矿井突水因素的AHP分析与防治技术研究PPT课件.ppt

矿井突水因素的AHP分析与防治技术研究南华大学环境保护与安全工程学院班级 建安071姓名 刘畅学号 20074670154 全文大纲 2 研究主线 3 矿井突水研究概述 老空水水害 地表水水害 孔隙水水害 裂隙水水害 岩溶水水害 4 矿井突水研究概述 5 矿井突水研究概述 通过对矿井突水的研究 可以确定下列因素都有可能导致矿井突水事故的发生 导致矿井突水 地质构造 水文地质条件 隔水层厚度 开采空间大小 6 层次分析法简介 层次分析法是美国运筹学家Saaty教授于20世纪80年代提出的一种实用的多方案或多目标的决策方法 其主要特征是 合理地将定性与定量决策结合起来 按照思维 心理的规律把决策过程层次化 数量化 该方法自1982年被介绍到我国以来 以其定性与定量相结合处理各种决策因素的特点 以及系统灵活简洁的优点 迅速地在我国社会经济各个领域内 如能源系统分析 城市规划 经济管理 科研评价等 得到了广泛的重视和应用 7 层次分析法简介 层次分析法的基本原理及主要思想层次分析法 AHP 的基本原理是 根据人的思维规律 面对复杂的选择问题 将问题分解成各个组成因素 再将这些因素按支配关系分组形成递阶层次结构 通过两两比较的方式确定层次中诸多因素的相对重要性 然后综合决策者的判断 确定决策方案相对重要性的总的排序 从而做出选择和判断 这一思维过程的关键是层次的划分 权重的确定和排序的并合规则 主要思想是 通过分析复杂系统的有关要素及其相互关系 简化为有序的递阶层次结构 使这些要素归并为不同的层次 形成一个多层次的分析结构模型 最终把系统分析归结为最低层 供决策的方案 措施等 相对于最高层 总目标 的相对重要性权值的确定问题 8 CompanyLogo 衍生层次分析法 改进层次分析法区间层次分析法模糊层次分析法改进模糊层次分析法灰色层次分析法 层次分析法 AHP 建模1 建立评价系统的递阶层次结构 2 构造两两比较判断矩阵 正互反矩阵 3 针对某一个标准 计算各备选元素的权重 关于判断矩阵权重计算的方法有两种 1 几何平均法 根法 2 规范列平均法 和法 4 一致性检验 在安全以及其他领域的应用 在矿井突水的可能性和危险性评价中 确定矿井突水各个影响因素的权值是一个十分重要的问题 利用层次分析法 简称AHP法 构建矿井突水诸影响因素的层次模型 将决策者的经验判断予以量化 并确定了矿井突水诸影响因素的权值 将结构复杂的定性问题转化为定量问题 为客观定量地评价矿井突水的可能性和危险性提供了依据 9 构造矿井突水层次模型 10 矿井突水层次评价模型 11 矿井突水层次评价模型 对总目标A准则层各准则构造判断矩阵 见表1 求解最大特征值 max及相对应的特征向量W 并进行一致性检验 表1判断矩阵A C 层次单排序及其一致性检验 有W 0 75 0 25 max 2 CI 0 CR 0 对于各准则 构造方案层各方案的判断矩阵 求出优先权重向量Pj j 1 2 9 并进行一致性检验 12 矿井突水层次评价模型 对于C1准则 判断矩阵及其求解结果见表2 表2判断矩阵C1 P 层次单排序及其一致性检验 max 9 1977 CI 0 0247 RI 1 46 CR 0 0169 0 10 不一致程度在容许范围内 13 CompanyLogo 矿井突水层次评价模型 表3判断矩阵C2 P 层次单排序及其一致性检验 max 3 0385 CJ 0 0192 RI 0 52 CR 0 037 0 10 不一致程度在容许范围内 对于C2准则 判断矩阵及其求解结果见表3 14 CompanyLogo 矿井突水层次评价模型 表4层次总排序 层次总排序及其一致性检验 CI 0 0233 RI 1 225 CR 0 019 0 10 所以层次总排序的结果具有满意的一致性 15 CompanyLogo 层次总排序结果可以看出 对矿井突水风险影响程度最大的是断层导水性和含水层及老窿富水性 