針對陜北地區(qū)侏羅系淺埋煤層采動引起淺表層水資源流失和隴東地區(qū)煤礦開采引發(fā)頂板突水事故問題,以水文地質(zhì)理論為指導(dǎo),利用測井、三維地震、Gassmann流體替換、波阻抗反演、概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演等多種手段,系統(tǒng)研究了侏羅系淺埋煤層采動破壞和頂板突水的各種影響因素。將層次分析方法應(yīng)用到陜北和隴東地區(qū),分別建立了不同的評價(jià)模型,成功預(yù)測了N_2紅土層采動破壞及煤層頂板突水危險(xiǎn)性,預(yù)測結(jié)果與實(shí)際揭露的地質(zhì)資料高度吻合。對于侏羅系淺埋煤層采動破壞的預(yù)測,以陜北地區(qū)小保當(dāng)二號井為研究目標(biāo)區(qū),對其1號煤層之上,淺表層水資源下直接隔水層(新近系上新統(tǒng)保德組紅粘土層,即N_2紅土層)的采動破壞進(jìn)行預(yù)測。由于影響紅土層采動破壞的因素包括:(1)紅土層厚度、強(qiáng)度和孔隙度等內(nèi)部因素;(2)紅土層與1號煤層間距等外部因素。預(yù)測時(shí),以區(qū)內(nèi)17個(gè)鉆孔揭露值為輸入,利用Kriging插值計(jì)算得到紅土層厚度;以反演的波阻抗值為輸入,依據(jù)紅土層強(qiáng)度、楊氏模量與波阻抗之間的正相關(guān)關(guān)系,計(jì)算了紅土層強(qiáng)度;以提取的多個(gè)地震屬性為輸入,利用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演得出了紅土層孔隙度;以三維地震解釋的層位時(shí)間和波阻抗反演的層速度為輸入,計(jì)算了紅土層與1煤層的間距。最后,利用層次分析法計(jì)算出各影響因素的權(quán)重系數(shù),預(yù)測了研究區(qū)紅土層的采動破壞。對于煤層頂板突水危險(xiǎn)性的預(yù)測,以隴東地區(qū)崔木煤礦為研究區(qū),對3煤層頂板突水危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測。由于研究區(qū)影響突水危險(xiǎn)性的因素主要包括主要含水層富水性、導(dǎo)水層導(dǎo)水性、隔水層隔水性和隔水層厚度等四類。其中,含水層富水性受其厚度、含水性和孔隙度等三個(gè)因素影響;導(dǎo)水層導(dǎo)水性受其孔隙度影響;隔水層隔水性受其砂質(zhì)含量影響。預(yù)測時(shí),以多個(gè)地震屬性為輸入,利用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演得出了主要含水層和導(dǎo)水層的孔隙度;以三維地震解釋層位和波阻抗反演的速度為輸入,計(jì)算了主要含水層和隔水層厚度;以反演的波阻抗數(shù)據(jù)為輸入,根據(jù)隔水層隔水性與波阻抗的負(fù)相關(guān)關(guān)系,計(jì)算了隔水層的隔水性;以反演的波阻抗數(shù)據(jù)和密度數(shù)據(jù)為輸入,依據(jù)Gassmann流體替換理論,計(jì)算了主要含水層的含水性。最后,利用層次分析法計(jì)算出各主要影響因素的權(quán)重系數(shù),預(yù)測研究區(qū)3煤層頂板突水危險(xiǎn)性。通過將預(yù)測結(jié)果與實(shí)際突水點(diǎn)對比,二者吻合較好,驗(yàn)證了本次預(yù)測方法的可行性與準(zhǔn)確性。同時(shí),利用GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,以煤層埋深、煤層傾角、覆巖層段波阻抗值、工作面斜長和采厚等五個(gè)因素為輸入,預(yù)測了全區(qū)連續(xù)分布的導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度。本文以侏羅系淺埋煤層采動破壞及頂板突水為切入點(diǎn),提出了利用測井和三維地震等多源數(shù)據(jù)的綜合預(yù)測方法,預(yù)測了生態(tài)脆弱地區(qū)的煤層采動破壞和頂板水害,預(yù)測成果為西部生態(tài)地質(zhì)環(huán)境脆弱區(qū)侏羅系煤層開采提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD745;TD327.2
【部分圖文】：

1 緒論oduction目的及意義(Purpose and Significance of the Subje1 世紀(jì)起，我國已成為世界上第一產(chǎn)煤大國，且原煤產(chǎn)量逐來相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，煤炭作為我國主體能源的地位不會有根地質(zhì)構(gòu)造影響以及復(fù)雜的地質(zhì)條件，我國也是煤礦安全事故國家安全監(jiān)督管理局統(tǒng)計(jì)，水害是僅次于瓦斯爆炸的一類重大生后，搶救時(shí)間長、難度大，所造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會影5 年我國共發(fā)生水害事故 1166 起、死亡 44679 人(圖 1-2)；在6-2010 年)，我國共發(fā)生煤礦突水 306 起，造成直接經(jīng)濟(jì)損失

搶救時(shí)間長、難度大，所造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會影5 年我國共發(fā)生水害事故 1166 起、死亡 44679 人(圖 1-2)；在6-2010 年)，我國共發(fā)生煤礦突水 306 起，造成直接經(jīng)濟(jì)損失圖 1-1 2001-2015 年煤炭產(chǎn)量Figure 1-1 Coal production of China from 2001 to 2015

碩士學(xué)位論文路線研究從研究區(qū)地質(zhì)概況與水文地質(zhì)概況出發(fā)，綜合利用三維結(jié)合巖石物理手段，對研究區(qū)各個(gè)地質(zhì)因素進(jìn)行研究。最得紅土層采動破壞及頂板突水危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果。此外還研究 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對研究區(qū)導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度進(jìn)行預(yù)測。圖的技術(shù)路線圖。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2860943