[发明专利]一种基于综合指数法的三维空间充填效果评价方法

说明书

本发明公开了一种基于综合指数法的三维空间充填效果评价方法，具体涉及矿业工程领域。本发明通过选取充填体充填质量、覆岩运动程度和地表变形特征作为三维空间充填效果评价参数，根据三维空间充填稳定后的现场实际测量结果、钻孔电视资料和地表监测结果，获取充填体充填质量、覆岩运动程度和地表变形特征，分析确定三维空间充填效果评价参数的影响因素，基于综合指数熵权法计算各影响因素的权重，构建三维空间充填开采评价函数，计算三维空间的充填开采评价结果，并根据充填开采评价结果评价三维空间的充填效果。本发明综合各影响因素对三维空间充填效果的影响，实现了对三维空间充填效果的准确评价，为充填开采的安全生产提供了依据。

技术领域

本发明涉及矿业工程领域，具体涉及一种基于综合指数法的三维空间充填效果评价方法。

背景技术

随着我国东部地区煤炭资源的大量开采，剩余煤炭资源多为“三下压煤”，大量优质煤炭资源急需充填开采，为了在提高采出率的同时延长矿井服务年限，充分贯彻绿色发展的战略目标，因此亟需从充填体、工作面围岩及地面三个方面对采煤作业面地下三维空间的充填效果进行综合评价，综合考虑各种影响因素准确分析三维空间的充填效果，为充填开采的安全生产提供更加科学有效的判断依据。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提出了一种基于综合指数法的三维空间充填效果评价方法。该方法从充填体、工作面围岩以及地面三个方面对三维空间的充填效果进行综合评价，充分考虑各种因素对三维空间充填效果的影响，有利于三维空间充填效果的准确评价，为充填开采的安全生产提供了有效的判断依据。

本发明采用以下的技术方案：

一种基于综合指数法的三维空间充填效果评价方法，具体包括以下步骤：

步骤1，选取充填体充填质量、覆岩运动程度和地表变形特征作为三维空间充填效果评价参数，根据采煤工作面三维空间充填稳定后的现场实际测量结果、钻孔电视资料和地表监测结果，确定充填体充填质量、覆岩运动程度和地表变形特征；

步骤2，根据获得的充填体充填质量、覆岩运动程度和地表变形特征，分别确定影响充填体充填质量、覆岩运动程度和地表变形特征的影响因素，得到三维空间充填效果评价参数的影响因素；

所述充填体充填质量受等价采厚、充填结石体的物理力学特征和充填程度的影响，其中，等价采厚的影响因素包括顶板超前下沉量、欠接顶量和充填体压实量，充填结石体的物理力学特征的影响因素包括抗压强度、弹性模量和孔隙度，充填程度的影响因素包括充填体应力、顶底板移近量和巷道两帮移近量；

所述覆岩运动程度受顶板离层裂隙、工作面侧向支承压力和工作面超前支承压力的影响，其中，顶板离层裂隙的影响因素包括空间裂隙相对面积比、顶板岩层裂隙漏失量和顶板岩层相对位移量，工作面侧向支承压力的影响因素包括孔深5m处的侧向支承压力、孔深10m处的侧向支承压力和孔深15m处的侧向支承压力，工作面超前支承压力的影响因素包括距离工作面20m处的工作面超前支承压力、距离工作面40m处的工作面超前支承压力和距离工作面60m处的工作面超前支承压力；

所述地表变形特征的影响因素包括地表下沉、地表倾斜变形、地表水平移动、曲率和地表水平变形；

步骤3，基于综合指数熵权法，结合三维空间充填稳定后的现场实际测量结果，分别计算三维空间充填效果评价参数中各影响因素的权重；

步骤4，根据三维空间充填效果评价参数中各影响因素的权重，构建三维空间充填开采评价函数；

步骤5，根据现场实际测量结果、钻孔电视资料和地表监测结果，利用三维空间充填开采评价函数计算三维空间的充填开采评价结果θ，并根据充填开采评价结果对三维空间的充填效果进行评价。

优选地，所述步骤3中，三维空间充填效果评价参数中各影响因素的权重计算公式，如式(1)所示：