CN105354365B - 间接充水含水层突水危险性综合评价方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种间接充水含水层突水危险性综合评价方法及系统，属于矿业开采领域，方法包括：从井田的所有地质钻孔柱状图的相关信息中提取与每个钻孔相关的开孔坐标、煤层的煤层厚度和煤层底板标高、以及在煤层上方的间接充水含水层的含水层底板标高等关键信息，利用所提取的关键信息针对每个钻孔计算突水危险性指数和含水层的富水性指数，利用所述每个钻孔的开孔坐标以及相对应的突水危险性指数和富水性指数分别绘制突水危险性等值线图和富水性等值线图，然后利用井田的采掘工程平面图以及所绘制的突水危险性等值线图和富水性等值线图三者来评价所述井田的待开采工作面的突水危险性。

Description

间接充水含水层突水危险性综合评价方法及系统

技术领域

本发明涉及矿业开采领域，具体而言，涉及一种间接充水含水层突水危险性综合评价方法及系统。

背景技术

我国煤田多为隐伏型煤田，煤系地层与上覆岩层之间呈角度不整合接触，当煤层上方有间接充水含水层存在时容易在煤层隐伏露头附近发生突水事故。煤层开采后是否会引起上部含水层发生突水，取决于导水裂缝带是否波及到上部含水层，根据国家煤炭工业局《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》还应当预留防水安全煤岩柱保护层厚度，即可以通过使导水裂缝带高度与防水安全煤岩柱保护层厚度相加来获得防水安全煤岩柱高度。

防止煤层开采后引起上部含水层发生突水的传统做法是，人工绘制一系列地质剖面图，在每张剖面图上找到煤层顶板至含水层底板的距离恰好等于防水安全煤岩柱高度的点，然后将所找到一系列的点连成线得到防水煤柱线，防水煤柱线与煤层隐伏露头线之间的块段即为防水煤柱。上述传统做法的缺陷在于，必须有已知的钻孔资料才能绘制地质剖面线，由此限制地质剖面图的数量，导致保护煤柱线的可靠性较差；此外，当煤层与上覆含水层之间的隔水层的厚度变化较大时，突水危险区可能为一个或数个区块，这是不能通过仅一条线段来圈定的。由此可以看出，现有技术中对突水危险性的评价较不准确。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种间接充水含水层突水危险性综合评价方法及系统，以改善现有技术中对间接充水含水层的突水危险性的评价较不准确的问题。

一方面，本发明第一实施例提供了一种间接充水含水层突水危险性综合评价方法，应用于井田，所述方法包括：获取所述井田的所有地质钻孔柱状图的相关信息；从所述相关信息中提取与每个钻孔相关的开孔坐标、煤层的煤层厚度和煤层底板标高、以及在所述煤层上方的间接充水含水层的含水层底板标高；针对所述每个钻孔，利用所述煤层厚度确定煤层采高，利用所述煤层采高确定防水安全煤岩柱高度，利用所述煤层采高、所述煤层底板标高和所述含水层底板标高计算采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离，以及利用所述防水安全煤岩柱高度和所述第一距离计算突水危险性指数；利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的突水危险性指数绘制突水危险性等值线图；针对所述每个钻孔，计算所述含水层的富水性指数；利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的富水性指数绘制富水性等值线图；利用所述突水危险性等值线图、所述富水性等值线图以及所述井田的采掘工程平面图三者来评价所述井田的待开采工作面的突水危险性。

另一方面，本发明第二实施例提供了一种间接充水含水层突水危险性综合评价系统，包括：获取模块，用于获取井田的所有地质钻孔柱状图的相关信息；提取模块，用于从所述相关信息中提取与每个钻孔相关的开孔坐标、煤层的煤层厚度和煤层底板标高、以及在所述煤层上方的间接充水含水层的含水层底板标高；第一处理模块，用于针对所述每个钻孔，利用所述煤层厚度确定煤层采高，利用所述煤层采高、所述煤层底板标高和所述含水层底板标高计算采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离，以及利用所述防水安全煤岩柱高度和所述第一距离计算突水危险性指数；第一绘制模块，用于利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的突水危险性指数绘制突水危险性等值线图；第二处理模块，用于针对所述每个钻孔，计算所述含水层的富水性指数；第二绘制模块，用于利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的富水性指数绘制富水性等值线图；评价模块，用于利用所述突水危险性等值线图、所述富水性等值线图以及所述井田的采掘工程平面图三者来评价所述井田的待开采工作面的突水危险性。

