CN111898267A - 一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法 - Google Patents

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张寅�
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刘溪
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张坤
贺晓浪
段东伟
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Abstract

本发明公开了一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法。该方法在矿井沉积地质条件的系统研究分析基础上，确定影响矿井冲击地压的主砂体，构建了以沉积环境、主砂体厚度、主砂体岩芯采取率、主砂体—煤层间距、煤层开采厚度为评价矿井冲击地压危险性的地质主控因素，利用GIS技术对各主控因素进行了量化、归一，建立主控因素的专题图与数据库，应用多因素决策理论对各因素进行耦合，形成了冲击危险性评价地质分区。本发明对矿井冲击地压技术管理及防治措施的制定具有重要指导意义。

Description

一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法
技术领域
本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法，尤其是一种针对鄂尔多斯盆地北部的中深部矿井的基于沉积地质条件冲击地压危险性评价方法-冲击强度指数法。
背景技术
近些年，鄂尔多斯盆地北部的呼吉尔特矿区、纳林河矿区、榆横矿区等区域的中深部矿井已经形成大规模开发格局，冲击地压问题也已经凸显，并且成为制约该区域煤矿开采的关键因素。以往在冲击地压危险性评价与防治中对地质因素的考虑偏向于构造地质条件，而对沉积地质条件造成的地层结构变化考虑的较少。鄂尔多斯盆地北部的中深部侏罗系煤层上覆地层皆为陆相沉积，相变频繁，形成了地层的不同岩相古地理特征，也造成了煤层覆岩结构的复杂性。因此从沉积地质条件的角度建立评价冲击地压危险性的地质因素对于更加科学地认识和防治矿井冲击地压有极其重要的理论指导意义和实用价值。
发明内容
本发明的目的在于满足鄂尔多斯盆地北部中深部矿井冲击地压防治的需求，提供了一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法，包括以下步骤：
步骤1.在矿井沉积地质条件的系统研究分析基础上，确定影响矿井冲击地压的主砂体；
步骤2.构建评价矿井冲击地压危险性的地质主控因素；
步骤4.地质主控因素归一化与数据库建立；
步骤3.地质主控因素量化与专题图建立；
步骤5.地质主控因素影响程度排序与权重确定；
步骤6.基于沉积地质条件的“冲击强度指数法”进行冲击危险性评价与分区。
本发明进一步的改进在于，步骤1中，矿井沉积地质条件的系统研究包括：煤层上覆地层划分、沉积环境确定、沉积相及砂体展布特征，综合确定煤层覆岩结构中对矿井冲击地压影响最大的主砂体。
本发明进一步的改进在于，步骤2中，构建评价矿井冲击地压危险性的地质主控因素包括：沉积环境、主砂体厚度、主砂体岩芯采取率、主砂体—煤层间距以及煤层开采厚度。
本发明进一步的改进在于，步骤5中，地质主控因素影响程度排序与权重确定主要依据矿井沉积地质条件和灰色关联度分析确定各地质主控因素对矿井冲击危险性影响程度排序，再通过层次分析法确定各地质主控因素的权重。
本发明进一步的改进在于，步骤6中，基于沉积地质条件的冲击危险性评价与分区，应用GIS的空间信息处理和分析功能，将基于沉积地质条件的冲击危险性主控因素及其权重耦合于一体，建立基于沉积地质条件的“冲击强度指数法”冲击危险性综合评价模型：
Figure BDA0002610571590000021
式中：BI为冲击强度指数；Wi为主控因素权重；fi(x,y)为单因素影响值函数；x、y为地理坐标；i＝1,2，…，n，n为影响因素的个数。
本发明进一步的改进在于，所述的“冲击强度指数法”依照数值由小到大依次划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ区，分别表示冲击危险性由小到大。
与现有技术相比，采用了上述的“冲击强度指数法”技术方案，本发明具有如下有益的技术效果：
1、“冲击强度指数法”从矿井沉积地质条件的系统研究分析基础上，确定影响矿井冲击地压的主砂体，到构建评价矿井冲击地压危险性的地质主控因素体系，为冲击地压地质因素研究提供了一个新方向和新方法。
2、“冲击强度指数法”全面考虑了影响冲击危险性的各个地质因素，应用多因素决策理论对各因素进行耦合，形成了冲击危险性评价地质分区，对冲击地压技术管理和防治措施的制定具有重要指导意义。
附图说明
图1为本发明一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步详细说明本发明。
本发明提供的一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法，包括以下步骤：
1.在矿井沉积地质条件的系统研究分析基础上，确定影响矿井冲击地压的主砂体
矿井沉积地质条件的系统研究包括：通过对矿井煤层上覆地层划分、沉积环境确定、沉积相及砂体展布特征等的系统研究，综合确定煤层覆岩结构中对矿井冲击地压影响最大的主砂体。
2.构建评价矿井冲击地压危险性的地质主控因素
在矿井沉积地质条件系统研究的基础上，综合考虑与冲击地压发生有关的地质方面因素，构建基于沉积地质条件的冲击危险性主控因素分别为：沉积环境、主砂体厚度、主砂体岩芯采取率、主砂体—煤层间距、煤层开采厚度。
3.地质主控因素量化与专题图建立
利用GIS强大的数据存储、空间数据处理和分析功能、成果显示和输出功能及数据更新功能等，生成相应的数据文件，然后进行网格剖分、插值等处理后，最终量化后的结果以图形的形式显示出来，并通过图形输出系统输出成果图，实现各主控因素量化及专题图建立。
4.地质主控因素归一化与数据库建立
利用极大值法、极小值法等归一化方法对各主控因素的单位和量级进行处理，使各主控因素无量纲化并处在同一量级，从而具有可比性和可加性。通过GIS的“联合”功能将各个主控因素进行叠加，生成一个新的信息存储层，建立地质主控因素的数据库。
5.地质主控因素影响程度排序与权重确定
根据矿井沉积地质条件的系统研究和灰色关联度分析确定各地质主控因素对矿井冲击危险性影响程度排序，再通过层次分析法确定各地质主控因素的权重。
6.基于沉积地质条件的冲击危险性评价与分区
应用GIS的空间信息处理和分析功能，将基于沉积地质条件的冲击危险性性主控因素及其权重耦合于一体，建立基于沉积地质条件的“冲击强度指数法”冲击危险性综合评价模型：
Figure BDA0002610571590000041
式中：BI为冲击强度指数；Wi为主控因素权重；fi(x,y)为单因素影响值函数；x、y为地理坐标；i＝1,2，…，n，n为影响因素的个数。
“冲击强度指数法”依照数值由小到大依次划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ区，分别表示矿井冲击危险性由小到大。

