CN109670729A - 一种顶板含水层富水性评价方法 - Google Patents

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李竞赢
刘启蒙
谢志钢
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Abstract

本发明涉及一种顶板含水层富水性评价方法，具体步骤包括(1)选取影响顶板富水性的主控因素(2)利用GIS建立各主控因素专题图(3)通过熵值法确定各主控因素的权重值(4)对每个数据进行归一化处理(5)叠加归一化后的数据与权重值得出富水性指数(6)利用GIS建立顶板富水性分区图，依据分区图对矿区煤层顶板含水层作出合理的评价。本发明基于GIS强大的数据处理和空间分析功能，结合熵值法理念，操作简单，步骤清晰明确，将定性与定量研究相结合，评价结果较为准确，符合矿区实际情况，可为顶板富水性分区作出合理的评价，并为矿井水害防治提供一种新的思路和方法。

Description

一种顶板含水层富水性评价方法
技术领域
本发明涉及煤层顶板突水水害防治领域，具体涉及一种顶板含水层富水性评价方法。
背景技术
在煤矿开采过程中，由于煤层工作面回采，不可避免地会揭露、扰动或破坏顶板含水层，导致矿井充水水害的发生，水害的等级取决于水量的大小，因此探明充水水源及其富水性分布规律对于煤矿水害防治至关重要。
目前对于顶板含水层富水性规律较全面***的预测方法是富水性指数法，但此方法在权重确定方面，通常采用到的是层次分析法即AHP，过程中需要专家打分，获取途径较难，使得权重的求解过程较为复杂，且AHP法主观性较强客观因素考虑较少，对指标的选取有较多的限制，指标个数选取较少时，无法分层误差较大，而过多则导致计算难度增大，本发明针对这一问题提供一种计算简单的顶板富水性评价方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种计算简单的顶板富水性评价方法，更进一步目的在于为矿井突水水害的预测提供一种实际可行综合高效的评价预测方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于GIS和熵值法的顶板富水性评价方法，具体包括以下步骤：
(1)选取影响顶板富水性的主控因素(2)利用GIS建立各主控因素专题图(3)通过熵值法确定各主控因素的权重值(4)对每个数据进行归一化处理(5)叠加归一化后的数据与权重值得出富水性指数(6)利用GIS建立顶板富水性分区图。
本发明具有的有益效果是：本发明基于GIS强大的数据处理和空间分析功能，结合熵值法理念，操作简单，步骤清晰明确，将定性与定量研究相结合，评价结果较为准确，符合矿区实际情况，可为顶板富水性分区作出合理的评价，并为矿井水害防治提供一种新的思路和方法。
附图说明
此处用来说明附图只是为了进一步阐释说明本发明，并不能限定本发明。
图1为本发明顶板含水层富水性评价方法流程图。
具体实施方式
参照说明书附图1，下面对本发明具体实施方式作详细描述：
1.确定研究对象(即选择矿区和煤层)，依据详尽的水文地质资料对研究区进行综合分析，选取影响该煤层含水层富水性的主控因素，如含水层厚度、岩芯采取率、脆塑岩厚度比等等，并通过钻孔资料、水文观测孔数据资料、矿区地质报告等统计数据。
2.利用GIS将各个主控因素统计数据矢量化，建立各主控因素专题图。
3.运用熵值法求解各个主控因素的权重值，计算步骤如下：1)对原始数据进行标准化处理，为了消除量纲的影响，假设第j个钻孔第i项主控因素的数值为xij，钻孔点数为n，主控因素的个数为m，则初始矩阵为X＝{xij}m×n，可求出第i项主控因素的平均值和标准差si。根据下式求得正向指标(式(1))和逆向指标(式(2))。
假设评价指标的理想值为xi，对于正向指标来说越大越好，记为对于逆向指标而言，越小越好记为从而能够定义出原始数据的标准矩阵为Y＝{yij}m×n；2)计算在第i项主控因素下第j个钻孔点处数据值的比重，如式(3)。
3)Ei可以反映信息的无序程度，根据式(4)计算第i项指标的信息熵Ei：
4)再计算信息的效用值，Di反映第i项主控因素下各个数值贡献度的一致性程度，Di越小一致性越好，取决于数据的离散程度，计算公式如下：
Di＝1-Ei (5)
5)最后即可定义出主控因素的权重，则第i项主控因素的权重为：
4.为了消除不同数据量纲的影响，使数据具有统计意义和可比性，利用式(7)对钻孔统计数据进行归一化处理。
5.依据多源信息融合原理，建立含水层富水性评价模型，对归一化数据和各主控因素权重值进行复合叠加，得到煤层顶板含水层富水性指数，见式(8)：
6.将步骤5得到的富水性指数值导入GIS中建立煤层顶板富水性分区图，结合矿区实际水文地质条件对分区图进行研究分析，将水文观测孔实测单位涌水量数值添加到分区图中，验证评价结果的准确性。
本发明的范围不局限于上述实施方式，相关领域技术人员应当明白，在不违背本发明原理的前提下，可以进行各种改进，均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种顶板含水层富水性评价方法，其特征在于，该方法包括：
步骤(1)选取影响顶板富水性的主控因素；
步骤(2)利用GIS建立各主控因素专题图；
步骤(3)通过熵值法确定各主控因素的权重值；
步骤(4)对每个数据进行归一化处理；
步骤(5)叠加归一化后的数据与权重值得出富水性指数；
步骤(6)利用GIS建立顶板富水性分区图。
2.如权利要求1所述的顶板含水层富水性评价方法，其特征在于，步骤(1)中，应考虑到不同矿区地质条件的不同，从影响矿区煤层含水层富水性的地质因素中，选取合理的因素作为主控因素。
3.如权利要求1所述的顶板含水层富水性评价方法，其特征在于，步骤(2)中，收集矿区地质资料统计数据，利用GIS将数据矢量化建立各主控因素专题图。
4.如权利要求1所述的顶板含水层富水性评价方法，其特征在于，步骤(3)中，确定权重方法选用客观赋值法——熵值法，需对数据进行标准化处理，即求出数据的正向指标和逆向指标，定义数据的标准化值。
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