在本发明各实施例提供的间接充水含水层突水危险性综合评价方法及系统中，通过从井田的所有地质钻孔柱状图的相关信息中提取与每个钻孔相关的开孔坐标、煤层的煤层厚度和煤层底板标高、以及在煤层上方的间接充水含水层的含水层底板标高等关键信息，利用所提取的关键信息针对每个钻孔计算突水危险性指数和含水层的富水性指数，利用所述每个钻孔的开孔坐标以及相对应的突水危险性指数和富水性指数分别绘制突水危险性等值线图和富水性等值线图，然后利用井田的采掘工程平面图以及所绘制的突水危险性等值线图和富水性等值线图三者来评价突水所述井田的待开采工作面的突水危险性。根据本发明提供的方案，可以通过利用井田地质勘探时的物理测井资料来获得与井田相关的突水危险性等值线图和富水性等值线图即将突水危险性和富水性分别量化，再结合井田的采掘工程平面图即可以分析获得井田的各个待开采工作面在开采时是否会发生突水事故。由于这样的评价方法针对整个井田工作区既考虑到突水危险性又考虑到富水性，所以可以显著增加间接充水含水层突水危险性评价的准确度。

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明第一实施例提供的间接充水含水层突水危险性综合评价方法的流程图；

图2示出了突水危险性等值线图的一种示意图；

图3示出了富水性等值线图的一种示意图；

图4示出了本发明第二实施例提供的间接充水含水层突水危险性综合评价系统的示意性结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

鉴于现有技术中对间接充水含水层的突水危险性的评价较不准确的问题，本发明人构思出一种间接充水含水层突水危险性综合评价方法及系统。在本发明各实施例提供的间接充水含水层突水危险性综合评价方法及系统中，通过从井田的所有地质钻孔柱状图的相关信息中提取与每个钻孔相关的开孔坐标、煤层的煤层厚度和煤层底板标高、以及在煤层上方的间接充水含水层的含水层底板标高等关键信息，利用所提取的关键信息针对每个钻孔计算突水危险性指数和含水层的富水性指数，利用所述每个钻孔的开孔坐标以及相对应的突水危险性指数和富水性指数分别绘制突水危险性等值线图和富水性等值线图，然后利用井田的采掘工程平面图以及所绘制的突水危险性等值线图和富水性等值线图三者来评价所述井田的待开采工作面的突水危险性。根据本发明提供的方案，可以通过利用井田地质勘探时的物理测井资料来获得与井田相关的突水危险性等值线图和富水性等值线图即将突水危险性和富水性分别量化，再结合井田的采掘工程平面图即可以分析获得井田的各个待开采工作面在开采时是否会发生突水事故。由于这样的评价方法针对整个井田工作区既考虑到突水危险性又考虑到富水性，所以可以显著增加间接充水含水层突水危险性评价的准确度。

第一实施例

图1示出了本发明第一实施例提供的间接充水含水层突水危险性综合评价方法的流程图。请参阅图1，本发明第一实施例提供的间接充水含水层突水危险性综合评价方法可以包括步骤S11至步骤S17。

在步骤S11中，获取所述井田的所有地质钻孔柱状图的相关信息。

根据井田地质勘探时的物理测井资料，可以获取井田内所有钻孔的钻孔柱状图的相关信息，包括各个地层的名称、岩性、层厚、标志层、层间距、钻孔标高、开孔坐标、含水层底板埋深、煤层底板埋深等信息。需要注意的是，地层信息应以物理测井资料为准，不宜采用人工编录资料。于一种具体实施方式中，所获取的相关信息可以统计到excel表格中以得到基础数据表。

在步骤S12中，从所述相关信息中提取与每个钻孔相关的开孔坐标、煤层的煤层厚度和煤层底板标高、以及在所述煤层上方的间接充水含水层的含水层底板标高。

在获取井田的所有地质钻孔柱状图的相关信息之后，可以从所获取的相关信息中提取出与每个钻孔相关的开孔坐标、煤层的煤层厚度和煤层底板标高、以及在所述煤层上方的间接充水含水层的含水层底板标高，以便于计算与每个钻孔相关的突水危险性指数。类似地，所提取出的信息也可以统计到excel表格中以便于后续计算。

