【正文】 開(kāi)采成為受底板灰?guī)r承壓水威脅煤層開(kāi)采的主要方法， 為底板涌突水研究提出了更高更迫切的要求。 2 頂板水害 文獻(xiàn)論文討論很多，但文獻(xiàn)中涉及的數(shù)據(jù)，現(xiàn)實(shí)中一般很難采集，歷史數(shù)據(jù)更難收集。 突水預(yù)測(cè)的 具體 流程 與實(shí)現(xiàn)， 《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》中提及的方法 還 在調(diào)研中 。 “三圖雙預(yù)測(cè)法”由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)武強(qiáng)教授發(fā)明，于 2020 年申請(qǐng)專利，并于 2020 年 12月 21日，由《水文地質(zhì)規(guī)程》正式認(rèn)定為進(jìn)行頂板水害評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)的有效方法。 三圖雙預(yù)測(cè)法 概念 《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》第七十六條明確指出：“在礦井疏干開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行定性、定量分析，可以應(yīng)用“三圖雙預(yù)測(cè)法”進(jìn)行 頂板水害 分區(qū)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。” 概念 “三圖雙預(yù)測(cè)”法，是中國(guó)礦業(yè)大學(xué) (北京 )武強(qiáng)教授根據(jù)多年的研究理論、經(jīng)驗(yàn)、成果， 在解決制約我國(guó)華北型煤田煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要水患實(shí)踐過(guò)程中，提出 的 煤層頂板水害評(píng)價(jià)的 方 法，是解決煤層頂板充水水源、通道和強(qiáng)度三大問(wèn)題的頂板水害評(píng)價(jià)方法。達(dá)到對(duì)基巖充水含水層富水性綜合分區(qū)評(píng)價(jià)的目的，實(shí)現(xiàn)了對(duì) 采動(dòng)前、后的頂板水量進(jìn)行預(yù)測(cè) [9]。 算法流程 利用 GIS強(qiáng)大的空間信息處理能力，對(duì)各種圖形信息進(jìn)行量化 ； 用 AHP 法對(duì)各因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算出各因素對(duì)總目標(biāo)的影響權(quán)重。 依據(jù)材料 基于礦井基礎(chǔ)資料，特別是鉆孔資料、抽水試驗(yàn)資料，是充分挖掘各種地質(zhì)資料的信息從而疊加出最后成果。 基于 GIS 的 AHP方法的富水性分區(qū) 圖實(shí)現(xiàn) AHP：層次分析法（ Analytic Hierarchy Process，簡(jiǎn)稱 AHP 法） ，是一種定性與定量相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策（評(píng)價(jià)）方法。 實(shí)現(xiàn)步驟 第一步： 由用戶根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)所在煤礦的主要控制因素進(jìn)行分析，在水文災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)上建立“ 煤層直接充水含水層層次分析結(jié)構(gòu)圖 ” 。 煤 層 直 接 充 水 含 水 層 富 水 性 A決 定 因 素 B 1 決 定 因 素 B n決 定 因 素 B 2主控因素C 1主控因素C n主控因素C n + 1主控因素C 2 n主控因素C n n + 1主控因素C n n + nA 層B 層C 層 圖 31 煤層直接充水含水層層次分析結(jié)構(gòu)圖 其中： A 層為模型的目標(biāo)因素，即含水富水性的最終目的； B 層：決定富水性的相關(guān)因素，但其影響方式還需通過(guò)與其相關(guān)的具體因素來(lái)體現(xiàn)，這是解決問(wèn)題的中間環(huán)節(jié)，亦即模型的準(zhǔn)則層 (次 )； C層：各個(gè)具體的主控因素指標(biāo) ，即本模型的決策層 (次 )，通過(guò)對(duì)該層次問(wèn)題的決策，即可最終達(dá)到所要求解的目標(biāo)。 此圖將研究對(duì)象劃分為 3個(gè)層次，在實(shí)際項(xiàng)目中， 用戶 可以根據(jù) 煤礦實(shí)際情況在頁(yè)面文本框中輸入數(shù)據(jù) 建立多層 結(jié)構(gòu) 。 根據(jù) 第一步， 領(lǐng)域?qū)＜一蛘呙旱V專有工作者，根據(jù)本煤礦的實(shí)際情況，如眾多的突水事故中各個(gè)因素所起作用的大小，以及他們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究中的親身體驗(yàn)，依據(jù)自己的認(rèn)識(shí)和觀點(diǎn)，對(duì)影響煤層頂板充水含水層各地質(zhì)因素中每個(gè)因素所起作用的大小進(jìn)行相對(duì)重要性評(píng)價(jià)， 運(yùn)用“ 征集專家評(píng)分”的方法，來(lái)對(duì)影響突水的眾多因素進(jìn)行評(píng)分。 以給出“ B 層”每一因素對(duì)“ A 層”的影響值，如 B1=1， B2=5，， Bn=3 這樣的值；“ C 層”每一因素對(duì)“ B 層”的影響值，如 C1=1， C2=5， ，Cnn+n=3 這樣的值。 