CN114814981A - 一种断层防水煤柱开采的注浆加固效果评估方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法和系统。该方法包括：采集底板含水层的含水层压力，以将断层防水煤柱注浆加固区域划分为断层防水煤柱注浆区、底板注浆区、断层注浆区；分别对工作面底板、断层进行测试，获取断层防水煤柱注浆加固前的注浆前参数；确定断层防水煤柱开采注浆加固后的注浆后参数；注浆后参数包括：注浆后采集的底板注浆区、断层注浆区的典型地段的多个岩体样本的单轴抗压强度、多个钻孔的岩石质量指标；根据注浆前参数和注浆后参数，计算断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价的无量纲评价指标；根据预先确定的指标加权系数，计算断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值，以对断层防水煤柱开采进行可行性评价。

Description

一种断层防水煤柱开采的注浆加固效果评估方法和系统

技术领域

本申请涉及煤矿安全技术领域，特别涉及一种断层防水煤柱开采的注浆加固效果评估方法和系统。

背景技术

煤矿等资源对经济的发展具有重要作用，但随着煤炭浅部资源的枯竭，深部煤炭受底板奥灰水等含水层的影响，特别是过断层带条件下需要留设防水煤柱，降低了煤炭资源的回收率。

目前，主要是通过注浆加固缩短防水煤柱来提高煤炭采出率，而针对注浆加固效果主要是以半定性半定量的评价为主，所用评价指标为岩样抗压强度或视电阻探测比较，导致注浆加固效果评价不准确、不全面，对于煤矿的安全开采指导意义不强。

因而，亟需提供一种针对上述现有技术不足的技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种断层防水煤柱开采的注浆加固效果评估方法和系统，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供一种断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法，包括：步骤S101、采集底板含水层的含水层压力，以将所述断层防水煤柱注浆加固区域划分为断层防水煤柱注浆区、底板注浆区、断层注浆区；步骤S102、分别对工作面底板、断层进行测试，获取所述断层防水煤柱注浆加固前的注浆前参数；其中，所述注浆前参数包括：所述底板注浆区、所述断层注浆区的单轴抗压强度、岩石质量指标、隔水层厚度、视电阻及其对应的探测面积；步骤S103、确定所述断层防水煤柱开采注浆加固后的注浆后参数；所述注浆后参数包括：注浆后采集的所述底板注浆区、所述断层注浆区的典型地段的多个岩体样本的单轴抗压强度、多个钻孔的岩石质量指标；其中，所述典型地段为所述底板注浆区、所述断层注浆区中注浆钻孔浆液扩散重叠区域；注浆后所述底板注浆区、所述断层注浆区的视电阻及其对应的探测面积；注浆后所述底板注浆区、所述断层注浆区的隔水层厚度；步骤S104、根据所述注浆前参数和所述注浆后参数，计算所述断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价的无量纲评价指标；其中，所述无量纲评价指标包括：岩体强度提高率、岩层完整性固结率、突水系数降低率和视电阻强化率；步骤S105、根据预先确定的指标加权系数，计算所述断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值，以对所述断层防水煤柱开采进行可行性评价；其中，所述指标加权系数包括：所述岩体强度提高率的加权系数、所述岩层完整性固结率的加权系数、所述突水系数降低率的加权系数、所述视电阻强化率的加权系数。

优选的，在步骤S104中，按照公式：

确定所述岩体强度提高率η₁；

其中，i表示所述岩体样本的数量；σ_i表示i个所述岩体样本的单轴抗压轻度的平均值；σ₀表示注浆区域内的岩体在注浆前的单轴抗压强度。

优选的，在步骤S104中，按照公式：

确定所述岩层完整性固结率η₂；

其中，j表示所述钻孔的数量；RQD_j表示注浆后所述典型地段多个所述钻孔的岩石质量指标平均值；RQD₀表示注浆前所述典型地段的岩石质量指标。

优选的，在步骤S104中，按照公式：

按照公式：

确定所述突水系数降低率η₃；

其中，T表示注浆后的突水系数；T₀表示注浆前的突水系数；M表示注浆后的隔水层厚度；M₀表示注浆前的隔水层厚度；P表示含水层水压。

优选的，在步骤S104中，按照公式：

确定所述视电阻强化率η₄；

其中，R、S分别表示注浆后的视电阻以及对应的探测面积；R₀、S₀分别表示注浆前的视电阻以及对应的探测面积。

优选的，在步骤S105中，按照公式：

确定所述断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值η；

其中，k_m表示所述指标加权系数，m＝1～4，且∑k_m＝1；η_m＝{η₁、η₂、η₃、η₄}；η₁、η₂、η₃、η₄分别表示所述岩体强度提高率、所述岩层完整性固结率、所述突水系数降低率和所述视电阻强化率。

