gis技術在瓦斯動力災害預測中的應用

1、第 2卷 第 1 期 2 0 0 2年 2月安 全 輿 儇 璜 拳 氰 J o u r n a l0 fS a { e t ya n dEn v i r o n me n tV0 I _ 1 ， No ． 1F e b． 2 0 0 2盤 章 編 號 ：1 0 0 99 4 ( 9 L 】 。 2 1 c 10 0 4 40 3G I S技 術在 瓦斯動 力災害預測 中的應用 張 宏偉 李 勝 陳 學 華 ( 遼 工程技 術大學資 源與

2、環(huán)境丁程學 院 ． 遼寧阜新 l 2 3 0 0 0 )摘 要 ： G1 S 系統(tǒng) 是種 重 要 的空 間 信 息 系統(tǒng) ． 可 以 采 集 存 、 管 理 、 描 述 和分 析 與 空 間 和地 理 分 布柑 美 的數(shù) 據(jù) - 適 時 地 提 供 多 種空 間 和 地 貌 的 信 息 。文 結 臺 頂 IJ j 礦 匣 m生 產(chǎn) 實 際 ． 將 G1 S技 術 引 ^ 煤 j 瓦 斯 囊 出 區(qū) 域 的預 測 中 - 建立 柜 應 的

3、信 鼠管 理 系 統(tǒng) ， 提 高 了 信 息 處 理水 平 美 鍵 詞 ： GI S{瓦 所寵 害 ；域 剜 測 中 囤分 糞 號 F 1 ) 7 1 32文 獻 標 識 碼 ： A1 引言 在煤 礦重 大災害 危險源 中． 以瓦 斯煤塵 爆炸 、 煤 與 瓦斯 突 出 所 1 發(fā) 的 重 大 事 故 最 多 隨 著 煤 炭 生 產(chǎn) 技 術 的 發(fā) 展 ． 瓦 斯 災 害易盎 區(qū)的超 前探刪 和預測盟 瓦斯動 力災 害的超前預 警成 為

4、亟待解決 的難題 本 文時 G I S技術在平頂 [ 1 I 礦 區(qū)瓦斯 動力災 害預 測 上 的 應 用 進 行 r研 究 =2 煤 與瓦 斯 突 出與 G I S系 統(tǒng) 2 ． 1 爆 與 瓦 斯 實 出煤 與瓦斯 突出是發(fā)生在煤礦井下 的一種 嚴重 自然災害 ． 其 動 力 現(xiàn) 象 極 其 復 雜 占既 是 煤 礦 安 全 技術 問 題 ， 也 是 工程 地 質 問題 我 國 在 煤 與瓦 斯 采 出預 測 預 防 方 面 已有

5、許 多 研 究 ? ， 積 累了豐富的實踐 經(jīng)驗和理論 ． 但 目前還不完全清 楚煤 與瓦斯突 出 的機 理 煤 體 和 巖 石 材 料 力 學 性 質 的 復 雜 性 和 巖 體 破 壞 形 式 的多樣性使得煤 與瓦斯 突 出的預 測預 防研究仍 是采礦學 科和 巖 石 力 學研 究 難 尊 之 一從 理 論 到 實 踐 均 尚 未 徹 底 解 決 2 ． 2GI S系 統(tǒng) G I S系 統(tǒng) 即 地 理 信 息系 統(tǒng) ( G e o

6、g r a p h i c a lI n f o r ma t i o nS y sr e m)．它 是 一 種 特 定 而 叉 十分 重 要 的 空 間信 息 系 統(tǒng) ，7 - 可 采 集 、 存 貯 、 管 理 、 描 述 和 分 析 整 個 或 部 分 地 球 表 面 L 包 括 大 氣 層 在 內) 與空間和地理 分布有 關數(shù)據(jù) 。GI S地 貌空間數(shù)據(jù)庫 為 基 礎 ， 采 用 地 貌 模 型 分 析 方 法 ， 適 時 提

