新集礦區(qū)11-2煤層有效開(kāi)采區(qū)塊綜合評(píng)價(jià)與等級(jí)劃分研究

詹 潤(rùn)， 張文永， 孫 貴， 韓 鋒， 李宏澤， 陳新宏

(1.安徽省煤田地質(zhì)局勘查研究院，合肥 230088； 2.中煤新集能源股份有限公司，安徽淮南 232001;3.中國(guó)科技大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院，合肥 230026)

煤礦地質(zhì)條件綜合評(píng)價(jià)與煤炭資源有效開(kāi)采區(qū)塊劃分研究，對(duì)煤礦精準(zhǔn)、安全、高效生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。選取合理、可靠的數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法，并進(jìn)行煤炭資源開(kāi)采區(qū)塊等級(jí)劃分研究，也是煤田地質(zhì)勘探與開(kāi)發(fā)領(lǐng)域長(zhǎng)期探索的熱點(diǎn)問(wèn)題。地質(zhì)構(gòu)造、水害、瓦斯突出災(zāi)害是影響華北型煤田生產(chǎn)的三類主體危險(xiǎn)源，針對(duì)礦井多源地質(zhì)災(zāi)害，前人提出了多種不同原理的數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型與定量預(yù)測(cè)方法。詹才高等，最早提出基于“等性塊段”的礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度分級(jí)定量評(píng)價(jià)方法[1]，為礦井設(shè)計(jì)選取不同采煤方法提供了基本地質(zhì)依據(jù)。20世紀(jì)90年代以后，以分形幾何學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、GIS空間分析與人工智能為基礎(chǔ)的理論與技術(shù)方法廣泛應(yīng)用于礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度綜合評(píng)價(jià)中[2-5]，為實(shí)現(xiàn)地質(zhì)條件的合理、快速劃分開(kāi)創(chuàng)了新局面。在礦井水害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方面，早期學(xué)者提出了“強(qiáng)滲通道說(shuō)”“下三帶理論”“底板兩帶模型”“遞進(jìn)導(dǎo)升理論”“巖水應(yīng)力關(guān)系理論”“KS關(guān)鍵層理論”等重要基礎(chǔ)理論[6-10]。目前較為成熟的水害評(píng)價(jià)方法是基于GIS與多源信息復(fù)合疊加的多層次方法[11]，其在華北型煤礦水害預(yù)警中取得了良好的應(yīng)用效果。在瓦斯突出危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)方面，許多學(xué)者提出了“單項(xiàng)指標(biāo)法”“綜合指標(biāo)法”“鉆屑指標(biāo)法”“瓦斯地質(zhì)單元法”與基于現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論的區(qū)域瓦斯突出預(yù)測(cè)方法[12-13]。以上評(píng)價(jià)分析方法，從不同方面對(duì)單一災(zāi)害因素進(jìn)行了多指標(biāo)分析，具有一定合理性。但是，煤礦有效開(kāi)采區(qū)塊的識(shí)別與劃分需要考慮多種地質(zhì)災(zāi)害類型的疊加影響，因此以往研究方法適用范圍仍然有限，很難廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)開(kāi)發(fā)中。因此，如何將礦井各類地質(zhì)災(zāi)害影響因素?cái)?shù)據(jù)信息快速地融合，并運(yùn)用先進(jìn)方法合理、準(zhǔn)確地劃分開(kāi)采區(qū)塊等級(jí)，仍需要開(kāi)展深入的研究。

基于上述分析，本文以新集礦區(qū)11-2煤層為研究對(duì)象，建立煤厚、地質(zhì)構(gòu)造、水害、瓦斯突出災(zāi)害指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，同時(shí)基于Arcgis平臺(tái)將各類地質(zhì)信息融合，并提出煤礦有效開(kāi)采區(qū)塊綜合、定量劃分方法，為煤礦整體開(kāi)發(fā)布局規(guī)劃與防災(zāi)減災(zāi)工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

