涌(突)水危险性评价
华蓥山隧道水文地质特征及涌突水危险性评价
华蓥山隧道水文地质特征及涌突水危险性评价研究目的：基于对华蓥山隧道自然地理、地形地貌、地层岩性及地质构造分析，对其岩溶发育特征和水文地质条件进行了详细分析，同时系统分析了岩溶水系统的补、径、排条件及其水动力特征，阐明隧道岩溶涌突水灾害的形成条件，评价灾害的危险程度，并提出有效的灾害防治措施。
研究结论：依据地下水动力学法，隧道最大涌水量达499964m3/d，稳定涌水量达188558m3/d；评价出Ⅰ级极低危险区6段、长度1007m；Ⅱ级低危险区4段、长度650m；Ⅲ级中危险区6段、长度2224m；Ⅳ级高危险段7段、长度3739m；Ⅴ级极高危险段2段、长度531m。
标签：隧道水文地质1引言华蓥山隧道为双线特长公路隧道，人字型纵坡，全长8151m，最大埋深约621m。
隧址区穿越川东隔档式褶皱区的西翼的华蓥山背斜，背斜两翼为三叠系须家河组和侏罗系的非可溶岩地层，核部为嘉陵江组和雷口坡组可溶岩地层分布。
本文在系统分析岩溶水系统的补、径、排条件及其水动力特征，查明隧道岩溶涌突水灾害的形成条件，评价灾害的危险程度，为隧道安全施工及涌突水灾害防治方案设计提供重要的理论依据。
2隧址区地质条件与地质环境隧址区属长江水系的渠江流域，多年平均降雨量1166.1mm。
属川东隔档式褶皱隔档式褶皱组合特征。
其地层主要有新生界第四系全新统松散堆积层和中生界侏罗系新田沟组、自流井组、珍珠冲组以及三叠系须家河组等。
隧址区地处于川东“隔档式构造”区西侧，川东“隔档式构造”位于四川盆地东南部。
3隧址区岩溶发育特征川东隔档式褶皱中华蓥山背斜、铜锣山背斜、明月山背斜延伸最长，背斜南北两端倾覆，可溶岩地层尖灭；东西两侧为陡倾近乎直立的三叠系须家河组砂岩阻隔，背斜核部形成了封闭而狭长的可溶岩条带。
背斜核部附近及翼部区域普遍发育狭长的岩溶槽谷，散向西南侧的帚状褶皱也形成类似槽谷。
槽谷多发育与三叠系嘉陵江组及雷口坡组地层内或与非可溶岩接触带附近，沿岩溶槽谷发育呈串状分布的岩溶洼地，在槽谷两侧地势较高的地方，尤其是靠近核部岩层较为破碎，多发育成串的落水洞、溶洞、峰丛洼地等岩溶地貌。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价随着煤炭工业的不断发展，综放开采逐渐成为主流的煤炭采矿方式。
但是，煤层顶板涌（突）水危险性评价成为了综放开采中需要解决的重要问题。
本文将对煤层顶板涌（突）水危险性评价进行探讨。
一、煤层顶板涌（突）水概述煤层顶板涌（突）水是指采空区或煤层顶板与地表水之间的界面上，由于一定的水压力，地表水进入煤层顶板中产生的涌水现象。
涌水速度快、水量大、煤炭开采受到严重影响，是煤炭开采过程中的一种典型地质灾害。
1.煤层条件评价：包括煤层岩性、赋存条件、水文地质条件和煤层厚度等因素。
2.水文地质评价：包括地下水系统分布、水位、水文地质特征和地下水与采区煤层关系等因素。
3.采矿工艺评价：包括开采工艺、开采方法、支护方式、水文专业技术措施等因素。
4.采掘工程条件评价：包括应力分布、开采速度、采场开采顺序等因素。
5.井下实际观测评价：包括井下观测数据、水文地质情况等反映采矿条件的实测数据。
三、危险性评价方法1.基于安全性评价基于安全性评价是对煤层顶板涌（突）水危险性的总体性、整体性评价，考虑开采条件、地质条件、工艺条件和技术指标等因素，综合考虑了各种因素对采矿安全的影响。
2.基于概率论的评价基于概率论的评价是以概率为基础进行的，通过对已发生煤层顶板涌（突）水的历史资料进行统计分析，求得其概率分布特征来评估煤层顶板涌（突）水的危险性。
3.基于分级评价基于分级评价是将研究对象按照某种秩序进行分类，然后针对每一类采取不同的评价等级，最后根据各评价等级的综合结果确定煤层顶板涌（突）水的危险性。
基于分级评价方法对综放开采条件下的煤层顶板涌（突）水进行评价，具有科学性和实用性等优点。
四、结论在综放开采条件下对煤层顶板涌（突）水进行危险性评价，需要考虑煤层条件、水文地质条件、采矿工艺等因素。