7、供 多 種 空 間 的 和 動 態(tài) 的地貌信息 ， 為地貌研 究和決 策服務 該系統(tǒng)具有 以下 3 十 方 面 的 特 征 ：( 1 ) 具有 采集 、 管理 、 分析和 輸 出多種 地 貌空 間信 息的能 力 ， 信 息 具 有 空 間 性 和 動 態(tài)性 ：( 2 ) 具有 區(qū)域 空l b 1 分析 多要素綜臺分析 和動 態(tài)預測能力，可 以 產(chǎn) 生 高 層 次 的地 虢 信 息 ( 3 ) 由計算機 進行空 間地貌 數(shù)據(jù)管 理， 模

8、擬常規(guī) 或專門 的地 貌 分 析 方 法 ， 從 而 速 、 準 確 、 綜 音 地 對 復 雜 地 貌 進 行 空 間定 位 和 過 程 動 態(tài) 分 析 =本 文 所 使 用 的 G1 S系 統(tǒng) 是 美 國 環(huán) 境 系 統(tǒng) 研 究 所 ( E S R I )的 A r c v i e w 為 基 礎 地 理 信 息 系 統(tǒng) 平 臺 ， 用 Av e n u e語 言進 行 二 戎 開 發(fā) 的適 應 現(xiàn) 場 需 要 的用 戶 界 面和

9、預 刪 決 策 模 塊 。2 ． 3 煤 與 瓦 斯 突 出預 測 方 法 般認 為 ， 影 響煤 與瓦 斯突 出的主要 因素是 地應力 、 瓦斯 壓 力 和 煤 巖 物 理 力 學 性 質 。。 因 此 ， 在 進 行 煤 與瓦 斯 突出 的預 測時 直主要研 究寰出的區(qū)域危險性 與上述 各種因素之間 的關 系， 了解產(chǎn)生 煤與瓦 斯突出 的區(qū)域條件 ， 確 定在這種 區(qū)域條 件 下饉 與 瓦斯 突 出形 成 的規(guī) 律 在謗項研 究中

10、， 通 常是將板 塊構造理論、 地應力測量、 數(shù)值 計 算方法 和 GI S技 術結合起 來， 把礦 區(qū)構造體 系 、 采礦工藝 過 程 和 煤 與 瓦 斯 突 出 的 發(fā) 生 看 作 是 一 個 動態(tài) 體 系 ， 確定 影 響 煤 與 瓦斯 賽 出發(fā) 生 的 因 素 。斷 裂 的構 造 形 式 和 活 動 性 、 巖體 的 應 J 狀態(tài)等綜合因素為煤 與瓦斯 突出預測的主要判據(jù) ， 建立區(qū)域 預 測 信 息 管 理 系統(tǒng) ， 解 決

11、煤 與 匣 斯 突 出 治 理 中 的 區(qū)域 預 測 問 題 同時． 可 以在 區(qū)域預測的指導下 ， 進一步 開展局部檢 測并采 取 解 危 措施 。 該過 程 主要 包括 4方面 研 究 內 容 ； ( 1 ) 區(qū)域 構 造 形 式 研 究 ： ( 2 ) 地 應力 測 量 及 巖 體 應 力狀 態(tài) 研 究 } ( 3 ) 煤 與 瓦 斯 突出 區(qū) 域 預 測 研 究 ； ( 4 ) 煤 與瓦 斯 賽 出 區(qū) 域預 測 信 息 管理

12、系 統(tǒng) 。3 煤 與瓦斯 突 出區(qū)域 預 測信 息管理 系統(tǒng) 3 ． 1 平頂 山礦 區(qū)應 用平頂 山礦 區(qū)位于華北古 板塊南 緣 ， 在華 北聚煤區(qū)南緣 的區(qū) 域性推覆 構造 的中段 ， 屬秦釁一大別造 山帶北 側 區(qū)域性逆 沖斷 層 系的前鋒端元 。 整 個礦 區(qū)及其外 國形 成一系列北西 向褶 皺平 行 排 列 的 復 式褶 皺 構 造 形 態(tài) ， 伴 隨 以北 西 向 為 主 的 張 扭 及 壓扭 性 斷裂 和狀一級北 東向張扭

