[發明專利]煤礦近松散含水層開采上限評價及開采危險性評價方法

有效

• 申請號: 201310303425.5
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103362509A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 隋旺華;楊濱濱;劉佳維
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種煤礦開采的評價方法，特別是一種煤礦近松散含水層開采上限評價及開采危險性評價方法。

背景技術

能源是我國可持續發展需要解決的首要瓶頸問題。煤炭在我國一次能源結構中占據主導地位，目前占全部能耗的68.8%，預計2020年仍將占到60%左右，這種格局在21世紀前半葉不會發生實質性變化。我國大部分煤田的水文地質條件都比較復雜，在其煤層的開采過程中會受到較多種水體的威脅，礦井水防治問題是煤礦安全生產以及科學研究中的技術難題。僅2000年來，全國就發生各類突水事故500余起，造成3200多人喪生，直接經濟損失高達400多億元。根據初步的統計，全國受水害威脅的礦井占重點煤礦的48%，受水害威脅的可采儲量高達250×10⁸t。從近些年的生產開采情況看，受水害威脅的煤炭每年采出量占總儲量的10%。我國僅華東、華北留設的松散層防水煤巖柱就有50億噸之多，能源緊張的緩解，煤炭資源回采率的最大限度提高，成為了當前煤炭行業的迫切任務，因此提高煤礦的開采上限以及對礦井上部開采水平的水體下、建筑物下和鐵路下等“三下”壓煤進行開采，對促進煤炭生產效益，提高煤炭資源回采率，緩解能源緊張有重要意義。

我國從上世紀60年代初就己經開始在中、厚松散層下進行防護煤巖柱留設的試采實踐與理論技術研究，初步形成理論于70年代中期，如“開采濱河地區含水砂層下兩種類型的急傾斜厚煤層試驗總結”、“邢臺煤礦縮小巨厚沖洪積層防水煤柱試驗總結”、“淮河下采煤試驗”、“厚含水沖積層下開采厚煤層縮小防水煤柱的初步認識”等。由于部分老礦區的開采資源日漸減少，到上世紀80年代后期，業內的許多專家學者都十分關注煤礦在中、厚松散含水層下采煤提高開采上限的研究，從而盡可能多的達到解放煤炭儲量的目的。

因此，如何解決近松散含水層煤層提高開采上限定量評價問題，對提高煤炭資源回收率，緩解能源緊張有重要的指導意義和實用價值。

發明內容

本發明的目的在于，滿足中國煤炭工業可持續發展的需求，提供一種煤礦近松散含水層開采上限評價及開采危險性評價方法。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：在煤礦地質水文地質特征的系統分析基礎上，構建煤礦近松散含水層煤層提高開采上限的評價指標體系，包括開采煤層上覆覆巖厚度、松散層底部含水層富水性及其厚度、地質構造、主要隔水層厚度、開采覆巖破壞高度六個主控因素，應用三維GIS對地質數據進行采集、分析，利用ArcGIS的三維分析擴展模塊3D?Analyst對各個因素進行三維空間量化分析，首先創建TIN三角模型，然后轉換為DEM，生成GRID可三維分析計算的數學模型，建立各個主控因素TIN與DEM信息層圖；

所述的GIS是Geographic?Information?System的簡寫，是一種基于熵值-三維地理信息系統方法。

所述的3D?Analyst是ArcGIS軟件3D分析模塊，提供了強大的、先進的三維可視化、三維分析和表面建模工具。

所述的ArcGIS是Esri公司開發的一套完整的GIS平臺產品。

所述的TIN是不規則三角網，由不規則空間取樣點和斷線要素得到的一個對表面的近似表示，包括點和與其相鄰的三角形之間的拓撲關系。

所述的GRID是一種基于GIS平臺的可視化柵格數據。

所述的DEM是一種基于GIS平臺的三維分析數據，數字高程模型，以高程表達地面起伏形態的數字集合。

近松散含水層開采上限評價的三維GIS方法，包括以下步驟：

1、在煤礦地質水文地質特征的系統分析基礎上，結合現有采礦條件，構建煤礦近松散含水層煤層提高開采上限的評價指標體系，包括開采煤層上覆覆巖厚度、松散層底部含水層富水性及其厚度、地質構造、主要隔水層厚度、開采覆巖破壞高度六個主控因素；

2、采用現場或室內試驗對各個主控因素進行測試預測，以三維GIS為操作平臺，對地質數據進行采集、分析，并采用非線性數學分析對地質構造進行量化分析；

3、基于多源地學信息融合理論，應用三維GIS對數據進行轉換處理，利用ArcGIS的三維分析擴展模塊3D?Analyst對各個因素進行三維空間量化分析，首先創建TIN三角模型，然后轉換為DEM，生成GRID可三維分析計算的數學模型，建立各個主控因素TIN與DEM信息層圖；