在步骤S13中，针对所述每个钻孔，利用所述煤层厚度确定煤层采高，利用所述煤层采高确定防水安全煤岩柱高度，利用所述煤层采高、所述煤层底板标高和所述含水层底板标高计算采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离，以及利用所述防水安全煤岩柱高度和所述第一距离计算突水危险性指数。

于一种具体实施方式中，所述利用所述煤层厚度确定煤层采高，可以包括：确定综采支架的最小采高和最大采高，并将所述煤层厚度与所述最小采高和所述最大采高相比较；当所述煤层厚度小于或等于所述最小采高时，设定所述最小采高作为所述煤层采高；当所述煤层厚度大于或等于所述最大采高时，设定所述最大采高作为所述煤层采高；以及当所述煤层厚度介于所述最小采高与所述最大采高之间时，设定所述煤层厚度作为所述煤层采高。例如，在某矿实际装备的综采支架可以实现的最小采高为2.5m、最大采高为3.8m的情况下，当煤层厚度小于或等于2.5m时，煤层采高按2.5m计算，当煤层厚度大于或等于3.8m时，煤层采高按3.8m计算，当煤层厚度介于2.5m与3.8m之间时，可以将煤层厚度设定为煤层采高。

于一种具体实施方式中，所述利用所述煤层采高确定防水安全煤岩柱高度，可以包括：利用所述煤层采高确定导水裂缝带高度；将所述煤层采高乘以预设倍数获得防水安全煤岩柱保护层厚度；将所述导水裂缝带高度与所述防水安全煤岩柱保护层厚度相加获得防水安全煤岩柱高度。具体地，关于利用所述煤层采高确定导水裂缝带高度，可以根据国家煤炭工业局《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》附表6-2，结合各矿实际情况选择导水裂缝带高度的计算公式。于本发明的具体实施方式中，可以选择公式H_Li＝100*H/(1.6*H+3.6)±5.6计算导水裂缝带高度H_Li，其中H表示所述煤层采高。此外，在防水安全煤岩柱保护层厚度的计算中，可以根据国家煤炭工业局《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》附表6-4选取防水安全煤岩柱保护层厚度计算公式，也就是说，可以结合各矿实际情况选择与煤层采高相乘的预设倍数以得到相应的防水安全煤岩柱保护层厚度。之后，将所计算的导水裂缝带高度与防水安全煤岩柱保护层厚度相加即可获得防水安全煤岩柱高度。

于一种具体实施方式中，所述利用所述煤层采高、所述煤层底板标高和所述含水层底板标高计算采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离，可以包括：将所述含水层底板标高减去所述煤层底板标高和所述煤层采高获得采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离。之所以采用此计算方式来计算采空区的顶板至含水层的底板的第一距离的原因在于：煤层采高与煤层厚度经常不相等，并且通常情况下采煤机沿煤层底板割煤，因此不能直接计算煤层的顶板至含水层的底板之间的距离。

于一种具体实施方式中，所述利用所述防水安全煤岩柱高度和所述第一距离计算突水危险性指数，可以包括：利用公式计算突水危险性指数T_zh，其中H_g表示所述第一距离，H_fs表示所述防水安全煤岩柱高度。突水危险性指数为正数时表明开采对应钻孔相关的煤层不具有引起上部含水层发生突水事故的风险，突水危险性指数为负值时表明开采对应钻孔相关的煤层具有引起上部含水层发生突水事故的风险，并且为负值的突水危险性指数的绝对值越大，则表明发生突水事故的可能性越高。

需要注意的是，上述数据的计算和统计均可以在excel表格中进行，然而还可以借助于其他工具来实现上述数据的计算和统计，本发明具体实施方式并不以此为限。在通过例如excel表格计算突水危险性指数的同时，还可以在判断得出第一距离小于防水安全煤岩柱高度时输出提示信息例如“不安全”，而在判断得出第一距离大于防水安全煤岩柱高度时输出提示信息例如“安全”。

在步骤S14中，利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的突水危险性指数绘制突水危险性等值线图。

