[發(fā)明專利]煤層底板突水變權(quán)脆弱性評(píng)價(jià)法中調(diào)權(quán)參數(shù)的確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410055096.1
• 申請(qǐng)日: 2014-02-18
• 公開（公告）號(hào): CN103761448A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武強(qiáng);李博;劉守強(qiáng);曾一凡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
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• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤層底板突水脆弱性評(píng)價(jià)中的參數(shù)確定方法，尤其是一種基于變權(quán)模型的煤層底板突水變權(quán)脆弱性評(píng)價(jià)法中調(diào)權(quán)參數(shù)的確定方法。

背景技術(shù)

煤炭資源的安全高效開采是我國(guó)能源安全的重要保障。但是由于我國(guó)的復(fù)雜的水文地質(zhì)條件。礦山水害尤其是底板突水危害依然嚴(yán)重的威脅了我國(guó)煤炭的開采。威脅著我國(guó)大約27%的已探明煤炭?jī)?chǔ)量，僅在華北地區(qū)受到底板突水威脅的煤炭?jī)?chǔ)量就有大約160億噸。此外，近年來我國(guó)煤礦的開采逐漸的向深部發(fā)展，有些開采時(shí)間長(zhǎng)的老礦區(qū)開采深度已經(jīng)超過了1000m，形成了深部開采的高地應(yīng)力區(qū)，同時(shí)所開采煤層的底板所承受的巖溶承壓含水層的水壓也越來越大。突水機(jī)率也明顯增多，突水淹井事故逐年上升，嚴(yán)重制約了我國(guó)的煤礦開采。由此可見，采取有效的防治措施，來解放受水害威脅的煤炭?jī)?chǔ)量，保障煤礦安全生產(chǎn)，對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)的健康，穩(wěn)定發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

煤層底板突水是人為采掘工程活動(dòng)導(dǎo)致煤層圍巖體應(yīng)力場(chǎng)能量釋放、煤層底板隔水巖體結(jié)構(gòu)破壞、礦井局部充水水文地質(zhì)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(fù)雜形成機(jī)理的非線性動(dòng)力現(xiàn)象。由于現(xiàn)代數(shù)學(xué)還未能用一個(gè)確定性數(shù)學(xué)方程詳實(shí)地描述這種機(jī)理復(fù)雜且受控因素頗多的非線性動(dòng)力現(xiàn)象，因而經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)等模型是刻畫這種非線性動(dòng)力現(xiàn)象的主要方法，如1964年焦作礦區(qū)水文地質(zhì)大會(huì)借鑒匈牙利韋格弗倫斯相對(duì)系數(shù)概念(隔水層厚度與水壓力之比)提出的突水系數(shù)評(píng)價(jià)法，由于該方法物理概念簡(jiǎn)單，計(jì)算方便，現(xiàn)場(chǎng)易于操作，因而一直是我國(guó)煤層底板突水評(píng)價(jià)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(gè)控制底板突水的影響因素，雖經(jīng)幾次修改完善，但仍未能擺脫僅考慮這2個(gè)控制因素且無影響“權(quán)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(fù)雜機(jī)理的非線性動(dòng)力現(xiàn)象，歪曲了煤層底板十分復(fù)雜的突水機(jī)理，已不能適應(yīng)新的采礦方法和新的地質(zhì)環(huán)境條件下的煤層底板突水評(píng)價(jià)。

為了解決煤層底板突水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)評(píng)價(jià)難題，本發(fā)明人—中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）武強(qiáng)教授致力于研究基于多源信息集成理論和“環(huán)套理論”，并采用具有強(qiáng)大空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析處理功能的地理信息系統(tǒng)(GIS)與線性或非線性數(shù)學(xué)方法的集成技術(shù)，對(duì)煤層底板突水進(jìn)行了研究，并于2007年曾系統(tǒng)地建立了能夠全面真實(shí)反映煤層底板復(fù)雜突水機(jī)理和演變過程的底板突水的主控指標(biāo)體系，詳細(xì)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(shí)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，完成了解決底板突水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)評(píng)價(jià)難題的第一步；于2009年提出了一種能夠真實(shí)描述受控于多因素影響且具有非常復(fù)雜形成機(jī)理的非線性動(dòng)力現(xiàn)象的煤層底板突水的數(shù)學(xué)模型和評(píng)價(jià)方法，該數(shù)學(xué)模型和評(píng)價(jià)方法在現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際應(yīng)用中能夠概念清晰明確，計(jì)算程序簡(jiǎn)單實(shí)用，易于現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員掌握，操作便利的現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)學(xué)模型和評(píng)價(jià)方法，完成系統(tǒng)地解決煤層底板突水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)評(píng)價(jià)難題的關(guān)鍵的第二步和第三步；比較真實(shí)反映受控于多因素影響且具有非常復(fù)雜機(jī)理和演變過程的煤層底板突水,較好地解決了煤層底板突水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)難題。

現(xiàn)有技術(shù)的脆弱性指數(shù)法，尚存在以下缺陷：各主控因素“權(quán)重”的確定，采用的是信息融合方法，“權(quán)重”一旦確定后，無論主控因素在研究區(qū)的指標(biāo)數(shù)值如何變化，出現(xiàn)多大幅度的突變情況，權(quán)重?cái)?shù)值在整個(gè)研究區(qū)均是固定不變，即：現(xiàn)有技術(shù)的煤層底板突水脆弱性指數(shù)評(píng)價(jià)方法，是一種基于信息融合方法的“常權(quán)權(quán)重”模型。這種基于信息融合方法的“常權(quán)權(quán)重”底板突水脆弱性評(píng)價(jià)模型，無法刻畫各單一主控因素在研究區(qū)因水文地質(zhì)條件變化引起其指標(biāo)數(shù)值突變而造成對(duì)煤層底板突水的控制與影響特征，也不能揭示出各主控因素在研究區(qū)因其指標(biāo)數(shù)值突變而對(duì)煤層底板突水控制與影響的“激勵(lì)”與“懲罰”機(jī)制，更不能反映多個(gè)主控因素在多種組合變化狀態(tài)下其相對(duì)重要性與偏好性以及他們對(duì)煤層底板突水的控制與影響作用。

經(jīng)過長(zhǎng)期的研究和實(shí)踐，本發(fā)明人于近期提出了利用基于變權(quán)模型的脆弱性指數(shù)法對(duì)煤層底板突水進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法，并已經(jīng)提交了專利申請(qǐng)。基于變權(quán)模型的脆弱性指數(shù)法對(duì)煤層底板突水進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法與現(xiàn)有的的基于常權(quán)模型的評(píng)價(jià)方法相比較，可以克服常權(quán)模型評(píng)價(jià)中各因素只有一個(gè)固定權(quán)重的缺陷，可以有效的刻畫各單一主控因素在研究區(qū)因水文地質(zhì)條件變化引起其指標(biāo)數(shù)值突變而造成對(duì)煤層底板突水的控制與影響特征，也能反映多個(gè)主控因素在多種組合變化狀態(tài)下其相對(duì)重要性與偏好性以及他們對(duì)煤層底板突水的控制與影響作用。