[發明專利]煤礦底板突水通道的多級尺度地質建模分析方法

有效

• 申請號: 201310585450.7
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103700141B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 王占剛
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,王剛

1.一種煤礦底板突水通道的多級尺度地質建模分析方法，所述分析方法包括：

1）獲得原始地質數據；

2）通過多級尺度數據分析對原始地質數據進行處理，形成三維多級尺度地質模型建模數據庫，所述多級尺度數據分析為“地層-巖性-裂隙”尺度分析，其中所述“地層-巖性-裂隙”尺度分別對應為一級尺度、二級尺度和三級尺度；

3）使用所述三維多級尺度地質模型建模數據庫中的數據進行一級尺度基礎地質框架模型建模，其中，一級尺度為基礎地質框架尺度，構建以“組”為單位的地層系統和主要巖性標志層，同時構建影響區域穩定性的區域斷裂和大延伸的結構面；

4）使用所述三維多級尺度地質模型建模數據庫中的數據，并且以所述一級尺度基礎地質框架模型的建模結果為約束條件，進行二級尺度巖體精細地質模型建模，其中，二級尺度對應煤礦生產工程尺度，構建富水巖層與小斷層和隱伏構造；

5）使用所述三維多級尺度地質模型建模數據庫中的數據，并且以所述二級尺度巖體精細地質模型的建模結果為約束條件，進行三級尺度巖體裂隙網絡模型建模，其中，三級尺度為裂隙網絡模型尺度，構建巖體的裂隙網絡；

6）基于步驟3）～步驟5）中的建模結果搜索巖體中最小抗剪力的路徑，即潛在的煤層底板突水通道；

7）基于步驟3）～步驟5）中的建模結果建立三維多級尺度地質屬性模型；

8）將潛在的煤層底板突水通道與三維多級尺度地質屬性模型的數值分析結果進行結合分析，從而綜合評價煤層底板突水的風險性。

2.根據權利要求1所述的煤礦底板突水通道的多級尺度地質建模分析方法，其中，所述方法進一步包括，9）根據礦井實際地質數據不斷動態地修正所述一級尺度基礎地質框架模型、二級尺度巖體精細地質模型和三級尺度巖體裂隙網絡模型，重新進行突水風險評價。

3.根據權利要求1所述的煤礦底板突水通道的多級尺度地質建模分析方法，其中，所述步驟2）包括由原始地質數據經過數據整理分類形成三維建模源數據，再經過多級尺度數據分析所述三維建模源數據形成三維多級尺度地質模型建模數據庫。

4.根據權利要求1所述的煤礦底板突水通道的多級尺度地質建模分析方法，其中，在步驟3）中，所述一級尺度基礎地質框架模型建模是以鉆孔數據、地質剖面、平面圖、地震解釋成果和斷層曲面構建基礎地質骨架、地層系統和相關巖性地層；

在步驟4）中，所述二級尺度巖體精細地質模型建模是結合井下觀測和物探數據，以目的煤層頂底板巖性精細分層信息為基礎對所述地層系統進行細分以及局部構造，實現富水巖層和隔水巖層的精細構建和局部小構造處理；

在步驟5）中，所述三級尺度巖體裂隙網絡模型建模是通過對井下巷道裂隙幾何參數的統計分析構建裂隙網絡模型，構建裂隙分布的概率模型，生成復雜巖體的裂隙網絡。

5.根據權利要求1所述的煤礦底板突水通道的多級尺度地質建模分析方法，其中，所述步驟6）包括分析煤層底板斷層本身的形態及其產狀要素對突水的影響，根據裂隙擴展阻力變化，搜索巖體中最小抗剪力的路徑，形成潛在的煤層底板突水通道。

6.根據權利要求4所述的煤礦底板突水通道的多級尺度地質建模分析方法，其中，所述一級尺度基礎地質框架模型以及二級尺度巖體精細地質模型建模采用以鉆孔數據為主，平面圖、剖面數據為線約束的建模方法，構建三維地質界面。

7.根據權利要求6所述的煤礦底板突水通道的多級尺度地質建模分析方法，其中，所述一級尺度基礎地質框架模型、二級尺度巖體精細地質模型和三級尺度巖體裂隙網絡模型的斷層組合處理包括X型交叉斷層構造和疊瓦式斷層構造。

8.根據權利要求7所述的煤礦底板突水通道的多級尺度地質建模分析方法，其中，對逆斷層處理包括整體空間分割法和斷層面投影外延法；所述整體空間分割法利用逆斷層將空間分割，在每一個分割空間內完成層面構建；所述斷層面投影外延法是根據斷層與層面接觸關系，將上盤斷層投影并外延，通過外延邊界和下盤斷層邊界將整個層位分割內外兩個部分，內部和外部均進行層面生成，再將兩次生成的結果合并。

9.根據權利要求1所述的煤礦底板突水通道的多級尺度地質建模分析方法，其中，所述一級尺度基礎地質框架模型、二級尺度巖體精細地質模型和三級尺度巖體裂隙網絡模型能夠進行模型更新，所述模型更新分為局部更新和整體更新，其中局部更新僅對模型局部進行調整，而整體更新對模型進行整體的更新。

10.根據權利要求1所述的煤礦底板突水通道的多級尺度地質建模分析方法，其中，所述三維多級尺度地質屬性模型是在所述一級尺度基礎地質框架模型、二級尺度巖體精細地質模型和三級尺度巖體裂隙網絡模型的基礎上進一步描述地質參數分布的模型；所述三維多級尺度地質屬性模型的地質參數包括有巖石應力參數和地質物性參數，采用數值分析方法進行突水過程模擬。