一種煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法
【專利摘要】一種煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，屬于沖擊礦壓災(zāi)害防治技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于：包括如下步驟：步驟a，分析及提取煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓的影響因素，確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估體系及其預(yù)評(píng)估指標(biāo)；步驟b，根據(jù)三角模糊數(shù)原理，評(píng)判步驟1確定的各項(xiàng)預(yù)評(píng)估指標(biāo)的絕對(duì)權(quán)重；步驟c，根據(jù)已確定的預(yù)評(píng)估指標(biāo)，細(xì)化各評(píng)估指標(biāo)等級(jí)，分析確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估模型；步驟d，利用預(yù)評(píng)估模型對(duì)待預(yù)評(píng)估煤巷進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)區(qū)域劃分。本煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，綜合考慮地質(zhì)因素和開(kāi)采因素，具有可操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] -種煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，屬于沖擊礦壓災(zāi)害防治技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 沖擊礦壓災(zāi)害是一種開(kāi)采誘發(fā)的礦山地震，不僅造成井巷破壞、人員傷害、地面建 筑物破壞，而且會(huì)引起瓦斯、煤塵爆炸。由于這種災(zāi)害發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)、位置等的復(fù)雜多樣性 和突發(fā)性，對(duì)其防治，特別是預(yù)測(cè)是世界性的難題。
[0003] 沖擊危險(xiǎn)性預(yù)評(píng)價(jià)是沖擊礦壓防治研究的重要組成部分，目前最具代表性的包括 基于各種采礦與地質(zhì)因素的綜合指數(shù)法、以采動(dòng)應(yīng)力和煤層沖擊傾向性為主要指標(biāo)的可能 性指數(shù)診斷法、以斷裂構(gòu)造形式與煤巖特性等為主要判據(jù)的地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃法、基于數(shù)量化 理論的評(píng)價(jià)方法、多種影響因素區(qū)域疊加的多因素耦合法等。上述方法對(duì)于沖擊礦壓危險(xiǎn) 煤層安全采掘起到了積極的推動(dòng)作用，但現(xiàn)有方法幾乎都是針對(duì)工作面回采或更大區(qū)域尺 度的危險(xiǎn)性預(yù)評(píng)價(jià)，所選用評(píng)價(jià)指標(biāo)或考慮的因素與小尺度的煤巷掘進(jìn)關(guān)聯(lián)度相對(duì)較小。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種綜合考慮地質(zhì)因素 和開(kāi)采因素、可操作性強(qiáng)的煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:該煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方 法，其特征在于:包括如下步驟：
[0006] 步驟a，分析及提取煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓的影響因素，確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的 預(yù)評(píng)估體系以及預(yù)評(píng)估體系中的預(yù)評(píng)估指標(biāo)；
[0007] 步驟b，根據(jù)三角模糊數(shù)原理，評(píng)判步驟1確定的預(yù)評(píng)估體系中各項(xiàng)預(yù)評(píng)估指標(biāo)的 絕對(duì)權(quán)重；
[0008] 步驟c，根據(jù)預(yù)評(píng)估體系及預(yù)評(píng)估指標(biāo)的絕對(duì)權(quán)重按照預(yù)評(píng)估模型確定流程，分析 確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估模型；
[0009] 步驟d，利用預(yù)評(píng)估模型對(duì)待預(yù)評(píng)估煤巷進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)區(qū)域劃分。
[0010]優(yōu)選的，所述的預(yù)評(píng)估體系包括:準(zhǔn)則層以及準(zhǔn)則層下屬的指標(biāo)層，在準(zhǔn)則層中， 包括地質(zhì)因素 D1以及開(kāi)采因素 D2,在準(zhǔn)則層的地質(zhì)因素 D1中，包括位于指標(biāo)層的如下預(yù)評(píng) 估指標(biāo):煤層沖擊傾向性指標(biāo)D11、開(kāi)采深度指標(biāo)D12、地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)D13以及煤厚變化指標(biāo) D14;在準(zhǔn)則層的開(kāi)采因素 D2中，包括位于指標(biāo)層的如下預(yù)評(píng)估指標(biāo)：留底煤厚度指標(biāo)D21和 煤柱尺寸指標(biāo)D22。