于一种具体实施方式中，可以通过surfer软件、利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的突水危险性指数绘制突水危险性等值线图，然而其他合适的地质绘图软件如MAPGIS等也可以用于绘制这样的突水危险性等值线图，本发明具体实施方式并不以此为限。例如，在通过surfer软件绘制突水危险性等值线图时，可以在确定好绘图边界之后，将每个钻孔的开孔坐标和相对应的突水危险性指数导入surfer软件进行网格化，之后利用经网格化的数据绘制突水危险性等值线图，其中可以在绘图过程中设置填充等值线顏色、等值线平滑度、等级、线条、标注、色标、影线、比例、背景等，以使图形更加直观。图2中示出了一种示意性突水危险性等值线图。需要注意的是，图2中示出的突水危险性等值线图仅出于便于理解本发明的目的，其并不构成对本发明的限制，不同的井田可以得到不同的突水危险性等值线图。

在步骤S15中，针对所述每个钻孔，计算所述含水层的富水性指数。

进一步地，将含水层细分为脆性岩层和塑性岩层两大类。脆性岩层可以包括砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩等，塑性岩层可以包括粉砂岩层、泥岩层、煤层等。脆性岩层受力后容易产生大量面状网络化裂隙，从而形成储存水的空间，使得脆性岩层成为含水层。然而塑性岩层不具备脆性岩层的上述特点，其为隔水层。此外，脆性的砾岩、砂岩等岩层的天然孔隙率远远大于塑性岩层的孔隙率，孔隙率越大，则富水性强。因此从含水层所包含的脆性岩层和塑性岩层来分析含水层的富水性。

于一种具体实施方式中，从所述相关信息中提取的信息还包括所述含水层包含的各个脆性岩层和塑性岩层的底板标高和厚度，所述计算所述含水层的富水性指数，可以包括：根据所述含水层包含的各个脆性岩层和塑性岩层的底板标高和厚度，统计从所述含水层的底板起向上预设高度内的脆性岩层的总厚度；判断所述含水层处于所述预设高度处的岩层的上方相邻岩层是否为塑性岩层，如果是，则通过公式计算所述含水层的富水性指数F_ZH，其中Mc表示所统计的从所述含水层的底板起向上预设高度内的脆性岩层的总厚度，M表示所述预设高度。所述预设高度可以根据具体情况设定，其通常不大于防水安全煤岩柱高度的值。例如，针对我国西北内蒙古鄂尔多斯盆地贮存的侏罗系直罗组地层，其通常为砂岩裂隙型含水层并且与下伏的煤系地层呈角度不整合接触(该直罗组地层总厚度平均为175m，岩性为粗砂岩、中砂岩、细砂岩、砂质泥岩、泥岩等组成，水体包含在各类砂岩中，砂质泥岩、泥岩等为隔水层，含水层与隔水层重复交替出现，因此与突水有关的层段仅限于直罗组下部层段)，可以将所述预设高度设定为60m。计算获得的富水性指数的值越高，表明富水性越强。

进一步地，当判断得出所述含水层处于所述预设高度处的岩层的上方相邻岩层为脆性岩层时，可以通过公式计算所述含水层的富水性指数，其中d表示所述含水层处于所述预设高度处的岩层的上方相邻脆性岩层的厚度。计算获得的富水性指数的值越高，表明富水性越强。

在步骤S16中，利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的富水性指数绘制富水性等值线图。

于一种具体实施方式中，可以通过surfer软件、利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的富水性指数绘制富水性等值线图，然而其他合适的地质绘图软件如MAPGIS等也可以用于绘制这样的富水性等值线图，本发明具体实施方式并不以此为限。通过surfer软件绘制富水性等值线图的过程类似于上述绘制突水危险性等值线图的过程，在此不进行详述。图3中示出了一种示意性富水性等值线图(该图的左上角带有色标，色标旁标有富水性指数，其中富水性指数越高，颜色越深，表明富水性越强)。需要注意的是，图3中示出的富水性等值线图仅出于便于理解本发明的目的，其并不构成对本发明的限制，不同的井田可以得到不同的富水性等值线图。

