詹 潤(rùn)， 張文永， 孫 貴， 韓 鋒， 李宏澤， 陳新宏

(1.安徽省煤田地質(zhì)局勘查研究院，合肥 230088； 2.中煤新集能源股份有限公司，安徽淮南 232001;3.中國(guó)科技大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院，合肥 230026)

煤礦地質(zhì)條件綜合評(píng)價(jià)與煤炭資源有效開采區(qū)塊劃分研究，對(duì)煤礦精準(zhǔn)、安全、高效生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。選取合理、可靠的數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法，并進(jìn)行煤炭資源開采區(qū)塊等級(jí)劃分研究，也是煤田地質(zhì)勘探與開發(fā)領(lǐng)域長(zhǎng)期探索的熱點(diǎn)問題。地質(zhì)構(gòu)造、水害、瓦斯突出災(zāi)害是影響華北型煤田生產(chǎn)的三類主體危險(xiǎn)源，針對(duì)礦井多源地質(zhì)災(zāi)害，前人提出了多種不同原理的數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型與定量預(yù)測(cè)方法。詹才高等，最早提出基于“等性塊段”的礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度分級(jí)定量評(píng)價(jià)方法[1]，為礦井設(shè)計(jì)選取不同采煤方法提供了基本地質(zhì)依據(jù)。20世紀(jì)90年代以后，以分形幾何學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、GIS空間分析與人工智能為基礎(chǔ)的理論與技術(shù)方法廣泛應(yīng)用于礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度綜合評(píng)價(jià)中[2-5]，為實(shí)現(xiàn)地質(zhì)條件的合理、快速劃分開創(chuàng)了新局面。在礦井水害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方面，早期學(xué)者提出了“強(qiáng)滲通道說”“下三帶理論”“底板兩帶模型”“遞進(jìn)導(dǎo)升理論”“巖水應(yīng)力關(guān)系理論”“KS關(guān)鍵層理論”等重要基礎(chǔ)理論[6-10]。目前較為成熟的水害評(píng)價(jià)方法是基于GIS與多源信息復(fù)合疊加的多層次方法[11]，其在華北型煤礦水害預(yù)警中取得了良好的應(yīng)用效果。在瓦斯突出危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)方面，許多學(xué)者提出了“單項(xiàng)指標(biāo)法”“綜合指標(biāo)法”“鉆屑指標(biāo)法”“瓦斯地質(zhì)單元法”與基于現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論的區(qū)域瓦斯突出預(yù)測(cè)方法[12-13]。以上評(píng)價(jià)分析方法，從不同方面對(duì)單一災(zāi)害因素進(jìn)行了多指標(biāo)分析，具有一定合理性。但是，煤礦有效開采區(qū)塊的識(shí)別與劃分需要考慮多種地質(zhì)災(zāi)害類型的疊加影響，因此以往研究方法適用范圍仍然有限，很難廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)開發(fā)中。因此，如何將礦井各類地質(zhì)災(zāi)害影響因素?cái)?shù)據(jù)信息快速地融合，并運(yùn)用先進(jìn)方法合理、準(zhǔn)確地劃分開采區(qū)塊等級(jí)，仍需要開展深入的研究。

基于上述分析，本文以新集礦區(qū)11-2煤層為研究對(duì)象，建立煤厚、地質(zhì)構(gòu)造、水害、瓦斯突出災(zāi)害指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，同時(shí)基于Arcgis平臺(tái)將各類地質(zhì)信息融合，并提出煤礦有效開采區(qū)塊綜合、定量劃分方法，為煤礦整體開發(fā)布局規(guī)劃與防災(zāi)減災(zāi)工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