[0011]優(yōu)選的，所述的預(yù)評(píng)估指標(biāo)的絕對(duì)權(quán)重按照其重要程度排名依次為:絕對(duì)權(quán)重值 的數(shù)值為0.672的煤層沖擊傾向性指標(biāo)D11，絕對(duì)權(quán)重值的數(shù)值為0.572的開(kāi)采深度指標(biāo) D12,絕對(duì)權(quán)重值的數(shù)值為0.380的留底煤厚度指標(biāo)D21，絕對(duì)權(quán)重值的數(shù)值為0.214的地質(zhì) 構(gòu)造指標(biāo)D13、絕對(duì)權(quán)重值的數(shù)值為0.176的煤柱尺寸指標(biāo)D22以及絕對(duì)權(quán)重值的數(shù)值為 0.024的煤厚變化指標(biāo)D14。
[0012] 優(yōu)選的，所述的預(yù)評(píng)估模型確定流程為：
[0013] 步驟cl，對(duì)預(yù)評(píng)估體系中各個(gè)預(yù)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行定量分類操作，確定每個(gè)預(yù)評(píng)估指 標(biāo)的指標(biāo)分類值；
[0014] 步驟c2,根據(jù)分類指標(biāo)指數(shù)計(jì)算公式計(jì)算得到每個(gè)預(yù)評(píng)估指標(biāo)的分類評(píng)價(jià)指數(shù)；
[0015] 步驟c3,根據(jù)預(yù)評(píng)估綜合指數(shù)公式計(jì)算得到煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估綜合 指數(shù)；
[0016] 步驟c4,煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估綜合指數(shù)確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的 危險(xiǎn)等級(jí)；
[0017] 步驟c5，確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估模型。
[0018] 優(yōu)選的，所述的評(píng)估指標(biāo)的指標(biāo)分類值具體包括：
[0019] 煤層沖擊傾向性指標(biāo)D11的指標(biāo)分類值為：當(dāng)無(wú)沖擊傾向性時(shí)，指標(biāo)分類值為0,當(dāng) 弱沖擊傾向性時(shí)，指標(biāo)分類值為1，當(dāng)強(qiáng)沖擊傾向性時(shí)，指標(biāo)分類值為2;
[0020] 開(kāi)采深度指標(biāo)D12的指標(biāo)分類值為：當(dāng)開(kāi)采深度Η彡400m時(shí)，指標(biāo)分類值為0,當(dāng)開(kāi) 采深度400〈H彡600m時(shí)，指標(biāo)分類值為1，當(dāng)開(kāi)采深度600〈H彡800m時(shí)，指標(biāo)分類值為2，當(dāng)開(kāi) 采深度H>800m時(shí)，指標(biāo)分類值為3;
[0021 ]地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)D13的指標(biāo)分類值為：當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單時(shí)，指標(biāo)分類值為0，當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu) 造一般時(shí)，指標(biāo)分類值為1，當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜時(shí)，指標(biāo)分類值為2，當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造復(fù)雜時(shí)，指標(biāo) 分類值為3;
[0022]煤厚變化指標(biāo)D14的指標(biāo)分類值為：當(dāng)煤厚無(wú)變化時(shí)，指標(biāo)分類值為0，當(dāng)煤厚變化 較小時(shí)，指標(biāo)分類值為1，當(dāng)煤厚變化較大時(shí)，指標(biāo)分類值為2，當(dāng)煤厚變化大時(shí)，指標(biāo)分類值 為3;
[0023]留底煤厚度指標(biāo)D21的指標(biāo)分類值為：當(dāng)t = 0m，指標(biāo)分類值為0,當(dāng)0〈t<lm時(shí)，指 標(biāo)分類值為1，當(dāng)l〈t<2m時(shí)，指標(biāo)分類值為2，當(dāng)t>2m時(shí)，指標(biāo)分類值為3;
[0024]煤柱尺寸指標(biāo)D22的指標(biāo)分類值為：當(dāng)煤柱尺寸L<3m或L多50m時(shí)，指標(biāo)分類值為 0，當(dāng)3〈L彡6m時(shí)，指標(biāo)分類值為1，當(dāng)6〈L彡10m時(shí)，指標(biāo)分類值為2，當(dāng)10〈L〈50m時(shí)，指標(biāo)分類 值為3。
[0025] 優(yōu)選的，所述的分類指標(biāo)指數(shù)計(jì)算公式為：
[0026] 其中Wi(i = l，2,3,4,5，6)表示預(yù)評(píng)估指標(biāo)的絕對(duì)權(quán)重，Xij表示預(yù)評(píng)估指標(biāo)的指標(biāo) 分類值，且 Xij(i = l，2,3,4,5,6;j = l，2,3,4，ii = Ut;j = l，2,3);
[0028]優(yōu)選的，所述的地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)D 1 3的指標(biāo)分類值K用公式表達(dá)為：
[0029]其中，L為斷層影響因素，K2為褶曲影響因素，K3為煤層侵蝕、合層影響因素，各因 素定義如下：
[0032] L1為巷道掘進(jìn)迎頭與斷層之間的距離，單位m。
[0034] L2為巷道掘進(jìn)迎頭與傾角超過(guò)15°向斜或背斜軸部之間的距離，單位m。
[0036] L3為巷道掘進(jìn)迎頭與煤層侵蝕、合層區(qū)域之間的距離，單位m。
