煤层顶底板突水危险评价预测的BN-GIS方法

摘要

本发明涉及一种煤矿顶底板突水危险性的定量评价方法。在煤矿水文地质特征的系统分析基础上，结合现有采矿条件，构建煤矿突水安全态势的评价指标体系；以突水类型为基础，建立突水态势先验概率模型；依据煤矿充水体系中断层导水性、褶皱强度、含水层水压等方面的数据，构建安全态势评价因子的子专题图。利用GIS的空间分析功能对断层导水性、褶皱强度等9个专题图进行联合叠加分析；进行参数学及网络推理，建立BN模型，计算条件概率，并依据计算的前验概率推算突水危险性的后验概率；根据BN模型，动态评价并预测在已有开采强度前提下煤层开采回采工作面顶底板的突水危险性，动态评价并预测在为完成增长任务加大开采强度前提下煤层开采回采工作面顶底板的突水危险性。

主权项

一种煤层顶底板突水危险评价预测的贝叶斯网络BN‑地理信息系统GIS方法，其中贝叶斯网络简称为BN，地理信息系统简称为GIS，包括以下步骤：A) 利用BN与GIS耦合的煤矿突水危险性决策建模，应用GIS的空间分析和BN的前验概率和后验概率评价突水概率，包括：GIS初步叠加形成突水单元→后叠加形成突水空间数据库→突水拓扑结构构建→采用突水逻辑推理方法得到BN与GIS耦合决策模型→开发突水态势评价系统；B）根据步骤A)中得到的建模体系评价突水概率，对突水危险性高的区域进行防治水处理；其中，GIS初步叠加形成突水单元的过程为：把多个突水影响因子图层配准合成一个新的图层并重建拓扑形成新的拓扑关系属性表，利用GIS 的空间分析功能对断层导水性、褶皱强度、含水层水压、含水层富水性、含水层渗透性、隔水层厚度、隔水层强度、开采厚度以及矿压9个专题图进行联合叠加分析，生成的复合图层的属性表包含了所有参与叠加处理的评价因子图层所包含的属性信息；在此基础上进一步统计各个评价单元内发育的断层面密度、断层性质、断层落差及是否发生过突水；BN与GIS耦合决策模型的建立过程为：将总体样本分为均包含突水点的训练样本和验证样本两部分，采用因果推理和诊断推理相结合的BN突水推理方法，通过从训练样本中学习得到BN的概率分布，根据训练样本数据采用最大似然估计得到关于煤矿突水危险性评价的BN参数分布；再用验证样本进行验证，建立BN模型，计算条件概率，并依据计算的前验概率推算突水危险性的后验概率。