煤层顶板涌（突）水危险性评价可以采用基于安全性评价、基于概率论的评价和基于分级评价等方法。
不同的评价方法可以使评价结果更加全面、准确，为煤矿的生产安全提供可靠的依据。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价煤层顶板涌水，又称为煤矿煤层顶板突水，是煤矿生产中常见的一种灾害，对矿井的安全生产带来了严重的危害。
为了科学评价综放开采条件下煤层顶板涌水的危险性，需要从矿井地质条件、开采工艺参数、煤层水文地质条件等多个方面进行评估。
以下是一种可能的评价方法。
需要对矿井地质条件进行评估。
煤层顶板涌（突）水的发生与矿井地质条件密切相关，地质构造、断层、岩性及厚度的变化等对涌水量和涌水性质起着重要的影响。
通过地质勘探、岩层划分以及水文地质调查等手段，获取矿井地质条件的详细信息，对矿区内的地质构造是否复杂、存在断层等进行评估，综合分析确定矿井地质条件的稳定性。
需要评估开采工艺参数对煤层顶板涌（突）水的影响。
包括开采方法、工作面推进速度、煤层瓦斯抽放措施等工艺参数的选择对煤层顶板稳定性和水文地质条件有一定的影响。
通过回顾历史开采经验、实地调研、现场监测等手段，对开采工艺参数进行评估，确定其对煤层顶板涌（突）水的危险性的影响程度。
需要对煤层水文地质条件进行评估。
煤层水文地质条件的评估包括煤层的含水层位、水文地质参数、水样化验结果等方面的信息。
通过开展煤层水文地质调查，获取含水层位所在的深度、煤层孔隙度、渗透系数、含水层位的吸水性等参数，并进行实地监测，获取水样化验结果，评估矿区煤层水文地质条件的稳定性。
将上述的评估结果进行综合分析，确定煤层顶板涌（突）水的危险性等级。
根据矿井地质条件、开采工艺参数、煤层水文地质条件等因素的不同危险性程度，可以将煤层顶板涌（突）水的危险性划分为高、中、低三个等级，以提供决策者对于矿井安全生产的参考。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价综放开采条件下煤层顶板涌（突）水是煤矿生产中常见的一种安全隐患，如果不及时采取措施处理，可能会导致矿井水灾事故的发生，造成人员伤亡和财产损失。
对煤层顶板涌（突）水的危险性进行评价，对安全生产非常重要。
煤层顶板涌（突）水的危险性评价可以从以下几个方面进行衡量：一、水文地质条件评价：1.评价矿井所在地区的水文地质条件，包括地下水位、水文地质构造等，确定矿井水文地质条件与煤层开采的关系。
2.评价矿井附近的地质构造情况，如断层、裂隙等，这些地质构造可能导致地下水的集聚和静压力增大，从而引发顶板涌水。
二、煤层力学条件评价：1.评价煤层的采动性，包括煤层的厚度、倾角、岩层夹矸等条件，这些因素会影响煤层的稳定性。
2.评价煤层岩性、煤层顶板和底板的强度，确定煤层是否易于破裂和溃落。
3.评价采煤工作面的开采速度、煤柱宽度等因素，确定煤层是否承受了过大的载荷，导致顶板溃落。
三、矿井排水条件评价：1.评价矿井的排水设施和排水能力，包括排水井、抽水泵等设施，以及排水管道的流量和水位。
2.评价矿井的排水系统是否完善，是否存在漏水点和阻水点。
四、冒顶理论计算：通过冒顶理论计算，确定煤层顶板的破裂和冒落概率，包括冒落的规模和速度。
五、历史数据统计：通过矿井历史数据和事件统计，分析煤层涌水事故的发生原因和规律，预测涌水的可能性和危险程度。
六、工程措施评价：1.评价矿井的排水和防治措施，包括排水设施的完善程度、开采工艺的合理性等。
2.评价矿井的煤层顶板管理措施，如支护方式、支护材料的选择等，确定能否有效地防止煤层顶板的破裂和溃落。
根据以上评价结果，可以对矿井进行分类和评级，确定煤层顶板涌（突）水的危险性等级，从而采取相应的安全措施和预防措施，保障矿井的安全生产。
也可以根据评价结果对矿井进行监测和预警，及时采取相应的处理措施，减少事故发生的可能性和危害程度。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价在综放开采条件下，煤层顶板涌水（也称为煤层突水）会给矿井生产和工作人员造成严重的危害。