新集礦區(qū)地處安徽省淮南市鳳臺(tái)縣內(nèi)，包括新集一礦、新集二礦兩個(gè)生產(chǎn)礦井，東西長(zhǎng)13.51km，南北寬4.5km，總面積60.75km2(圖1)。在構(gòu)造位置上，研究區(qū)處于淮南煤田南緣阜鳳逆沖推覆構(gòu)造帶的中部，主體構(gòu)造格架表現(xiàn)為近東西向展布的前展式逆沖推覆構(gòu)造樣式，主采煤層均位于推覆體下原地系統(tǒng)二疊系中[14]。原地系統(tǒng)煤系地層整體向北傾伏，傾角一般5°～30°，其內(nèi)主要發(fā)育近東西向斷層與褶曲。礦區(qū)南部邊界為阜李逆沖推覆斷裂，中部發(fā)育F10大型張性斷裂，兩條斷裂均橫穿礦區(qū)，斷距高達(dá)380m以上，在其旁側(cè)次級(jí)斷層密集發(fā)育，但遠(yuǎn)離兩條主控?cái)嗔训貐^(qū)，斷層較少，且規(guī)模較小，落差一般都小于20m(圖1)。

圖1 新集礦區(qū)11-2煤層構(gòu)造綱要圖Figure 1 Structural outline map of Xinji mine area coal No.11-2

11-2煤層為礦區(qū)內(nèi)主采煤層，位于原地系統(tǒng)二疊系上石盒子組中下部，煤層發(fā)育相對(duì)穩(wěn)定。由于礦區(qū)開采地質(zhì)條件復(fù)雜，開采過程中各類地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，并嚴(yán)重制約著礦區(qū)安全、高效生產(chǎn)。11-2煤層頂板砂巖含水層厚12～53m，平均厚35m，以中粒砂巖為主，裂隙發(fā)育不均一，單位涌水量0.003 31～0.32 L/s·m，滲透率0.014 7～0.86m/d，屬于弱富水性中等滲透性含水層。采掘工作面揭露該煤層頂板出水頻繁，且出(突)水量和穩(wěn)定涌水量較大，儲(chǔ)存量和補(bǔ)給量均較豐富。井下實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，11-2煤層瓦斯含量0～9.1m3/t，瓦斯壓力0.56～2.1MPa，在掘進(jìn)中已發(fā)現(xiàn)多次瓦斯動(dòng)力涌出現(xiàn)象，該煤層也被鑒定為突出煤層。隨著礦區(qū)開采范圍與開采深度不斷加大，在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域與深部地帶，礦井地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率有進(jìn)一步增加的可能。

2 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

煤礦有效開采區(qū)塊指的是在礦井范圍內(nèi)可供開發(fā)的不同優(yōu)劣等級(jí)的煤炭資源開采區(qū)塊。煤礦有效開采區(qū)塊的綜合評(píng)價(jià)與劃分，是煤礦安全、高效生產(chǎn)的前提。《煤礦地質(zhì)工作規(guī)定》(2014)中將地質(zhì)構(gòu)造類型簡(jiǎn)單且基本無(wú)水害、瓦斯災(zāi)害影響的地區(qū)，判定為安全、簡(jiǎn)單煤礦開采類型，而煤厚直接決定著煤礦能否實(shí)現(xiàn)綜放綜采與高效生產(chǎn)。因此，本次將煤厚、地質(zhì)構(gòu)造、煤層頂板水害、瓦斯突出災(zāi)害作為評(píng)價(jià)研究區(qū)有效開采區(qū)塊的主要一級(jí)指標(biāo)。

2.1 煤厚

煤厚是煤礦資源儲(chǔ)量、產(chǎn)量的最主要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，煤厚大小決定著煤礦開采方法與采煤技術(shù)的選取。煤厚越大，越有利于綜放綜采，并實(shí)現(xiàn)煤礦高效、高產(chǎn)。由于全國(guó)各地區(qū)煤礦地質(zhì)條件差異較大，目前對(duì)適用于不同采煤方式的煤厚尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)礦區(qū)采煤技術(shù)工藝對(duì)煤層厚度的要求，結(jié)合11-2煤層賦存特點(diǎn)，將煤厚劃分為3個(gè)等級(jí)，即煤厚小于1.3m的基本不可采，1.3～3m有利于實(shí)現(xiàn)綜采，煤厚>3m有利于實(shí)現(xiàn)綜放綜采(圖1)。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜程度