在步骤S17中，利用所述突水危险性等值线图、所述富水性等值线图以及所述井田的采掘工程平面图三者来评价所述井田的待开采工作面的突水危险性。

于一种具体实施方式中，所述利用所述突水危险性等值线图、所述富水性等值线图以及所述井田的采掘工程平面图三者来评价所述井田的待开采工作面的突水危险性，可以包括：将所述突水危险性等值线图、所述富水性等值线图以及所述井田的采掘工程平面图三者叠合；判断所述井田的每个待开采工作面是否与突水危险区和强富水区二者相对应，所述突水危险区为所述突水危险性等值线图中所述突水危险性指数为负值的区域，所述强富水区为所述富水性等值线图中所述富水性指数大于第一预设阈值的区域；如果是，则确定在所述待开采工作面进行开采具有发生突水事故的必然性。

具体地，针对突水危险性等值线图，可以设定突水危险性指数为负值的区域为突水危险区(如图2中颜色最深的区域)。针对富水性等值线图，可以将富水性指数大于第一预设阈值的区域设定为强富水区(如图3中颜色最深的区域)，将富水性指数小于第二预设阈值的区域设定为弱富水区(如图3中颜色最浅的区域)，以及将富水性指数介于第一预设阈值与第二预设阈值之间的区域设定为中等富水区，其中第一预设阈值大于第二预设阈值。第一预设阈值和第二预设阈值的具体数值可以根据具体情况来设定，并且针对富水性等值线图还可以对富水区进行进一步划分，本发明具体实施方式并不以此为限。

将所述突水危险性等值线图、所述富水性等值线图以及所述井田的采掘工程平面图三者叠合，如果待开采工作面不与突水危险区相对应即对应于非突水危险区，则说明在该待开采工作面进行开采不会发生突水事故，是安全的。如果待开采工作面与突水危险区相对应(该待开采工作面位于突水危险区内或部分位于突水危险区内)，则说明对该待开采工作面进行开采具有突水危险性，但实际上不一定会发生突水事故，需结合富水性等值线图进行进一步分析。如果与突水危险区相对应的待开采工作面处于中等或弱富水区，则说明可以安全地在该待开采工作面进行回采(不会发生突水事故或涌水量很小)，但为了确保安全，应当在进行回采前应设计探放水钻孔以提前探放顶板水。如果与突水危险区相对应的待开采工作面同时与强富水区相对应，则说明在该待开采工作面进行开采工作必然发生突水事故。也就是说，如果待开采工作面仅与突水危险区和强富水区中的一者相对应(包括待开采工作面对应于突水危险区和中等或弱富水区二者的情况和待开采工作面对应于强富水区和非突水危险区二者的情况)，则在对该待开采工作面进行实际开采时不会发生突水事故，仅在待开采工作面与突水危险区和强富水区二者相对应时，在对该待开采工作面进行实际开采时才会发生突水事故。

在上述实施例中，富水性等值线图适用于各类含水层，富水性等值线图仅适用于砂岩裂隙型含水层。此外，在本发明实施例提供的方法中，是通过对原有地质资料进行深入研究达到评价目的，并不需要投入新的费用。

在本发明第一实施例提供的间接充水含水层突水危险性综合评价方法中，通过从井田的所有地质钻孔柱状图的相关信息中提取与每个钻孔相关的开孔坐标、煤层的煤层厚度和煤层底板标高、以及在煤层上方的间接充水含水层的含水层底板标高等关键信息，利用所提取的关键信息针对每个钻孔计算突水危险性指数和含水层的富水性指数，利用所述每个钻孔的开孔坐标以及相对应的突水危险性指数和富水性指数分别绘制突水危险性等值线图和富水性等值线图，然后利用井田的采掘工程平面图以及所绘制的突水危险性等值线图和富水性等值线图三者来评价所述井田的待开采工作面的突水危险性。根据本发明提供的方案，可以通过利用井田地质勘探时的物理测井资料来获得与井田相关的突水危险性等值线图和富水性等值线图即将突水危险性和富水性分别量化，再结合井田的采掘工程平面图即可以分析获得井田的各个待开采工作面在开采时是否会发生突水事故。由于这样的评价方法针对整个井田工作区既考虑到突水危险性又考虑到富水性，所以可以显著增加间接充水含水层突水危险性评价的准确度。

第二实施例

图4示出了本发明第二实施例提供的间接充水含水层突水危险性综合评价系统的示意性结构图。请参阅图4，本发明第二实施例提供的间接充水含水层突水危险性综合评价系统200可以包括获取模块210、提取模块220、第一处理模块230、第一绘制模块240、第二处理模块250、第二绘制模块260以及评价模块270。