优选的，按照公式：

确定所述指标加权系数。

优选的，所述断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值包括：所述底板注浆区加固后的安全开采评价值η_底、所述断层注浆区加固后的安全评价值η_断；分别将所述底板注浆区的安全开采评价值η_底、所述断层注浆区的安全评价值η_断与预设安全开采评价标准η₀进行比较，响应于η_底<η₀，则对所述底板注浆区继续进行注浆加固，直至η_底≥η₀或响应于η_断<η₀，则对所述断层注浆区继续进行注浆加固，直至η_断≥η₀；响应于η_底≥η₀且η_断≥η₀，进行断层防水煤柱开采。

优选的，对含水层与工作面垂直距离最短的区段进行抽水实验，得到含水层与工作面垂直距离最短的区段的含水层水压，以确定所述底板含水层的含水层压力；和/或，基于点荷载试验或单轴压缩试验确定所述单轴抗压强度；和/或，基于瞬变电磁法或平行电阻法确定所述视电阻；和/或，根据所述底板注浆区、所述断层注浆区的注浆管长度和注浆扩散范围确定所述隔水层厚度。

本申请实施例还提供一种断层防水煤柱开采的注浆加固效果评估系统，包括：区域划分单元，配置为采集底板含水层的含水层水压，以将所述断层防水煤柱注浆加固区域划分为断层防水煤柱注浆区、底板注浆区、断层注浆区；注浆前测试单元，配置为分别对工作面底板、断层进行测试，获取所述断层防水煤柱注浆加固前的注浆前参数；其中，所述注浆前参数包括：所述底板注浆区、所述断层注浆区的单轴抗压强度、岩石质量指标、隔水层厚度、视电阻及其对应的探测面积；注浆后测试单元，配置为确定所述断层防水煤柱开采注浆加固后的注浆后参数；所述注浆后参数包括：注浆后采集的所述底板注浆区、所述断层注浆区的典型地段的多个岩体样本的单轴抗压强度、多个钻孔的岩石质量指标；其中，所述典型地段为所述底板注浆区、所述断层注浆区中注浆钻孔浆液扩散重叠区域；注浆后所述底板注浆区、所述断层注浆区的视电阻及其对应的探测面积；注浆后所述底板注浆区、所述断层注浆区的隔水层厚度；指标计算单元，配置为根据所述注浆前参数和所述注浆后参数，计算所述断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价的无量纲评价指标；其中，所述无量纲评价指标包括：岩体强度提高率、岩层完整性固结率、突水系数降低率和视电阻强化率；效果评价单元，配置为根据预先确定的指标加权系数，计算所述断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值，以对所述断层防水煤柱开采进行可行性评价；其中，所述指标加权系数包括：所述岩体强度提高率的加权系数、所述岩层完整性固结率的加权系数、所述突水系数降低率的加权系数、所述视电阻强化率的加权系数。

有益效果：

本申请提供的断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方案，首先，采集底板含水层的含水层压力，将断层防水煤柱注浆加固区域划分为断层防水煤柱注浆区、底板注浆区、断层注浆区；然后，分别对工作面底板、断层进行测试，获取断层防水煤柱注浆加固前的注浆前参数；其中，注浆前参数包括：底板注浆区、断层注浆区的单轴抗压强度、岩石质量指标、隔水层厚度、视电阻及其对应的探测面积；确定断层防水煤柱开采注浆加固后的注浆后参数；注浆后参数包括：注浆后采集的底板注浆区、断层注浆区的典型地段的多个岩体样本的单轴抗压强度、多个钻孔的岩石质量指标；其中，典型地段为底板注浆区、断层注浆区中注浆钻孔浆液扩散重叠区域；注浆后底板注浆区、断层注浆区的视电阻及其对应的探测面积；注浆后底板注浆区、断层注浆区的隔水层厚度；接着，根据注浆前参数和注浆后参数，计算单层防水煤柱开采的注浆加固效果评价的无量纲评价指标；其中，无量纲评价指标包括：岩体强度提高率、岩层完整性固结率、突水系数降低率和视电阻强化率；最后，根据预先确定的指标加权系数，计算断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值，以对断层防水煤柱开采进行可行性评价；其中，指标加权系数包括：岩体强度提高率的加权系数、岩层完整性固结率的加权系数、突水系数降低率的加权系数、视电阻强化率的加权系数。