模糊綜合評(píng)判法是模糊數(shù)學(xué)最為重要的研究方法之一，對(duì)于具有模糊特征的煤礦地質(zhì)構(gòu)造評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)具有良好的應(yīng)用效果。該方法運(yùn)用隸屬函數(shù)模型，計(jì)算不同地質(zhì)因子量化數(shù)值對(duì)構(gòu)造復(fù)雜程度等級(jí)的隸屬度，可表征評(píng)價(jià)因素對(duì)構(gòu)造復(fù)雜程度的影響作用。同時(shí)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度是多種地質(zhì)因子共同作用結(jié)果，且各因子間存在非線性的聯(lián)系，而灰色關(guān)聯(lián)分析在處理復(fù)雜的非線性和不確定性的問題上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

基于上述原理，首先利用Arcgis軟件按照500m×500m規(guī)則網(wǎng)格將礦區(qū)劃分為220個(gè)評(píng)價(jià)單元。根據(jù)礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育特征，確定了斷層分維、褶皺分維、斷層強(qiáng)度、煤層傾角變異系數(shù)4個(gè)因素作為地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)，并在GIS里生成各指標(biāo)等值線柵格圖像。再利用GIS的Isodata遷移聚類功能對(duì)各因素指標(biāo)值進(jìn)行迭代運(yùn)算，可將各類指標(biāo)值聚類、收斂并劃分為簡(jiǎn)單、中等、復(fù)雜3個(gè)等級(jí)，同時(shí)得到相應(yīng)的指標(biāo)閾值(表1)。然后，結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)法計(jì)算出各指標(biāo)權(quán)重值與關(guān)聯(lián)程度(表2)。通過對(duì)各指標(biāo)值分布檢驗(yàn)，確定多數(shù)指標(biāo)符合正態(tài)分布的隸屬函數(shù)。依據(jù)所確定的隸屬函數(shù)與指標(biāo)權(quán)重值，將各個(gè)指標(biāo)柵格圖計(jì)算所得到的空間矩陣在GIS里進(jìn)行層疊集合，可得到各評(píng)價(jià)單元模糊評(píng)判等級(jí)結(jié)果與構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜程度分區(qū)圖(圖2)。

圖2 11-2煤層厚度等級(jí)劃分Figure 2 Coal No.11-2 thickness grading

表1 11-2煤層構(gòu)造復(fù)雜程度各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)等級(jí)分界值

表2 11-2煤層構(gòu)造復(fù)雜程度評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值與關(guān)聯(lián)度

2.3 突水災(zāi)害

11-2煤層水害主要來(lái)源于其上覆的砂巖含水層，針對(duì)頂板突水復(fù)雜、變化、量多的指標(biāo)控制體系，本次選取斷層線密度、斷層交叉點(diǎn)與尖滅點(diǎn)、單位涌水量、含水層厚度、隔水層厚度、頂板冒裂帶內(nèi)主關(guān)鍵層厚度與砂泥比8個(gè)因素作為突水主控因素，其中關(guān)鍵層、隔水層因素與頂板突水呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖3 11-2煤層地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度評(píng)價(jià)分區(qū)Figure 3 Coal No.11-2 structural complexity assessment zoning

結(jié)合專家打分、 AHP層級(jí)分析原理，經(jīng)多次一致性檢驗(yàn)，通過構(gòu)建判斷矩陣確定因素權(quán)重(表3)，并結(jié)合GIS脆弱性指數(shù)評(píng)價(jià)方法，建立了11-2煤頂板突水脆弱性指數(shù)綜合判識(shí)模型，其模型公式：

表3 頂板突水各主控因素權(quán)重

(1)

式中：Vi為危險(xiǎn)性指數(shù)；Wk為各主控因素權(quán)重；fk(x，y)為主控因素影響函數(shù)；x，y為鉆孔地理坐標(biāo)；n為主控因素個(gè)數(shù)。