对煤层顶板涌（突）水的危险性进行评价非常重要。
本文将介绍综放开采条件下煤层顶板涌（突）水的危险性评价方法及其应用。
一、煤层顶板涌水的危险性评价方法1. 体验法：通过矿井工作人员的经验和观察，评估煤层顶板涌水的危险性。
这种方法简单易行，但主观性较强，容易受到个人主观意识和经验的影响。
2. 统计法：通过对煤层顶板涌（突）水发生的频率和程度进行统计分析，评价其危险性。
这种方法可以客观地反映煤层顶板涌（突）水的情况，但需要大量的历史数据支持。
3. 数值模拟法：利用地质力学和水文地质知识，建立煤层顶板涌水的数学模型，通过计算机模拟煤层顶板涌水的过程和规律，评估其危险性。
这种方法可以定量地评价煤层顶板涌水的危险性，但需要准确的地质和水文地质参数。
二、煤层顶板涌水的危险性评价指标1. 涌水量：煤层顶板涌水的量大小直接影响矿井生产和工作面安全。
通常用每小时涌水量来评价涌水的危险性。
3. 涌水压力：煤层顶板涌水的压力越大，对矿井设备和工作人员的威胁越大。
通常用水压来评价涌水的危险性。
三、煤层顶板涌水的危险性评价应用煤层顶板涌水的危险性评价可以应用于矿井生产安全管理中，帮助矿井管理人员制定相应的防治措施。
以下是常见的应用方式：1. 评估开采工作面的涌水危险性：根据开采工作面历史涌水情况和地质条件，评估当前工作面的涌水危险性，并采取相应的防治措施。
3. 评估煤层顶板涌水对工作人员的威胁：根据煤层顶板涌水的涌水量、速度、压力和时间等指标，评估涌水对工作人员的威胁程度，并提醒工作人员采取相应的安全措施。
煤矿底板突水评价突水系数_单位涌水量法_乔伟
0.12
81
一、二、三灰、断层
9
淮北杨庄煤矿
III616 工作面
5.50
0.11
未出水
一、二、三灰
10
淄博黑山煤矿
1088 工作面
6.23
0.13
未出水
奥灰
滩和兴隆庄煤矿进行下组煤勘探时，在不同深度孔 深处取样利用声发射方法进行了地应力测量，并对 奥灰含水层进行了不同深度处的抽水试验，获得了 不同深度处的地应力值(见表 3)和不同深度处奥灰含 水层的钻孔单位涌水量、水压值(见表 4)。
表 4 不同深度处奥灰含水层单位涌水量和水压 Table 4 Unit inflow and water pressure of aquifer in
Ordovician limestone at different depths
测试深度/m
单位涌水量/(L·(s·m)－1)
水压/MPa
544.79
摘要：在突水系数 Ts 基础上，引入反映充水含水层富水性的指标——单位涌水量 q，并在大量突水实例统计分析 基础上，对突水危险性与突水系数、充水含水层富水性之间的关系进行深入研究，得到一些规律性的认识；提出
评价底板突水危险性的新方法：突水系数–单位涌水量法，作为突水系数法的补充，可为含水层富水性较弱而突
板突水危险性。
2 突水系数法的局限性
我国煤矿开采，对于底板水危害程度评价普遍 使用突水系数法计算底板临界隔水层厚度，此方法 是从长期的、大量的突水实际资料的统计分析中得 出的一种规律性的认识，并作为基本规定列入规程 规范和煤矿防治水条例中。几经变革，计算公式较 为完善，见表 1[11]。
该公式中 2 个重要指标为水压和相对隔水层厚 度，这 2 个指标是评价底板突水危险性的关键因素， 包含了含水层和隔水层双重信息，公式简单实用， 但是在反映含水层性质这一方面，仅仅考虑了水压， 没有考虑 q 值这一关键因素，而且在深部开采中， 许多矿区的安全开采深度已经远远超出现行煤矿规 程中所规定的 Ts 值指标，在突水系数超过 0.10 甚至 0.15 的一些开采工作面(肥城查庄煤矿 91002 面，奥 灰 Ts = 0.16；白庄煤矿 10404 面，奥灰 Ts = 0.17； 淄博矿区一些工作面徐灰突水系数 Ts = 0.35，奥灰 Ts = 0.18 等)，但开采中实际出水量较小，或经过采 取治理措施后实现了安全开采(见表 2)。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价随着国家现代煤矿建设和扶持政策的不断推进和落实，综放开采技术在煤炭生产中的应用越来越广泛，取得了很好的经济效益和社会效益。