[0037] 優(yōu)選的，所述的煤厚變化指標(biāo)D14的指標(biāo)分類值的確定方法用公式表達(dá)為：
，式中：S為區(qū)域平均煤厚，Η為區(qū)域煤厚；
[0038] 當(dāng)^=0時(shí)，表示煤厚無(wú)變化，當(dāng)Hm〈0.25時(shí)，表示煤厚變化較小，當(dāng)0.25〈H m〈0.5，表 示煤厚變化較大，當(dāng)Hm>0.5，表示煤厚變化大。
[0039] 優(yōu)選的，所述的煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的危險(xiǎn)等級(jí)為:煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的 預(yù)評(píng)估綜合指數(shù)數(shù)值小于等于〇. 25時(shí)，表示無(wú)沖擊危險(xiǎn)，煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估 綜合指數(shù)大于〇. 25且小于等于0.5時(shí)，表示若沖擊危險(xiǎn)，煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估綜 合指數(shù)大于〇. 5且小于等于0.75時(shí)，表示中等沖擊危險(xiǎn)，當(dāng)煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估 綜合指數(shù)大于〇. 75時(shí)，表示強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)。
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是：
[0041] 1、引入三角模糊數(shù)原理計(jì)算各因素權(quán)重，相比于傳統(tǒng)層次分析法，在定性和定量 相結(jié)合基礎(chǔ)上，使用三角模糊數(shù)計(jì)算方法對(duì)得到指標(biāo)的權(quán)重重新排序，使層次分析在模糊 環(huán)境下進(jìn)行，計(jì)算結(jié)果更加科學(xué)可靠。
[0042] 2、在各指標(biāo)等級(jí)細(xì)化、量化的基礎(chǔ)上，建立了煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估模型， 使計(jì)算結(jié)果更具針對(duì)性，結(jié)果更可靠。
[0043] 3、在本煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法中，綜合考慮地質(zhì)因素和開(kāi)采因素、可 操作性強(qiáng)，其創(chuàng)建的指標(biāo)體系物理意義明確，定量描述了沖擊危險(xiǎn)性強(qiáng)弱程度;且該方法中 涉及的各項(xiàng)參數(shù)均可以采用自動(dòng)識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)，適于編程實(shí)現(xiàn)智能化實(shí)時(shí)預(yù)警；同時(shí)本發(fā) 明能夠?qū)崟r(shí)反映當(dāng)前統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)的沖擊危險(xiǎn)狀態(tài)和指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)采取對(duì)應(yīng)的防治對(duì)策。
【附圖說(shuō)明】
[0044] 圖1為煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法流程圖。
[0045] 圖2為煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系示意圖。
[0046] 圖3為評(píng)估工作面示意圖。
[0047] 圖4為評(píng)估工作面厚度變化區(qū)域分布示意圖。
[0048] 圖5為評(píng)估工作面沖擊危險(xiǎn)區(qū)域劃分示意圖。
[0049] 其中：1、工作面開(kāi)切眼2、左側(cè)工作面3、第一區(qū)段煤柱4、第一斷層5、采空區(qū) 6、軌道順槽7、第二斷層8、第三斷層9、斜巷10、右側(cè)工作面11、第二區(qū)段煤柱12、第四 斷層13、停采線14、第五斷層15、膠帶順槽16、第一厚度變化區(qū)域17、第二厚度變化區(qū) 域18、第三厚度變化區(qū)域19、第四厚度變化區(qū)域20、第五厚度變化區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 圖1~5是本發(fā)明的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖1~5對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0051 ]如圖1所示，一種煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，包括如下步驟：
[0052] 步驟1，分析及提取煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓的影響因素，確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù) 評(píng)估指標(biāo)；
[0053] 如圖2所示，在本煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法中，根據(jù)對(duì)各礦區(qū)典型案例分 析提取煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓影響因素，確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，煤巷掘進(jìn) 沖擊礦壓危險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系包括準(zhǔn)則層以及準(zhǔn)則層下屬的指標(biāo)層，在準(zhǔn)則層中，包括地質(zhì) 因素 D1以及開(kāi)采因素 D2。在準(zhǔn)則層的地質(zhì)因素 D1中，又包括位于指標(biāo)層的煤層沖擊傾向性 指標(biāo)D11、開(kāi)采深度指標(biāo)D12、地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)D13以及煤厚變化指標(biāo)D14。在準(zhǔn)則層的開(kāi)采因素 D2中，又包括位于指標(biāo)層的留底煤厚度指標(biāo)D21和煤柱尺寸指標(biāo)D22。