籍此，通过多因素综合定量评价，兼顾岩体强度、完整性以及注浆区域的广泛性，有效克服了单纯采用岩体抗压强度、视电阻等传统评价方法的缺陷，兼顾底板突水和断层突水两条可能的路径，评价结果更加精确，对缩短断层防水煤柱开采进行指导，有效提高了断层防水煤柱开采的工作效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：

图1为根据本申请的一些实施例提供的一种断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法的流程示意图；

图2为根据本申请的一些实施例提供的一种断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。各个示例通过本申请的解释的方式提供而非限制本申请。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本申请的范围或精神的情况下，可在本申请中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本申请包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

目前，在对断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价中，主要采用采用岩体抗压强度或视电阻进行评价。其中，由于隔水层、突涌水通道主要是通过裂隙进行连通，采用岩体抗压强度进行评价，忽略了岩体完整性；采用视电阻进行评价，无法定量确定隔水层厚度，无法定量反应突水危险性大小。为此，申请人提出了一种多因素综合定量评价方法，兼顾岩体强度、完整性以及注浆区域的广泛性，从底板突水和断层突水两条路径对注浆效果进行评价，可有效指导断层防水煤柱开采，提高断层防水煤柱开采的效果。

如图1所示，该断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法包括：

步骤S101、采集底板含水层的含水层压力，以将断层防水煤柱注浆加固区域划分为断层防水煤柱注浆区、底板注浆区、断层注浆区。

本申请中，选取若干典型地段，对典型地段进行抽水试验，确定含水层压力。具体的，对含水层和工作面垂直距离最短的区段进行抽水试验，得到含水层与工作面垂直距离最短的区段的含水层水压，进而确定底板含水层的含水层压力。在此，采集的底板含水层的含水层压力主要为奥灰水含水层的含水层压力。

根据工作面与断层防水煤柱的留设空间位置关系，将断层防水煤柱注浆加固区域划分为断层防水煤柱注浆区、底板注浆区、断层注浆区。其中，断层防水煤柱注浆区为整个留设的断层防水煤柱；底板注浆区为沿断层带边界至工作面另一端，高度从工作面底板至隔水层顶部的区域；断层注浆区为高度为断层防水煤柱至断层与含水层交界处，宽度为断层带宽度的区域。

步骤S102、分别对工作面底板、断层进行测试，获取断层防水煤柱注浆加固前的注浆前参数。

其中，注浆前参数包括：底板注浆区、断层注浆区的单轴抗压强度、岩石质量指标、隔水层厚度、视电阻及其对应的探测面积。

在本申请中，在注浆加固前，分别对工作面底板、断层进行岩体强度测试，分别得到工作面底板的单轴抗压强度和断层的单轴抗压强度。具体的，基于点荷载试验或单轴压缩试验，分别对工作面底板、断层进行岩体强度测试，对应确定其单轴抗压强度。

在注浆加固前，通过对工作面底板、断层分别进行钻孔取芯完整性测试，对应得到工作面底板、断层的岩石质量指标；在此，岩石质量指标(RQD)中直径大于10厘米的岩芯之和与钻孔总长度的比率。

在注浆加固前，通过对工作面底板、断层分别进行隔水层厚度测试，对应得到工作面底板、断层的隔水层厚度。具体的，根据底板注浆区、断层注浆区的注浆管长度和注浆扩散范围确定对应的隔水层厚度。其中，注浆管长度确定了注浆能够到达的层位，注浆扩散范围确定了隔水层的厚度。

在注浆加固前，通过对工作面底板、断层分别进行岩体电阻率分布测试，对应得到工作面底板、断层的视电阻，岩体电阻率分布测试时的探测面积即为对应的视电阻探测面积。具体的，基于瞬变电磁法或平行电阻法，分别对工作面底板、断层进行岩体电阻率分布测试，对应得到其视电阻。

步骤S103、确定断层防水煤柱开采注浆加固后的注浆后参数。

注浆后参数包括:注浆后采集的底板注浆区、断层注浆区的典型地段的多个岩体样本的单轴抗压强度、多个钻孔的岩石指令指标；其中，典型地段为底板注浆区、断层注浆区中注浆钻孔浆液扩散重叠区域；注浆后底板注浆区、断层注浆区的视电阻及其对应的探测面积；注浆后底板注浆区、断层注浆区的视电阻及其对应的探测面积；注浆后底板注浆区、断层注浆区的隔水层厚度。

