數(shù)據(jù)，有利于提高基礎數(shù)據(jù)的可靠性；二是，可以節(jié)省實 地現(xiàn)場勘測的工作量、節(jié)約時間和人力成本，提高工作效率。
[0041] 綜上所述，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有以下有益效果：
[0042] 1、實現(xiàn)了煤層底板突水由傳統(tǒng)的定性評價轉化為定量評價。
[0043] 2、將主成分分析法與GIS空間分析法現(xiàn)結合，可以形象、直觀地反映出煤層底板 突水危險性區(qū)域，以及各區(qū)域的對應風險性數(shù)值的高低，進而為實際生產提供了科學依據(jù)， 對煤礦安全生產具有現(xiàn)實的積極的指導作用。
【附圖說明】
[0044] 圖1為煤層底板突水影響因素指標分級結構示意圖；
[0045] 圖2為煤層底板突水主控因素專題圖；
[0046] 圖3為煤層底板突水危險值分布圖。
【具體實施方式】
[0047] 下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。
[0048] 說明：本發(fā)明中，所述及的 "GIS" 為 Geographic Information System 或 Geo - Information system的縮寫。即，地理信息系統(tǒng)。
[0049] 實施例1
[0050] 以某礦區(qū)為例，在該礦礦井開采之前對煤層底板突水危險性進行評價，方法如 下：
[0051] 如圖1所示，第一步，進行指標分級，分級原則如下：將地質構造、水文地質條件、 底板隔水層和開采條件確定為一級指標；
[0052] 然后，將上述4項一級指標細分為17項二級指標，具體為：
[0053] 將地質構造分為3項二級指標，分別為：斷裂導水性、斷裂密度和裂隙發(fā)育程度；
[0054] 將水文地質條件分為5項二級指標，分別為：含水層富水性、承壓水水壓、巖溶發(fā) 育程度、強水源補給程度和承壓水導升高度；
[0055] 將底板隔水層分為3項二級指標，分別為：有效隔水層厚度、隔水層完整性和隔水 層巖性組合；
[0056] 將開采條件分為6項二級指標，分別為：工作面斜長，推進速度、開采厚度、開采深 度、煤層傾角和采空區(qū)處理方式；
[0057] 第二步，獲取上述17項二級指標的基礎數(shù)據(jù)；
[0058] 結果如表1所示：
[0059] 其中，斷裂密度、承壓水水壓、承壓水導升高度、有效隔水層厚度、工作面斜長，推 進速度，開采厚度，開采深度和煤層傾角共9項二級指標的基礎數(shù)據(jù)是通過實地勘探得到 的；
[0060] 斷裂導水性、裂隙發(fā)育程度、含水層富水性、巖溶發(fā)育程度、強水源補給程度、隔水 層完整性、隔水層巖性組合和采空區(qū)處理方式的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分別取加權平均值，獲取共8項 二級指標基礎數(shù)據(jù)是從礦井近三年的原始統(tǒng)計數(shù)據(jù)資料中，分別取各自對應項的加權平均 值得到的。
[0061] 表 1
【主權項】
1. 一種煤層底板突水危險性評價方法，其特征在于，包括以下步驟： 第一步，進行指標分級，分級原則如下：將地質構造、水文地質條件、底板隔水層和開采 條件確定為一級指標； 然后，將上述4項一級指標細分為17項二級指標，具體為： 將地質構造分為3項二級指標，分別為：斷裂導水性、斷裂密度和裂隙發(fā)育程度； 將水文地質條件分為5項二級指標，分別為：含水層富水性、承壓水水壓、巖溶發(fā)育程 度、強水源補給程度和承壓水導升高度； 將底板隔水層分為3項二級指標，分別為：有效隔水層厚度、隔水層完整性和隔水層巖 性組合； 將開采條件分為6項二級指標，分別為：工作面斜長，推進速度、開采厚度、開采深度、 煤層傾角和采空區(qū)處理方式； 第二步，獲取上述17項二級指標的基礎數(shù)據(jù)； 第三步，對上述17項二級指標的基礎數(shù)據(jù)進行R、S型主成分綜合分析，步驟如下：先進 行R型主成分分析，然后進行S型主成分分析； 最后，取R型和S型主成分分析的各指標的權重的算數(shù)平均值作為綜合主成分分析值 并進行大小排序，取排序的前6項，即獲得6項主控因素及其權重； 第四步，根據(jù)確定出的6項主控因素及其權重，進行底板突水危險性評估，評估方法按 如下的突水危險性評估運算公式進行運算，