[0054]步驟2，根據(jù)三角模糊數(shù)原理，綜合評(píng)判各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；
[0055] 在本煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法中，利用三角模糊數(shù)原理，確定步驟1中煤 巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系中各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，具體如表1所示：
[0056]
[0057]表1重要程度三角模糊數(shù)判斷準(zhǔn)則 [0058]計(jì)算各指標(biāo)的模糊綜合程度：
[0059] =/；?(.ν )(Ε)/??(,Υ)'
[0060] 計(jì)算各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重：
[0062] 得出各層次指標(biāo)的權(quán)重向量分別：
[0063] ff= (d(xi) ,d(x2), ·-·εΙ(χη))
[0064] 經(jīng)歸一化處理后，得出各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重向量：
[0065] W，= (d(xi)，，d(X2)，，…，d(xn)，)
[0066] 最后，合成絕對(duì)權(quán)重，第k層全體指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)合成絕對(duì)權(quán)重為第(k_l)層全體指 標(biāo)對(duì)總目標(biāo)的相對(duì)權(quán)重乘以第k層各個(gè)指標(biāo)對(duì)(k-Ι)層上各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重，其分量為第k 層指標(biāo)在總目標(biāo)下的絕對(duì)權(quán)重。（其中i = l, 2,…，η)
[0067] 根據(jù)步驟（1)中確定的評(píng)估指標(biāo)，對(duì)煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估的準(zhǔn)則層和指 標(biāo)層各元素進(jìn)行兩兩比較，進(jìn)而可以得到各層的三角模糊判斷矩陣，具體如表2至表4所示：
[0070]表4指標(biāo)層D2子因素模糊判斷矩陣及相對(duì)權(quán)重 [0071 ]相對(duì)權(quán)重可以由以下計(jì)算得到：
[0072]首先，由上述模糊判斷矩陣分別計(jì)算各元素的模糊綜合重要程度值S1:
[0082]其次，計(jì)算各因素的相對(duì)權(quán)重：
[0091] 因此，可以得到各層次的權(quán)重向量分別為：[0092] ffD=(l.000,0.462)[0093] WA = (1.000,0.851,0.3 18,0.036)
[0094] ^=(1.000,0.462)
[0095] 進(jìn)一步歸一化后得到評(píng)價(jià)值的相對(duì)權(quán)重向量分別為：
[0096] rD=(0.908,0.419)
[0097] Wn = (0.740,0.630.0.235,0.027)
[0098] Ψ?2 =(0.908,0.419)
[0099] 最后，合成絕對(duì)權(quán)重，第k層全體因素對(duì)總目標(biāo)合成絕對(duì)權(quán)重為第(k_l)層全體因 素對(duì)總目標(biāo)的相對(duì)權(quán)重乘以第k層各個(gè)因素對(duì)(k-Ι)層上各因素的相對(duì)權(quán)重，其分量為第k 層因素在總目標(biāo)下的絕對(duì)權(quán)重。例如，由表2表、表3可以得到Dl 1的絕對(duì)權(quán)重=0.908 X 0.740~0.672，其余指標(biāo)絕對(duì)權(quán)重見(jiàn)表5。
[0100]
[0101]表5指標(biāo)層各因素重要程度絕對(duì)權(quán)重
[0102] 步驟3,根據(jù)預(yù)評(píng)估指標(biāo)體系及指標(biāo)權(quán)重分析確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估 豐旲型；
[0103] 為了方便構(gòu)建煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估模型，需要對(duì)指標(biāo)進(jìn)行定量分類，具 體指標(biāo)分類值如下：
[0104] 1、煤層沖擊傾向性指標(biāo)D11:。
[0105] 0--無(wú)沖擊傾向性 1--弱沖擊傾向性
[0106] 2一一強(qiáng)沖擊傾向性
[0107] 2、開(kāi)采深度指標(biāo)D12:
[0108] 〇--Η 彡 400m 1--400〈H 彡 600m
[0109] 2--600〈H 彡 800m 3--H>800m
[0110] 3、地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)D13:
[0111] 0一一地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單 1一一地質(zhì)構(gòu)造一般
[0112] 2 地質(zhì)構(gòu)造$父復(fù)雜 3 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜
