[发明专利]一种基于砂粒多源特征参数的矿井溃砂灾害砂源层位综合判识的方法

说明书

本发明公开了一种矿井溃砂灾害砂源层位综合判识的方法，涉及矿山井下安全生产技术领域。采集矿井地表钻孔的不同地质时代沉积的松散砂层的样品以及井下溃砂的样品；筛除粒度特征参数评价等级不同的钻孔样品；筛除沉积环境不同的钻孔样品；保留石英颗粒表面各种形态特征出现的频率差都小于10％的钻孔样品；通过保留的钻孔样品靶向定位井下溃砂砂源的层位和埋深。相比于传统的技术方法，本发明所述的一种矿井溃砂灾害砂源层位综合判识的方法融合了更多的数据，判识的结果更加准确和高效，对于针对性的开展矿井溃砂事故灾后救援、治理和复矿工作具有重要的指导作用。

技术领域

本发明涉及矿山井下安全生产技术领域，尤其涉及一种基于砂粒多源特征参数的矿井溃砂灾害砂源层位综合判识的方法。

背景技术

矿井溃砂灾害是我国东部煤矿厚松散层下开采时经常发生的一种典型的动力地质灾害，具有隐蔽性、突发性、灾难性、继发性的特点，被称为影响煤矿安全高效开采的五大灾害之一。矿井溃砂事故发生后，会快速破坏井下生产系统，造成生产中断、井巷工程和生产设备损毁，甚至造成严重的人员伤亡和财产损失。近些年来，随着煤层的开采深度和开采强度的不断增加，矿井溃砂事故发生的频率呈逐渐增加的趋势，给煤矿的安全生产带来了严重威胁，例如山东某矿回风暗斜井迎头掘进过程中突然发生突水溃砂事故，仅10min突出的水和砂就掩埋了超过2000m的巷道，造成了巨大的经济损失。

矿井突水溃砂事故发生后，对突水水源和溃砂砂源的准确判识，是准确制定灾后救援和治理方案时需要解决的两个关键问题。对于突水水源的快速判识已经具有了较为成熟的设备和方法，例如中国发明专利“一种矿井突水水源快速判别设备(授权公布号：CN104297308B)”和“矿井突水水源综合快速判识设备及方法(授权公布号：CN103592420B)”等专利技术就很好的解决了矿井突水溃砂灾害中水源准确和快速判识这一关键问题。然而，目前对于矿井突水溃砂灾害中溃砂砂源层位的判识还没有较为准确和科学的方法，尤其是对于具有厚松散层顶板的矿井，其顶板发育有不同地质时代沉积的多层松散砂层，准确判识到底是哪一层砂源的物质溃入的井下，对于针对性的开展灾后救援、治理和复矿工作具有重要的指导作用。如果不能准确的判识是那一层砂源的物质溃入的井下，就会造成治理工程带来很大的盲目性，无法达到有效治理的目的，还会造成严重的经济、时间、材料的浪费。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种基于砂粒多源特征参数的矿井溃砂灾害砂源层位综合判识的方法，该判识方法准确高效，能够以较低的成本对矿井顶板溃入井下的砂源层位进行靶向定位，对于针对性的开展矿井溃砂事故灾后救援、治理和复矿工作具有重要的指导作用。

提出了一种基于砂粒多源特征参数的矿井溃砂灾害砂源层位综合判识的方法，该方法综合了ESR测年法、工程地质类比法、统计分析法，主要是依据砂颗粒在地质形成过程中保留的各种地质特征，通过对比分析，逐步缩小溃砂砂源的范围，最终确定井下溃砂砂源的准确层位。

该方法首先采用ESR测年法或同位素测年法或X测年法等可测量砂样年代的方法，初步判定井下溃砂样品的埋藏年代，通过对比地层岩性，确定可能的砂源埋深范围；由于相同地质年代的地层厚度变化较大，厚的甚至可达500m以上。因此，为了进一步缩小范围，依据砂颗粒的沉积环境不同，砂颗粒的粒度特征等可区别沉积环境的参数会存在明显的差别，采用统计分析法对预定埋深范围内的钻孔砂样品与溃砂砂粒样品粒度特征参数或其他可区别沉积环境的参数进行统计分析，判定相同沉积环境，缩小砂源范围。由于砂颗粒在地质演化和改造的过程中(如搬运、沉积、碰撞、风化等)会改变砂颗粒中石英颗粒的表面形态，不同改造作用下石英颗粒或其他矿物颗粒表面形态或其他参数具有独特的特征，通过统计分析石英颗粒或其他矿物颗粒表明各种形态特征或其他参数特征，可精细的表征石英颗粒或其他矿物颗粒经历的地质过程，对比相同沉积环境下的溃砂砂样与钻孔砂样中石英颗粒或其他矿物颗粒表面各种形态特征参数或其他特征参数，即可确定二者是否受到相同的地质改造过程，即可精确的确定溃砂砂源。

本发明的技术方案按以下步骤进行：