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采空区灾害危险度的模糊综合评价
王新民;段瑜;彭欣
【期刊名称】《矿业研究与开发》
【年(卷),期】2005(25)2
【摘要】运用模糊综合评价方法对采空区灾害危险度进行评价。
将影响采空区灾害的水文地质因素、采空区参数、其它环境人为因素作为第一层加以考虑,在此基础上,确定了影响子因素,建立了数学模型。
根据各因素所占权重及危险等级的隶属度获得模糊矩阵,从而求得采空区的危险度。
【总页数】3页(P83-85)
【关键词】采空区;危险度;灾害;模糊综合评价方法;地质因素;人为因素;数学模型;模糊矩阵;危险等级;隶属度
【作者】王新民;段瑜;彭欣
【作者单位】中南大学资源与安全工程学院;广东大宝山矿业有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD752.2;P642.23
【相关文献】
1.柿竹园矿采空区灾害危险度模糊综合评价 [J], 王长军;王新民;张钦礼;龚正国
2.大宝山矿采空区灾害危险度的模糊综合评价 [J], 陈建
3.AHP及模糊综合评判在隧道岩溶灾害危险度评价中的应用 [J], 陈晓广
4.基于多因素模糊综合评价的某铁矿采空区危险度评定 [J], 朱为民;李想;陈国梁;
朱明;刘晓军
5.基于多因素模糊综合评价的某铁矿采空区危险度评定 [J], 朱为民;李想;陈国梁;朱明;刘晓军
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基于模糊综合评判法的地质灾害危险性评价——以阿干矿区为例王磊【期刊名称】《《价值工程》》【年(卷),期】2019(038)021【总页数】5页(P236-240)【关键词】地面塌陷; 泥石流; 危险性; 模糊综合评判; 层次分析【作者】王磊【作者单位】中煤西安设计工程有限责任公司西安710054【正文语种】中文【中图分类】P6940 引言阿干矿区位于甘肃省兰州市七里河区阿干镇（图1），行政区划属兰州市七里河区管辖，距兰州市城区22km，有兰阿公路和铁路专用线相通，交通便捷。
矿区地理坐标介于东经103°49′23″～103°51′41″，北纬35°52′05″～35°57′13″，矿区东西宽 0.9～3.3km，南北长 9km，面积 20.8km2。
位于甘肃省兰州市七里河区的阿干矿区是历史采矿和计划经济时期建立的老矿业基地，其开采历史悠久，可追溯至明代。
2000年10月，因煤炭资源濒临枯竭，矿山地面塌陷造成采矿成本过大，煤矿亏损严重而宣告破产。
1 研究区自然地质背景矿区属大陆性半干旱气候，昼夜温差大，年最低气温在1月中下旬，历年来最低气温为-23℃，年最高气温在7月或8月，最高气温为37.6℃（1997年7月3日），年平均气温4.3℃；年降水量334～500mm，平均为417mm，雨季集中在7～8月份，占全年降水量的56%，日最大降水量96.8mm。
蒸发量在1500mm以上，平均无霜期145天，最大冻土深度1.03m，最大风速21.4m/s，主导风向为北北东，次风向为南西。
矿区地质构造非常复杂，以南北向的褶皱及逆断层为主，有少量东西向逆断层。
矿区处于兰州盆地南部构造剥蚀低中山区，地势总体南高北低，最高点为铁冶沟沟脑双咀山，海拔3121m，最低点为八里镇雷坛河谷底，其海拔约1940m，最大相对高差近1180m。
依地貌特征和成因类型，本区可分为山地地貌和河（沟）谷地貌两大单元。
模糊综合评判法在地下开采矿山采矿影响程度中的应用作者：魏浩杨建张小兰王球胜方立虎迟凤明来源：《中国科技博览》2013年第23期摘要：随着采矿活动不断地进行，造成采空区塌陷、地下水疏干、地质地貌景观破坏等问题，已严重危害矿区人民正常的生产生活，制约了当地经济社会的可持续发展。
本文通过对房屋开裂现状及矿山现状进行系统调研，应用模糊综合评判法分析了因矿山地下开采对周边房屋开裂的影响程度，并提出了安全对策措施。
关键词：综合评判法矿山采矿影响中图分类号：TD803 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-569-010 引言柯旭旦、柯京士位于大冶市城关南西约23公里，行政上隶属于大冶市陈贵镇管辖。
面积：0.6729平方公里。
本次对开裂区129栋房屋进行了调查，发现已开裂的房屋有115栋，占调查房屋总数的89.1%。
1 房屋开裂现状及分布特征已调查有开裂缝的115栋房屋中，开裂缝现象较普遍，主要以细小裂缝、裂纹为主，多者每户3～4条，少者每户1～2条，裂缝延长一般1～3米，裂宽1～3毫米。
裂缝、裂纹主要分布在门、窗周边、预制板交接处及预制板与房梁接合部位，特别是窗台下的垂向裂缝发育，裂缝倾角一般为25～55度及近垂直，分布在内外墙墙面的裂缝大多未明显地切穿墙体。
房屋开裂缝较严重的房屋有22栋，占调查房屋总数的17.1%，占调查开裂房屋总数的19.1%，上述开裂的22栋房屋为片石基础或地基梁基础，其中青砖加土砖旧房3户，建房时间为上世纪九十年代，其余均为砖混房屋，建房时间跨度为1990年至2008年。
