[发明专利]一种煤层顶板或底板含水层富水性综合评价方法

权利要求书

1.一种煤层顶板或底板含水层富水性综合评价方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)根据矿井地质资料，采集煤层顶板或底板含水层范围内的岩样，将岩样按照岩性进行分组，测试各组岩样的孔隙度，并根据不同岩性的孔隙度的比值计算等价含水层厚度；等价含水层厚度的计算公式为：

式中，M为等价含水层厚度，n_i为i岩性的岩层平均孔隙度，n₀为基准孔隙度，m_i为i岩性的岩层厚度；

(2)根据矿井水文资料中关于抽水试验相关数据，计算拟合各钻孔抽水试验的Q-S曲线，再换算统一口径单位涌水量；

(3)针对煤层顶板或底板含水层，进行地球物理探测，提取各钻孔位置的电导率数据；

(4)根据矿井地质资料中的研究区构造纲要图，基于分形理论，计算研究区构造容量维；

(5)利用层次分析法和熵权法，综合计算各评价指标的权重常数，即等价含水层厚度、统一口径单位涌水量、研究区构造容量维和顶板或底板含水层电导率值的权重常数；

(6)将标准化后的各评价指标及其权重常数代入公式(2)计算，并绘制富水性分区图；

f＝w₁T₁+w₂T₂+w₃T₃+w₄T₄    (2)

其中：f为富水性指数；T₁为归一化后的等价含水层厚度；T₂为归一化后的统一口径单位涌水量；T₃为归一化后的研究区构造容量维；T₄为归一化后的顶板或底板含水层电导率值；w₁为等价含水层厚度的综合权重常数；w₂为统一口径单位涌水量的综合权重常数；w₃为研究区构造容量维的综合权重常数；w₄为顶板或底板含水层电导率值的综合权重常数。

2.根据权利要求1所述的一种煤层顶板或底板含水层富水性综合评价方法，其特征在于，步骤(1)中的矿井地质资料包括：顶板或底板含水层岩性、岩层厚度、煤层厚度、研究区构造纲要图。

3.根据权利要求1所述的一种煤层顶板或底板含水层富水性综合评价方法，其特征在于，步骤(2)中统一口径单位涌水量的换算依据是：根据2018版《煤矿防治水细则》附录一中规定钻孔单位涌水量以口径91mm，抽水水位降深10m为准，若口径、降深与上述不符时，应当进行换算。

4.根据权利要求1所述的一种煤层顶板或底板含水层富水性综合评价方法，其特征在于，所述步骤(5)中各评价指标权重常数综合计算方法为：采用层次分析法，根据1-9标度法，通过现场工作技术人员和防治水领域专家打分的方式，构建判别矩阵，得到权重常数1；采用熵权法，通过各指标的变异系数，计算各指标的熵，得到权重常数2；取权重常数1和权重常数2的平均值，为综合权重常数。

5.根据权利要求1所述的一种煤层顶板或底板含水层富水性综合评价方法，其特征在于，步骤(6)中采用公式(1)进行各评价指标的标准化：

式中，x_N为指标归一化后的值，x为指标初始值，min x为指标最小值，max x为指标最大值。

6.根据权利要求1所述的一种煤层顶板或底板含水层富水性综合评价方法，其特征在于，步骤(6)中绘制富水性分区图将顶板或底板含水层富水性分成相对弱富水区、相对中富水区、相对较强富水区和相对强富水区4个等级区域，其中富水性分区的阈值采用Jenks自然断点法或者等间距法。