本文圍繞近松散含水層下采煤,覆巖采動(dòng)過(guò)程中應(yīng)力與裂隙的時(shí)空演化規(guī)律及突水潰砂危險(xiǎn)性空間多準(zhǔn)則決策這一科學(xué)問(wèn)題展開(kāi)了研究。通過(guò)相似材料模型試驗(yàn),基于信息熵理論與時(shí)空可視化分析方法對(duì)覆巖采動(dòng)過(guò)程中應(yīng)力與裂隙的時(shí)空演化規(guī)律進(jìn)行了分析研究,結(jié)合分形幾何理論,建立了采動(dòng)覆巖裂隙時(shí)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(kāi)采為例,建立了基于熵的采動(dòng)覆巖突水潰砂危險(xiǎn)性空間多準(zhǔn)則決策模型,并開(kāi)發(fā)了采動(dòng)覆巖突水潰砂空間多準(zhǔn)則決策系統(tǒng)。論文主要取得了如下成果:(1)建立了采動(dòng)覆巖應(yīng)力的時(shí)空立方可視化分析模型,對(duì)采動(dòng)過(guò)程中覆巖應(yīng)力時(shí)空演化特征進(jìn)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(guò)相似材料模型試驗(yàn),對(duì)采動(dòng)過(guò)程中覆巖應(yīng)力時(shí)空演化進(jìn)行了監(jiān)測(cè),從系統(tǒng)科學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā),基于信息熵理論以及時(shí)空數(shù)據(jù)模型,提出了采動(dòng)覆巖應(yīng)力熵,建立了采動(dòng)覆巖應(yīng)力的時(shí)空立方可視化分析模型,對(duì)采動(dòng)覆巖應(yīng)力時(shí)空模型進(jìn)行趨勢(shì)分析,獲得了采動(dòng)過(guò)程中覆巖應(yīng)力的時(shí)空演化特點(diǎn)。(2)建立采動(dòng)覆巖裂隙的時(shí)空可視化分析模型,對(duì)覆巖受采動(dòng)影響而產(chǎn)生的裂隙的發(fā)育狀態(tài)進(jìn)行了定量描述。以模型試驗(yàn)為基礎(chǔ),結(jié)合圖像處理技術(shù),獲得了采動(dòng)覆巖裂隙的時(shí)空演化過(guò)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(duì)采動(dòng)過(guò)程中各個(gè)階段的裂隙熵進(jìn)行了計(jì)算�；诜中螏缀卫碚�,對(duì)采動(dòng)過(guò)程中各個(gè)階段的覆巖裂隙的分形維數(shù)進(jìn)行了計(jì)算,最后基于GIS對(duì)采動(dòng)覆巖裂隙的時(shí)空演化及其時(shí)空差異進(jìn)行了分析并建立了采動(dòng)覆巖裂隙的時(shí)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(duì)采動(dòng)覆巖裂隙的時(shí)空狀態(tài)進(jìn)行定量描述。(3)獲得了近距離煤層上行開(kāi)采與下行開(kāi)采過(guò)程中,重復(fù)采動(dòng)導(dǎo)致的覆巖裂隙的演化特征。上行開(kāi)采重復(fù)采動(dòng)導(dǎo)致的覆巖裂隙分形維數(shù)在工作面推進(jìn)方向的分布特征為“馬鞍型”,而下行開(kāi)采重復(fù)采動(dòng)導(dǎo)致的覆巖裂隙分形維數(shù)在工作面推進(jìn)方向的分布特征為“梯型”。(4)建立了采動(dòng)覆巖突水潰砂危險(xiǎn)性空間多準(zhǔn)則決策模型,對(duì)采動(dòng)覆巖突水潰砂危險(xiǎn)性進(jìn)行了決策分析�；诳臻g多準(zhǔn)則決策理論,構(gòu)建了采動(dòng)覆巖突水潰砂危險(xiǎn)性的決策因素體系:松散含水層、地質(zhì)構(gòu)造、隔水層、采動(dòng)覆巖、開(kāi)采活動(dòng)�；诩訖�(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(duì)地質(zhì)構(gòu)造準(zhǔn)則進(jìn)行了量化分析�；诙嘣蔷�性回歸與信息熵理論,對(duì)厚煤層綜放開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶高度進(jìn)行了預(yù)測(cè)�；诩訖�(quán)線性組合方法,提出了采動(dòng)覆巖突水潰砂危險(xiǎn)性指數(shù),結(jié)合信息熵理論,基于GIS對(duì)采動(dòng)覆巖突水潰砂危險(xiǎn)性進(jìn)行了空間多準(zhǔn)則決策,采用自然間斷點(diǎn)法把決策結(jié)果分成了5個(gè)區(qū)。最后通過(guò)局部敏感性分析方法,對(duì)模型的各個(gè)準(zhǔn)則以及影響各個(gè)準(zhǔn)則的子準(zhǔn)則進(jìn)行了敏感性分析。開(kāi)發(fā)了具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算、制圖、輸出、決策等功能的采動(dòng)覆巖突水潰砂危險(xiǎn)性多準(zhǔn)則決策系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了采動(dòng)覆巖突水潰砂危險(xiǎn)性的快速?zèng)Q策。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：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(xiàn)綜述
    1.3 存在問(wèn)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(dòng)等級(jí)與煤巖柱類(lèi)型
3 采動(dòng)覆巖應(yīng)力時(shí)空演化研究
    3.1 采動(dòng)覆巖應(yīng)力影響因素研究
    3.2 采動(dòng)覆巖系統(tǒng)應(yīng)力熵
    3.3 采動(dòng)覆巖應(yīng)力時(shí)空演化分析方法
    3.4 相似模型試驗(yàn)
    3.5 采動(dòng)覆巖應(yīng)力時(shí)空演化特征
    3.6 討論與小結(jié)
4 采動(dòng)覆巖裂隙時(shí)空演化研究
    4.1 分形和分維
    4.2 采動(dòng)覆巖的裂隙特征
    4.3 采動(dòng)覆巖裂隙特征參數(shù)計(jì)算
    4.4 采動(dòng)覆巖裂隙的時(shí)空演化及其狀態(tài)判據(jù)
    4.5 近距離煤層重復(fù)采動(dòng)覆巖裂隙演化
    4.6 討論與小結(jié)
5 基于熵的采動(dòng)覆巖突水潰砂危險(xiǎn)性空間多準(zhǔn)則決策
    5.1 空間多準(zhǔn)則決策的分析過(guò)程與方法
    5.2 基于熵的采動(dòng)覆巖突水潰砂危險(xiǎn)性空間多準(zhǔn)則決策
    5.3 不確定性分析
    5.4 采動(dòng)覆巖突水潰砂空間多準(zhǔn)則決策系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
    5.5 潰砂災(zāi)害預(yù)防與回采驗(yàn)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(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

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本文編號(hào)：2845234