但同时也带来了一些不可避免的风险，例如煤层顶板涌（突）水事故，这是煤炭生产中较为严重的安全生产问题之一。
因此，为了有效地控制煤层顶板涌（突）水事故的发生，在综放开采条件下对煤层顶板涌（突）水危险性进行评价是非常必要的。
综放开采条件下煤层顶板涌（突）水危险性评价的内容包括两个方面：一是对煤层地质条件的评价，二是对工程实施条件的评价。
煤层地质条件评价主要包括以下内容：1.岩层情况。
岩层包括盖层、底板和煤体。
盖层的厚度、稳定性、透水性等条件是煤层顶板涌（突）水的重要因素。
底板的坚固程度和稳定性也是煤层涌（突）水的重要因素。
煤体的透水性和渗透性是煤层顶板涌（突）水的关键因素。
2.煤体应力状态。
煤层的应力状态对煤层的稳定性有很大的影响，若应力过大，煤层的变形能力受到限制，容易导致涌（突）水事故的发生。
3.煤层水文地质条件。
煤层中水的来源、含水量、地下水压力等因素会对煤层涌（突）水产生很大的影响。
1.综放采区域范围。
采区范围的大小、采动方式的不同等因素会对采区内水压力分布产生影响，从而影响煤层涌（突）水的危险性。
2.采掘阶段。
不同采掘阶段的采空区覆盖深度、采掘区域形状、采煤速度等因素都会影响煤层顶板涌（突）水的危险性。
3.排水系统。
排水系统的设计和功能对于综放开采条件下的涌（突）水事故控制至关重要。
在评价煤层顶板涌（突）水危险性时，需要从以上方面综合分析，确定煤层水文地质条件、底板稳定性、采动方式、采掘阶段等因素的影响程度。
同时，还需要借鉴已有的涌（突）水事故的案例，对煤层涌（突）水的特点、形成机理等问题进行深入研究，形成完整的评价体系。
在评价煤层涌（突）水危险性的基础上，需要制定相应的应急预案和措施，并对预案和措施进行充分的宣传和培训，以便在发生涌（突）水事故时能够快速有效地应对。
巴拉素煤矿先期开采地段顶板涌(突)水危险性评价及防治措施
巴拉素煤矿先期开采地段顶板涌(突)水危险性评价及防治措施方刚【摘要】陕北侏罗纪煤田内各矿井多年来受煤层顶板水害影响严重.为有效遏制该类水害威胁打好基础,以巴拉素煤矿先期开采地段为例,结合充水含水层厚度、岩心采取率、渗透系数、单位涌水量和物探工程成果等多元地学信息,采用“三图-双预测法”,通过叠加分析,最终得到煤层顶板涌(突)水条件综合分区图.研究表明:直罗组含水层水将为研究区全区未来开采的主要充水水源,其相对富水的中西部及东部区域,即为研究区顶板涌(突)水的威胁地段.针对矿井未来面临的水害问题,提出相应合理有效的防治措施.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)012【总页数】6页(P189-193,199)【关键词】物探工程;空间叠加分析;层次分析法;危险性评价;顶板水害【作者】方刚【作者单位】西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710054;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710054;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安 710077【正文语种】中文【中图分类】TD745+.2陕北侏罗纪煤田的煤质优良、资源丰富，经几十载始终占据我国重要的煤炭生产地位。
但在近些年来，区内建设、生产的矿井均或多或少地受到各种类水害影响，如顶板水害、煤层水害、烧变岩水害、老空水害等[1-2]，而顶板水害作为陕北侏罗纪煤田普遍存在的防治水顽疾，则不同程度的威胁着区内每个矿井的安全。
目前，对矿井开采地段提前进行顶板涌（突）水危险性评价，并提出相应的针对性防治措施，是合理有效遏制区内各煤矿顶板水害发生的主要手段之一[3-4]。
武强教授[5-7]等提出的“三图-双预测法”对于煤层顶板含水层涌（突）水危险性评价现在国内外防治该类水害问题方面应用较为普遍，其效果良好。
