[发明专利]煤矿近松散含水层开采上限评价及开采危险性评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿开采的评价方法，特别是一种煤矿近松散含水层开采上限评价及开采危险性评价方法。

背景技术

能源是我国可持续发展需要解决的首要瓶颈问题。煤炭在我国一次能源结构中占据主导地位，目前占全部能耗的68.8%，预计2020年仍将占到60%左右，这种格局在21世纪前半叶不会发生实质性变化。我国大部分煤田的水文地质条件都比较复杂，在其煤层的开采过程中会受到较多种水体的威胁，矿井水防治问题是煤矿安全生产以及科学研究中的技术难题。仅2000年来，全国就发生各类突水事故500余起，造成3200多人丧生，直接经济损失高达400多亿元。根据初步的统计，全国受水害威胁的矿井占重点煤矿的48%，受水害威胁的可采储量高达250×10⁸t。从近些年的生产开采情况看，受水害威胁的煤炭每年采出量占总储量的10%。我国仅华东、华北留设的松散层防水煤岩柱就有50亿吨之多，能源紧张的缓解，煤炭资源回采率的最大限度提高，成为了当前煤炭行业的迫切任务，因此提高煤矿的开采上限以及对矿井上部开采水平的水体下、建筑物下和铁路下等“三下”压煤进行开采，对促进煤炭生产效益，提高煤炭资源回采率，缓解能源紧张有重要意义。

我国从上世纪60年代初就己经开始在中、厚松散层下进行防护煤岩柱留设的试采实践与理论技术研究，初步形成理论于70年代中期，如“开采滨河地区含水砂层下两种类型的急倾斜厚煤层试验总结”、“邢台煤矿缩小巨厚冲洪积层防水煤柱试验总结”、“淮河下采煤试验”、“厚含水冲积层下开采厚煤层缩小防水煤柱的初步认识”等。由于部分老矿区的开采资源日渐减少，到上世纪80年代后期，业内的许多专家学者都十分关注煤矿在中、厚松散含水层下采煤提高开采上限的研究，从而尽可能多的达到解放煤炭储量的目的。

因此，如何解决近松散含水层煤层提高开采上限定量评价问题，对提高煤炭资源回收率，缓解能源紧张有重要的指导意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于，满足中国煤炭工业可持续发展的需求，提供一种煤矿近松散含水层开采上限评价及开采危险性评价方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：在煤矿地质水文地质特征的系统分析基础上，构建煤矿近松散含水层煤层提高开采上限的评价指标体系，包括开采煤层上覆覆岩厚度、松散层底部含水层富水性及其厚度、地质构造、主要隔水层厚度、开采覆岩破坏高度六个主控因素，应用三维GIS对地质数据进行采集、分析，利用ArcGIS的三维分析扩展模块3D Analyst对各个因素进行三维空间量化分析，首先创建TIN三角模型，然后转换为DEM，生成GRID可三维分析计算的数学模型，建立各个主控因素TIN与DEM信息层图；

所述的GIS是Geographic Information System的简写，是一种基于熵值-三维地理信息系统方法。

所述的3D Analyst是ArcGIS软件3D分析模块，提供了强大的、先进的三维可视化、三维分析和表面建模工具。

所述的ArcGIS是Esri公司开发的一套完整的GIS平台产品。

所述的TIN是不规则三角网，由不规则空间取样点和断线要素得到的一个对表面的近似表示，包括点和与其相邻的三角形之间的拓扑关系。

所述的GRID是一种基于GIS平台的可视化栅格数据。

所述的DEM是一种基于GIS平台的三维分析数据，数字高程模型，以高程表达地面起伏形态的数字集合。

近松散含水层开采上限评价的三维GIS方法，包括以下步骤：

1、在煤矿地质水文地质特征的系统分析基础上，结合现有采矿条件，构建煤矿近松散含水层煤层提高开采上限的评价指标体系，包括开采煤层上覆覆岩厚度、松散层底部含水层富水性及其厚度、地质构造、主要隔水层厚度、开采覆岩破坏高度六个主控因素；

2、采用现场或室内试验对各个主控因素进行测试预测，以三维GIS为操作平台，对地质数据进行采集、分析，并采用非线性数学分析对地质构造进行量化分析；

3、基于多源地学信息融合理论，应用三维GIS对数据进行转换处理，利用ArcGIS的三维分析扩展模块3D Analyst对各个因素进行三维空间量化分析，首先创建TIN三角模型，然后转换为DEM，生成GRID可三维分析计算的数学模型，建立各个主控因素TIN与DEM信息层图；