摘要
煤层顶底板突水不仅给煤炭开采造成了极大威胁，严重时更会造成巨大的经济利益损失以及人员伤亡。所以，评价顶底板突水危险性、预测矿井涌水量，对于预防矿井水害、提前采取预防措施具有十分重要的现实意义。 本文以刘庄煤矿为对象，通过对地质与水文地质资料系统分析，采用基于AHP与GIS脆弱性指数方法对矿井11-2煤、1煤顶板和1煤底板突水危险性进行综合评价，同时，利用解析法和人工神经网络法对刘庄矿井的涌水量的预测进行了全面的分析，得到的结论与认识如下: (1)分析研究区域地质构造基本特征，通过分析地下水流场的补、径、排条件以及矿井充水条件，确定了煤层突水主要（构造复杂程度、含水层富水性，及隔水层性能）控制因素。 (2)根据对顶板突水机理的研究，选取顶板导水裂隙带高度、断层强度规模、构造交叉点和尖灭点、含水层厚度、隔水层厚度、脆塑比等8个主控因素，对矿井11_2煤和1煤顶板进行突水危险程度预测，并生成单因素专题图进行全区分析。 (3)根据对底板突水机理的研究，选取断层强度规模、构造交叉点和尖灭点、含水层水压、等效隔水层厚度、脆塑比等7个主控因素，对矿井1煤底板灰岩进行突水危险程度预测，并生成单因素专题图进行全区分析。 (4)运用层次分析法对影响煤层顶底板评价各个主控指标相对于研究目的重要性并进行量化赋予权值，其中顶板因素的权重按照次序分别为0.176、0.126、0.126、0.147、0.132、0.115、0.095、0.083;底板因素权重按照次序别为0.176、0.130、0.122、0.143、0.110、0.152、0.168;运用基于Arcgis的脆弱性指数法将各因素的专题图与其对应的权重值进行加权叠加分析，利用自然间数分段法将研究区内脆弱性指数按照大小分为安全区、相对安全区、过渡区、相对危险区、危险区等五个区。 (5)采取解析法和RBF的神经网络对刘庄矿井涌水量进行分析预测。运用大井法分别对刘庄煤矿一水平、二水平、二水平以浅的煤系砂岩水和底板灰岩水进行涌水量预测;运用SPSS软件建立RBF神经网络预测模型，得出从2006年至2019年矿井涌水量分别为104m3/h、119m3/h、128m3/h、127m3/h、205m3/h、206m3/h、251m3/h、249m3/h、251m3/h、257m3/h、261m3/h、261m3/h、268m3/h、268m3/h,并对模型的精度进行检验，得出模型平均对误差为6.35％，可为矿井中长期的矿井涌水量提供参考。
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