新集礦區(qū)地處安徽省淮南市鳳臺(tái)縣內(nèi)，包括新集一礦、新集二礦兩個(gè)生產(chǎn)礦井，東西長(zhǎng)13.51km，南北寬4.5km，總面積60.75km2(圖1)。在構(gòu)造位置上，研究區(qū)處于淮南煤田南緣阜鳳逆沖推覆構(gòu)造帶的中部，主體構(gòu)造格架表現(xiàn)為近東西向展布的前展式逆沖推覆構(gòu)造樣式，主采煤層均位于推覆體下原地系統(tǒng)二疊系中[14]。原地系統(tǒng)煤系地層整體向北傾伏，傾角一般5°～30°，其內(nèi)主要發(fā)育近東西向斷層與褶曲。礦區(qū)南部邊界為阜李逆沖推覆斷裂，中部發(fā)育F10大型張性斷裂，兩條斷裂均橫穿礦區(qū)，斷距高達(dá)380m以上，在其旁側(cè)次級(jí)斷層密集發(fā)育，但遠(yuǎn)離兩條主控?cái)嗔训貐^(qū)，斷層較少，且規(guī)模較小，落差一般都小于20m(圖1)。

圖1 新集礦區(qū)11-2煤層構(gòu)造綱要圖Figure 1 Structural outline map of Xinji mine area coal No.11-2

11-2煤層為礦區(qū)內(nèi)主采煤層，位于原地系統(tǒng)二疊系上石盒子組中下部，煤層發(fā)育相對(duì)穩(wěn)定。由于礦區(qū)開(kāi)采地質(zhì)條件復(fù)雜，開(kāi)采過(guò)程中各類地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，并嚴(yán)重制約著礦區(qū)安全、高效生產(chǎn)。11-2煤層頂板砂巖含水層厚12～53m，平均厚35m，以中粒砂巖為主，裂隙發(fā)育不均一，單位涌水量0.003 31～0.32 L/s·m，滲透率0.014 7～0.86m/d，屬于弱富水性中等滲透性含水層。采掘工作面揭露該煤層頂板出水頻繁，且出(突)水量和穩(wěn)定涌水量較大，儲(chǔ)存量和補(bǔ)給量均較豐富。井下實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，11-2煤層瓦斯含量0～9.1m3/t，瓦斯壓力0.56～2.1MPa，在掘進(jìn)中已發(fā)現(xiàn)多次瓦斯動(dòng)力涌出現(xiàn)象，該煤層也被鑒定為突出煤層。隨著礦區(qū)開(kāi)采范圍與開(kāi)采深度不斷加大，在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域與深部地帶，礦井地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率有進(jìn)一步增加的可能。

2 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

煤礦有效開(kāi)采區(qū)塊指的是在礦井范圍內(nèi)可供開(kāi)發(fā)的不同優(yōu)劣等級(jí)的煤炭資源開(kāi)采區(qū)塊。煤礦有效開(kāi)采區(qū)塊的綜合評(píng)價(jià)與劃分，是煤礦安全、高效生產(chǎn)的前提?！睹旱V地質(zhì)工作規(guī)定》(2014)中將地質(zhì)構(gòu)造類型簡(jiǎn)單且基本無(wú)水害、瓦斯災(zāi)害影響的地區(qū)，判定為安全、簡(jiǎn)單煤礦開(kāi)采類型，而煤厚直接決定著煤礦能否實(shí)現(xiàn)綜放綜采與高效生產(chǎn)。因此，本次將煤厚、地質(zhì)構(gòu)造、煤層頂板水害、瓦斯突出災(zāi)害作為評(píng)價(jià)研究區(qū)有效開(kāi)采區(qū)塊的主要一級(jí)指標(biāo)。

2.1 煤厚

煤厚是煤礦資源儲(chǔ)量、產(chǎn)量的最主要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，煤厚大小決定著煤礦開(kāi)采方法與采煤技術(shù)的選取。煤厚越大，越有利于綜放綜采，并實(shí)現(xiàn)煤礦高效、高產(chǎn)。由于全國(guó)各地區(qū)煤礦地質(zhì)條件差異較大，目前對(duì)適用于不同采煤方式的煤厚尚沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)礦區(qū)采煤技術(shù)工藝對(duì)煤層厚度的要求，結(jié)合11-2煤層賦存特點(diǎn)，將煤厚劃分為3個(gè)等級(jí)，即煤厚小于1.3m的基本不可采，1.3～3m有利于實(shí)現(xiàn)綜采，煤厚>3m有利于實(shí)現(xiàn)綜放綜采(圖1)。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜程度

