶板水害问题是困扰中国煤矿安全生产和煤炭工业可持续发展的主要水患之一，特别是随着矿山开采深度逐渐加大和下组煤回采，顶板冒裂沟通上覆含水体而导致顶板涌(突)水灾害发生或恶化工作面生产环境的实例日益增多。目前煤层顶板危险性评价主要方法有“三图双预测方法”和“导水裂缝带最大高度”等，评价的主要因子为富水性(钻孔单位涌水量，L/(m·s))，只是定性评价，不能定量评价。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种煤层顶板突水危险性评价方法，以解决的现有技术中的至少一种技术问题。为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：一种煤层顶板突水危险性评价方法，包括以下步骤：步骤1、设定至少一个危险性评价域，获取煤层、充水含水层的特征参数评价域；步骤2、建立单位静涌水量分布模型、充水含水层底板标高分布模型、导水裂缝带高度标高分布模型、煤层顶板标高分布模型和充水强度分布模型，生成其他充水通道分布模型，并将其导通值赋值为-1；步骤3、建立导通模型，利用导通模型、单位静涌水量分布模型和充水强度分布模型进行空间分析，建立所述评价域的危险评价模型；步骤4、对所述危险评价模型中的分区单元进行危险分区评价。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：进一步，所述步骤4中的危险分区评价包括如下步骤：步骤4.1，以导通值对危险区进行第一次分区；步骤4.2，以单位静涌水量对危险区进行第二次分区；步骤4.3，以充水强度对危险区进行第三次分区。进一步，所述步骤4.1具体包括如下步骤：提供导通值W、保护层厚度b、分区单元和评价值；当W≤0时，将所述分区单元赋值为危险区，将所述评价值赋值为“危险”；当0≤W≤b时，将所述分区单元赋值为相对危险区，将所述评价值赋值为“相对”；当W≥b时，将所述分区单元赋值为安全区，将所述评价值赋值为“安全”。进一步，所述步骤4.2具体包括如下步骤：提供所述单位静涌水量Q及所述单位静涌水量Q依次增大的临界值Q1、Q2和Q3；如果评价值为“危险”，当Q≤Q1时，将所述分区单元赋值为危险小区，将所述评价值赋值为“小”；当Q1＜Q≤Q2时，将所述分区单元赋值为危险中等区，将所述评价值赋值为“中”；当Q2＜Q≤Q3时，将所述分区单元赋值为危险大区，将所述评价值赋值为“大”；当Q3＜Q时，将所述分区单元赋值为危险极大区，将所述评价值赋值为“极”。进一步，所述步骤4.3具体包括如下步骤：提供所述充水强度U及所述充水强度依次增大的临界值U1、U2和U3；根据所述评价值的赋值，对比所述充水强度U与临界值U1、U2和U3，对所述评价值进行二次赋值：如果评价值为“小”,当U1＜Q≤U2时，二次赋值所述评价值为“中”；当U2＜Q≤U3时，二次赋值所述评价值为“大”；当U3＜Q时，二次赋值所述评价值为“极”；如果评价值为“中”，当U2＜U≤U3时，二次赋值所述评价值为“大”；当U3＜U时，二次赋值所述评价值为“极”；如果评价值为“大”，当U3＜U时，二次赋值所述评价值为“极”。进一步，所述特征参数包括单位面积静涌水量、充水强度、充水含水层底板标高、煤层导水裂缝带高度标高、煤层顶板标高和其他充水通道。进一步，所述充水强度选用渗透系数、富水系数和单位涌水量中的至少一个。进一步，所述建立导水裂缝带高度标高分布模型具体包括以下步骤：S1、根据煤层顶板标高经过空间分析方法建立煤层顶板标高模型；S2、根据所述导水裂缝带高度经过空间分析方法建立导水裂缝带高度模型；S3、根据所述煤层顶板标高模型和所述导水裂缝带高度模型经过空间分析的方法得到所述导水裂缝带高度标高分布模型，将煤层顶板标高与导水裂缝带高度之和赋值到导水裂缝带高度标高。进一步，所述步骤3中的建立导通模型具体为：将所述充水含水层底板标高与导水裂缝带高度标高之差赋值到导通值中，利用空间分析的方法，根据导通值建立导水裂缝带导通充水含水层型模型，其他充水通道分布模型与所述导水裂缝带导通充水含水层型模型进行空间分析，建立导通模型。进一步，当所述评价域中包括两个或两个以上的充水含水层时，每一层所述充水含水层的危险性评价重复所述步骤2、步骤3和步骤4。综上所述，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用定量方法对煤层危险进行了分析，采用空间分析技术，以单位面积静涌水量和充水强度作为评价因子，计算单位面积静涌水量和充水强度的空间分布，为评价煤矿安全的影响程度提供基础数据，保障煤矿设计和安全生产，为煤矿顶板危险性定量评价提供了可行的技术方案，将煤层进行危险性分区评价，并将评价结果整合，直观地反应出煤层评价域中的危险等级，给予煤矿设计和安全生产提供数据支持。