根據(jù)所建立的突水脆弱性指數(shù)模型，利用GIS軟件空間數(shù)據(jù)處理與自然分級(jí)功能，可將礦區(qū)11-2煤頂板突水危險(xiǎn)性程度劃分為相對(duì)安全區(qū)、較危險(xiǎn)區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)三個(gè)等級(jí)(圖4)。

圖4 11-2煤層頂板突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分區(qū)Figure 4 Coal No.11-2 roof water bursting hazardous assessment zoning

2.4 瓦斯突出災(zāi)害

受礦井不同煤層賦存地質(zhì)條件、巖性、煤體結(jié)構(gòu)等因素影響，礦井瓦斯突出機(jī)理十分復(fù)雜，有時(shí)采用不同指標(biāo)判斷瓦斯突出危險(xiǎn)程度會(huì)得到完全不同的結(jié)論，“低指標(biāo)瓦斯突出現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)”[15]。本次采用基于變權(quán)信息熵的TOPSIS法對(duì)瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，該方法結(jié)合變權(quán)思想，在尊重?cái)?shù)據(jù)客觀性的基礎(chǔ)上能夠?qū)沃笜?biāo)突變現(xiàn)象做進(jìn)一步修正，通過建立逼近理想的TOPSIS預(yù)測(cè)模型，可準(zhǔn)確、客觀地評(píng)價(jià)瓦斯突出危險(xiǎn)性程度。其基本原理與方法如下：

1)利用熵權(quán)法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重。

首先建立樣本數(shù)m，評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)n的判斷矩陣：X=(xij)m×n(i=1,2,……，m;j=1,2,…,n)，然后將該矩陣進(jìn)行歸一化、同趨勢(shì)化處理，得到歸一化矩陣B=(bij)m×n(i=1,2,……，m;j=1,2,…,n)式中bij為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第j個(gè)指標(biāo)值。

根據(jù)信息熵定義，計(jì)算熵權(quán)公式：

(2)

(i=1,2,……，m;j=1,2,…,n)

由公式2得到信息熵計(jì)算向量：

2)確定變權(quán)重與決策矩陣。

首先確定上界權(quán)重woj=wj/(minwj+maxwj)(j=1,2,……,n)，然后確定引入函數(shù)

(4)

(i=1,2,……，m;j=1,2,…,n)

計(jì)算變權(quán)后的指標(biāo)權(quán)重，得到變權(quán)矩陣

T=[tij]m×n

(5)

根據(jù)歸一化化矩陣與變權(quán)矩陣可得到最終決策矩陣B′=B·TT。

3)TOPSIS法優(yōu)選排序。

根據(jù)最終決策矩陣B′中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，計(jì)算評(píng)價(jià)對(duì)象的理想解和負(fù)理想解：

依據(jù)接近度大小，可以對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)劣排序。

根據(jù)新集礦區(qū)瓦斯賦存與突出特征，利用11-2煤層91個(gè)鉆孔與井下瓦斯數(shù)據(jù)，選取瓦斯含量、構(gòu)造分維、構(gòu)造煤厚度、頂板30m內(nèi)砂泥巖比、埋深、煤厚變異系數(shù)6個(gè)主控因素，采用變權(quán)信息熵可得到每個(gè)鉆孔各主控因素權(quán)重值，結(jié)合TOPSIS法對(duì)礦區(qū)11-2煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行優(yōu)選排序，并在GIS中運(yùn)用反距離權(quán)重與自然分級(jí)功能將研究區(qū)劃分為相對(duì)安全區(qū)、較危險(xiǎn)區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)3個(gè)等級(jí)(圖5)。

圖5 11-2煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分區(qū)Figure 5 Coal No.11-2 gas bursting hazardous assessment zoning