[0113] 4、煤厚變化指標(biāo)D14:
[0114] 〇--無(wú)變化 1--變化較小
[0115] 2--變化較大 3--變化大
[0116] 5、留底煤厚度指標(biāo)D21:
[0117] 〇--t = 0m 1--CKt^ilm
[0118] 2--l〈t 彡 2m 3--t>2m
[0119] 6、煤柱尺寸指標(biāo)D22:
[0120] 〇--L 彡 3m或 L 彡 50m 1--3〈L 彡 6m
[0121] 2--6〈L 彡 10m 3--10〈L〈50m
[0122] 對(duì)于沖擊危險(xiǎn)等級(jí):根據(jù)危險(xiǎn)程度不同可分為四個(gè)等級(jí)，即無(wú)沖擊危險(xiǎn)、弱沖擊危 險(xiǎn)、中等沖擊危險(xiǎn)以及強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)。
[0123] 上述的煤層沖擊傾向性指標(biāo)D11的指標(biāo)分類值在進(jìn)行確定時(shí)，根據(jù)《煤的沖擊傾向 性分類及指數(shù)的鑒定方法》(GB/T25217.2-2010)中相關(guān)規(guī)定完成煤層沖擊傾向性指標(biāo)D11 指標(biāo)分類值的確定。
[0124] 上述地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)D13的指標(biāo)分類值在進(jìn)行確定時(shí)，其確定的根據(jù)為：
[0125] 根據(jù)掘進(jìn)巷道沖擊案例統(tǒng)計(jì)，煤巷掘進(jìn)期間地質(zhì)構(gòu)造主要影響因素包括:斷層(落 差），褶曲（煤層傾角），煤層侵蝕、合層變化。
[0126] 因此定義地質(zhì)構(gòu)造影響因子K
[0128] 其中，
[0129] h為斷層影響因素，K2為褶曲影響因素，K3為煤層侵蝕、合層影響因素，各因素定義 如下：
[0130] (1)對(duì)于落差不到10m的斷層：
[0134] L為巷道掘進(jìn)迎頭與斷層之間的距離，單位m。
[0135] (2)
[0137] L為巷道掘進(jìn)迎頭與傾角超過(guò)15°向斜或背斜軸部之間的距離，單位m。
[0138] (3)
[0140] L為巷道掘進(jìn)迎頭與煤層侵蝕、合層區(qū)域之間的距離，單位m。
[0141 ]在上述煤厚變化指標(biāo)D14的指標(biāo)分類值在進(jìn)行確定時(shí)，其確定的根據(jù)為：
[0142] 定義煤厚變化參量Hm，
，式中：H為區(qū)域平均煤厚，Η為區(qū)域煤厚
[0143] 當(dāng)化=0時(shí)，表示煤厚無(wú)變化，當(dāng)Hm〈0.25時(shí)，表示煤厚變化較小，當(dāng)0.25〈Hm〈0.5，表 示煤厚變化較大，當(dāng)Hm>0.5，表示煤厚變化大。
[0144] 為了方便分析，假設(shè)預(yù)評(píng)估指標(biāo)為乂1(1 = 1，2,3,4,5,6)，指標(biāo)分類為乂1」（1 = 1，2， 3,4,5,6;j = l，2,3,4)，其中i = l 時(shí)，j 取1，2,3,各評(píng)估指標(biāo)絕對(duì)權(quán)重為 Wi(i = l，2,3,4,5， 6)，則各指標(biāo)分類評(píng)價(jià)指數(shù)可以表示為公式1所示形式：
[0145] =^>Λ'ν ⑴
[0146] 所以，煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估綜合指數(shù)如公式(2)所示：
[0148]對(duì)于煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓沖擊危險(xiǎn)等級(jí)和綜合指數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以按照如下規(guī)則 確定：
[0149] PCI彡0.25--無(wú)沖擊危險(xiǎn)
[0150] 0.25<PCI^0.50--弱沖擊危險(xiǎn)
[0151] 0.50<PCI^0.75--中等沖擊危險(xiǎn)
[0152] PCI>0.75--強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)
[0153] 因此，根據(jù)以上分析，可以用表6的形式來(lái)表示煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)綜合指數(shù)法 預(yù)評(píng)估模型：
[0154]
[0155] 表6煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)綜合指數(shù)法預(yù)評(píng)估模型
[0156]由于采用三角模糊數(shù)原理計(jì)算出的各指標(biāo)權(quán)重均為小數(shù)，所以表2中所述的煤巷 掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估模型中評(píng)價(jià)指數(shù)也均為小數(shù)，不方便綜合指數(shù)的計(jì)算。因此，為了 方便綜合指數(shù)的計(jì)算，這里將原評(píng)價(jià)指數(shù)乘以100并按照四舍五入的方法取整數(shù)作為新的 評(píng)價(jià)指數(shù)。所以，煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)綜合指數(shù)法預(yù)評(píng)估模型可以表示為表7的形式：
[0158] 表7煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)綜合指數(shù)法預(yù)評(píng)估模型(調(diào)整評(píng)估指數(shù)后）
[0159] 步驟4,對(duì)待預(yù)評(píng)估煤巷進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)區(qū)域劃分；
