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编辑：中冶有色技术网
来源：中南大学
权利要求
1.基于有限信息的矿区断层突水风险的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以断层类型，断层倾角，断层落差及断层分布复杂性作为矿区断层突水风险评价的四个主控因素；
(2)运用判断矩阵对四个主控因素进行重要性分析，并进一步获得每个主控因素的权重；
(3)构建基于各主控因素权重的断层突水系数计算方法；
(4)以矿区经纬线为参照对整个矿区进行单元剖分，剖分单元为规则正方形，剖分单元完成后进一步逐个确定每个的剖分单元的优势断层，每个单元只能确定一条优势断层；
(5)利用分形理论分析每个剖分单元断层分布的复杂性，获得每个单元断层分布复杂性的分维数；
(6)依据每个单元中断层分布复杂性分维数及每个单元优势断层的类型、落差及倾角的分级值，以步骤(3)中所构造的突水系数计算方法，计算每个单元的突水系数；
(7)运用数值插值方法对每个单元的突水系数进行插值，获得整个矿区断层突水风险等值线分布。
2.根据权利要求1所述基于有限信息的矿区断层突水风险的评价方法，其特征在于，所述步骤(2)中，重要性分析方式采用经验评分法，具体为：将所有主控因素列出来组成一个方阵，然后对各主控因素进行两两比较并打分，根据打分结果获得每个主控因素权重。
3.根据权利要求1所述基于有限信息的矿区断层突水风险的评价方法，其特征在于，所述步骤(3)中，构建方式为：首先对各主控因素进行分级，依据分级标准对实际所评价矿区的各二级主控因素进行对照评级，将对照评级结果与各主控因素的权重相乘得对应的突水系数。
4.根据权利要求1所述基于有限信息的矿区断层突水风险的评价方法，其特征在于，所述步骤(4)中，具体剖分单元尺度为500m×500m规则正方形或者1000m×1000m规则正方形。
5.根据权利要求1所述基于有限信息的矿区断层突水风险的评价方法，其特征在于，所述步骤(4)中，确定单元优势断层的主要依据为：断层在矿区内的展布长度，单元内展布长度最长的断层为单元的优势断层。
6.根据权利要求1所述基于有限信息的矿区断层突水风险的评价方法，其特征在于，所述步骤(5)中，分维数的计算方法为计盒维数法。
说明书
本发明属于矿山安全技术领域，具体涉及基于有限信息的矿区断层突 水风险的评价方法。
背景技术
在地下矿体开采过程中，断层突水是一种常见的突发矿井地质灾害，依据 目前中国矿山突水的统计情况来看，目前约80％的矿井突水与断层相关。
就现阶段而言，已有很多关于断层突水的风险评价方法，但基本上这些方 法都需要比较完备的已知地质调查资料(例如含水层水力性质，隔水层阻水性， 断层的导水性等)做支撑，如果矿区地质调查或专门的水文资料不够精细不够 准确，这些已有的评价方法就无法得到有效的实施。就目前中国各地各个矿区 整体的情况来看，大型国有矿井拥有雄厚的经济实力，往往具有完备详尽的地 质调查资料，但仍有很多小型的国营的或非国营的矿井由于各种各样的原因， 对开采矿区的地质调查是相当粗放的。以断层的地质调查为例，很多中小型矿 井的地质资料仅仅局限于记录断层在矿区的分布位置、类型、落差、倾角、展布范围等十分有限的信息，而对断层突水很重要的信息例如断层的导水性、断 层的摩擦强度、断层与含水层相连情况、断层岩的岩性等几乎没有资料可依。
因此，以目前的现状来看，要使那些不具备完备地质调查资料的矿井也能 对矿区断层突水的风险进行安全评价，就亟需一种基于有限信息的矿区断层突 水风险的评价新方法。
发明内容
针对现有的突水评价方法往往需要详尽的地质调查资料才能实施，对很多 中小型矿井不具备适用性的问题，本发明的目的在于提供一种基于有限信息的 矿区断层突水风险的评价方法，该方法操作简单，对地质调查资料完备性的依 赖程度不高，在大中小型矿井都能运用，适用范围广。
为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：一种基于有限信息的矿区 断层突水风险的评价方法，包括以下步骤：
(1)以断层类型，断层倾角，断层落差及断层分布复杂性作为矿区断层突水 风险评价的四个主控因素；
(2)运用判断矩阵对四个主控因素进行重要性分析，并进一步获得每个主控 因素的权重；
(3)构建基于各主控因素权重的断层突水系数计算方法；
(4)以矿区经纬线为参照对整个矿区进行单元剖分，剖分单元为规则正方 形，剖分单元完成后进一步逐个确定每个的剖分单元的优势断层，每个单元只 能确定一条优势断层；
(5)利用分形理论分析每个剖分单元断层分布的复杂性，获得每个单元断层 分布复杂性的分维数；
(6)依据每个单元中断层分布复杂性分维数及每个单元优势断层的类型、落 差及倾角的分级值，以步骤(3)中所构造的突水系数计算方法，计算每个单元的 突水系数；