之后还有诸多学者[8-11]不断深化研究，并结合各自现场需求，将该方法继续发展、提升。
巴拉素煤矿位于陕北侏罗纪煤田榆横矿区（北区）内，现矿井处于基建阶段，首次在其先期开采地段开展煤层顶板含水层涌（突）水危险性评价，对于区内大型矿井的防治水工作具有重要的指导意义，同时也为矿井及周边条件类似煤矿面临的水害问题提供参考。
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附录 A
（资料性附录）
涌（突）水危险性评价
A.1 顶板涌（突）水危险性评价的“三图双预测法”
A.1.1 三图双预测法
“三图双预测法”是一种解决矿井顶板充水水源、通道和强度三大关键技术问题的顶板涌（突）水预测评价方法。
“三图”是指矿层顶板冒裂安全性分区图、顶板充水含水层富水性分区图和顶板涌（突）水条件综合分区图；“双预测”是指在天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测。
A.1.2 顶板冒裂安全性分区图
顶板冒裂安全性分区图是指矿层回采过程中诱发的顶板导水裂缝带加保护层总高度与矿层至含水层之间覆岩厚度之差图，它是矿层回采过程中顶板突水灾害发生的前提。
顶板导水裂缝带发育总高度受控因素多，具有非常复杂的非线性特征，除了受控于矿层覆岩岩性组合、塑与脆性岩沉积厚度比值和其沉积位置、倾角和构造条件以及原岩地应力分布等自然影响因素外，开采工艺、采高和工作面斜长以及具体的顶板管理方式等人为影响因素也同等重要地控制其发育总高度。
导水裂缝带发育总高度一般可采用经验统计公式和数值模拟计算评价以及现场实测等方法确定。
A.1.3 充水含水层富水性分区图
充水含水层富水性分区图可通过影响控制含水层富水程度的厚度和岩性、地质构造、渗透特性、单位涌水量、钻孔岩芯描述和采取率、冲洗液消耗量、抽（放）水试验和井下涌（突）水形成的地下水流场分析、地下水水化学场和地球物理勘探场分析等资料，根据多源信息复合原理，应用叠加功能编制形成。
A.1.4 顶板涌（突）水条件综合分区图
顶板涌（突）水条件综合分区图是应用GIS的多源信息复合叠加功能，将前述的矿层顶板冒裂安全性分区图与顶板充水含水层富水性分区图复合叠加处理后编制而成。
A.1.5 天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测
天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测是根据研究矿井具体的充水水文地质物理概念模型，建立地下水流系统的三维数值模拟模型，在反演识别基础上，根据回采工作面周期来压步骤，分别预测在天然和人为改造两种不同状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量。
A.2 底板涌（突）水危险性评价的“脆弱性指数法”
A.2.1 根据对矿井充水水文地质条件分析，建立煤层底板突水的水文地质物理概念模型。
A.2.2 确定煤层底板突水主控因素。
A.2.3 采集收集各突水主控因素基础数据，并进行归一化无量纲分析和处理。
A.2.4 应用地理信息系统，建立各主控因素的子专题层图。
A.2.5 应用信息融合理论，采用非线性数学方法（如ANN，证据权重法，Logistic回归法或其它方法），或线性数学方法（如AHP等其它方法），通过模型的反演识别或训练学习，确定出煤层底板突水的各主控因素的“权重”系数，建立煤层底板突水脆弱性的预测预报评价模型。
∑=⨯
=
N
i
i i
I S
VI
1
.................................. (E.1)
式中：
VI——煤层底板突水的脆弱性指数；
i
S——第i个主控因素对底板突水的“贡献”或相对权重；
i
I——第i 个主控因素归一化后的无量纲值。
A.2.6 根据研究区各单元计算的突水脆弱性指数，采用频率直方图的统计分析方法，合理
确定突水脆弱性分区阀值。
A.2.7 提出煤层底板突水脆弱性分区方案。