[发明专利]煤矿底板突水通道的多级尺度地质建模分析方法

摘要

本发明涉及一种煤矿底板突水通道的多级尺度地质建模分析方法，所述分析方法对原始地质数据经过处理形成三维多级尺度地质模型建模数据库；使用所述三维多级尺度地质模型建模数据库中的数据对一级尺度基础地质框架模型、二级尺度岩体精细地质模型以及三级尺度岩体裂隙网络模型进行建模；分析煤层底板断层本身的形态及其产状要素对突水的影响，根据裂隙扩展阻力变化，搜索岩层中最小抗剪力路径，找出煤层底板突水通道；将煤层底板突水通道与多级尺度地质模型进行对比分析，给出煤层底板突水风险性评价。本发明的特点在于通过在三维空间中以“地层‑岩性‑裂隙”三级尺度描述突水有关地质特征提高评价效率和精度，为煤矿安全生产提供保障。

主权项

一种煤矿底板突水通道的多级尺度地质建模分析方法，所述分析方法包括：1)获得原始地质数据；2)通过多级尺度数据分析对原始地质数据进行处理，形成三维多级尺度地质模型建模数据库，所述多级尺度数据分析为“地层‑岩性‑裂隙”尺度分析，其中所述“地层‑岩性‑裂隙”尺度分析将数据的构建划分为一级尺度基础地质框架模型、二级尺度岩体精细地质模型和三级尺度岩体裂隙网络模型；3)使用所述三维多级尺度地质模型建模数据库中的数据进行一级尺度基础地质框架模型建模，其中，一级尺度基础地质框架模型建模是构建以“组”为单位的地层系统和主要岩性标志层，同时构建影响区域稳定性的区域断裂和大延伸的结构面；4)使用所述三维多级尺度地质模型建模数据库中的数据，并且以所述一级尺度基础地质框架模型的建模结果为约束条件，进行二级尺度岩体精细地质模型建模，其中，二级尺度岩体精细地质模型建模对应煤矿生产安全工程尺度，是构建富水岩层与小断层和隐伏构造；5)使用所述三维多级尺度地质模型建模数据库中的数据，并且以所述二级尺度岩体精细地质模型的建模结果为约束条件，进行三级尺度岩体裂隙网络模型建模，其中，三级尺度岩体裂隙网络模型建模是构建岩体的裂隙网络；6)基于步骤3)～步骤5)中的建模结果搜索岩体中最小抗剪力的路径，即潜在的煤层底板突水通道；7)基于步骤3)～步骤5)中的建模结果建立三维多级尺度地质属性模型；所述三维多级尺度地质属性模型是在所述一级尺度基础地质框架模型、二级尺度岩体精细地质模型和三级尺度岩体裂隙网络模型的基础上进一步描述地质参数分布的模型；8)将潜在的煤层底板突水通道与三维多级尺度地质属性模型的数值分析结果进行结合分析，从而综合评价煤层底板突水的风险性；其中，所述三维多级尺度地质属性模型的地质参数包括岩石应力参数和地质物性参数，采用数值分析方法进行突水过程模拟；其中，在步骤3)中，所述一级尺度基础地质框架模型建模是以钻孔数据、地质剖面、平面图、地震解释成果和断层曲面构建基础地质骨架、地层系统和相关岩性地层；在步骤4)中，所述二级尺度岩体精细地质模型建模是结合井下观测和物探数据，以目的煤层顶底板岩性精细分层信息为基础对所述地层系统进行细分以及局部构造，实现富水岩层和隔水岩层的精细构建和局部小构造处理；在步骤5)中，所述三级尺度岩体裂隙网络模型建模是通过对井下巷道裂隙几何参数的统计分析构建裂隙网络模型，构建裂隙分布的概率模型，生成复杂岩体的裂隙网络；所述步骤6)包括分析煤层底板断层本身的形态及其产状要素对突水的影响，根据裂隙扩展阻力变化，搜索岩体中最小抗剪力的路径，形成潜在的煤层底板突水通道；其中，所述一级尺度基础地质框架模型以及二级尺度岩体精细地质模型建模采用以钻孔数据为主，平面图、剖面数据为线约束的建模方法，构建三维地质界面。