其次是裂隙带高度与含水层至开采层间距比 此外强水源补给 排水不足 水泵失修 探水工作不到位 采矿方法等也有重要影响 但总的来说导致矿井突水事故发生的最主要因素为不良的地质构造和复杂的水文地质条件 这些不利因素的客观存在是无法人为控制的 但是 可以对一些不利因素进行改善 矿井突水因素分析结果 人 物 管理 环境 矿井突水影响因素重要程度分析 16 矿井突水因素 结合矿井突水因素AHP分析结果 总结出一些矿井突水因素和其影响原因 17 CompanyLogo 矿井突水防治 矿井突水预测 18 矿井突水征兆 工作面气温降低 出现雾气或硫化氢气味 有时可闻到水的 嘶嘶 声 矿层变潮湿 松软 出现滴水 淋水现象 矿压增大 发生冒顶片帮及底鼓 工作面底板产生裂隙 并逐渐增大 顶板发生溃水 溃砂 19 矿井突水防治技术 20 矿井突水的防治技术 21 矿井突水的防治技术 断层导水性突水防治措施断层突水必须具备3个条件 一是丰富的地下水 二是突水动力源 三是突水通道 而这些条件的形成与否取决于水文地质因素和采动力学因素的作用程度 因此 可以从水文地质和力学因素两个方面来讨论防治突水措施 对于含水层水害的防治措施含水层水害一般发生在顶底板透水事故中较多 对于顶板突水 首先是疏干含水层中的水 采取合理的办法或抽水 或放水 尽量将上覆岩层的水疏于 此外要依据设计规程 选择合理尺寸的安全防水煤柱或岩柱 对于地板突水 情况比较复杂 主要受到地质条件的影响 要根据现场实际情况 采取正确的防治措施 22 矿井突水的防治技术 对于采空区积水水害的防治措施我国许多矿井上部煤层中都有自然冒落废弃的采空区 由于历史原因 在矿井周围也存在着许多小煤窑 这些采空区和小煤窑中都存在着积水 相互贯通而形成更大的采空区水 这些积水的存在给矿井的生产安全构成很大威胁 对于采空区积水 首先要进行探水 主要是探清楚采空区的积水量和影响范围 以及作业面与积水采空区的层位关系 然后进行疏导排水 主要的方法有两种 地面抽积水和并下排水 如果积水采空区距离地表相对较浅 则采用地表打钻孔进行抽排积水 这种方法抽水比较困难 成本相对较高 而且地面打钻等工作容易影响井下生产作业 井下排水可以充分利用已有的废弃巷道 钻孔等 或者选择合适的位置 在积水采空区下部打钻孔 利用层位高差将水排出去 相对于地面打钻排水成本较低 也是井下普遍使用的疏排采空区积水的方法 23 矿井突水的防治技术 对地表水害的防治措施地面防水是指在地表修筑各种防排水工程 防止或减少大气降水和地表水渗入矿井 根据矿区不同的地形 地貌及气候 应从下列几方面采取相应的措施 1 合理选择井筒位置在选择井筒位置时应保证井口及其他地面设施不致被地表水淹没 因此井口及其他建筑物基础的标高均应高于历年最高洪水位 受地形限制时可采取修筑防水堤坝或改变水流方向等措施 2 修建排水沟修建排水沟在一些山区 降水常以地表水或潜水的形式流入矿区 淹没井口或工业广场 或者沿煤层 地表塌陷裂缝 含水层露头带渗入井下 从而使矿井涌水量增多 此时可在井田外缘或漏水区段上游垂直水流方向修筑排水沟 拦截山洪或浅部地下水 将水排至影响范围之外 3 填堵通道堵塞通道对矿区地表由采矿活动所引起的裂缝 塌陷坑 洞穴等漏水地带 用黏土 水泥或混凝土将其堵塞夯实 对于较大的塌陷坑和裂缝 通常下部充以碎石 上部覆盖黏土夯实并稍I岛出地表 以防水流渗入 24 矿井突水的防治技术 4 河流改道河流改道若矿区内有河流流入矿区附近或矿区内 并严重影响矿井安全生产时 可在河流进入矿区的上游地段选择合适地点修筑拦水坝 将原河道截断 用人工河道将河水引出矿区范围 若地形不允许改道 而河道本身又很弯曲时 可在矿区或井田范围内采取去弯取直的方法 缩短河道流经矿区的长度 减少向井下渗透的水量 在山区开挖河道比较困难时 可以开挖平硐将水引走 5 铺整河底铺设人工河床遇到流经矿区的河流 渠道不能改道时 可在河床漏水地段利用黏土 片石 