山东省某煤矿开采诱发地面沉降风险性评价

山东省某煤矿开采诱发地面沉降风险性评价

盛根来曾纯品丁庆忠宿庆伟武法伟

山东省地矿工程勘察院山东济南250014

摘要：地面沉降是煤矿开采过程中面临的重大问题，怎样准确及时地预测地面沉降风险是当前急需解决的一大难题。本文采用非线性数学模型方法，以山东某煤矿工程实例为依据，通过统计分析得出煤矿开采诱发地面沉降的潜在风险因素，应用粗糙集理论对风险进行因素进行筛选，进而确定各个指标值，划分风险因素等级。本文在确定地面沉降影响因素的前提下，采用通过现场进行工程实地调查的方法构建了地面沉降风险性评价决策表。通过具体工程验证，该方法预测结果与实际结果基本一致，因此可将该方法应用于采空区地面塌陷预测，为有效预见地面塌陷的发生并及时采取相应措施提供理论技术依据。

关键词：地面沉降；风险指标；权重计算

RiskAssessmentofLandSubsidenceInducedbyaCoalMininginShandongProvince

ShengGenlai，ZengChunpin，DingQingzhong，SuQingweiWuFawei

（ShandongProvincialGeo-mineralEngineeringExplorationInstitute，JinanShandong，250014）

Abstract：Groundsubsidenceisamajorissueintheprocessofcoalmining.Howtoaccuratelyandtimelypredicttheriskoflandsubsidenceisamajorproblemtobesolvedurgently.Inthispaper，thenon-linearmathematicalmodelmethodisadopted，basedonacoalmineprojectinShandongProvince，thepotentialriskfactorsofinducedlandsubsidenceinducedbycoalminingareobtainedthroughstatisticalanalysis.Theriskfactorsarescreenedbyroughsettheoryandtheriskfactorsareclassified.Inthispaper，onthepremiseofdeterminingtheinfluencingfactorsoflandsubsidence，thedecision-makingtableoflandsubsidenceriskevaluationisconstructedbyfieldengineeringsurvey.Throughtheconcreteengineeringverification，thepredictionresultofthemethodisbasicallyconsistentwiththeactualresult，sothismethodcanbeappliedtothepredictionofgroundsubsidenceingoaf，providingtheoreticalandtechnicalbasisforeffectivelypredictingtheoccurrenceofgroundsubsidenceandtakingcorrespondingmeasuresintime.

Keywords：Landsubsidence；Riskindices；Weightcalculation；

引言

随着我国对煤矿的开发和利用越来越广泛，施工人员和技术人员所遇到的地质问题日趋复杂，煤矿开采诱发地面沉降越来越引起人们的关注。为了切实解决这一问题，对煤矿采空区易发生地面沉降区域进行风险评价具有深刻而广泛的意义，可以有效的起到指导施工。目前阶段，煤矿开采诱发地面沉降风险预测的方式大多是经验法，即通过施工阶段积累的实际工作经验以及早期特殊状况的成功处理方式的总结，利用类似工程的类似案例来对地面沉降进行风险预测，也有一些学者采用综合评价的方式来解决这一问题，如模糊数学法。

本文拟通过统计分析得出煤矿开采诱发地面沉降的潜在风险因素，应用粗糙集理论对风险进行因素进行筛选，进而确定个指标值，划分风险因素等级。最后将该方法运用到山东省某煤矿实际工程中，得到了一些有益的结论。

1粗糙集基本原理

粗糙集理论是波兰学者Pawlak在1982年提出的一种非线性数学方法，用于处理不一致、不完整、不精确的信息，并从中发现隐含的知识，揭示潜在规律；其主要思想是，在保持知识库的分类能力不变的前提下，通过属性约简，导出问题的决策或分类规则。通过属性约简，可以去掉冗余属性，从而减少神经网络的输入节点，达到优化学习过程和提高训练速度的目的。因此，运用粗糙集理论对黄土围岩分类的评价指标进行约简可以有效提高

通过分析表3.8，按照表3.9分级标准，煤矿区各单元地面沉降风险性程度不一，但是大部分区域都在较危险及以上等级，其中梁宝寺、郭屯、赵楼、龙固、万福矿区地面沉降风险性系数最高。利用权重计算得到的地面沉降区域与实际开采诱发的地面沉降区域基本吻合，说明本次使用的预测方法是正确的。

4结论

⑴经过现场调查对比研究证明，本文提出的以煤矿开采诱发地面沉降实例统计结果为依据，选取上覆岩体结构类型、岩体节理发育程度、上覆岩体岩石质量指标、开采深度、开采厚度为风险因素，确定指标值，并确定其权重，进行风险性评价。

⑵粗糙集理论的属性约简功能能够对评价指标进行客观的筛选，此方法获得的权重可从非线性角度上得到比较可靠的矿区地面沉降风险性评价系数，避免了人为选取评价指标的主观性和盲目性，提高了评价结果客观性与可靠性。

⑶煤矿开采诱发地面沉降具有不确定性，利用粗糙集理论得到影响因素权重进行分析，其结果更加科学、合理，更能真实反映煤矿开采诱发地面沉降的风险性。

参考文献

[1]冯有利，罗清威.基于Roughset的采空区地面塌陷危险性评价[J].河南理工大学学报（自然科学版），2016，35（6）：759-764.

[2]段瑜.地下采空区灾害危险度的模糊综合评价[D].中南大学，2005.

[3]王新民，丁德强，段瑜.灰色关联分析在地下采空区危险度评价中的应用[J].中国安全生产科学技术，2006，2（4）：38-42.

[4]李山存，刘晓明.金属矿山地下采空区定量风险评价方法研究[J].现代矿业，2014（8）：114-116.

[5]周源.采空区失稳灾害风险评估的未确知测度模型及应用[J].矿业研究与开发，2013（5）：70-72.

[6]崔竹刚.雷家井采空区地面塌陷特征及危险性区划研究[D].中国地质大学（北京），2007.

[7]郑怀昌，李明.地下采空区危险性及其分析[J].采矿与安全工程学报，2005，22（4）：127-129.