[发明专利]中奥陶统灰岩古风化壳隔水性指数评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层底板隔水性能评价方法，特别是一种煤层底板为中奥陶统灰岩古风化壳隔水性指数评价方法。

背景技术

随着煤炭资源开发强度进一步加大，华北型煤田浅部和上组煤煤炭资源渐趋匮乏，深部和下组煤煤炭资源开发已成必然趋势。影响并控制这种趋势发展的水害问题除了浅部和上组煤积水采空区的透水灾害外，煤层底板突水灾害是首要的难题。由于下组煤距底板中奥陶统灰岩（局部为寒武系）距离近，奥灰含水层水压高且富水性强，按照《煤矿防治水规定》要求，大部分下组煤和深部煤炭资源的底板突水系数均超临界值，无法实施安全回采。为了解决这个难题，目前常采用的思路就是采用人工工程干预方法，比如井下单工作面或地面区域人工注浆工程措施（加固底板隔水层强度，改造底板含水层富水性，封堵断裂和裂隙密集带等构造通道，人工帷幕堵截地下水集中补给带等）；或对封闭、半封闭岩溶地下水系统采取有效的人工疏降工程措施（降低奥灰岩溶含水层地下水压已满足带压开采要求）；或二者结合的人工工程措施。未能充分分析并开发利用奥灰顶部古风化壳所存在的天然隔水性能。事实上，在加里东构造运动后的奥灰顶界面在历经近亿年的地表风化剥蚀与侵蚀作用，虽然在顶部形成了一些溶蚀孔洞和风化岩溶裂隙等岩溶空间虽然在顶部形成了一些溶蚀孔洞和风化岩溶裂隙等岩溶空间，但幸运的是，受古地形、古地貌、古气候和古水文等因素影响，这些风化岩溶空间大部分被后期的粘土和亚粘土等透水性极弱物质所充填，并在上覆地层重力荷载作用下压密填实，形成了具有天然隔水性能的古风化壳。古风化壳所存在的这种天然隔水性能，圆满解释了煤层底板突水评价中许多远大于临界值的突水点却在开采实践中从未发生突水的现象。因此，研究煤田中奥陶统灰岩古风化壳天然存在的隔水性能，对解决煤田目前面临的深部和下组煤煤炭资源开发的底板突水难题对煤田目前面临的深部和下组煤煤炭资源开发的底板突水难题，具有极其重要的理论指导意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于，满足煤炭工业可持续发展的需求，提供一种煤层底板为中奥陶统灰岩古风化壳隔水性指数评价方法。

为了实现上述目的，本发明中奥陶统灰岩古风化壳隔水性指数评价方法，采用了以下技术方案包括以下步骤。

1.确定刻画隔水性能指标；

进一步地，所述的隔水性能指标，包括：

(1)岩性及其组合；

(2)岩芯采取率；

(3)冲洗液消耗量；

(4)裂隙发育情况及充填程度；

(5)隔水段厚度；

(6)构造分布量化值。

2.建立各隔水性能指标专题图；

利用研究区搜集到的资料，将刻画隔水性能的各指标坐标及量化值输入GIS生成相应的数据文件，进行网格剖分、插值等处理，建立各指标专题图。

进一步地，所述的各隔水性能指标专题图，包括。

(1)岩性及组合专题图。

(2)岩芯采取率专题图。

(3)冲洗液消耗量专题图。

(4)裂隙发育情况及充填程度专题图。

(5)隔水厚度专题图。

(6)构造分布量化专题图。

3.确定基于信息融合技术的各指标权重系数。

4.叠加各隔水性能指标专题图。

5.建立隔水性评价模型；

根据刻画古风化壳隔水性能各指标的归一化专题图和各指标对隔水性能的影响权重分析与定量计算，表明各指标作用的隔水性能评价数学模型可表示为： 

（i=1，2，3，...n）

式中：

F为隔水性能指数；、

为各指标影响权重；

为各指标经归一化后的量化值，即为研究区任一栅格位置上的各指标对隔水性能产生的叠加影响总和；

为地理坐标；

n为刻画指标的个数。

6.隔水性能区划与评价。

由于采用了上述的技术方案，本发明具有的有益效果在于：

本发明首次就中奥陶统灰岩古风化壳提供了隔水性指数评价方法，克服了煤层底板突水评价中许多远大于临界值的突水点却在开采实践中从未发生突水的评价和预测的缺陷。

1、详细分析了矿区的地质、水文地质资料和奥灰含水层的含、隔水条件，认为区域内奥灰顶部存在古风化壳隔水层，且壳厚在区域上存在差异，对其壳厚发育规律和隔水性能进行了深入研究。