13、性 斷裂 ． 周緣 斷裂對礦 區(qū)內部構造 發(fā) 育 具 有 控 制作 用 。 諼 山 礦 區(qū)是 國 內煤 與 瓦斯 突 出 扶 數(shù) 較 多 、危 害 比較 嚴 重 的 礦 區(qū)之 一 。 1g 7 3 — 1 9 9 7年 ， 全 礦 井 先 后 共 發(fā)生 有 據(jù) 可 壹 的 煤與 瓦 斯 突 出事 件 3 3起 。 隨 著 開 采深 度 的增 加 ， 突 出齷數(shù) 和強 度都有 明顯增加 ， 嚴重 威脅著 礦區(qū)的安 全生產(chǎn) 本文是基 于平

14、頂 山^ 礦和十 礦的煤與 瓦斯突 出的研 究結 果 目前 ， 該 礦區(qū)已完成 了 2 ． 3節(jié)中的 4 項研 究內容。 得到了包 括 礦井 工 程 圖 、 構 造 劃 分 圖 、 煤 與 瓦 斯 突 出 分 布 圖 、 地 應 力 測量 圈 和巖 體 應 力 分 布 圖 ， 煤 與 瓦 斯 突 出 預 測 圖 和 相 應 的屬 性 數(shù) 據(jù) 等 這些數(shù)據(jù)和圖件是建立煤與瓦斯 突出區(qū)域預 測信息管理系 統(tǒng) 的基 礎 ．3 ． 2 系統(tǒng) 分

15、析與 總體設 計 收 藕 日 期 ： 2 u 0 11 1叫 作 者 茼 舟 ： 張 密 偉 L 19 5 7 一 ) ． 男 ， 教 授 ． 博 土 生 導 師 ， 從事 巖 石 力 學 及 采 礦 r程 方 面 的 教學 和研 究 ?；?盒項 目 ： 國家 幾 五” 攻 關 課 題 ” 煤 層 區(qū)域 突 出 = 三 田 紊井 布 規(guī) 律 及 匪 域 賽 j { { 危 險性 預 刪 膏陸 的 研 究 ( 編 號 ： 9 62 2 3

16、0 10 30 2 )維普資訊 http://www.cqvip.com 4 6霉 壘 輿 l 曩 埂 學 界 第 2卷第 3 期F O ) a n dI t sA p p l g a o ' o n i( 地 理 信息 系統(tǒng) f A R C／ I NF O) 及其應 用)[ M S h a N g h a i = T o n g l iU n l v e r s l t yP r e s s ， 2 0 0 0APPL1 C

17、AT1 0N 0F GI STECH NoLoGY 1 N G AS0UTBU RST PREDI CT1 0NSZ HANG Ho n gwe t ， LIS h e n g ＆ ( ； HEN Xu e - h u a( Co l l e g eo fRe s o u r c e sa n dE n v i r o n me n tEn g i n e e r i n g ，L i a o mn gTe c h n i

18、 c a lUn i v e r s i t yFu x i n1 2 3 0 0 0 ．L i a o n i n gtCh i n a )Ab s t r a c t ：Co a la n dg a so u t b u r s th a sb e e nac o mp l i c a t e dd y n a mi cp r o b l e m l e a d i n gt oma i nc a s u a l t i e si

19、 nc o a lmi n ee v e r yy e a r ．I t sp r e —v e n t i o na n da f t e r r r l a t ht r e a t me n tu s u a l l yi n v o l v e st h r e ep a r t s， n a mey，p r e d i c t i o no ft h el i k e l yr e g i o n s ，l o c a lt

20、e s t i n go ft h er e g i o n si n v o l v e da n dn e c e s s a r yI n e a s Ⅲ s“ t ob et a k e n ．Th eg e od y n a mi cd i ~ d s i o nme ' t h o d】 sar l e ' ~ Wa v“ t Oc o mp l e “ t ec o a la n dg a sr e g i

21、 o np r ed i c t i o n · S i n c et h eme t h o di n v o l v e sl a r g ea mo u n t so fi n f o r ma t i o ntGI St e c h n o l o g yh a st ob ei n t r o d u c e di n t ot h er e s e a r c ho i ls u c hak i n do fo u

