本文圍繞近松散含水層下采煤,覆巖采動過程中應(yīng)力與裂隙的時空演化規(guī)律及突水潰砂危險性空間多準則決策這一科學(xué)問題展開了研究。通過相似材料模型試驗,基于信息熵理論與時空可視化分析方法對覆巖采動過程中應(yīng)力與裂隙的時空演化規(guī)律進行了分析研究,結(jié)合分形幾何理論,建立了采動覆巖裂隙時空演化狀態(tài)的判據(jù)。最后,以泉店煤礦近松散含水層下煤層開采為例,建立了基于熵的采動覆巖突水潰砂危險性空間多準則決策模型,并開發(fā)了采動覆巖突水潰砂空間多準則決策系統(tǒng)。論文主要取得了如下成果:(1)建立了采動覆巖應(yīng)力的時空立方可視化分析模型,對采動過程中覆巖應(yīng)力時空演化特征進行了分析。以河南泉店煤礦11050工作面近松散含水層采煤作為地質(zhì)原型,建立了采掘覆巖破壞研究的工程地質(zhì)模型,通過相似材料模型試驗,對采動過程中覆巖應(yīng)力時空演化進行了監(jiān)測,從系統(tǒng)科學(xué)的觀點出發(fā),基于信息熵理論以及時空數(shù)據(jù)模型,提出了采動覆巖應(yīng)力熵,建立了采動覆巖應(yīng)力的時空立方可視化分析模型,對采動覆巖應(yīng)力時空模型進行趨勢分析,獲得了采動過程中覆巖應(yīng)力的時空演化特點。(2)建立采動覆巖裂隙的時空可視化分析模型,對覆巖受采動影響而產(chǎn)生的裂隙的發(fā)育狀態(tài)進行了定量描述。以模型試驗為基礎(chǔ),結(jié)合圖像處理技術(shù),獲得了采動覆巖裂隙的時空演化過程,基于信息熵理論建立了描述裂隙發(fā)育方向或混亂程度特征的裂隙熵,并對采動過程中各個階段的裂隙熵進行了計算�；诜中螏缀卫碚�,對采動過程中各個階段的覆巖裂隙的分形維數(shù)進行了計算,最后基于GIS對采動覆巖裂隙的時空演化及其時空差異進行了分析并建立了采動覆巖裂隙的時空可視化分析模型,提出了利用裂隙熵與分形維數(shù)結(jié)合的方法對采動覆巖裂隙的時空狀態(tài)進行定量描述。(3)獲得了近距離煤層上行開采與下行開采過程中,重復(fù)采動導(dǎo)致的覆巖裂隙的演化特征。上行開采重復(fù)采動導(dǎo)致的覆巖裂隙分形維數(shù)在工作面推進方向的分布特征為“馬鞍型”,而下行開采重復(fù)采動導(dǎo)致的覆巖裂隙分形維數(shù)在工作面推進方向的分布特征為“梯型”。(4)建立了采動覆巖突水潰砂危險性空間多準則決策模型,對采動覆巖突水潰砂危險性進行了決策分析。基于空間多準則決策理論,構(gòu)建了采動覆巖突水潰砂危險性的決策因素體系:松散含水層、地質(zhì)構(gòu)造、隔水層、采動覆巖、開采活動。基于加權(quán)線性組合方法與層次分析法提出了地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜指數(shù),并結(jié)合分形幾何理論,對地質(zhì)構(gòu)造準則進行了量化分析。基于多元非線性回歸與信息熵理論,對厚煤層綜放開采導(dǎo)水裂隙帶高度進行了預(yù)測。基于加權(quán)線性組合方法,提出了采動覆巖突水潰砂危險性指數(shù),結(jié)合信息熵理論,基于GIS對采動覆巖突水潰砂危險性進行了空間多準則決策,采用自然間斷點法把決策結(jié)果分成了5個區(qū)。最后通過局部敏感性分析方法,對模型的各個準則以及影響各個準則的子準則進行了敏感性分析。開發(fā)了具有數(shù)據(jù)存儲計算、制圖、輸出、決策等功能的采動覆巖突水潰砂危險性多準則決策系統(tǒng),實現(xiàn)了采動覆巖突水潰砂危險性的快速決策。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD745
【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
變量注釋表
1 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 文獻綜述
    1.3 存在問題
    1.4 研究方案
2 地質(zhì)概況
    2.1 概況
    2.2 地層概況
    2.3 水文地質(zhì)條件
    2.4 工程地質(zhì)條件
    2.5 水體采動等級與煤巖柱類型
3 采動覆巖應(yīng)力時空演化研究
    3.1 采動覆巖應(yīng)力影響因素研究
    3.2 采動覆巖系統(tǒng)應(yīng)力熵
    3.3 采動覆巖應(yīng)力時空演化分析方法
    3.4 相似模型試驗
    3.5 采動覆巖應(yīng)力時空演化特征
    3.6 討論與小結(jié)
4 采動覆巖裂隙時空演化研究
    4.1 分形和分維
    4.2 采動覆巖的裂隙特征
    4.3 采動覆巖裂隙特征參數(shù)計算
    4.4 采動覆巖裂隙的時空演化及其狀態(tài)判據(jù)
    4.5 近距離煤層重復(fù)采動覆巖裂隙演化
    4.6 討論與小結(jié)
5 基于熵的采動覆巖突水潰砂危險性空間多準則決策
    5.1 空間多準則決策的分析過程與方法
    5.2 基于熵的采動覆巖突水潰砂危險性空間多準則決策
    5.3 不確定性分析
    5.4 采動覆巖突水潰砂空間多準則決策系統(tǒng)開發(fā)
    5.5 潰砂災(zāi)害預(yù)防與回采驗證
    5.6 討論與小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

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本文編號：2845234