3 基于GIS的有效開采區(qū)塊等級(jí)劃分原理與方法

3.1 原理與方法

基于上述在GIS中建立的煤厚、構(gòu)造、突水、瓦斯突出指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)與分區(qū)模型，采用GIS圖形加權(quán)疊加分析法對(duì)有效開采區(qū)塊進(jìn)行等級(jí)劃分。具體方法是將四個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分出的等級(jí)區(qū)塊依次疊加，同時(shí)突出主要指標(biāo)的影響作用和權(quán)重系數(shù)，以實(shí)現(xiàn)開采區(qū)塊的合理劃分。根據(jù)研究區(qū)實(shí)際開采地質(zhì)條件與地質(zhì)災(zāi)害影響程度，本次確定了煤厚(A1)>地質(zhì)構(gòu)造(A2)>頂板水害(A3)>瓦斯災(zāi)害(A4)的指標(biāo)權(quán)重評(píng)價(jià)體系，并將煤礦開采區(qū)域劃分為有利開采區(qū)、較有利開采區(qū)、可改造區(qū)、威脅區(qū)與不利開采區(qū)5個(gè)等級(jí)區(qū)塊，其中煤厚與地質(zhì)構(gòu)造具有“一票否決權(quán)”，即在煤厚較薄或構(gòu)造復(fù)雜處，可直接判定為不利開采區(qū)塊。具體評(píng)價(jià)方法與劃分原則如下。

1)首先根據(jù)煤厚劃分出的等級(jí)，將礦區(qū)劃分如下：煤厚>3m為有利于綜放綜采區(qū)塊，1.3～3m為有利于綜采區(qū)塊，煤厚<1.3m為不利開采區(qū)塊。在煤厚<1.3m的不利開采區(qū)塊內(nèi)，不管其他指標(biāo)如何變化，均認(rèn)為不能實(shí)現(xiàn)高效開采。

2)在煤厚>1.3m的區(qū)域內(nèi)，疊加構(gòu)造評(píng)價(jià)分區(qū)圖，將構(gòu)造復(fù)雜區(qū)劃分為不利開采區(qū)塊，即在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)內(nèi)，不管水害、瓦斯突出災(zāi)害危險(xiǎn)性程度多大，均認(rèn)為不能實(shí)現(xiàn)安全開采。

3)根據(jù)步驟2劃分出的其他區(qū)塊內(nèi)，疊加突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分區(qū)圖，將突水危險(xiǎn)且瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)作為威脅區(qū)塊，將突水安全且瓦斯安全區(qū)作為有利區(qū)塊。其他區(qū)域內(nèi)，將突水較危險(xiǎn)區(qū)作為可改造區(qū)塊，突水安全區(qū)作為較有利區(qū)塊。

4)根據(jù)步驟3劃分出的威脅與可改造區(qū)塊內(nèi)，疊加瓦斯突出危險(xiǎn)性分區(qū)圖，將瓦斯突出危險(xiǎn)與較危險(xiǎn)區(qū)作為可改造區(qū)塊，將瓦斯相對(duì)安全區(qū)作為較有利區(qū)塊。

3.2 指標(biāo)量化

為了在GIS中將不同類型地質(zhì)災(zāi)害信息指標(biāo)融合，并快速、精準(zhǔn)地劃分出不同等級(jí)的開采區(qū)塊，需要運(yùn)用GIS重分類功能，對(duì)各評(píng)價(jià)分區(qū)結(jié)果再進(jìn)行柵格量化處理，其量化結(jié)果表4和表5。

