上饶县某煤矿导水裂缝带高度预测研究

江西煤炭科技　２０１３年第４期　ＮＯ．４　２０１３　ＪＩＡＮＧＸＩ　ＣＯＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　上饶县某煤矿导水裂缝带高度预测研究　华伟嫔　，肖秋福　（１．江西省煤田地质勘察研究院，江西南昌３３０００１；２．赣州市水文局，江西赣州３４１０００）　摘要：为了对上饶县某煤矿１２０２工作面导水裂缝带高度进行预测研究，本文运用“三下”采煤规程中推荐的公式和ＢＰ　神经网络预测方法分别进行了计算，两种方法相互印证，使结果更加准确可靠。　关键词：导水裂缝带；ＢＰ神经网络；上饶县某煤矿　中圈分类号：ＴＤ８２３．８３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—２５７２（２０１３）０４－－０１３９—０３　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｈｅｉｇｈｔ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｆｌｏｗｉｎｇ　Ｆｒａｃｔｕｒｅｄ　Ｚｏｎｅ　Ｈｕａ　Ｗｅｉｐｉｎ　，Ｘｉａｏ　Ｑｉｕｆｕ。　（１．Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｏａｌｆｉｅｌｄ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｕｒｖｅｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ，Ｊｉａｎｇｘｉ　３３０００１；　２．Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｇａｎｚｈｏｕ　Ｃｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｇａｎｚｈｏｕ　３４１０００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｈｅｉｇｈｔ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｆｌｏｗｉｎｇ　ｆｒａｃｔｕｒｅｄ　ｚｏｎｅ　ａｔ　１　２０２　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｏｆ　ｆｌ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｃｏｌｌｉｅｒｙ　ｉｎ　Ｓｈａｎｇｒａｏ　Ｃｏｕｎｔｙ。ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒｓ　ｐｒｏｐｏｓｅ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｉｎ“ｔｈｒｅｅ　ｕｎｄｅｒｓ”ｒａｉｎ—　ｉｎｇ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ＢＰ　ｎｅｕｒａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｗｉｔｈ　ｍｏｒｅ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄ：ｗａｔｅｒ　ｆｌｏｗｉｎｇ　ｆｒａｃｔｕｒｅｄ　ｚｏｎｅ；ＢＰ　ｎｅｕｒａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ；　。　上饶县某煤矿是证照齐全的合法矿井，其生产规模为　６０　ｋｔ／ａ。矿井采用斜井多水平开拓方式，采用斜切爆破采　煤法，顶板采用全部垮落式管理，矿山的采动将使顶板破　坏，产生的裂隙极易沟通上部含水层，使得顶板涌水，产生　突水事故。导水裂隙带高度的预测，对煤矿防治水工作有　重要作用。　（１）Ｂ８煤层：煤层厚度０．７０～１．９５　ｍ，平均厚度０．８５　ｍ，倾角２Ｏ。～２３。。　（２）Ｂ９煤层：位于Ｂ８煤层之上７．００￣６８．