本申请中，在注浆加固后，对典型地段进行钻孔取芯，获取注浆加固后的岩体样本，基于点荷载试验或单轴压缩试验确定注浆加固后的岩体样本的单轴抗压强度；基于瞬变电磁法或平行电阻法确定注浆加固后的视电阻。在此，注浆后参数的获取与注浆前参数的获取的步骤相似，在此不再一一赘述。

步骤S104、根据注浆前参数和注浆后参数，计算断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价的无量纲评价指标。

其中，无量纲评价指标包括：岩体强度提高率、岩层完整性固结率、突水系数降低率和视电阻强化率；

在本申请中，按照公式(1)确定岩体岩体强度提高率，公式(1)如下：

其中，η₁表示岩体强度提高率，i表示岩体样本的数量；σ_i表示i个岩体样本的单轴抗压轻度的平均值；σ₀表示注浆区域内的岩体在注浆前的单轴抗压强度。

按照公式(2)确定岩层完整性固结率，公式(2)如下：

其中，η₂表示岩层完整性固结率；j表示钻孔的数量；RQD_j表示注浆后典型地段多个钻孔的岩石质量指标平均值；RQD₀表示注浆前典型地段的岩石质量指标。

按照公式(3)确定突水系数降低率，公式(3)如下：

其中，η₃表示突水系数降低率，T表示注浆后的突水系数；T₀表示注浆前的突水系数；M表示注浆后的隔水层厚度；M₀表示注浆前的隔水层厚度；P表示含水层水压。

本申请中，按照公式(4)注浆前的突水系数T₀和注浆后的突水系数T，公式(4)如下：

本申请中，按照公式(5)确定视电阻强化率，公式(5)如下：

其中，η₄表示视电阻强化率；R、S分别表示注浆后的视电阻以及对应的探测面积；R₀、S₀分别表示注浆前的视电阻以及对应的探测面积。

在此，需要说明的是，在确定底板注浆区的无量纲评价指标时，采用底板注浆区的注浆前参数和注浆后参数，分别按照公式(1)～公式(5)确定底板注浆区的岩体强度提高率、岩层完整性固结率、突水系数降低率和视电阻强化率；确定断层注浆区的无量纲评价指标时，采用断层注浆区的注浆前参数和注浆后参数，分别按照公式(1)～公式(5)确定断层注浆区的岩体强度提高率、岩层完整性固结率、突水系数降低率和视电阻强化率。

步骤S105、根据预先确定的指标加权系数，计算断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值，以对断层防水煤柱开采进行可行性评价。

其中，指标加权系数包括：岩体强度提高率的加权系数、岩层完整性固结率的加权系数、突水系数降低率的加权系数、视电阻强化率的加权系数。

具体的，按照公式(6)确定断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值，公式(6)如下：

其中，η表示断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值，k_m表示指标加权系数，m＝1～4，且∑k_m＝1；η_m＝{η₁、η₂、η₃、η₄}；η₁、η₂、η₃、η₄分别表示岩体强度提高率、岩层完整性固结率、突水系数降低率和视电阻强化率。

也就是说，根据确定底板注浆区的岩体强度提高率η₁、岩层完整性固结率η₂、突水系数降低率η₃和视电阻强化率η₄及其对应的指标加权系数k₁、k₂、k₃、k₄，即可确定底板注浆区的安全开采评价值η_底；根据断层注浆区的岩体强度提高率η₁、岩层完整性固结率η₂、突水系数降低率η₃和视电阻强化率η₄及其对应的指标加权系数k₁、k₂、k₃、k₄，即可确定断层注浆区的安全开采评价值η_断。

在此，按照公式(7)确定指标加权系数，公式(7)如下：

本申请中，当确定了底板注浆区的安全开采评价值η_底、断层注浆区的安全开采评价值η_断后，即可分别通过η_底、η_断对断层防水煤柱的开采进行可行性评价。具体的，分别将底板注浆区的安全开采评价值η_底、断层注浆区的安全评价值η_断与预设安全开采评价标准η₀进行比较，响应于η_底<η₀，则对所述底板注浆区继续进行注浆加固，直至η_底≥η₀或响应于η_断<η₀，则对所述断层注浆区继续进行注浆加固，直至η_断≥η₀；响应于η_底≥η₀且η_断≥η₀，进行断层防水煤柱开采。