[0160] 具體方案如下：對(duì)待預(yù)評(píng)估煤巷進(jìn)行人為分段，分別提取地質(zhì)條件相似各分段的 預(yù)評(píng)估指標(biāo)并將其輸入煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估軟件進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)沖擊危險(xiǎn)程度 采用不同的顏色對(duì)煤巷各區(qū)域進(jìn)行標(biāo)識(shí)，評(píng)估結(jié)果主要有:無(wú)沖擊危險(xiǎn)，不進(jìn)行劃分;弱沖 擊危險(xiǎn)，用藍(lán)色區(qū)域表示；中等沖擊危險(xiǎn)，用橙色區(qū)域表示;強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)，用紅色區(qū)域表示。
[0161] 根據(jù)上述的本煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法的步驟，以某煤礦位于530采區(qū) 的5305工作面為例進(jìn)行巷道掘進(jìn)危險(xiǎn)區(qū)域劃分。5305工作面概況如下：5305工作面包括兩 部分:左側(cè)工作面2和右側(cè)工作面10,其中左側(cè)工作面2的高度為260m，自左側(cè)的工作面開(kāi)切 眼1開(kāi)始，向右延伸長(zhǎng)度為1014m，右側(cè)工作面10位于左側(cè)工作面2的右下方，其高度為110m， 自左側(cè)工作面2開(kāi)始向右延伸長(zhǎng)度為681m，右側(cè)工作面10的右端為停采線13。在5303工作面 中，上部為軌道順槽6,下部為膠帶順槽15,在軌道順槽6和膠帶順槽15之間設(shè)置有斜巷9。
[0162] 在5303工作面中，在5303工作面的軌道順槽6的上部為區(qū)段煤柱，區(qū)段煤柱包括左 側(cè)工作面2上方的第一區(qū)段煤柱3和右側(cè)工作面10上方的第二區(qū)段煤柱11。在區(qū)段煤柱上方 為5304工作面的采空區(qū)，即采空區(qū)5。
[0163] 在5305工作面巷道掘進(jìn)過(guò)程中將會(huì)揭露5條斷層：第一斷層4、第二斷層7、第三斷 層8、第四斷層12以及第五斷層14,第一斷層4、第二斷層7、第三斷層8、第四斷層12以及第五 斷層14的分布情況如表8所示：
[0165] 表8斷層位置分布表
[0166] 在軌道順槽6以及斜巷9上還分別有五個(gè)厚度變化區(qū)域:第一厚度變化區(qū)域16、第 二厚度變化區(qū)域17、第三厚度變化區(qū)域18、第四厚度變化區(qū)域19以及第五厚度變化區(qū)域20， 如圖4所示，第一厚度變化區(qū)域16、第二厚度變化區(qū)域17、第三厚度變化區(qū)域18、第四厚度變 化區(qū)域19以及第五厚度變化區(qū)域20的分布情況如表9所示：
[0168] 表9厚度變化區(qū)域位置分布表
[0169] 5305工作面煤層頂板情況如表10所示：
[0172]表10 5305工作面煤層頂?shù)装迩闆r
[0173] 根據(jù)上述方法結(jié)合5303工作面的概況，
[0174] 針對(duì)5305工作面掘進(jìn)期間沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估包括如下步驟：
[0175] 第一步:分析及提取煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓的影響因素，確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn) 預(yù)評(píng)估指標(biāo)；
[0176] 根據(jù)地質(zhì)和開(kāi)采因素確定唐口 5305工作面煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)。如上 所述，地質(zhì)因素 D1指標(biāo)有:煤層的沖擊傾向性D11、開(kāi)采深度指標(biāo)D12、地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)D13以及 煤厚變化指標(biāo)D14。在開(kāi)采因素 D2中，又包括位于指標(biāo)層的留底煤厚度指標(biāo)D21和煤柱尺寸 指標(biāo)D22。
[0177] 第二步:根據(jù)三角模糊數(shù)原理，綜合評(píng)判各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；
[0178]基于三角模糊數(shù)原理對(duì)133起山東、甘肅、河南、陜西等地礦井煤巷掘進(jìn)沖擊案例 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定以上預(yù)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重(見(jiàn)表5)。
[0179] 第三步:根據(jù)預(yù)評(píng)估指標(biāo)體系及指標(biāo)權(quán)重分析確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估 豐旲型；
[0180] 第四步:對(duì)待評(píng)估煤巷進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)求劃分；
[0181] 根據(jù)5305工作面實(shí)際地質(zhì)情況，尤其是煤厚變化、斷層影響等對(duì)5305工作面進(jìn)行 巷道分段，并利用煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估軟件沖擊危險(xiǎn)綜合指數(shù)計(jì)算功能，結(jié)合煤 巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估模型，計(jì)算各分段的沖擊危險(xiǎn)綜合指數(shù)見(jiàn)表5,其中，P1X、P1Y、 Ρ2Χ、Ρ2Υ分別表示各分段的兩端點(diǎn)的X和Υ坐標(biāo)。
[0182]
[0184] 表11工作面分段參數(shù)及沖擊危險(xiǎn)指數(shù)