軟件算法函數(shù)實(shí)現(xiàn)：具體計(jì)算方法， 我已經(jīng)在 matlab 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了核心部分 ， 現(xiàn)在沒(méi)有時(shí)間做理論能實(shí)現(xiàn)的功能 ： 將 matlab 代碼生成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)， 實(shí)現(xiàn)與 C互調(diào) 。 得出 第 二 步 計(jì)算出的各個(gè)地質(zhì)因素對(duì)富水性的影響權(quán)重后，將這些地質(zhì)因素疊加，依據(jù)煤礦具體分區(qū)的劃分，得出相應(yīng)的充水含水層富水性分區(qū)圖。 存在的問(wèn)題： 圖中各因素的數(shù)據(jù)來(lái) 源還沒(méi)確定，分區(qū)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)找到。 優(yōu)點(diǎn)、 不足與擬解決方案 優(yōu)點(diǎn)： 基于 GIS 的 AHP 方法的富水性 分區(qū)，可以比較準(zhǔn)確 地 反映煤礦的 富水性情況。 擬解決方案： 有專家提供經(jīng)驗(yàn)值時(shí) ，富水性分區(qū)圖采用基于 GIS 的 AHP 法 沒(méi)有專家經(jīng)驗(yàn)值時(shí)， 根據(jù)各鉆孔實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的涌水量數(shù)據(jù)， 按《煤礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》附錄 C中的 C1 中的方法： 按鉆孔單位涌水量（ q）富水性 [注 ]分為以下四級(jí) ： A、 弱富水性： q?m； B、 中等富水性： ?mq≤ L/ s?m； C、 強(qiáng)富水性： L/ s?mq ≤ ?m； D、 極強(qiáng)富水性： q L/ s?m。 頂板冒落安全性分區(qū)圖 依據(jù)《煤 礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》附錄 F 的冒落帶導(dǎo)水裂隙帶最大高度經(jīng)驗(yàn)公式表 煤層傾角 （ 176。 ② 冒落帶、導(dǎo)水裂隙最大高度、對(duì)于緩傾斜和傾斜煤層，系每日從煤層頂面算起的法向高度；對(duì)于急傾斜煤層，系指從開(kāi)采上限算起的垂向高度。 頂板涌（突）水條件綜合分區(qū)圖 頂板涌（突）水雙預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn) 3 底板 突水危險(xiǎn)性 《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》第七十九條明確指出：“有條件的礦井可以采用“脆弱性指數(shù)法”或者“五圖雙系數(shù)法”等方法，對(duì) 底板突水危險(xiǎn)性 進(jìn)行綜合分區(qū)評(píng)價(jià)，可以采用比擬法、解析法和數(shù)值模擬法等方法預(yù)計(jì)最大涌水量。 “五圖雙系數(shù)”法：是一種煤層底板水害評(píng)價(jià)方法。 雙系數(shù)是指 ： 帶壓系數(shù)和突水系數(shù)。據(jù)此繪制 “ 底板保護(hù)層破壞深度等值線圖 ” 。它是阻止承壓水涌入采掘空間的屏障，需查明其厚度及其變化規(guī)律。 第三圖 ： 煤層底板以下含水層的承壓水頭將分別作用在不同標(biāo)高的底板上。 第四圖 ： 把導(dǎo)水破壞深度從底板保護(hù)層厚度中減去，所剩厚度稱之為 “ 有效保護(hù)層 ” 。據(jù)此繪制“ 有效保護(hù)層厚度等值線圖 ” 。 2.“雙系數(shù)”的概念和意義 帶壓系數(shù)： 在研究保護(hù)層時(shí)要同時(shí)進(jìn)行保護(hù)層的阻抗水壓能力的測(cè)試，根據(jù)所 獲參數(shù)計(jì)算保護(hù)層的總體“帶壓系數(shù)”，它是表示每米巖層可以阻抗多大水壓的指標(biāo)，是雙系數(shù)之一。 3.“三級(jí)判別”的概念 “三級(jí)判別” ： 是與雙系數(shù)配合用來(lái)判別突水與否、突水形式和突水量變化的三個(gè)指標(biāo) ： I級(jí)判別 ： 是判別工作面必然發(fā)生直通式突水的指標(biāo) ； II 級(jí)判別 ： 是判別工作而發(fā)生非直通式突水可能性及其突水形式的指標(biāo) ； III 級(jí)判別 ： 是判別己被 n級(jí)判別定為突水的工作面其突水量變化狀況的指標(biāo) 。 系 數(shù) 一帶 壓 系 數(shù)第 五 圖帶 壓 開(kāi) 采 評(píng) 價(jià) 圖第 四 圖有 效 保 護(hù) 層厚 度 等 值 線 圖第 三 圖底 板 以 上 水 頭分 布 等 值 線 圖第 二 圖有 效 保 護(hù) 層厚 度 等 值 線 圖系 數(shù) 二突 水 系 數(shù)I 級(jí) 差 別I I I 級(jí) 差 別I I 級(jí) 差 別第 一 圖保 護(hù) 層 破 壞深 度 等 值 線 圖 圖 11“五圖雙系數(shù)法”流程框圖 第一圖 底板 保護(hù)層破壞深度等值線圖實(shí)現(xiàn)方法 [11] 底板活動(dòng)全貌如圖 32所示。 圖 32 底板活動(dòng)全貌 無(wú)明顯損傷底板破壞深度回歸分析 底板破壞深度：是指底板巖層產(chǎn)生移動(dòng)變形，裂隙率發(fā)生變化以及采動(dòng)裂隙(主要是層向裂隙 )率大于一定數(shù)量的底板巖層厚度． 求解 過(guò)程： 第一步：建立非線性方程， 公式為： LbfbbHbbh ln43210