结论与展望

结论与展望

本项目主要得到了以下几点结论:

(1)在总结现有区域危险性评价方法基础上,首次提出基于GIS与BN耦合技术进行煤层底板突水区域危险性评价的思路。BN是贝叶斯概率方法和有向无环图的网络拓扑结构有机结合的图形模型,其固有的特点能弥补现有评价方法的诸多缺点。

(2)初步建立了比较完整的煤层底板突水区域危险性评价理论体系,完善了区域危险性评价的基本原则,归纳了底板突水区域危险性评价的基本流程。

(3)在对GIS和BN进行综述的基础上,提出GIS与BN耦合技术,并论证了此技术运用到煤层底板突水区域危险性评价上的可行性。

(4)从分析底板突水形成的机理与条件入手,确定了4类共13种因素是影响煤层底板突水的主要因素,并建立了底板突水评价指标体系。(5)以东欢坨矿区为例,运用GIS的数字化功能、数据管理功能、空间分析功能等建立了东欢坨矿区12-2煤层各突水因子和突水信息整合的空间数据库与属性数据库,并同时确定了研究区单一条件矢量评价单元,为基于BN区域危险性评价的BN建模及分析推理提供数据支持。

(6)通过专家知识建立BN的拓扑结构,通过参数学习确定BN的参数分布,建立煤层底板突水区域危险性评价的BN模型;通过诊断推理进行模型分析,确定突水发生时各评价指标的最大相关属性及其对应的条件概率;通过因果推理得出该矿区各个评价单元的突水概率,并以此为依据得到了12-2煤层底板突水危险性区划图。

(7)通过分析本次模拟的GIS-BN区域突水危险性评价分区模型图,可以清楚地了解东欢坨12-2煤层突水危险性空间分布态势,为下一阶段的安全生产提供决策支持。

1)突水高危地区。该区域突水概率在0.61~0.93之间,且大都在0.70以上。这些区域可以分两部分:一是位于矿区的北部F7,F5断层周围区域。该区域构造发育好,且隔水层厚度和隔水层强度很小、含水层富水性强,是突水易发区;二是位于矿区的南部F27,F30,F31,F32,F34等断层周围区域,显然该区域构造发育好,且含水层水压较大、含水层富水性强,也是突水易发区。以上区域的突水可能性非常大,在开采时需要采取适当措施防止突水发生。

2)突水概率居中地区,该区域突水概率在0.34~0.61之间,这些区域可以分为3部分:一是位于矿区的东南部,该区域含水层水压较大;二是矿区的中偏南部F18,F20,F22,F23,F36等断层周围区域,显然该区域构造发育较好,含水层水压较大,隔水层较薄;三是其他一些断裂构造比较发育的区域,分布较零散。上述区域有突水的可能性,开采时需要注意观察突水征兆,防患于未然。

3)突水概率较小地区,该区域突水概率在0.00~0.34之间,可以分为3部分:一是位于矿区北部的区域,该区域构造发育差,含水层水压小,且矿压小;二是位于矿区中部的区域,构造发育差;三是位于矿区西南部的区域,构造发育差。该区域无断层,含水层渗透系数较小,隔水层强度大。这些区域在正常开采时一般不会发生突水。

(8)在对GIS和BN进行综述的基础上,提出GIS与BN耦合技术方法体系,为设计、实现基于GIS-BN的“煤矿突水态势评价监测系统”提供了系统、科学的理论依据和精确、翔实的现实数据支持。

本书对GIS-BN耦合技术在煤层底板突水区域危险性评价的初次应用,取得了较好的效果和较高的准确性。但是随着12-2煤层的继续开采、矿区资料的不断完善,可对评价模型及评价结果进一步进行优化验证。