０　ｍ，煤层厚　度０．８５～１．６５　ｍ，平均厚度１．０３　ｍ，倾角２Ｏ。～２３。。　（３）Ｂ　。煤层：位于Ｂ９煤层之上１２．８～５６．２　ｍ，煤层厚　度０．７Ｏ～１．３５　ｍ，平均厚度０．７５　ｍ，倾角２Ｏ。～２３。。　１．３含水层　对煤层顶板突水有影响的含水层有：　（１）第四系孔隙含水层：属弱含水层，离煤层较远，对　矿床充水影响很小。　１　地质背景　１．１地层　矿区内出露地层自老至新有：二叠系下统栖霞组　（Ｐ　ｑ）、二叠系下统茅口组（Ｐ。ｍ）、二叠系下统湖塘组彭家　段（Ｐ。ｈｐ）、二叠系上统上饶组下段童家段（Ｐ。ｓｈｔ）、上饶组　上段雾霖山段（Ｐ２　ｓｈｗ），二叠系上统大隆组（Ｐ２ｄ１），三叠系　下统大冶组（Ｔ　ｄｙ）及第四系（Ｑ）。　１．２可采煤层　（２）风化裂隙含水层：属弱含水层，对矿床充水影响很　小，其富水性随季节变化。　（３）灰岩岩溶裂隙含水层：主要有分布于矿区北部的　大冶组地层及分布于矿区南部的茅口组和栖霞组，其中大　矿井可采煤层有三层，均为二叠系上统上饶组童家段　（Ｐ　ｓｈｔ）地层，分别是Ｂ８、Ｂ９、Ｂ　。煤层。　冶组泥灰岩含水层在大气降水和上部含水层的补给下，富　水性较强，一旦沟通矿井巷道，将产生严重的突水事故。　・　】３９　・　２　导水裂隙带高度　本矿开采历史悠久，有大量的积水和采空区，且本矿　开采标高较浅，对导水裂隙带高度的预测，可有效地指导　防水煤岩柱的留设，避免突水的发生，笔者采用两种方法　对导水裂隙带高度进行预测。　Ｍ　１—２一Ｍ１＋Ｍ２（ｍ），　式中：Ｍ　为上层煤开采厚度，ｍ；Ｍ　为下层煤开采厚度，　ｍ；ｈ　一。为上、下煤之间的法线距离，ｍ；ｙｚ为下层煤的冒高　与采厚之比。　（３）保护层高度计算公式：　Ｈ　ｂ一　３　ｎ　２．１按照规程计算导水裂隙带高度　煤层开采引起的覆岩移动变形对含水层的影响主要　（ｍ），　防水煤柱高度计算公式：　Ｈ。ｈ—Ｈｌｉ＋Ｈｂ４－Ｈｋ（ｍ），　受垮落带、导水裂隙带高度的控制。根据《建筑物、水体、　铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规程》推荐的公式对　式中：Ｈ　为保护层高度，ｍ；Ｍ为煤层开采厚度，ｍ；ｎ为分　层层数；Ｈｓｈ为防水煤柱高度，ｍ；Ｈ。。为裂隙带高度，ｍ；Ｈ　垮落带高度、导水裂隙带高度、保护层高度及防水煤柱高　度进行计算预测。　为基岩风化带深度，本矿区的基岩风化带厚度约为８～ｌ０　ｍ　ｏ　该矿井主要可采煤层的顶板岩性均为中硬，煤层倾角　ｑ≤５５。。　（４）预测结果　（１）垮落带高度计算公式：　Ｈ　＝　＋２．２（ｍ），　通过上述垮落带与煤层间的垂距比较，除Ｂ８号煤层　外，其它两煤层间的最小垂距大于回采下层煤的垮落带高　度，各煤层的导水裂隙带高度按照原来的单一煤层计算。　Ｂ８号煤层可采厚度０．７～１．９５　ｍ，平均０．８５　ｍ，垮落　带高度５．３４～９．１２　ｍ，大于与其上部Ｂ９号煤层间距７．ｏ０　式中：Ｈ　为垮落带高度，ｍ；Ｍ为煤层开采厚度，ｍ。　（２）导水裂隙带高度计算公式：　公式①：Ｈ　一　＋５．６（ｍ）’　～６８．００　ｍ。因此，　号煤层导水裂隙带最大高度应采用　公式②：Ｈｌ　－－２０　ｖ／ＸＺ－Ｍ＋１０（ｍ），　式中：Ｍ为煤层开采厚度，ｍ。　综合开采厚度计算公式为：　Ｍ　：Ｍ。＋（Ｍ　一！　）（ｍ），　上、下煤层的综合开采厚度计算，取其中标高最高者为两　煤层的导水裂隙带最大高度，累计厚度为１．５５～３．６　ｍ，经　计算其导水裂隙带高度为３４．９０￣４７．９５　ｍ。　经计算，区内垮落带和导水裂隙带高度、保护层厚度、　防水煤岩柱高度预测结果见表１。　当上、下两煤层之间的距离很小时，则综合开采厚度　为累计厚度，综合开采厚度计算公式为：　表１　垮落带、导水裂隙带、保护层、防水煤柱预测结果　从表１可看出，Ｂ。。煤层、Ｂ９煤层及Ｂ８煤层全部开采　后导水裂隙带高度范围平均分别为２１．２３～２７．３２　ｍ、２５．　２３～３Ｏ．３０　ｍ、３４．０５￣３７．４２　ｍ。　运用对ＢＰ神经网络预测方法，优选顶板导水裂隙带　高度预测指标，建立ＢＰ神经网络计算模型，利用已有观测　资料进行训练和测试，预测样本指标见表２。　２．２　ＢＰ神经网络预测导水裂隙带高度　１４０・　・