[0185] 根據(jù)表11中計(jì)算出的各分段沖擊危險(xiǎn)綜合指數(shù)，對(duì)5305工作面軌道順槽6和膠帶 順槽15進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)區(qū)域劃分，區(qū)域劃分結(jié)果如圖5所示。
[0186] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等 效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所 作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，其特征在于:包括如下步驟： 步驟a,分析及提取煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓的影響因素，確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng) 估體系W及預(yù)評(píng)估體系中的預(yù)評(píng)估指標(biāo)； 步驟b，根據(jù)Ξ角模糊數(shù)原理，評(píng)判步驟1確定的預(yù)評(píng)估體系中各項(xiàng)預(yù)評(píng)估指標(biāo)的絕對(duì) 權(quán)重； 步驟C，根據(jù)預(yù)評(píng)估體系及預(yù)評(píng)估指標(biāo)的絕對(duì)權(quán)重按照預(yù)評(píng)估模型確定流程，分析確定 煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估模型； 步驟d，利用預(yù)評(píng)估模型對(duì)待預(yù)評(píng)估煤巷進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)區(qū)域劃分。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，其特征在于:所述的預(yù)評(píng) 估體系包括:準(zhǔn)則層W及準(zhǔn)則層下屬的指標(biāo)層，在準(zhǔn)則層中，包括地質(zhì)因素 D1W及開(kāi)采因素 D2,在準(zhǔn)則層的地質(zhì)因素 D1中，包括位于指標(biāo)層的如下預(yù)評(píng)估指標(biāo):煤層沖擊傾向性指標(biāo) D11、開(kāi)采深度指標(biāo)D12、地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)D13W及煤厚變化指標(biāo)D14;在準(zhǔn)則層的開(kāi)采因素 D2 中，包括位于指標(biāo)層的如下預(yù)評(píng)估指標(biāo):留底煤厚度指標(biāo)D21和煤柱尺寸指標(biāo)D22。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，其特征在于:所述的預(yù)評(píng) 估指標(biāo)的絕對(duì)權(quán)重按照其重要程度排名依次為:絕對(duì)權(quán)重值的數(shù)值為0.672的煤層沖擊傾 向性指標(biāo)D11，絕對(duì)權(quán)重值的數(shù)值為0.572的開(kāi)采深度指標(biāo)D12，絕對(duì)權(quán)重值的數(shù)值為0.380 的留底煤厚度指標(biāo)D21，絕對(duì)權(quán)重值的數(shù)值為0.214的地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)D13、絕對(duì)權(quán)重值的數(shù)值 為0.176的煤柱尺寸指標(biāo)D22W及絕對(duì)權(quán)重值的數(shù)值為0.024的煤厚變化指標(biāo)D14。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，其特征在于:所述的預(yù)評(píng) 估模型確定流程為： 步驟C1，對(duì)預(yù)評(píng)估體系中各個(gè)預(yù)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行定量分類操作，確定每個(gè)預(yù)評(píng)估指標(biāo)的 指標(biāo)分類值； 步驟c2，根據(jù)分類指標(biāo)指數(shù)計(jì)算公式計(jì)算得到每個(gè)預(yù)評(píng)估指標(biāo)的分類評(píng)價(jià)指數(shù)； 步驟c3,根據(jù)預(yù)評(píng)估綜合指數(shù)公式計(jì)算得到煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估綜合指 數(shù)； 步驟c4,煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估綜合指數(shù)確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的危險(xiǎn) 等級(jí)； 步驟c5，確定煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估模型。