Claims (6)

1.一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.在矿井沉积地质条件的系统研究分析基础上，确定影响矿井冲击地压的主砂体；
步骤2.构建评价矿井冲击地压危险性的地质主控因素；
步骤4.地质主控因素归一化与数据库建立；
步骤3.地质主控因素量化与专题图建立；
步骤5.地质主控因素影响程度排序与权重确定；
步骤6.基于沉积地质条件的“冲击强度指数法”进行冲击危险性评价与分区。
2.根据权利要求1所述的一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法，其特征在于，步骤1中，矿井沉积地质条件的系统研究包括：煤层上覆地层划分、沉积环境确定、沉积相及砂体展布特征，综合确定煤层覆岩结构中对矿井冲击地压影响最大的主砂体。
3.根据权利要求1所述的一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法，其特征在于，步骤2中，构建评价矿井冲击地压危险性的地质主控因素包括：沉积环境、主砂体厚度、主砂体岩芯采取率、主砂体—煤层间距以及煤层开采厚度。
4.根据权利要求1所述的一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法，其特征在于，步骤5中，地质主控因素影响程度排序与权重确定主要依据矿井沉积地质条件和灰色关联度分析确定各地质主控因素对矿井冲击危险性影响程度排序，再通过层次分析法确定各地质主控因素的权重。
5.根据权利要求1所述的一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法，其特征在于，步骤6中，基于沉积地质条件的冲击危险性评价与分区，应用GIS的空间信息处理和分析功能，将基于沉积地质条件的冲击危险性主控因素及其权重耦合于一体，建立基于沉积地质条件的“冲击强度指数法”冲击危险性综合评价模型：
Figure FDA0002610571580000011
式中：BI为冲击强度指数；Wi为主控因素权重；fi(x,y)为单因素影响值函数；x、y为地理坐标；i＝1,2，…，n，n为影响因素的个数。
6.根据权利要求5所述的一种基于沉积地质条件的冲击地压危险性评价方法，其特征在于，所述的“冲击强度指数法”依照数值由小到大依次划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ区，分别表示冲击危险性由小到大。
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