获取模块210用于获取井田的所有地质钻孔柱状图的相关信息。

获取模块210可以根据井田地质勘探时的物理测井资料，获取井田内所有钻孔的钻孔柱状图的相关信息，包括各个地层的名称、岩性、层厚、标志层、层间距、钻孔标高、开孔坐标、含水层底板埋深、煤层底板埋深等信息。需要注意的是，地层信息应以物理测井资料为准，不宜采用人工编录资料。

提取模块220用于从所述相关信息中提取与每个钻孔相关的开孔坐标、煤层的煤层厚度和煤层底板标高、以及在所述煤层上方的间接充水含水层的含水层底板标高。

在获取模块210获取井田的所有地质钻孔柱状图的相关信息之后，提取模块220可以从获取模块210所获取的相关信息中提取出与每个钻孔相关的开孔坐标、煤层的煤层厚度和煤层底板标高、以及在所述煤层上方的间接充水含水层的含水层底板标高。

第一处理模块230用于针对所述每个钻孔，利用所述煤层厚度确定煤层采高，利用所述煤层采高、所述煤层底板标高和所述含水层底板标高计算采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离，以及利用所述防水安全煤岩柱高度和所述第一距离计算突水危险性指数。

于一种具体实施方式中，关于利用所述煤层厚度确定煤层采高，第一处理模块230可以：确定综采支架的最小采高和最大采高，并将所述煤层厚度与所述最小采高和所述最大采高相比较；当所述煤层厚度小于或等于所述最小采高时，设定所述最小采高作为所述煤层采高；当所述煤层厚度大于或等于所述最大采高时，设定所述最大采高作为所述煤层采高；以及当所述煤层厚度介于所述最小采高与所述最大采高之间时，设定所述煤层厚度作为所述煤层采高。

于一种具体实施方式中，关于利用所述煤层采高确定防水安全煤岩柱高度，第一处理模块230可以：利用所述煤层采高确定导水裂缝带高度；将所述煤层采高乘以预设倍数获得防水安全煤岩柱保护层厚度；将所述导水裂缝带高度与所述防水安全煤岩柱保护层厚度相加获得防水安全煤岩柱高度。具体地，关于所述利用所述煤层采高确定导水裂缝带高度，可以根据国家煤炭工业局《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》附表6-2，结合各矿实际情况选择导水裂缝带高度的计算公式。于本发明的具体实施方式中，可以选择公式H_Li＝100*H/(1.6*H+3.6)±5.6计算导水裂缝带高度H_Li，其中H表示所述煤层采高。此外，在防水安全煤岩柱保护层厚度的计算中，可以根据国家煤炭工业局《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》附表6-4选取防水安全煤岩柱保护层厚度计算公式，也就是说，可以结合各矿实际情况选择与煤层采高相乘的预设倍数以得到相应的防水安全煤岩柱保护层厚度。之后，将所计算的导水裂缝带高度与防水安全煤岩柱保护层厚度相加即可获得防水安全煤岩柱高度。

于一种具体实施方式中，关于利用所述煤层采高、所述煤层底板标高和所述含水层底板标高计算采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离，第一处理模块230可以将所述含水层底板标高减去所述煤层底板标高和所述煤层采高获得采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离。

于一种具体实施方式中，关于利用所述防水安全煤岩柱高度和所述第一距离计算突水危险性指数，第一处理模块230可以利用公式计算突水危险性指数T_zh，其中H_g表示所述第一距离，H_fs表示所述防水安全煤岩柱高度。突水危险性指数为正数时表明开采对应钻孔相关的煤层不具有引起上部含水层发生突水事故的风险，突水危险性指数为负值时表明开采对应钻孔相关的煤层具有引起上部含水层发生突水事故的风险，并且为负值的突水危险性指数的绝对值越大，则表明发生突水事故的可能性越高。

第一绘制模块240用于利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的突水危险性指数绘制突水危险性等值线图。

于一种具体实施方式中，第一绘制模块240可以通过surfer软件、利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的突水危险性指数绘制突水危险性等值线图，然而其他合适的地质绘图软件如MAPGIS等也可以用于绘制这样的突水危险性等值线图，本发明具体实施方式并不以此为限。