模糊綜合評(píng)判法是模糊數(shù)學(xué)最為重要的研究方法之一，對(duì)于具有模糊特征的煤礦地質(zhì)構(gòu)造評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)具有良好的應(yīng)用效果。該方法運(yùn)用隸屬函數(shù)模型，計(jì)算不同地質(zhì)因子量化數(shù)值對(duì)構(gòu)造復(fù)雜程度等級(jí)的隸屬度，可表征評(píng)價(jià)因素對(duì)構(gòu)造復(fù)雜程度的影響作用。同時(shí)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度是多種地質(zhì)因子共同作用結(jié)果，且各因子間存在非線性的聯(lián)系，而灰色關(guān)聯(lián)分析在處理復(fù)雜的非線性和不確定性的問(wèn)題上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

基于上述原理，首先利用Arcgis軟件按照500m×500m規(guī)則網(wǎng)格將礦區(qū)劃分為220個(gè)評(píng)價(jià)單元。根據(jù)礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育特征，確定了斷層分維、褶皺分維、斷層強(qiáng)度、煤層傾角變異系數(shù)4個(gè)因素作為地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)，并在GIS里生成各指標(biāo)等值線柵格圖像。再利用GIS的Isodata遷移聚類功能對(duì)各因素指標(biāo)值進(jìn)行迭代運(yùn)算，可將各類指標(biāo)值聚類、收斂并劃分為簡(jiǎn)單、中等、復(fù)雜3個(gè)等級(jí)，同時(shí)得到相應(yīng)的指標(biāo)閾值(表1)。然后，結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)法計(jì)算出各指標(biāo)權(quán)重值與關(guān)聯(lián)程度(表2)。通過(guò)對(duì)各指標(biāo)值分布檢驗(yàn)，確定多數(shù)指標(biāo)符合正態(tài)分布的隸屬函數(shù)。依據(jù)所確定的隸屬函數(shù)與指標(biāo)權(quán)重值，將各個(gè)指標(biāo)柵格圖計(jì)算所得到的空間矩陣在GIS里進(jìn)行層疊集合，可得到各評(píng)價(jià)單元模糊評(píng)判等級(jí)結(jié)果與構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜程度分區(qū)圖(圖2)。

圖2 11-2煤層厚度等級(jí)劃分Figure 2 Coal No.11-2 thickness grading

表1 11-2煤層構(gòu)造復(fù)雜程度各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)等級(jí)分界值

表2 11-2煤層構(gòu)造復(fù)雜程度評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值與關(guān)聯(lián)度

2.3 突水災(zāi)害

11-2煤層水害主要來(lái)源于其上覆的砂巖含水層，針對(duì)頂板突水復(fù)雜、變化、量多的指標(biāo)控制體系，本次選取斷層線密度、斷層交叉點(diǎn)與尖滅點(diǎn)、單位涌水量、含水層厚度、隔水層厚度、頂板冒裂帶內(nèi)主關(guān)鍵層厚度與砂泥比8個(gè)因素作為突水主控因素，其中關(guān)鍵層、隔水層因素與頂板突水呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖3 11-2煤層地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度評(píng)價(jià)分區(qū)Figure 3 Coal No.11-2 structural complexity assessment zoning

結(jié)合專家打分、 AHP層級(jí)分析原理，經(jīng)多次一致性檢驗(yàn)，通過(guò)構(gòu)建判斷矩陣確定因素權(quán)重(表3)，并結(jié)合GIS脆弱性指數(shù)評(píng)價(jià)方法，建立了11-2煤頂板突水脆弱性指數(shù)綜合判識(shí)模型，其模型公式：

表3 頂板突水各主控因素權(quán)重

(1)

式中：Vi為危險(xiǎn)性指數(shù)；Wk為各主控因素權(quán)重；fk(x，y)為主控因素影響函數(shù)；x，y為鉆孔地理坐標(biāo)；n為主控因素個(gè)數(shù)。