水泥等材料铺砌不透水的人工河床 或局部填塞裂缝 以制止或减少河水渗漏 6 排除积水7 加强雨季前的防讯工作 25 矿井突水的防治技术 截水截水是利用水闸墙 水闸门和防水煤 岩 柱等物体 临时或永久地截住涌水 将采掘区与水源隔离 使某一地点突水不致危及其它地区 减轻水灾危害的重要措施 防水煤 岩 柱厚度 最小垂直距离BR 20m防水墙 地点 承压 材料 墙厚 水闸墙是用不透水材料构成的永久性构筑物 用于隔绝有透水危险的区域 水闸门 防水闸门一般设置于井下运输巷内 正常生产时防水闸门敞开着 当突然发生水患时 闸门关闭将水阻挡于闸门之外 26 矿井突水的防治技术 加强职工防治水培训教育加强对员工的培训 教育 提高其防治水安全意识 安全技术素质 如强化突水征兆的识别教育 是对抗 不明地下水体 最后一道最有效的防线 即 让一线工人达到应知应会 熟练掌握突水征兆 具有防突意识 注意观察 识别 发现突水预兆及时果断采取措施 贯彻落实 三大规程 杜绝 三违 现象发生 始终执行 预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采 防治水原则 切实消除人的不安全行为和物的不安全状态 实现矿井的本质安全化 科学地指导矿井安全生产 27 矿井突水的防治技术 依靠科技进步 强化技术管理随着煤矿开采深度的不断加大 赋存于岩层中的水的压力也不断升高 这样矿井发生突水或透水的几率也日益增大 这就要求必须依据国家的有关规定 如 煤矿安全规程 矿井水文地质规程 及 煤矿防治水条例 等 结合本矿的实际情况 制定防水害措施 随着科学技术的进步 传统的地质工作方法已不能满足现代化矿井安全生产的需要 为了有效的防治水窖 必须应用先进的技术设备 如直流电探测技术 超声波探测仪 端利波探测仪等 这样可以更加准确地探明矿井的水文地质条件 为采取正确的防治措施提供理论依据 28 结论与展望 5 1总结我国经济的高速发展离不开能源和矿产资源的强有力支撑 而地下开采是我国获得多种能源资源与矿产资源的重要途径 矿井突水问题一直是矿井生产所面临的一大难题 关系到矿井生产安全和矿工的生命安全 而矿山在生产和建设过程中 常常会受到水害的威胁 一旦出现水灾 直接危害职工的生命和国家财产的安全 随着开采深度 强度 规模的增加和扩大 矿井突水问题日益严重 尤其是近几年 矿井突水事故频繁发生 给人民生命财产造成重大损失 严重影响和制约着矿山的发展 因此 通过运用现有的方法和技术找出矿井突水的因素 并根据突水因素提出具体的防治技术的研究具有相当重要的意义和实际价值 并对指导矿山企业安全生产具有重要的现实意义 由于影响矿井突水的因素是多方面的 而且各个因素对矿井突水的影响程度又不相同 不同矿井或地段的突水因素也可能存在差异 这些因素相互关联 相互制约 若完全用定量的方法来分析和求解存在许多困难 要想一次性对所有影响因素做出判断也是不可能的 而层次分析法作为一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法 很好的解决了这个问题 29 结论与展望 本文是通过应用层次分析法综合评价矿井突水的影响因素 并构建基于层次分析法 AHP 的矿井突水影响因素的层次模型 确定了矿井突水不同影响因素的权值 从而将结构复杂的定性问题转化定量问题 为客观定量评价矿井突水风险提供了依据 并结合其它指标的判断 可以为矿山企业考核和正确评价矿井的安全性提供一种较为有效的方法 5 2展望我国是一个矿产资源较丰富的国家 在开采的过程中遇到矿井灾害不仅浪费了矿产资源 同时 灾害对矿工的人身安全的威胁也愈加严重 而水害是矿井主要灾害之一 虽然影响矿井突水有很多因素 而且各个因素对矿井突水的影响程度又不相同 而随着矿井突水预测方法的不断发展和改进 层次分析法和模糊数学的结合与渗流耦合力学理论的发展是突水预测发展趋势 利用断裂力学理论 岩体水力学理论进一步研究底板突水机理 反