摘要
随着浅部煤炭资源的持续消耗，深层开采是下步发展趋势。本文以平顶山煤田东部三个相邻矿井—十三矿、首山一矿、八矿为研究矿井，以其主采煤层—己组煤底板隔水岩层本身的有效厚度、抗压与渗透性能、岩性组合与阻水性能等为研究对象。通过实地踏勘和现场资料的收集，研究己煤底板隔水岩层各项主控指标数据，分析空间分布变化特征。再基于分形维数、层次分析法、灰色关联分析法，耦合综合权重与模糊可变集理论，构建了己煤底板岩层隔水能力定量判别的层次结构数学模型。针对十三矿、首山一矿、八矿己煤底板岩层隔水能力作出了定量判别及空间分区。取得以下研究成果： （1）确定了己煤底板岩层隔水能力的六项主控指标：岩层有效隔水厚度、断层复杂程度、总体抗压强度、岩芯采取率、塑脆性岩厚比、等效隔水系数。以AHP、灰色关联分析法分别确定指标的主、客观权重，二者耦合识别综合权重，可见岩层有效隔水厚度、断层复杂度、抗压及阻水性能最为关键。 （2）利用偏光显微镜与XRD衍射仪分析隔水层岩样的微观结构特征及矿物组分，且分析矿区所取己煤底板隔水岩层岩芯的物理力学性质。由于十三矿取得岩芯较充足且资料较齐全，本文特在分析其工程地质及水文地质资料的基础上，运用FLAC3D软件对十三矿己煤开采的底板扰动破坏进行了数值模拟，分析了围岩变形破坏特征，确定了底板扰动破坏深度为18.1m。与矿区监测的破坏深度结果一致，表明此次模拟过程合理、结论可靠。且综合各因素运用经验公式计算得首一、八矿的底板破坏深度。 （3）基于分形理论确定了十三矿、首一、八矿的断层分维值，且进行矿区断层复杂度空间分区，结果显示：十三矿断层复杂及较复杂区域占10.06%，矿井中部断层展布复杂。首山一矿断层复杂及较复杂区占24.50%，矿井北部和中南部断层展布复杂。八矿断层复杂及较复杂区占34.22%，矿井东北部断层展布复杂。 （4）研究底板隔水岩层六项主控指标数据，分析空间分布变化特征。再运用Surfer软件Kriging原理分别绘制三个矿井底板岩层隔水能力各主控指标的等值线图，为实际生产提供参考。耦合综合权重与模糊可变集理论分别对三个矿底板岩层隔水能力进行定量判别及空间分区，结果表明：十三矿己煤底板岩层隔水能力强及较强区域占34.63%，弱及较弱区占5.08%，矿井西南部岩层隔水能力相对薄弱；首山一矿己煤底板岩层隔水能力强及较强区域占32.31%，弱及较弱区占28.99%，amp;nbsp;矿井西北和东南部岩层隔水能力相对薄弱；八矿己煤底板岩层隔水能力强及较强区域占18.52%，弱及较弱区占32.51%，矿井中部和东南部岩层隔水能力相对薄弱。
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