表4 有效開采區(qū)塊指標(biāo)體系量化柵格數(shù)值

表5 有效開采區(qū)塊綜合劃分結(jié)果與GIS重分類柵格數(shù)值對(duì)照

4 有效開采區(qū)塊劃分結(jié)果分析

4.1 劃分結(jié)果

根據(jù)上述確定的有效開采區(qū)塊等級(jí)劃分原理、方法與指標(biāo)量化標(biāo)準(zhǔn)，利用GIS柵格計(jì)算器對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)分區(qū)圖層進(jìn)行疊加運(yùn)算，最終得到了11-2煤層有效開采區(qū)塊等級(jí)劃分結(jié)果(圖6)。新集礦區(qū)11-2煤層不利開采區(qū)塊主要分布在礦區(qū)中部F10斷裂帶沿線及其附近地帶，在南側(cè)阜李斷裂旁側(cè)也有零星分布，該區(qū)域也是地質(zhì)構(gòu)造最為復(fù)雜地區(qū)(圖1)，其內(nèi)水害與瓦斯災(zāi)害也較為嚴(yán)重。威脅區(qū)塊僅發(fā)育在新集一礦西南角，占礦區(qū)總面積僅1%，其內(nèi)煤炭資源雖然可采，但突水與瓦斯突出危險(xiǎn)性共存，發(fā)生災(zāi)害事故的可能性較大?？筛脑靺^(qū)塊主要分布在新集二礦F10斷裂帶南北兩側(cè)及阜李斷裂沿線，該區(qū)域構(gòu)造發(fā)育中等，突水或瓦斯突出危險(xiǎn)性較高，但可通過一些防治水與瓦斯治理工程將其改造為較有利或有利開采區(qū)塊。較有利區(qū)塊主要分布在新集一礦F10斷裂帶南北兩側(cè)及新集二礦中東部地區(qū)，該區(qū)域構(gòu)造較簡(jiǎn)單，突水危險(xiǎn)性程度低，但局部存在瓦斯突出的危險(xiǎn)。有利開采區(qū)塊分布在新集一礦F10斷裂與阜李斷裂之間及阜李斷裂基巖露頭線以南地區(qū)，該區(qū)域煤層埋深較淺、賦存穩(wěn)定，斷裂發(fā)育稀少(圖1)，基本無(wú)水害和瓦斯突出影響(圖4、圖5)，是礦區(qū)最有利開采區(qū)。

圖6 有效開采區(qū)塊等級(jí)劃分Figure 6 Available extraction block grading

4.2 與實(shí)際情況對(duì)比驗(yàn)證

新集礦區(qū)11-2煤層開采過程中已發(fā)生過4次瓦斯突出現(xiàn)象，突出點(diǎn)均位于新集一礦F10斷裂以北的中央采區(qū)西翼工作面內(nèi)，該區(qū)域也是本次評(píng)價(jià)的構(gòu)造復(fù)雜區(qū)與瓦斯突出較危險(xiǎn)區(qū)(圖5)。根據(jù)歷年突水調(diào)查臺(tái)賬，將11-2煤層突水點(diǎn)信息投影至評(píng)價(jià)結(jié)果分區(qū)圖上可見，所有突水點(diǎn)均位于構(gòu)造復(fù)雜區(qū)或突水危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，同時(shí)也是本次綜合評(píng)價(jià)的不利開采區(qū)塊與可改造區(qū)塊(圖6)。通過與實(shí)際災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)信息對(duì)比分析，驗(yàn)證了本次構(gòu)建的有效開采區(qū)塊分析模型合理且精度較高。

5 結(jié)論

1)為準(zhǔn)確、合理地評(píng)價(jià)煤礦開采區(qū)塊等級(jí)，以新集礦區(qū)11-2煤層為例，選取煤厚、地質(zhì)構(gòu)造、水害、瓦斯突出災(zāi)害作為本次評(píng)價(jià)的一級(jí)指標(biāo)，并基于GIS平臺(tái)分別建立了構(gòu)造復(fù)雜程度模糊評(píng)判分區(qū)模型、頂板突水脆弱性指數(shù)分區(qū)模型、瓦斯突出熵變權(quán)TOPSIS分區(qū)模型及其相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

2)根據(jù)研究區(qū)實(shí)際開采地質(zhì)條件，通過對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)柵格量化處理，運(yùn)用GIS圖形加權(quán)疊加分析功能，將礦區(qū)劃分為不利、威脅、可改造、較有利與有利5個(gè)等級(jí)的開采區(qū)塊，該劃分方案可為礦區(qū)煤炭資源整體開發(fā)與規(guī)劃布局提供科學(xué)依據(jù)。

3)利用實(shí)際災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)信息對(duì)本次評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析可知，已發(fā)生的事故點(diǎn)均位于綜合評(píng)價(jià)的構(gòu)造復(fù)雜區(qū)或突水、瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，屬于不利開采區(qū)塊與可改造區(qū)塊，說明本次構(gòu)建的分區(qū)模型合理且評(píng)價(jià)方法可行。