籍此，通过多因素综合定量评价，兼顾岩体强度、完整性以及注浆区域的广泛性，有效克服了单纯采用岩体抗压强度、视电阻等传统评价方法的缺陷，兼顾底板突水和断层突水两条可能的路径，评价结果更加精确，对缩短断层防水煤柱开采进行指导，有效提高了断层防水煤柱开采的工作效率。

图2为根据本申请的一些实施例提供的一种断层防水煤柱开采的注浆加固效果评估系统的结构示意图；如图2所示，该断层防水煤柱开采的抓经加固效果评估系统包括：区域划分单元201、注浆前测试单元202、注浆后测试单元203、指标计算单元204和效果评价单元205。

区域划分单元201配置为采集底板含水层的含水层压力，以将断层防水煤柱注浆加固区域划分为断层防水煤柱注浆区、底板注浆区、断层注浆区。

注浆前测试单元202配置为分别对工作面底板、断层进行测试，获取断层防水煤柱注浆加固前的注浆前参数；其中，注浆前参数包括：底板注浆区、断层注浆区的单轴抗压强度、岩石质量指标、隔水层厚度、视电阻及其对应的额探测面积。

注浆后测试单元203配置为确定断层防水煤柱开采注浆加固后的注浆后参数；注浆后参数包括：注浆后采集的底板注浆区、断层注浆组的典型地段的多个岩体样本的单轴抗压强度、多个钻孔的岩石质量指标；其中，典型地段为底板注浆区、断层注浆区中注浆钻孔浆液扩散重叠区域；注浆后底板注浆区、断层注浆区的视电阻及其对应的探测面积。

指标计算单元204配置为根据注浆前参数和注浆后参数，计算断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价的无量纲评价指标；其中，无量纲评价指标包括：岩体强度提高率、岩层完整性固结率、突水系数降低率和视电阻强化率。

效果评价单元205配置为根据预先确定的指标加权系数，计算断层防水煤柱注浆加固区的安全开采评价值，以对断层防水煤柱开采进行可行性评价；其中，指标加权系数包括：岩体强度提高率的加权系数、岩层完整性固结率的加权系数、突水系数降低率的加权系数、视电阻强化率的加权系数。

本申请实施例提供的断层防水煤柱开采的注浆加固效果评估系统能够实现上述任一断层防水煤柱开采的注浆加固效果评估方法的步骤、流程，并达到相同的技术效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法，其特征在于，包括：

步骤S101、采集底板含水层的含水层压力，以将所述断层防水煤柱注浆加固区域划分为断层防水煤柱注浆区、底板注浆区、断层注浆区；

步骤S102、分别对工作面底板、断层进行测试，获取所述断层防水煤柱注浆加固前的注浆前参数；其中，所述注浆前参数包括：所述底板注浆区、所述断层注浆区的单轴抗压强度、岩石质量指标、隔水层厚度、视电阻及其对应的探测面积；

步骤S103、确定所述断层防水煤柱开采注浆加固后的注浆后参数；所述注浆后参数包括：

注浆后采集的所述底板注浆区、所述断层注浆区的典型地段的多个岩体样本的单轴抗压强度、多个钻孔的岩石质量指标；其中，所述典型地段为所述底板注浆区、所述断层注浆区中注浆钻孔浆液扩散重叠区域；

注浆后所述底板注浆区、所述断层注浆区的视电阻及其对应的探测面积；

注浆后所述底板注浆区、所述断层注浆区的隔水层厚度；

步骤S104、根据所述注浆前参数和所述注浆后参数，计算所述断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价的无量纲评价指标；其中，所述无量纲评价指标包括：岩体强度提高率、岩层完整性固结率、突水系数降低率和视电阻强化率；

步骤S105、根据预先确定的指标加权系数，计算所述断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值，以对所述断层防水煤柱开采进行可行性评价；其中，所述指标加权系数包括：所述岩体强度提高率的加权系数、所述岩层完整性固结率的加权系数、所述突水系数降低率的加权系数、所述视电阻强化率的加权系数。

2.根据权利要求1所述的断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法，其特征在于，在步骤S104中，

按照公式：

确定所述岩体强度提高率η₁；

其中，i表示所述岩体样本的数量；σ_i表示i个所述岩体样本的单轴抗压轻度的平均值；σ₀表示注浆区域内的岩体在注浆前的单轴抗压强度。

3.根据权利要求1所述的断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法，其特征在于，在步骤S104中，

