[发明专利]一种基于多地质因素的煤层顶底板动力分区评价方法

摘要

本发明公开了一种基于多地质因素的煤层顶底板动力分区评价方法，包含以下具体步骤：第一步：确定影响煤层顶底板动力分区的因素并将各个影响因素细划分为不同类型，影响因素包括：煤层顶板岩石组合、煤层底板岩石组合、煤层埋深、构造复杂程度、顶板垂向压强、岩层抗压强度；第二步：矿区动力区块的划分；第三步：影响因素及其类型的赋值；第四步：权重计算；第五步：分别绘制矿区的顶板动力分区图和底板动力分区图；第六步：绘制顶底板动力分区综合分布图。本方法考虑了多种地质因素对煤层顶底板动力影响，可准确地预测煤层顶底板动力分区，能够大大减少了煤层顶底板安全事故，为实现矿山安全生产提供了有利的保障。

主权项

1.一种基于多地质因素的煤层顶底板动力分区评价方法，其特征在于，包含以下具体步骤：第一步：确定影响煤层顶底板动力分区的因素并将各个影响因素划分为不同类型采用沉积—构造分析方法，研究煤层顶底板沉积环境，利用分形理论展开地质构造复杂程度评价确定煤层顶底板动力分区的影响煤因素；影响因素包括：煤层顶板岩石组合、煤层底板岩石组合、煤层埋深、构造复杂程度、顶板垂向压强、岩层抗压强度，分别用YZ1、YZ2、MS、GZ、CY、KY表示；其中煤层顶板的影响因素有：YZ1、MS、GZ、LJ和KY，煤层底板的影响因素有：YZ1、MS、GZ和KY；各个影响因素的详细类型：（1）将岩性组合划分为4个类型：岩石颗粒向上变细层序—下硬上软型、岩石颗粒向上变粗层序—下软上硬型、岩石颗粒粗细相间层序—复杂型、岩石颗粒以泥岩和粉砂岩为主—泥岩型；对于顶板的岩石组合类型用Ai表示A1、A2、A3、A4，底板的岩石组合类型分别用B1、B2、B3、B4，如果矿区岩性组合只有其中几种类型只需要选用对应标号表示即可；（2）将煤层埋深范围详细划分为不同类型：结合矿区钻孔资料，确定煤层埋深范围，将煤层埋深按照100米一段划分为不同的阈值区间，依次用Ci表示（i取值为1、2……n），阈值取整百的数字，最小阈值以下为一个分段，最大阈值以上为一个分段；（3）将煤层顶底板构造复杂程度详细划分为不同类型：利用分形理论中相似维值Ds的大小对矿区构造复杂程度进行评价，结合Ds的范围合理地将矿区构造复杂程度划分出5类型：Ds＜1.0—简单、1.0≤Ds＜1.1—较简单、1.1≤Ds＜1.2—中等、1.2≤Ds＜1.3—较复杂和1.3≤Ds—复杂，分别用D1、D2、D3、D4、D5表示；（4）将煤层顶板垂向压强详细划分为不同类型：根据钻孔资料，计算各个岩心厚度（H）、钻孔面积（S）通过查找岩性密度资料得出顶板各个岩心的密度（ρ），根据公式：P=ρ·g·H，其中g为重力加速度，得到煤层顶板垂向压强(P/pa)，将煤层顶板垂向压强按照10000 pa一段划分为不同的阈值区间，依次用Ei表示（i取值为1、2……n），阈值取整万的数字，最小阈值以下为一个分段，最大阈值以上为一个分段；（5）将岩石抗压强度详细划分为不同类型：依据典型钻孔岩样的力学测试分析结果，得到岩石抗压强度，跟岩石抗压强度值的大小确定抗压强度分布范围，结合矿区的顶底板岩层抗压强度等值线图，找出抗压强度（Kg/cm2）的最大值和最小值，按照5 Kg/cm2一段划分为不同的阈值区间，依次用Fi表示（i取值为1、2……n），阈值取5的倍数的数字，最小阈值以下为一个分段，最大阈值以上为一个分段；第二步：矿区动力区块的划分依据矿井地质图，按照经纬度的分布特点，尽量保证区块不穿越太多的断层或者主要的地质断块，对整个矿区进行了区块划分，依据矿区大小而定，保证区块数不少于30个，不完整区块忽略不计，对每个区块进行标号，并且记录中心点坐标；第三步：影响因素及其类型的赋值结合第一步和第二步的结果确定各区块中影响煤层顶底板动力分区的各个单因素的具体类型，根据“征集专家评分”的方法，分别对煤层顶板、底板动力分区的影响因素和各个影响因素的不同类型进行赋值；第四步：权重计算根据第三步的赋值结果，依据顶底板的综合权重计算公式，计算每个区块内的不同因素中各类型的综合权重，顶、底板综合权重分别用Xn、X’n表示，其中n指区块标号；第五步：分别绘制矿区的顶板动力分区图和底板动力分区图分析第四步的中各个区块的综合权重的计算结果，确定权重范围，按着一定的阈值区间，将顶板、底板动力分区划分为较强动力区、中等动力区、弱动力区3个等级，分别绘制顶板、底板动力分区图；第六步：绘制顶底板动力分区综合分布图首先将顶板与底板动力区划结果进行比对，按照就高不就低的原则确定每个区块的动力强弱，然后用平滑的曲线将每个区块的中心点连接，对于不完整的区块取图形的中心点，最终得出顶底板动力分区综合分布图。