[发明专利]一种煤层顶板砂岩含水层充水强度评价方法

说明书

本发明公开了一种煤层顶板砂岩含水层充水强度评价方法，包括步骤：确定煤层顶板直接充水含水层；确定煤层顶板充水强度主控因素；主控因素量化、专题图绘制及建立主控因素量化数据库；确定各主控因素对顶板砂岩含水层充水强度的影响权重；构建顶板充水强度评价模型计算充水强度指数；顶板充水强度评价与分区。本发明首次提出了充水强度指数的概念，用来表征不同区域矿井涌水量的相对大小，该方法将影响矿井充水强度的因素分为充水水源及充水通道，充分体现了自然因素与人为采矿因素对顶板砂岩充水强度的影响，充水强度评价结果直接应用于矿井涌水量大小的对比中，指导不同区域排水系统管路的布置，相比其他矿井涌水量预测方法更具科学性与实用性。

技术领域

本发明属于井田勘探技术领域，特别是涉及一种煤层顶板砂岩含水层充水强度评价方法。

背景技术

煤层顶板砂岩含水层是矿井顶板涌水的主要来源，而采煤形成的顶板导水裂隙带是顶板水涌入矿井的主要充水通道。随着现代化矿井建设步伐的加快、采矿技术的逐渐成熟，采煤工作面的宽度及长度在不断增加，采矿活动对含水层的扰动程度越来越大，矿井顶板涌水量也就随之增加。为了防止大量地下水涌入矿井造成水害事故，矿井不得不加大排水能力，但考虑到成本的问题排水系统不能没有重点的在所有区域统统加强排水能力，而排水重点的划分是以矿井涌水量大小为标准确定的，于是需要提前预测各区域的矿井涌水量大小。

目前对于矿井涌水量的预测主要采用的方法为比拟法、解析法和数值法，该类方法的计算结果主要依赖含水层厚度及渗透系数，计算过程中仅仅考虑了自然因素对矿井涌水量的影响作用，其主要存在以下三个缺陷：一是没有体现人为采矿活动形成的导水裂隙带对矿井涌水量大小造成的影响，二是考虑的自然因素过少，使得计算结果不能反映含水层自身的沉积特征、岩层破碎情况对涌水量的影响程度，三是由于预测精度较低，计算结果只能表示大范围内的矿井涌水量，不能反映单个工作面内部小尺度内涌水量大小的变化情况，计算结果对矿井排水管路的布置指导意义不强。

发明内容

本发明目的在于满足目前对煤层顶板砂岩含水层充水强度评价的需求，完善现有理论与技术，提高煤层顶板砂岩含水层充水强度评价方法的科学性与实用性，提供了一种煤层顶板砂岩含水层充水强度评价方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现的：

一种煤层顶板砂岩含水层充水强度评价方法，包括以下步骤：

(1)确定煤层顶板直接充水含水层；

(2)确定煤层顶板充水强度主控因素；

(3)主控因素量化、专题图绘制及建立主控因素量化数据库；

(4)确定各主控因素对顶板砂岩含水层充水强度的影响权重；

(5)构建顶板充水强度评价模型计算充水强度指数；

(6)顶板充水强度评价与分区。

本发明进一步的改进在于，步骤(1)中确定煤层顶板直接充水含水层的步骤为：首先计算各区域导水裂隙带高度并换算成标高，并根据地质钻孔数据统计出顶板各含水层顶底界标高，然后通过构建导水裂隙带与含水层空间关系模型，分析导水裂隙带与煤层顶板各含水层顶底界的空间位置关系，确定导水裂隙带范围内的含水层即为顶板直接充水含水层。

本发明进一步的改进在于，计算各区域导水裂隙带高度的方法为：若研究区有导水裂隙带高度实测数据，则根据实测数据对相关规范提供的经验公式进行修正计算修正系数，其中修正系数为实测结果与经验公式计算结果的比值，再根据修正后的经验计算导水裂隙带高度，若无实测数据则采用相似条件比拟、经验公式计算的方法预计导水裂隙带高度。

本发明进一步的改进在于，步骤(2)中确定煤层顶板充水强度主控因素，包括：将充水强度主控因素分为充水水源与充水通道两个方面，充水水源方面为含水层厚度、岩心采取率、渗透系数和沉积环境影响指数，充水通道方面为含水层扰动指数。