附图说明图1为本专利技术实施例提供的煤层顶板突水危险性评价流程图；图2为本专利技术实施例提供的某矿勘查孔分布图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术的煤层顶板突水危险性评价方法，包括以下步骤：步骤1、设定至少一个危险性评价域，获取所述充水含水层的特征参数；步骤2、建立单位面积静涌水量分布模型、充水含水层底板标高分布模型、导水裂缝带高度标高分布模型、煤层顶板标高分布模型和充水强度分布模型，生成其他充水通道分布模型；步骤3、建立导通模型，利用导通模型、单位静涌水量分布模型和充水强度分布模型进行空间分析，建立所述评价域的危险评价模型；步骤4、对所述危险评价模型中的分区单元进行危险分区评价。相对于现有技术，本专利技术的煤层顶板突水危险性评价方法利用定量方法对煤层危险性进行了分析，采用空间分析技术，以单位面积静涌水量和充水强度作为评价因子，计算单位面积静涌水量和充水强度的空间分布，为评价煤矿安全的影响程度提供基础数据，保障煤矿设计和安全生产，为煤矿顶板危险性定量评价提供了可行的技术方案，将煤层进行危险性分区评价，并将评价结果整合，直观地反应出煤层评价域中的危险情况，给予煤矿设计和安全生产提供数据支持，攻克了煤层顶板危险性评价不能定量评价的难题。具体的，步骤1具体为：设定包括至少一个危险性的评价域，获取该评价域的特征参数，即包括静涌水量、充水强度、充水含水层底板标高、煤层导水裂缝带高度标高、煤层顶板标高和充水通道附加参数等勘查资料。其中，所述充水强度包括渗透系数、富水系数和单位涌水量中的至少一个，也就是说，选用渗透系数、富水系数和单位涌水量中的至少一个作为评价因子；所述其他充水通道包括断层、封闭不良钻孔等。在本专利技术的一些实施例中，进行空间分析时的空间分析平台选用MAPGIS系列，ARCGIS系列等。步骤2中的建立充水强度分布模型，其充水强度根据资料选用渗透系数、富水系数和单位涌水量中的一个。根据其他充水通道生成其他充水通道分布模型，并将其含水层导通值赋值为-1。在建立某煤层导水裂缝带高度标高分布模型时，导水裂缝带高度可以通过经验公式或实测得到，导水裂缝带高度模型与煤层顶板标高模型进行空间分析，即可得到煤层导水裂缝带高度标高分布模型。在步骤3中，通过煤层导水裂缝带高度标高分布模型和各顶板充水含水层底板标高的分布模型建立煤层导水裂缝带导通充水含水层型。以各顶板充水含水层底板标高减去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤层顶板突水危险性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、设定至少一个危险性评价域，获取煤层、充水含水层的特征参数；步骤2、建立单位面积静涌水量分布模型、充水含水层底板标高分布模型、导水裂缝带高度标高分布模型、煤层顶板标高分布模型和充水强度分布模型；生成其他充水通道分布模型，并将其导通值赋值为‑1；步骤3、建立导通模型，利用导通模型、单位静涌水量分布模型和充水强度分布模型进行空间分析，建立所述评价域的危险评价模型；步骤4、对所述危险评价模型中的分区单元进行危险分区评价。

【技术特征摘要】
1.一种煤层顶板突水危险性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、设定至少一个危险性评价域，获取煤层、充水含水层的特征参数；步骤2、建立单位面积静涌水量分布模型、充水含水层底板标高分布模型、导水裂缝带高度标高分布模型、煤层顶板标高分布模型和充水强度分布模型；生成其他充水通道分布模型，并将其导通值赋值为-1；步骤3、建立导通模型，利用导通模型、单位静涌水量分布模型和充水强度分布模型进行空间分析，建立所述评价域的危险评价模型；步骤4、对所述危险评价模型中的分区单元进行危险分区评价。2.根据权利要求1所述一种煤层顶板突水危险性评价方法，其特征在于，所述步骤4中的危险分区评价包括如下步骤：步骤4.1，以导通值对危险区进行第一次分区；步骤4.2，以单位面积静涌水量对危险区进行第二次分区；步骤4.3，以充水强度对危险区进行第三次分区。3.根据权利要求2所述一种煤层顶板突水危险性评价方法，其特征在于，所述步骤4.1具体包括如下步骤：提供导通值W、保护层厚度b、分区单元和评价值；当W≤0时，将所述分区单元赋值为危险区，将所述评价值赋值为“危险”；当0≤W≤b时，将所述分区单元赋值为相对危险区，将所述评价值赋值为“相对”；当W≥b时，将所述分区单元赋值为安全区，将所述评价值赋值为“安全”。4.根据权利要求3所述一种煤层顶板突水危险性评价方法，其特征在于，所述步骤4.2具体包括如下步骤：提供所述单位面积静涌水量Q及所述单位面积静涌水量Q依次增大的临界值Q1、Q2和Q3；如果评价值为“危险”，当Q≤Q1时，将所述分区单元赋值为危险小区，将所述评价值赋值为“小”；当Q1＜Q≤Q2时，将所述分区单元赋值为危险中等区，将所述评价值赋值为“中”；当Q2＜Q≤Q3时，将所述分区单元赋值为危险大区，将所述评价值赋值为“大”；当Q3＜Q时，将所述分区单元赋值为危险极大区，将所述评价值赋值为“极”。5.根据权利要求4所述一种煤层顶板突水危险性评价方法，其特征在于，所述步骤4.3具体包括如下步骤：提供所述充水...

【专利技术属性】
技术研发人员：方向清，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局水文地质局，
类型：发明
国别省市：河北,13