按照公式：

确定所述岩层完整性固结率η₂；

其中，j表示所述钻孔的数量；RQD_j表示注浆后所述典型地段多个所述钻孔的岩石质量指标平均值；RQD₀表示注浆前所述典型地段的岩石质量指标。

4.根据权利要求1所述的断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法，其特征在于，在步骤S104中，

按照公式：

确定所述突水系数降低率η₃；

其中，T表示注浆后的突水系数；T₀表示注浆前的突水系数；M表示注浆后的隔水层厚度；M₀表示注浆前的隔水层厚度；P表示含水层水压。

5.根据权利要求1所述的断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法，其特征在于，在步骤S104中，

按照公式：

确定所述视电阻强化率η₄；

其中，R、S分别表示注浆后的视电阻以及对应的探测面积；R₀、S₀分别表示注浆前的视电阻以及对应的探测面积。

6.根据权利要求1所述的断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法，其特征在于，在步骤S105中，

按照公式：

确定所述断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值η；

其中，k_m表示所述指标加权系数，m＝1～4，且∑k_m＝1；η_m＝{η₁、η₂、η₃、η₄}；η₁、η₂、η₃、η₄分别表示所述岩体强度提高率、所述岩层完整性固结率、所述突水系数降低率和所述视电阻强化率。

7.根据权利要求6所述的断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法，其特征在于，

按照公式：

确定所述指标加权系数。

8.根据权利要求6所述的断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法，其特征在于：

所述断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值包括：所述底板注浆区加固后的安全开采评价值η_底、所述断层注浆区加固后的安全评价值η_断；

分别将所述底板注浆区的安全开采评价值η_底、所述断层注浆区的安全评价值η_断与预设安全开采评价标准η₀进行比较，

响应于η_底<η₀，则对所述底板注浆区继续进行注浆加固，直至η_底≥η₀或响应于η_断<η₀，则对所述断层注浆区继续进行注浆加固，直至η_断≥η₀；

响应于η_底≥η₀且η_断≥η₀，进行断层防水煤柱开采。

9.根据权利要求1-8任一所述的断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价方法，其特征在于，还包括：

对含水层与工作面垂直距离最短的区段进行抽水实验，得到含水层与工作面垂直距离最短的区段的含水层水压，以确定所述底板含水层的含水层压力；

和/或，

基于点荷载试验或单轴压缩试验确定所述单轴抗压强度；

和/或，

基于瞬变电磁法或平行电阻法确定所述视电阻；

和/或，

根据所述底板注浆区、所述断层注浆区的注浆管长度和注浆扩散范围确定所述隔水层厚度。

10.一种断层防水煤柱开采的注浆加固效果评估系统，其特征在于，包括：

区域划分单元，配置为采集底板含水层的含水层水压，以将所述断层防水煤柱注浆加固区域划分为断层防水煤柱注浆区、底板注浆区、断层注浆区；

注浆前测试单元，配置为分别对工作面底板、断层进行测试，获取所述断层防水煤柱注浆加固前的注浆前参数；其中，所述注浆前参数包括：所述底板注浆区、所述断层注浆区的单轴抗压强度、岩石质量指标、隔水层厚度、视电阻及其对应的探测面积；

注浆后测试单元，配置为确定所述断层防水煤柱开采注浆加固后的注浆后参数；所述注浆后参数包括：注浆后采集的所述底板注浆区、所述断层注浆区的典型地段的多个岩体样本的单轴抗压强度、多个钻孔的岩石质量指标；其中，所述典型地段为所述底板注浆区、所述断层注浆区中注浆钻孔浆液扩散重叠区域；注浆后所述底板注浆区、所述断层注浆区的视电阻及其对应的探测面积；注浆后所述底板注浆区、所述断层注浆区的隔水层厚度；

指标计算单元，配置为根据所述注浆前参数和所述注浆后参数，计算所述断层防水煤柱开采的注浆加固效果评价的无量纲评价指标；其中，所述无量纲评价指标包括：岩体强度提高率、岩层完整性固结率、突水系数降低率和视电阻强化率；

效果评价单元，配置为根据预先确定的指标加权系数，计算所述断层防水煤柱注浆加固区域的安全开采评价值，以对所述断层防水煤柱开采进行可行性评价；其中，所述指标加权系数包括：所述岩体强度提高率的加权系数、所述岩层完整性固结率的加权系数、所述突水系数降低率的加权系数、所述视电阻强化率的加权系数。

Images