[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

技術領域

本發明涉及煤礦突水評價領域，特別涉及一種煤礦底板突水通道的多級尺度地質建模分析方法。

背景技術

煤層底板突水特別是奧灰突水是我國煤田存在的重大地質災害問題。目前認為在與礦井突水有關的地下水體系中，突水水源條件在發生突水以前就基本上形成，而突水通道形成的過程和有關因素條件對于突水的預測和防治有著直接的重要意義。采動應力和水壓力作用下巖層破斷突水通道的形成過程是突水分析的核心內容和關鍵問題。其中，地質構造和巖體物理性質對突水災害發生起著決定性的作用。因此，準確建立煤層底板突水通道的地質模型是解決底板突水預測和評價的基礎之一。

煤礦生產過程中，煤礦地下環境處于一個三維的動態變化空間體系中，三維地質建模技術是提高多源數據利用水平、提升安全效率的一種有效手段，其已引起地質、采礦、巖土工程等諸多領域的日益重視，與傳統的二維地質表示方法相比，三維模型能夠完整準確地表達復雜地質結構以及邊界條件，直觀地再現地質單元的空間展布及其相互關系。

目前三維地質建模方法有以下幾種：

1、基于鉆孔的地層建模，該方法自動化程度高，但不能處理斷裂等復雜問題。

2、基于剖面的地質體表面建模方法，其能處理比較復雜的地質建模問題，但是由于需要維護大量地質剖面數據等，建模效率以及模型動態更新方面不具備優勢。

3、三維空間數據插值，該方法側重于地質體內部屬性非均一的表達，空間插值是地質建模的后處理以及應用階段，需要在前述兩種建模方法成果的約束下進行建模，形成三維地質屬性模型。

現有的煤礦的三維地質建模方法還主要停留在描述層狀地質構造和簡單斷裂上，尚無法表達煤礦地質條件的復雜性，更難以滿足煤礦災害預測等建模問題，無法為煤礦底板突水預測和評價提供更為準確的地質模型。

綜上所述，提供一種更加準確的煤層底板突水通道分析所需的地質建模分析方法，成為本領域技術人員亟待解決的問題。

公開于該發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種更加準確的煤層底板突水通道分析所需的地質建模分析方法。

為了解決上述問題，本發明提供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”三級的尺度分析，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。

優選地，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。

優選地，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而形成三維多級尺度地質模型建模數據庫。