中国矿业大学。
2012 级硕士研究生课程考试试卷。
考试科目地球信息技术
考试时间 2023年6月
学生姓名吴超。
学号 zs12010061
所在院系资源与地球科学学院
任课教师奚砚涛。
中国矿业大学研究生院培养管理处印制。
基于gis矿井复杂程度的模糊评判——以东滩煤矿11煤为例。
吴超 资源与地球科学学院。
摘要：系统介绍基于gis的矿井地质构造复杂程度的评判方法，包括其数学模型，方法步骤及指标权重的选择等基础性问题。然后以东滩煤矿三采区11号煤为例，进行了矿井地质构造评价，得出了研究区评价评价结果，大致与矿井揭示的构造一致。
关键词：gis; 矿井地质构造；复杂程度；模糊综合评判。
随着我国煤矿机械化开采工艺的迅速扩大使用，对开采地质条件的评价显得日益迫切和更加需要，而矿井地质构造是开采地质条件中最主要的影响因素。因此，对地质构造复杂程度的评价便成为每个生产矿井首先必须开展的项目。这一工作以前一直以传统的规律分析和作图分析为主，尽管这一定性方法在解决生产实际问题，指导煤矿采掘部署方面起了不少作用。
但大量实践表明，这一方法的可靠性较低，人为因素较大，难以满足机械化开采，特别是综采对评价定量化的要求、达不到正确指导机械化开采场地选择的目的。针对这一问题，作者以反映构造复杂性的若干定量评价指标为基础，应用模糊数学理论中的模糊综合评判法对井田各区域构造复杂程度分单元进行了等级评价，圈出了分别适合综采及高档普采的场地，达到了指导生产的目的。实践证明，它是一条行之有效的研究方法。
一、模糊综合评判实质与方法。
矿井构造具有的一系列模糊特征，为采用模糊数学方法评价**眼睛就提供了可能。其实质是利用模糊综合评判的基本模型，通过系统确定矿井地质构造的定量评价指标，把全矿井按一定规格划分为许多单元，统计出不同单元内各指标的对应取值，以电子计算机为手段，综合评价出不同单元的构造复杂程度所属类型。
1、数学模型[1]
2、方法步骤。
根据上述数学模型，对矿井构造复杂程度的综合评价可归纳为以下几步[2]：
1）确定评价指标，建立因素集u。由影响评价矿井地质构造复杂程度的各种因素所组成的一个普通集合，对于矿井构造定量评价而言，断裂分维值是其中重要的指标。主要有断层密度m、断层强度指数f、断层与煤层夹角指数q、构造组数n。
其他指数主要有煤层底板倾角变异系数r、煤层倾角绝对值a、构造面积损失系数s等等。
2）计算每个指标在评价过程中相应的权重系数，构成因素集u上的权重。权重既反映主观的一面，又反映客观的一面。所以用权重来体现这种差异。
权重的确定方法很多，比较常见的有专家评议法、回归分析法、灰色关联法等等。
3）确定每个指标的评语论域，形成评语集v。评语集的确定主要是利用各区统计结果，按简单、较简单、较复杂、复杂四类取入值进行聚类，根据指标问的关联度大小，将关联度大小一致的指标合为一组进行聚类，最后得出每类构造复杂程度所对应的各指标取值范围。
4）按确定的评语论域，对每个评价指标相对于每个评语等级做出的评价，构成模糊关系矩阵。
5）模糊综合评价。根据被评价区构造和评价指标的特点，选用单层次综合评判模型。单层次综合评判模型即将各单元关于各因素的取值代入上面的隶属函数中去，得到各白的模糊矩阵r，再由a or即可求得各单元对各级的综合隶属度，评定它们的所属单元，合成模型选用最大一最小隶属度原则进行。
三、滩东煤矿模糊评价过程。
1、评价指标的建立。
对断层的定量评价，我们选取了断裂强度系数(ft)、断层密度系数(fd)、断层破坏程度系数(kf)3项指标[4]。根据统计结果，东滩矿井大中型断层总长度为41 510 m,矿井面积为57. 66 kmz.
断裂强度系数为719. 9，东滩矿井大、中型断层共28条，断层密度系数为0. 49;东滩矿井断层断距和为901 m，断层的延仲长度和为4 150 m,矿井面积为57.
66 kmz，断裂破坏系数为0. 648 6 [3]。
对褶皱的定量评价，选取了褶皱指数(ke)指标。根据统计结果，东滩矿井大小褶曲共15个，分别统计出每一个褶曲的褶皱指数，然后取其平均值为0. 041 9。
另外还选用了煤层倾角变化系数(yg)，根据东滩煤矿煤层倾角定量评价成果表，对11层煤计算统计结果得：煤层倾角标准差均值为3. 7306,煤层倾角变异数均值为49.
69% ,煤层倾角变化系数为0. 496 9。
在煤层稳定程度的定量评价中，将煤层稳定程度划分为4类：第工类为稳定煤层；第ii类为较稳定煤层；第iii类为不稳定煤层；第iv类为极不稳定煤层。在具体选用定量评价指标时，对薄煤层以可采性指数(k m,)为主，煤厚变异系数y为辅；对中厚煤层、厚煤层和特厚煤层则以变异系数y为主，可采性指数(km ,)为辅。
2、构造类别评判。
选取了断层强度系数、断层密度系数、断层破场、程度系数和褶皱指数、地层倾角变异系数共5个指数来综合确定构造类别。构造类别共分为4类，第工类简单构造、第ii
类中等构造、第iii类复杂构造、第iv类极复杂构造。单构造指数的定量指标见表1。
统计出的东滩煤矿构造单指数值见表2.
评判集：a=﹛0.3, 0.2, 0.2, 0.2, 0.1﹜
利用上面所述计算步骤，计算得东滩煤矿构造等级模糊子集 b=﹛0. 41, 0. 68, 0.
09, 0. 000 57﹜，可见b2最大，得到东滩煤矿构造类别是ii类，略偏向工类。
3、煤层稳定性评价。
判定煤层稳定程度的指数有煤层可采性指数k、和煤层厚度变异系数y，煤层稳定程度分4类，第工类为稳定煤层、第ii类为较稳定煤层、第iii类为不稳定煤层、第iv类为极不稳定煤层。单煤层稳定性定量指标见表3。
评语集a=（0.5,0.5）
分层统计出的各单项指数值及稳定程度评价结果见表4。
4、结论。综上所述，东滩煤刁’一构造综合评定类别为iia ，因稳定和较稳定煤层的储量占总储量的86. 41 % 其中稳定煤层储量占83.
38%，故煤层综合评定类别为ⅰd 。其它开采技术条件复杂程度：顶底板为ⅰe ，倾角为ⅰf ；其它特殊地质因素，瓦斯为ⅰg ，煤尘为iin,煤的白然发火为iir，地温为iiig，地压为iig开采技术条件综合评定类别为iig。
2、 王桂梁、龙荣生、徐凤银等：《矿井狗仔**》煤炭工业出版社，2023年。
3、 周福荣、冯恩杰等：地质条件分类系统在东滩煤矿中的应用。中国矿业大学学报，2000,11
4、 煤炭工业部地质测量处，矿井地质规程[m]. 北京：煤炭工业出版社，1984 . 1-33.
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