根據(jù)所建立的突水脆弱性指數(shù)模型，利用GIS軟件空間數(shù)據(jù)處理與自然分級(jí)功能，可將礦區(qū)11-2煤頂板突水危險(xiǎn)性程度劃分為相對(duì)安全區(qū)、較危險(xiǎn)區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)三個(gè)等級(jí)(圖4)。

圖4 11-2煤層頂板突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分區(qū)Figure 4 Coal No.11-2 roof water bursting hazardous assessment zoning

2.4 瓦斯突出災(zāi)害

受礦井不同煤層賦存地質(zhì)條件、巖性、煤體結(jié)構(gòu)等因素影響，礦井瓦斯突出機(jī)理十分復(fù)雜，有時(shí)采用不同指標(biāo)判斷瓦斯突出危險(xiǎn)程度會(huì)得到完全不同的結(jié)論，“低指標(biāo)瓦斯突出現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)”[15]。本次采用基于變權(quán)信息熵的TOPSIS法對(duì)瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，該方法結(jié)合變權(quán)思想，在尊重?cái)?shù)據(jù)客觀性的基礎(chǔ)上能夠?qū)沃笜?biāo)突變現(xiàn)象做進(jìn)一步修正，通過(guò)建立逼近理想的TOPSIS預(yù)測(cè)模型，可準(zhǔn)確、客觀地評(píng)價(jià)瓦斯突出危險(xiǎn)性程度。其基本原理與方法如下：

1)利用熵權(quán)法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重。

首先建立樣本數(shù)m，評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)n的判斷矩陣：X=(xij)m×n(i=1,2,……，m;j=1,2,…,n)，然后將該矩陣進(jìn)行歸一化、同趨勢(shì)化處理，得到歸一化矩陣B=(bij)m×n(i=1,2,……，m;j=1,2,…,n)式中bij為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第j個(gè)指標(biāo)值。

根據(jù)信息熵定義，計(jì)算熵權(quán)公式：

(2)

(i=1,2,……，m;j=1,2,…,n)

由公式2得到信息熵計(jì)算向量：

2)確定變權(quán)重與決策矩陣。

首先確定上界權(quán)重woj=wj/(minwj+maxwj)(j=1,2,……,n)，然后確定引入函數(shù)

(4)

(i=1,2,……，m;j=1,2,…,n)

計(jì)算變權(quán)后的指標(biāo)權(quán)重，得到變權(quán)矩陣

T=[tij]m×n

(5)

根據(jù)歸一化化矩陣與變權(quán)矩陣可得到最終決策矩陣B′=B·TT。

3)TOPSIS法優(yōu)選排序。

根據(jù)最終決策矩陣B′中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，計(jì)算評(píng)價(jià)對(duì)象的理想解和負(fù)理想解：

依據(jù)接近度大小，可以對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)劣排序。

根據(jù)新集礦區(qū)瓦斯賦存與突出特征，利用11-2煤層91個(gè)鉆孔與井下瓦斯數(shù)據(jù)，選取瓦斯含量、構(gòu)造分維、構(gòu)造煤厚度、頂板30m內(nèi)砂泥巖比、埋深、煤厚變異系數(shù)6個(gè)主控因素，采用變權(quán)信息熵可得到每個(gè)鉆孔各主控因素權(quán)重值，結(jié)合TOPSIS法對(duì)礦區(qū)11-2煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行優(yōu)選排序，并在GIS中運(yùn)用反距離權(quán)重與自然分級(jí)功能將研究區(qū)劃分為相對(duì)安全區(qū)、較危險(xiǎn)區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)3個(gè)等級(jí)(圖5)。

圖5 11-2煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分區(qū)Figure 5 Coal No.11-2 gas bursting hazardous assessment zoning

