[發(fā)明專利]煤層底板突水評價的新型實用方法-脆弱性指數法

無效

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• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101699451A
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 武強
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學(北京)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發(fā)明涉及一種煤礦山煤層底板突水的評價預測方法，尤其是一種煤層底板突水評價預測的“脆弱性指數”新型實用方法。

背景技術

煤層底板突水是人為采掘工程活動導致煤層圍巖體應力場能量釋放、煤層底板隔水巖體結構破壞、礦井局部充水水文地質條件突變的一種地下巖體失穩(wěn)現(xiàn)象，是一種受控于多因素影響且具有非常復雜形成機理的非線性動力現(xiàn)象。由于現(xiàn)代數學還未能用一個確定性數學方程詳實地描述這種機理復雜且受控因素頗多的非線性動力現(xiàn)象，因而經驗、半經驗或統(tǒng)計等模型是刻畫這種非線性動力現(xiàn)象的主要方法，如1964年焦作礦區(qū)水文地質大會借鑒匈牙利韋格弗倫斯相對系數概念(隔水層厚度與水壓力之比)提出的突水系數評價法，由于該方法物理概念簡單，計算方便，現(xiàn)場易于操作，因而一直是我國煤層底板突水評價的主要方法。但是，該方法僅考慮充水含水層水壓和煤層底板隔水巖段厚度這2個控制底板突水的影響因素，雖經幾次修改完善，但仍未能擺脫僅考慮這2個控制因素且無影響“權重”概念等重大缺陷。顯然，該方法所能考慮的突水控制因素極為有限，未能描述煤層底板突水這種受控于多因素且具有非常復雜機理的非線性動力現(xiàn)象，歪曲了煤層底板十分復雜的突水機理，已不能適應新的采礦方法和新的地質環(huán)境條件下的煤層底板突水評價。

為了解決煤層底板突水預測預報評價難題，本發(fā)明人于2007年曾系統(tǒng)地建立了能夠全面真實反映煤層底板復雜突水機理和演變過程的底板突水的主控指標體系，詳細論述了體系中各突水主控因素在礦井突水過程中的作用方式與特征。但是，這種詳實系統(tǒng)地分析確定控制煤層底板突水的主控因素，正確建立煤層底板突水的物理概念模型，僅僅是完成了解決底板突水預測預報評價難題的第一步。

長期以來，煤炭工業(yè)迫切需要系統(tǒng)地解決煤層底板突水預測預報評價難題，對煤層底板突水做出科學的區(qū)劃和預測預報評價。

經過長期的研究和實踐，本發(fā)明滿足了上述煤炭工業(yè)的需求。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的之一在于，滿足煤炭工業(yè)的需求，提供一種能夠真實描述受控于多因素影響且具有非常復雜形成機理的非線性動力現(xiàn)象的煤層底板突水的數學模型和評價方法，完成系統(tǒng)地解決煤層底板突水預測預報評價難題的第二步。

本發(fā)明進一步的目的在于，滿足煤炭工業(yè)的需求，提供一種在現(xiàn)場工程實際應用中能夠概念清晰明確，計算程序簡單實用，易于現(xiàn)場工程技術人員掌握，操作便利的現(xiàn)代先進的數學模型和評價方法，完成系統(tǒng)地解決煤層底板突水預測預報評價難題的關鍵的第三步。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：煤層底板突水評價的新型實用方法-脆弱性指數法，是可以考慮煤層底板突水眾多主控因素相互復雜作用關系和相對“權重”比例并具有多級分區(qū)特點的一種評價方法，包括以下步驟：

1.基于多源信息融合理論，以GIS為操作平臺，確定煤層底板突水主控因素，經過數據采集、分析和處理，建立各主控因素子專題層圖；

2.應用多源地學數據復合疊加原理，采用現(xiàn)代線性或非線性數學方法，通過模型的反演識別或學習訓練，確定出煤層底板突水的各主控因素對復雜突水過程的“貢獻”或“權重”，建立煤層底板突水預測預報評價模型；

3.根據研究區(qū)各單元計算的突水脆弱性指數頻率直方圖分析，合理確定突水脆弱性分區(qū)閾值，最終對煤層底板突水脆弱性做出科學的區(qū)劃和預測預報評價。

由于采用了上述的“脆弱性指數法”技術方案，本發(fā)明具有的有益效果在于：

1.由于現(xiàn)代科學技術尚未提出一個能夠詳實描述煤層底板這種復雜突水機理和受控因素頗多的非線性動力現(xiàn)象的確定性數學方程與模型，因而應用現(xiàn)代多源信息融合理論，采用具有強大空間數據統(tǒng)計分析處理功能的地理信息系統(tǒng)(GIS)與線性或非線性數學的耦合方法，提出的煤層底板突水評價的脆弱性指數法，較好地解決了煤層底板突水預測預報評價的難題。

2.突破了煤層底板突水評價傳統(tǒng)的突水系數法僅能考慮兩個控制因素且無影響“權重”概念等重大缺陷的束縛，采用GIS與現(xiàn)代非線性數學的耦合方法，真實地刻畫了煤層底板突水這種受控于多因素且具有非常復雜形成機理的非線性動力過程。

附圖說明

附圖1，本發(fā)明煤層底板突水評價的新型實用方法-脆弱性指數法工作流程圖。

具體實施例

下面將結合附圖對本發(fā)明作詳細描述。

本發(fā)明一種煤層底板突水評價的新型實用方法-脆弱性指數法的具體實施技術方案包括以下步驟：

1.建立各主控因素子專題層圖：