(7)运用数值插值方法对每个单元的突水系数进行插值，获得整个矿区断层 突水风险等值线分布。
优选的方案，所述步骤(2)中，重要性分析方式采用经验评分法，具体为： 将所有主控因素列出来组成一个方阵，然后对各主控因素进行两两比较并打分， 根据打分结果获得每个主控因素权重。
优选的方案，所述步骤(3)中，构建方式为：首先对各主控因素进行分级， 依据分级标准对实际所评价矿区的各二级主控因素进行对照评级，将对照评级 结果与各主控因素的权重相乘得对应的突水系数。
优选的方案，所述步骤(4)中，具体剖分单元尺度为500m×500m规则正方形 或者1000m×1000m规则正方形。
优选的方案，所述步骤(4)中，确定单元优势断层的主要依据为：断层在矿 区内的展布长度，单元内展布长度最长的断层为单元的优势断层。
优选的方案，所述步骤(5)中，分维数的计算方法为计盒维数法。
本发明所提出的基于有限信息的矿区断层突水风险的评价方法，具有以下 优点：
1)本发明提出的矿区断层突水评价方法并不需要详尽的矿区地质调查资料 做支撑，方法中所需的四个方面的信息(断层类型，断层倾角，断层落差及断 层分布复杂性)在大部分矿区的地质调查资料中都有完备的记载，所以本发明 提出的方法具有很强的适用性，可以在几乎所有的大中小型矿井进行实施。
2)本发明中提出的用分形的方法来对矿区断层分布的复杂性进行分析具有 很强的科学性，比原来大部分的方法中简单的以断层分布密度来刻画断层分布 的复杂性相比，分形方法获得的结果更为客观准确。
3)本发明构建的方法最终可以得到整个矿区断层突水危险性分布的等值线 图，能够直观形象地对矿区的断层突水危险性进行分区。
附图说明
图1为本发明一种基于有限信息的矿区断层突水风险的评价方法的流程图。
图2为本实施例中对矿区进行单元剖分的示意图。
图3为本实施例单元剖分后，确定的每个的剖分单元优势断层的示意图。
图4为本实施例中获得的每个单元断层分布复杂性的分维数。
图5为本实施例中获得整个矿区断层突水风险等值线分布图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步说明：
下面以某矿区为例，采用本发明基于有限信息的矿区断层突水风险的评价 方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一、选取断层类型(F1)，断层倾角(F2)，断层落差(F3)及断层分布 复杂性(F4)为评价矿区断层突水风险的四个主控因素；
步骤二、运用判断矩阵对四个主控因素进行重要性分析，方式为：首先将所 有主控因素列出来组成一个方阵，然后对各主控因素进行两两比较并打分，本 实施例中的分析情况见表1；其次，根据打分结果获得每个主控因素权重，权重 的计算方法如公式(1)和公式(2)所示，本实施例中四个主控因素权重计算结果见 表2；
表1基于判断矩阵的主控因素分析
表2主控因素权重计算结果
步骤三、依据各主控因素权重构建相应的断层突水系数计算方法：首先对 各主控因素进行分级(本实施例中的分级结果见表3)，依据分级标准对实际所 评价矿区的各二级主控因素进行对照评级，将对照评级结果与各主控因素的权 重相乘得对应的突水系数；
表3主控因素分级
步骤四、以矿区经纬线为参照对整个矿区进行单元剖分，剖分单元为规则 正方形，具体剖分单元尺度为500m×500m规则正方形或者1000m×1000m规 则正方形，图2为对矿区进行单元剖分的示意图；剖分单元完成后进一步逐个 确定每个的剖分单元的优势断层，每个单元只能确定一条优势断层，确定单元 优势断层的主要依据为断层在矿区内的展布长度，单元内展布长度最长的断层 为单元的优势断层，图3为对矿区进行单元剖分之后，确定每个的剖分单元的 优势断层的示意图；
步骤五、利用分形理论分析每个剖分单元断层分布的复杂性，获得每个单 元断层分布复杂性的分维数，分维数计算方法为计盒维数，本实施例中每个单 元断层分布复杂性的分维数见图4；
步骤六、依据每个单元中断层分布复杂性分维数及每个单元优势断层的类 型、落差及倾角的分级值，以公式(3)计算每个单元的突水系数；
具体计算过程如例：单元①的优势断层为F50，F50类型为正断层，F50的 倾角为70°，落差为80m，单元①断层分布复杂性的分维数为1.128；依据表3 对四个主控因素进行对照分级，分级值为
单元①的突水系数为：
步骤七、以据第六步中的方法进行重复计算，获得每个单元的突水系数， 然后进一步运用数值插值方法对每个单元的突水系数进行插值，获得整个矿区 断层突水风险等值线分布图，具体如图5所示。
以上列举的应用实例只对本发明做具体说明，通过实施例对本发明进行具 体描述，实施例只用于对本发明进行进一步说明，而不是对本发明保护范围的 限定，该领域的技术人员可以根据本发明做出一些非本质的改进和调整。
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2024年12月27日 ~ 29日 