3 基于GIS的有效開(kāi)采區(qū)塊等級(jí)劃分原理與方法

3.1 原理與方法

基于上述在GIS中建立的煤厚、構(gòu)造、突水、瓦斯突出指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)與分區(qū)模型，采用GIS圖形加權(quán)疊加分析法對(duì)有效開(kāi)采區(qū)塊進(jìn)行等級(jí)劃分。具體方法是將四個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分出的等級(jí)區(qū)塊依次疊加，同時(shí)突出主要指標(biāo)的影響作用和權(quán)重系數(shù)，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)采區(qū)塊的合理劃分。根據(jù)研究區(qū)實(shí)際開(kāi)采地質(zhì)條件與地質(zhì)災(zāi)害影響程度，本次確定了煤厚(A1)>地質(zhì)構(gòu)造(A2)>頂板水害(A3)>瓦斯災(zāi)害(A4)的指標(biāo)權(quán)重評(píng)價(jià)體系，并將煤礦開(kāi)采區(qū)域劃分為有利開(kāi)采區(qū)、較有利開(kāi)采區(qū)、可改造區(qū)、威脅區(qū)與不利開(kāi)采區(qū)5個(gè)等級(jí)區(qū)塊，其中煤厚與地質(zhì)構(gòu)造具有“一票否決權(quán)”，即在煤厚較薄或構(gòu)造復(fù)雜處，可直接判定為不利開(kāi)采區(qū)塊。具體評(píng)價(jià)方法與劃分原則如下。

1)首先根據(jù)煤厚劃分出的等級(jí)，將礦區(qū)劃分如下：煤厚>3m為有利于綜放綜采區(qū)塊，1.3～3m為有利于綜采區(qū)塊，煤厚<1.3m為不利開(kāi)采區(qū)塊。在煤厚<1.3m的不利開(kāi)采區(qū)塊內(nèi)，不管其他指標(biāo)如何變化，均認(rèn)為不能實(shí)現(xiàn)高效開(kāi)采。

2)在煤厚>1.3m的區(qū)域內(nèi)，疊加構(gòu)造評(píng)價(jià)分區(qū)圖，將構(gòu)造復(fù)雜區(qū)劃分為不利開(kāi)采區(qū)塊，即在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)內(nèi)，不管水害、瓦斯突出災(zāi)害危險(xiǎn)性程度多大，均認(rèn)為不能實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)采。

3)根據(jù)步驟2劃分出的其他區(qū)塊內(nèi)，疊加突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分區(qū)圖，將突水危險(xiǎn)且瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)作為威脅區(qū)塊，將突水安全且瓦斯安全區(qū)作為有利區(qū)塊。其他區(qū)域內(nèi)，將突水較危險(xiǎn)區(qū)作為可改造區(qū)塊，突水安全區(qū)作為較有利區(qū)塊。

4)根據(jù)步驟3劃分出的威脅與可改造區(qū)塊內(nèi)，疊加瓦斯突出危險(xiǎn)性分區(qū)圖，將瓦斯突出危險(xiǎn)與較危險(xiǎn)區(qū)作為可改造區(qū)塊，將瓦斯相對(duì)安全區(qū)作為較有利區(qū)塊。

3.2 指標(biāo)量化

為了在GIS中將不同類型地質(zhì)災(zāi)害信息指標(biāo)融合，并快速、精準(zhǔn)地劃分出不同等級(jí)的開(kāi)采區(qū)塊，需要運(yùn)用GIS重分類功能，對(duì)各評(píng)價(jià)分區(qū)結(jié)果再進(jìn)行柵格量化處理，其量化結(jié)果表4和表5。