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，其特征在于:所述的評(píng)估 指標(biāo)的指標(biāo)分類值具體包括： 煤層沖擊傾向性指標(biāo)D11的指標(biāo)分類值為：當(dāng)無(wú)沖擊傾向性時(shí)，指標(biāo)分類值為0,當(dāng)弱沖 擊傾向性時(shí)，指標(biāo)分類值為1，當(dāng)強(qiáng)沖擊傾向性時(shí)，指標(biāo)分類值為2; 開(kāi)采深度指標(biāo)D12的指標(biāo)分類值為：當(dāng)開(kāi)采深度H《400m時(shí)，指標(biāo)分類值為0，當(dāng)開(kāi)采深 度400<H《600m時(shí)，指標(biāo)分類值為1，當(dāng)開(kāi)采深度600<H《800m時(shí)，指標(biāo)分類值為2，當(dāng)開(kāi)采深 度H〉800m時(shí)，指標(biāo)分類值為3; 地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)D13的指標(biāo)分類值為：當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單時(shí)，指標(biāo)分類值為0，當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造一 般時(shí)，指標(biāo)分類值為1，當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜時(shí)，指標(biāo)分類值為2，當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造復(fù)雜時(shí)，指標(biāo)分類 值為3; 煤厚變化指標(biāo)D14的指標(biāo)分類值為：當(dāng)煤厚無(wú)變化時(shí)，指標(biāo)分類值為0，當(dāng)煤厚變化較小 時(shí)，指標(biāo)分類值為1，當(dāng)煤厚變化較大時(shí)，指標(biāo)分類值為2，當(dāng)煤厚變化大時(shí)，指標(biāo)分類值為3; 留底煤厚度指標(biāo)D21的指標(biāo)分類值為：當(dāng)t = Om，指標(biāo)分類值為0,當(dāng)0<t《lm時(shí)，指標(biāo)分 類值為1，當(dāng)Kt《2m時(shí)，指標(biāo)分類值為2，當(dāng)t〉2m時(shí)，指標(biāo)分類值為3; 煤柱尺寸指標(biāo)D22的指標(biāo)分類值為：當(dāng)煤柱尺寸L《3m或L>50m時(shí)，指標(biāo)分類值為0,當(dāng)3 <L《6m時(shí)，指標(biāo)分類值為1，當(dāng)6<L《10m時(shí)，指標(biāo)分類值為2，當(dāng)10<lX50m時(shí)，指標(biāo)分類值為3。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，其特征在于:所述的分類 指標(biāo)指數(shù)計(jì)算公式為:^^/<. 其中￥1。= 1，2,3,4,5,6)表示預(yù)評(píng)估指標(biāo)的絕對(duì)權(quán)重，乂^表示預(yù)評(píng)估指標(biāo)的指標(biāo)分類 值，且 乂^(1 = 1，2,3,4,5,6^ = 1，2,3,4，當(dāng)1 = 1時(shí)^ = 1，2,3); 所述的預(yù)評(píng)估綜合指數(shù)公式為：7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，其特征在于:所述的地質(zhì) 構(gòu)造指標(biāo)D13的指標(biāo)分類值Κ用公式表達(dá)為：欠' 欠,-+Α';） Κ = 0表示地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單;0<Κ《1表示當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造一般；1<Κ《2表示當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造較復(fù) 雜時(shí)，2<Κ《3表示當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造復(fù)雜時(shí)。 其中，Κι為斷層影響因素，Κ2為權(quán)曲影響因素，Κ3為煤層侵蝕、合層影響因素，各因素定 義如下：L2為巷道掘進(jìn)迎頭與傾角超過(guò)15°向斜或背斜軸部之間的距離，單位m。L3為巷道掘進(jìn)迎頭與煤層侵蝕、合層區(qū)域之間的距離，單位m。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，其特征在于:所述的煤厚 變化指標(biāo)D14的指標(biāo)分類值的確定方法用公式表達(dá)為式中：百為區(qū)域平均煤 厚，Η為區(qū)域煤厚； 當(dāng)Hm = 0時(shí)，表示煤厚無(wú)變化，當(dāng)Hm《0.25時(shí)，表示煤厚變化較小，當(dāng)0.25<Hm《0.5，表 示煤厚變化較大，當(dāng)Hm>0.5，表示煤厚變化大。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)評(píng)估方法，其特征在于:所述的煤巷 掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的危險(xiǎn)等級(jí)為:煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估綜合指數(shù)數(shù)值小于等于 0.25時(shí)，表示無(wú)沖擊危險(xiǎn)，煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估綜合指數(shù)大于0.25且小于等于 0.5時(shí)，表示若沖擊危險(xiǎn)，煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估綜合指數(shù)大于0.5且小于等于 0.75時(shí)，表示中等沖擊危險(xiǎn)，當(dāng)煤巷掘進(jìn)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)評(píng)估綜合指數(shù)大于0.75時(shí)，表示 強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)。
【文檔編號(hào)】G06Q10/06GK106096853SQ201610450317
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】曹安業(yè), 劉賽, 竇林名, 井廣成, 王常彬, 姚肖肖
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)