22、 t b u r s tp r e d i c t i o nTh ep r e s e n tp a p e rh a sd o n eas e r i e so fr e s e a r c ha n de s t a b l i s h e da f ti n f o r m a t i o nma n a g e me n ts y s t e m f o rs u c hp r e d i c t i o n stwh i

23、c hh a sr r l a d et h er e g i o n a lp r e d i c t i o nv i s u a l i z e d ． I n c o r p o r a t e dwi t ht h ep r o d u c t i o np r a c t ic ei nP i n g d i n g s h a n( He n a nP r o v i n c e )mi n i n ga r e a st

24、GI St e c h n o l o g yh a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e di nt h ep r e d i c t i o no fg a sd y n a mi cd i s a s t e r s ．Ke ywo r d s ：GI S；g a sd i s a s t e r ；r e g i o n a lp r e d i c t i o nCLCn u m

25、b e r：r D7 13 ． 2Do c u me n tc o d e：A Ar t i e I eI D：1 0 0 9 — 6 0 94 ( 2 0 0 2 ) 0 10 0 4 ● 一 0 3( J o u r n a lo fS a f e t ya n dE n v i r o n me n t2 0 0 2 ， V o ／ ． 2 ， No ． 1 )— LL—L—L —— “．“ 論 文 引 用 獎 ’ ’ 活 動

26、 《 安 壘與環(huán) 境 學報 } 雜志社為 了鼓勵 嚴謹 的科 學研 究作風 ． 發(fā)揚 尊重知識” 的優(yōu) 良傳統(tǒng)， 促進 學術 交流 ， 提 高科 學 研 究水 準． 培 育中 國科技 工作者 自己的 學術傳統(tǒng)和流派 ． 鼓勵 科技 工作者更 多地引用 自己的 學術論文 ， 引 用同行 的學術論 文 ， 引用有儕 值的和原 創(chuàng) 性的學術論 文 ， 為此 ， 本刊開展 “ 論 文引用共” 活動 ， 對在其他刊 袖上發(fā)表 論文井 引用本刊

27、論 文的作者頓發(fā)“ 論文引 用凳” 。 具 體 辦 法 如 下 ：( 1 )其他刊 袖 指 2 , 3 0 0 年版《 中文棱一期刊要 目總覽 》 ¨ 京太 學出版社 出版) 中評 定的中文核心期刊廈 國外 ， ^ ＼ 開發(fā)行 的期刊 ；( 2 ) 經(jīng)我刊 核 實， 將 給予與審稿費等量的人民 幣獎勵 ， 對 于特別 重要的 引用 ， 羹金 酌情增加 以下兩種情 況不在 獎勵之 列( 本干 I 對這兩種情 況已經(jīng)通過聯(lián) 系

28、廈稿酬 干以羹廚 ) ：( 1 ) 在本刊發(fā)表文章 引用本刊論 文不在 獎勵之 列：( 2 ) 在“ 其他刊 袖引 用在本刊發(fā)表 的作者本人 的論文不在 獎勵之列 ；另 外 ：( 1 ) 本 獎勵 不重復頒給一篇論文 中的數(shù)個作者 ( -, i g @文獎勵一次) ． 且本刊只聯(lián) 系第一作者或 作者們 指定的作者；( 2 j 以上辦法的解釋權 屬 于《 安 全與環(huán)境 學報 》 雜志社 以上辦法即 日 起 生效， 請引用 了《 安全與環(huán)境

29、 學報 》 論文的作者主動與我社聯(lián) 系井寄有 關 證 明材料復印件。 作者不聯(lián) 系的 ， 本刊不承擔責任 ；聯(lián) 系方式 ：地 址 ： 1 0 0 0 8 1 北京 市海淀 區(qū)中關村 南尢街 5號 北京理 工尢學《 安全與環(huán)境 學報 》 雜． 志社 電話 ： 0 1 O 一 6 8 9 l3 9 9 7傳 真 ： 0 1 0 ～ 6 8 9 1 1 8 4 9電子 信 箱 ： a q v h j x b @ 2 6 3 ． n e t聯(lián)