第二处理模块250用于针对所述每个钻孔，计算所述含水层的富水性指数。

于一种具体实施方式中，第二处理模块250可以根据所述含水层包含的各个脆性岩层和塑性岩层的底板标高和厚度，统计从所述含水层的底板起向上预设高度内的脆性岩层的总厚度；判断所述含水层处于所述预设高度处的岩层的上方相邻岩层是否为塑性岩层，如果是，则通过公式计算所述含水层的富水性指数F_ZH，其中Mc表示所统计的从所述含水层的底板起向上预设高度内的脆性岩层的总厚度，M表示所述预设高度。所述预设高度可以根据具体情况设定，其通常不大于防水安全煤岩柱高度的值。

进一步地，当判断得出所述含水层处于所述预设高度处的岩层的上方相邻岩层为脆性岩层时，第二处理模块250可以通过公式计算所述含水层的富水性指数F_ZH，其中d表示所述含水层处于所述预设高度处的岩层的上方相邻脆性岩层的厚度。计算获得的富水性指数的值越高，表明富水性越强。

第二绘制模块260用于利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的富水性指数绘制富水性等值线图。

于一种具体实施方式中，第二绘制模块260可以通过surfer软件、利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的富水性指数绘制富水性等值线图，然而其他合适的地质绘图软件如MAPGIS等也可以用于绘制这样的富水性等值线图，本发明具体实施方式并不以此为限。

评价模块270用于利用所述突水危险性等值线图、所述富水性等值线图以及所述井田的采掘工程平面图三者来评价所述井田的待开采工作面的突水危险性。

于一种具体实施方式中，评价模块270可以：将所述突水危险性等值线图、所述富水性等值线图以及所述井田的采掘工程平面图三者叠合；判断所述井田的每个待开采工作面是否与突水危险区和强富水区二者相对应，所述突水危险区为所述突水危险性等值线图中所述突水危险性指数为负值的区域，所述强富水区为所述富水性等值线图中所述富水性指数大于第一预设阈值的区域；如果是，则确定在所述待开采工作面进行开采具有发生突水事故的必然性。

以上各模块可以是由软件代码实现，此外，以上各模块同样可以由硬件例如集成电路芯片实现。

本实施例对间接充水含水层突水危险性综合评价系统200的各功能模块实现各自功能的具体过程，请参见以上方法实施例中描述的具体内容，此处不再赘述。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种间接充水含水层突水危险性综合评价方法，应用于井田，其特征在于，所述方法包括：

获取所述井田的所有地质钻孔柱状图的相关信息；

从所述相关信息中提取与每个钻孔相关的开孔坐标、煤层的煤层厚度和煤层底板标高、以及在所述煤层上方的间接充水含水层的含水层底板标高；

针对所述每个钻孔，利用所述煤层厚度确定煤层采高，利用所述煤层采高确定防水安全煤岩柱高度，利用所述煤层采高、所述煤层底板标高和所述含水层底板标高计算采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离，以及利用所述防水安全煤岩柱高度和所述第一距离计算突水危险性指数；

利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的突水危险性指数绘制突水危险性等值线图；

针对所述每个钻孔，计算所述含水层的富水性指数；

利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的富水性指数绘制富水性等值线图；

利用所述突水危险性等值线图、所述富水性等值线图以及所述井田的采掘工程平面图三者来评价所述井田的待开采工作面的突水危险性，

其中，所述利用所述防水安全煤岩柱高度和所述第一距离计算突水危险性指数，包括：利用公式计算突水危险性指数T_zh，其中H_g表示所述第一距离，H_fs表示所述防水安全煤岩柱高度，

所述利用所述煤层采高、所述煤层底板标高和所述含水层底板标高计算采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离，包括：将所述含水层底板标高减去所述煤层底板标高和所述煤层采高获得采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离，

从所述相关信息中提取的信息还包括所述含水层包含的各个脆性岩层和塑性岩层的底板标高和厚度，所述计算所述含水层的富水性指数包括：根据所述含水层包含的各个脆性岩层和塑性岩层的底板标高和厚度，统计从所述含水层的底板起向上预设高度内的脆性岩层的总厚度；判断所述含水层处于所述预设高度处的岩层的上方相邻岩层是否为塑性岩层，如果是，则通过公式计算所述含水层的富水性指数F_ZH，其中Mc表示所统计的从所述含水层的底板起向上预设高度内的脆性岩层的总厚度，M表示所述预设高度，