上式中： P表示底板突水危險值； % (其中，i = 1~6)表示第i個主控因素的權重； Xi (其中，i = 1~6)表示第i個主控因素歸一化后的值； 第五步，依據(jù)GIS空間分析法分別建立上述的6項主控因素專題圖，具體方法如下：將 礦井巷道布置CAD圖導入GIS中，在GIS中選擇所需研宄的工作面，再將調查的主控因素的 各基礎數(shù)據(jù)導入GIS中，得到該6項主控因素專題圖； 第六步，將上述6項主控因素專題圖按照上述突水危險性評估運算公式進行圖層疊 加，從中直觀看出底板突水危險性的高低區(qū)域，得到底板突水危險性分布圖，并依據(jù)所得到 的底板突水危險性分布圖判斷煤層底板突水的危險區(qū)域，完成煤層底板突水危險性評價。
2. 根據(jù)權利要求1所述的煤層底板突水危險性評價方法，其特征在于，所述的17項二 級指標的基礎數(shù)據(jù)的R、S型主成分綜合分析是按如下步驟進行的： (1) R型主成分分析：先將基礎數(shù)據(jù)轉化為標準化數(shù)據(jù)，求數(shù)據(jù)的相關矩陣，進而求相 關矩陣的特征根和特征向量； 然后，用標準化數(shù)據(jù)與各個特征向量相乘求得各個指標因素的權重； (2) S型主成分分析：先將基礎數(shù)據(jù)轉換為中心化數(shù)據(jù)，求數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣，進而求 協(xié)方差矩陣的特征根和特征向量； 再用所得到的中心化數(shù)據(jù)與各個特征向量相乘，得到各指標因素的權重； (3) 綜合主成分分析： 取R型和S型主成分分析所得到的各指標的權重的算術平均值作為綜合主成分分析 值，并進行大小排序，從而獲得主控因素。
3.根據(jù)權利要求1所述的煤層底板突水危險性評價方法，其特征在于，所述17項二級 指標的基礎數(shù)據(jù)是按如下方法獲取的： 斷裂密度、承壓水水壓、承壓水導升高度、有效隔水層厚度、工作面斜長，推進速度，開 采厚度，開采深度和煤層傾角共9項二級指標的基礎數(shù)據(jù)是通過實地勘探得到的； 斷裂導水性、裂隙發(fā)育程度、含水層富水性、巖溶發(fā)育程度、強水源補給程度、隔水層完 整性、隔水層巖性組合和采空區(qū)處理方式，共8項二級指標基礎數(shù)據(jù)，是從礦井近三年的原 始統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，分別取各自對應項的加權平均值得到的。
【專利摘要】一種煤層底板突水危險性評價方法，其特征在于，采用主成分分析法與GIS空間分析法相結合，依次對煤層底板突水影響因素指標進行分級、獲取分級后的17項指標的基礎數(shù)據(jù)、對基礎數(shù)據(jù)進行R、S型主成分綜合分析，篩選出主控因素、根據(jù)確定的主控因素，建立突水危險性評估公式、依據(jù)GIS空間分析法建立主控因素專題圖，最后將各專題圖按照突水危險性評估公式進行疊加，得出底板突水危險性專題圖，以實現(xiàn)對煤層底板突水危險性作出準確可靠的量化評價。本發(fā)明具有定量化、形象化等特點，可以為實際生產提供了科學依據(jù)，對煤礦安全生產具有現(xiàn)實的積極的指導作用。
【IPC分類】G06Q50-02
【公開號】CN104766242
【申請?zhí)枴緾N201510131745
【發(fā)明人】劉偉韜, 劉士亮, 廖尚輝, 申建軍, 宋文成, 張茂鵬, 穆殿瑞, 謝祥祥, 宰慧, 董文程
【申請人】山東科技大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月25日