[发明专利]灰岩含水层富水性评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种灰岩含水层富水性评价方法。

背景技术

我国是世界上产煤量最多的国家之一，受水害威胁的煤炭储量约占探明储量的30％，仅华北地区受底板灰岩岩溶水威胁的煤炭储量约为200亿吨。灰岩岩溶水害是制约华北型煤田深部开采的关键因素，复杂的岩溶水网络是灾害频发的主因。因此，如何评价灰岩含水层的富水性，是进行深部煤层开采底板突水危险性分析最重要的前提。

目前，最常用的指标和方法是根据《煤矿防治水规定》，按钻孔单位涌水量(q)值划分为四个等级：弱富水性，q≤0.1L/(s·m)；中等富水性，0.1L/(s·m)<q≤1.0L/(s·m)；强富水性，1.0L/(s·m)<q≤5.0L/(s·m)；极强富水性，q>5.0L/(s·m)。理论上这种划分标准具有科学性，然而客观上仅仅利用q值划分含水层的富水性可操作性差，主要表现在以下两点：一是井田范围内特定含水层的抽水试验钻孔数量极其有限，利用q值对含水层富水性评价出现“以点带面”的现象。二是q值获得投资大耗时长，因此在矿井开采阶段，矿方发现不同区域或地段含水层的富水性差异性较大，也极少投资做水文孔抽水试验以便获得q值。可见一个井田内q值数量往往不能满足含水层富水性分区的生产需要。

在现有技术中，中国矿业大学(北京)武强教授等在《煤炭学报》期刊2011年第36卷第7期上公开了一种含水层富水性评价方法，论文名为：基于GIS的信息融合型含水层富水性评价方法，该方法综合多种含水层富水性主控因素，利用线性(层次分析法)或非线性(ANN、证据权重法和贝叶斯法)方法确定各主控因素权重，并建立奥灰富水性指数模型，采用频率直方图的分析方法，确定分区阀值，最后对矿井充水含水层富水性作出量化分区。该方法为区域含水层富水性评价提供了一种很好的评价思路，近年来也得到较为广泛的应用。然而，该方法还存在以下缺陷：最终建立的含水层富水性指数模型是一种线性加权方法，对于权重及最终模型的建立是否合适，未进行模型检验，有可能造成脱离矿区实际，使预测偏离实际情况；另一方面，采用据频率直方图的分析方法确定分区阈值，而频率直方图仅仅显示该区富水性指数的分布特征，即分布范围的大小。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种能满足华北型煤田煤炭工业可持续性发展需求，基于模糊德尔菲层次分析法(FDAHP)、逼近理想解排序法(TOPSIS)和地球物理探测成果相结合的灰岩含水层富水性评价方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种灰岩含水层富水性评价方法，包括以下步骤：

(1)分析确定灰岩含水层富水性评价指标；

(2)利用FDAHP法，对各评价指标进行权重赋值；

(3)利用TOPSIS决策法求解含水层富水度；

(4)模型检验：利用地球物理探测灰岩含水层富水性成果与含水层“富水度”进行对比分析，对模型进行检验；

(5)确定灰岩富水性分区阈值，并对灰岩富水性进行评价预测分区；

所述步骤(1)的灰岩含水层富水性评价指标包括钻孔涌水量、含水层厚度、断层影响因子和钻孔冲洗液消耗量4个评价指标；

所述步骤(2)的利用FDAHP法对各评价指标进行权重赋值，包括以下步骤：

①构造比较判断矩阵

首先，运用德尔菲专家调查法，征集和咨询各领域现场专家及科研研究者的意见，按照美国运筹学家T.L.Saaty创立的1～9标度法，收集评价指标对灰岩含水层富水性重要程度的量化分值；然后，根据下式建立两两比较判断矩阵：

式中：a_ij＝C_i/C_j代表指标i和j相对重要程度的判断，C_i、C_j为某一专家对指标i和j的赋值；m为评价指标总数；

②建立群体的模糊判断矩阵

采用模糊三角数来整合专家意见，用三角模糊数表示的群体的两两判断矩阵如下：

B＝(b_ij)