当判断得出所述含水层处于所述预设高度处的岩层的上方相邻岩层为脆性岩层时，所述方法还包括：通过公式计算所述含水层的富水性指数F_ZH，其中d表示所述含水层处于所述预设高度处的岩层的上方相邻脆性岩层的厚度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述煤层厚度确定煤层采高，包括：

确定综采支架的最小采高和最大采高，并将所述煤层厚度与所述最小采高和所述最大采高相比较；

当所述煤层厚度小于或等于所述最小采高时，设定所述最小采高作为所述煤层采高；

当所述煤层厚度大于或等于所述最大采高时，设定所述最大采高作为所述煤层采高；

当所述煤层厚度介于所述最小采高与所述最大采高之间时，设定所述煤层厚度作为所述煤层采高。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述煤层采高确定防水安全煤岩柱高度，包括：

利用所述煤层采高确定导水裂缝带高度；

将所述煤层采高乘以预设倍数获得防水安全煤岩柱保护层厚度；

将所述导水裂缝带高度与所述防水安全煤岩柱保护层厚度相加获得防水安全煤岩柱高度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述煤层采高确定导水裂缝带高度，包括：

根据公式H_Li＝100*H/(1.6*H+3.6)±5.6计算导水裂缝带高度H_Li，其中H表示所述煤层采高。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述突水危险性等值线图、所述富水性等值线图以及所述井田的采掘工程平面图三者来评价所述井田的待开采工作面的突水危险性，包括：

将所述突水危险性等值线图、所述富水性等值线图以及所述井田的采掘工程平面图三者叠合；

判断所述井田的每个待开采工作面是否与突水危险区和强富水区二者相对应，所述突水危险区为所述突水危险性等值线图中所述突水危险性指数为负值的区域，所述强富水区为所述富水性等值线图中所述富水性指数大于第一预设阈值的区域；

如果是，则确定在所述待开采工作面进行开采具有发生突水事故的必然性。

6.一种间接充水含水层突水危险性综合评价系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取井田的所有地质钻孔柱状图的相关信息；

提取模块，用于从所述相关信息中提取与每个钻孔相关的开孔坐标、煤层的煤层厚度和煤层底板标高、以及在所述煤层上方的间接充水含水层的含水层底板标高；

第一处理模块，用于针对所述每个钻孔，利用所述煤层厚度确定煤层采高，利用所述煤层采高、所述煤层底板标高和所述含水层底板标高计算采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离，以及利用防水安全煤岩柱高度和所述第一距离计算突水危险性指数；

第一绘制模块，用于利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的突水危险性指数绘制突水危险性等值线图；

第二处理模块，用于针对所述每个钻孔，计算所述含水层的富水性指数；

第二绘制模块，用于利用所述每个钻孔的开孔坐标和相对应的富水性指数绘制富水性等值线图；

评价模块，用于利用所述突水危险性等值线图、所述富水性等值线图以及所述井田的采掘工程平面图三者来评价所述井田的待开采工作面的突水危险性，

其中，所述利用所述防水安全煤岩柱高度和所述第一距离计算突水危险性指数，包括：利用公式计算突水危险性指数T_zh，其中H_g表示所述第一距离，H_fs表示所述防水安全煤岩柱高度，

所述第一处理模块将所述含水层底板标高减去所述煤层底板标高和所述煤层采高获得采空区的顶界至所述含水层的底板的第一距离，

从所述相关信息中提取的信息还包括所述含水层包含的各个脆性岩层和塑性岩层的底板标高和厚度，所述计算所述含水层的富水性指数包括：根据所述含水层包含的各个脆性岩层和塑性岩层的底板标高和厚度，统计从所述含水层的底板起向上预设高度内的脆性岩层的总厚度；判断所述含水层处于所述预设高度处的岩层的上方相邻岩层是否为塑性岩层，如果是，则通过公式计算所述含水层的富水性指数F_ZH，其中Mc表示所统计的从所述含水层的底板起向上预设高度内的脆性岩层的总厚度，M表示所述预设高度，

当判断得出所述含水层处于所述预设高度处的岩层的上方相邻岩层为脆性岩层时，通过公式计算所述含水层的富水性指数F_ZH，其中d表示所述含水层处于所述预设高度处的岩层的上方相邻脆性岩层的厚度。