表4 有效開(kāi)采區(qū)塊指標(biāo)體系量化柵格數(shù)值

表5 有效開(kāi)采區(qū)塊綜合劃分結(jié)果與GIS重分類柵格數(shù)值對(duì)照

4 有效開(kāi)采區(qū)塊劃分結(jié)果分析

4.1 劃分結(jié)果

根據(jù)上述確定的有效開(kāi)采區(qū)塊等級(jí)劃分原理、方法與指標(biāo)量化標(biāo)準(zhǔn)，利用GIS柵格計(jì)算器對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)分區(qū)圖層進(jìn)行疊加運(yùn)算，最終得到了11-2煤層有效開(kāi)采區(qū)塊等級(jí)劃分結(jié)果(圖6)。新集礦區(qū)11-2煤層不利開(kāi)采區(qū)塊主要分布在礦區(qū)中部F10斷裂帶沿線及其附近地帶，在南側(cè)阜李斷裂旁側(cè)也有零星分布，該區(qū)域也是地質(zhì)構(gòu)造最為復(fù)雜地區(qū)(圖1)，其內(nèi)水害與瓦斯災(zāi)害也較為嚴(yán)重。威脅區(qū)塊僅發(fā)育在新集一礦西南角，占礦區(qū)總面積僅1%，其內(nèi)煤炭資源雖然可采，但突水與瓦斯突出危險(xiǎn)性共存，發(fā)生災(zāi)害事故的可能性較大?？筛脑靺^(qū)塊主要分布在新集二礦F10斷裂帶南北兩側(cè)及阜李斷裂沿線，該區(qū)域構(gòu)造發(fā)育中等，突水或瓦斯突出危險(xiǎn)性較高，但可通過(guò)一些防治水與瓦斯治理工程將其改造為較有利或有利開(kāi)采區(qū)塊。較有利區(qū)塊主要分布在新集一礦F10斷裂帶南北兩側(cè)及新集二礦中東部地區(qū)，該區(qū)域構(gòu)造較簡(jiǎn)單，突水危險(xiǎn)性程度低，但局部存在瓦斯突出的危險(xiǎn)。有利開(kāi)采區(qū)塊分布在新集一礦F10斷裂與阜李斷裂之間及阜李斷裂基巖露頭線以南地區(qū)，該區(qū)域煤層埋深較淺、賦存穩(wěn)定，斷裂發(fā)育稀少(圖1)，基本無(wú)水害和瓦斯突出影響(圖4、圖5)，是礦區(qū)最有利開(kāi)采區(qū)。

圖6 有效開(kāi)采區(qū)塊等級(jí)劃分Figure 6 Available extraction block grading

4.2 與實(shí)際情況對(duì)比驗(yàn)證

新集礦區(qū)11-2煤層開(kāi)采過(guò)程中已發(fā)生過(guò)4次瓦斯突出現(xiàn)象，突出點(diǎn)均位于新集一礦F10斷裂以北的中央采區(qū)西翼工作面內(nèi)，該區(qū)域也是本次評(píng)價(jià)的構(gòu)造復(fù)雜區(qū)與瓦斯突出較危險(xiǎn)區(qū)(圖5)。根據(jù)歷年突水調(diào)查臺(tái)賬，將11-2煤層突水點(diǎn)信息投影至評(píng)價(jià)結(jié)果分區(qū)圖上可見(jiàn)，所有突水點(diǎn)均位于構(gòu)造復(fù)雜區(qū)或突水危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，同時(shí)也是本次綜合評(píng)價(jià)的不利開(kāi)采區(qū)塊與可改造區(qū)塊(圖6)。通過(guò)與實(shí)際災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)信息對(duì)比分析，驗(yàn)證了本次構(gòu)建的有效開(kāi)采區(qū)塊分析模型合理且精度較高。

5 結(jié)論

1)為準(zhǔn)確、合理地評(píng)價(jià)煤礦開(kāi)采區(qū)塊等級(jí)，以新集礦區(qū)11-2煤層為例，選取煤厚、地質(zhì)構(gòu)造、水害、瓦斯突出災(zāi)害作為本次評(píng)價(jià)的一級(jí)指標(biāo)，并基于GIS平臺(tái)分別建立了構(gòu)造復(fù)雜程度模糊評(píng)判分區(qū)模型、頂板突水脆弱性指數(shù)分區(qū)模型、瓦斯突出熵變權(quán)TOPSIS分區(qū)模型及其相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

2)根據(jù)研究區(qū)實(shí)際開(kāi)采地質(zhì)條件，通過(guò)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)柵格量化處理，運(yùn)用GIS圖形加權(quán)疊加分析功能，將礦區(qū)劃分為不利、威脅、可改造、較有利與有利5個(gè)等級(jí)的開(kāi)采區(qū)塊，該劃分方案可為礦區(qū)煤炭資源整體開(kāi)發(fā)與規(guī)劃布局提供科學(xué)依據(jù)。

3)利用實(shí)際災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)信息對(duì)本次評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析可知，已發(fā)生的事故點(diǎn)均位于綜合評(píng)價(jià)的構(gòu)造復(fù)雜區(qū)或突水、瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，屬于不利開(kāi)采區(qū)塊與可改造區(qū)塊，說(shuō)明本次構(gòu)建的分區(qū)模型合理且評(píng)價(jià)方法可行。