2 环境地质条件2.1 水文地质条件开裂区主要地表水系有万家港、陈家溪及邻近刘家畈铁矿Ⅱ、Ⅳ号矿体的九眼桥水库。
其汇水面积55.3平方千米，库容量307万立方米，最小库容22万立方米，溢流口标高23.15米，溢流量3.6立方米/秒。
万家港流经Ⅰ、Ⅱ号矿体与陈良碧溪在Ⅱ号矿体附近汇成干流，注入九眼桥水库。
矿山采空区灾害风险分级与失稳预警方法随着近年来我国煤炭、金属等矿山开采规模不断扩大，规模化、集中化矿山采空区灾害不断增多，给矿山地质环境及生态环境带来了极大的破坏，同时也给矿山采掘工人的生命财产安全带来了严重威胁。
为了有效地预防矿山采空区灾害的发生，提高矿山地质环境和生态环境保护水平，必须对采空区进行灾害风险分级和失稳预警，为矿山安全生产提供有效、科学的依据。
一、矿山采空区灾害风险分级1.采空区灾害的类型采空区灾害包括地表坍塌、地面塌陷、地下水污染、瓦斯突出等各种不同类型的灾害，它们的发生都与采空区的不同地质环境、不同采矿方法以及不同的保护措施等因素有关。
2.灾害风险评价的内容采空区灾害风险评价主要包括采空区开采状况、地质和水文地质条件、周边环境质量等方面的综合评价。
其中，采空区开采状况主要包括采空区的形式、大小、深度、程度等因素，地质和水文地质条件主要包括采空区地质构造、岩性、断裂、节理等因素，周边环境质量主要包括采空区周边地质、水文地质、生态环境等条件。
3.灾害风险等级划分针对采空区灾害风险评价结果，可以根据不同等级划分，对采空区进行灾害风险等级评定。
其中，II级以上的采空区要严格遵守相关安全规定，采取有效的保护措施，确保矿山安全生产。
二、矿山采空区失稳预警1.失稳因素分析采空区失稳是指采空区在压力作用下发生的塌陷变形，造成采空区表面或地下部分或全部崩塌或坍塌，甚至导致地面建筑物的损毁或人员伤亡。
采空区失稳通常与以下因素有关：(1)采空区的形式、大小、深度、程度，以及地面建筑物的承载台数等因素；(2)地质和水文地质条件，包括地层构造、岩性、断裂、节理、地下水位等因素；(3)采矿方法及采矿技术，包括进口方向、开采方法、采空区支护等因素；(4)周边环境质量等因素。
2.失稳预警方法针对采空区的失稳预警，可以采用以下措施：(1)监测技术。
采用地震、位移等监测技术，监测采空区的变化情况，预测采空区可能出现的失稳现象。
老采空区建设工程采空塌陷地质灾害危险性评估浅析文章以滁州市某小区建设工程为例，阐明评估区地质环境条件，对老采空区分布的采空塌陷地质灾害的危险性进行了现状评估；根据地质环境条件和地质灾害发育现状，结合建设项目特点，对工程建设可能遭受采空塌陷地质灾害的危险性进行了预测评估。
标签：老采空区采空塌陷地质灾害危险性评1引言近年来，随着城市建设步伐的加快，城市周边的老采空区纳入了城市规划范围。
老采空区由于采矿活动强烈，地质环境条件相对复杂，涉及此类区域的建设项目，地质灾害评估工作难度大，任务重。
采空塌陷是地质灾害评估的一个主要灾种，目前该类建设项目评估还没有一套成熟的行之有效的方法。
本文以安徽省滁州市的某个小区建设工程为例，仅对采空塌陷地质灾害危险性评估进行浅析，以期为类似工程评估工作提供借鉴。
小区建设工程位于安徽省滁州市城西，琅琊山风景名胜区以东，建设场地南部为琅琊山铜矿46#矿体采空区。
小区征地面积8.412公顷，总建筑面积23.75万m2，其中地上建筑面积20.44万m2，地下室建筑面积3.31万m2。
小区整体规划23幢住宅，包括17幢高层（编号为2#～13#、15#、22#～25#），6幢多层（编号为16#～21#），内部配套商业、幼儿园、社区物管等。
项目估算总投资6.4亿元。
根据“技术要求”[1]，建设项目属重要建设项目。
2地质环境条件评估区属北亚热带季风气候区，长江流域滁河水系，场地内无大的地表水系，仅有一条水沟自西向东流经南部。
本区位于沿江丘陵平原区，地貌可划分为高丘、岗地及河间平地等。
评估区地貌为岗地，标高23.1～28.7m。
地层划分属扬子地层区下扬子地层分区滁县地层小区[2]，评估区地表为第四系上更新统戚咀组（Q3q）粘性土所覆盖，下伏基岩南部为寒武系上统琅琊山组（∈3ln）碳酸盐岩，中东部为白垩系上统赤山组（K2c）碎屑岩。
岩浆岩为燕山早期侵入岩—滁县岩体。
岩体呈枝状及脉状侵入围岩，其东、西与围岩的接触带形成了矽卡岩型铜矿床。
采空区地面塌陷危险性评价摘要：地面塌陷是采空区最主要的地质灾害，具有突发性、多发性、隐蔽性等特点，危害大且难以治理。
本文通过阐述某矿区地面塌陷的特征，探讨其形成机理，并对塌陷危险性做出评价，从而提出相应的防治措施。
通过对地面塌陷危险性研究，在立足塌陷本质的基础上，采取科学合理的防治措施可保证人类工程活动和建筑物的安全。
关键词：采空区；地质灾害；地面塌陷；危险性评价1 引言煤炭是我国的最主要能源之一，占一次消耗能源构成的70%以上[1]。
随着煤炭生产的发展，开采规模不断扩大，地下采空区日渐增多，势必产生次生地质灾害。
采空区主要发育地面沉降、地面塌陷、地裂缝等地质灾害，在诸多地质灾害中，地面塌陷因具有突发性、多发性、隐蔽性和渐变影响持久的特点而占有突出的地位[2]。
从广义而言，地面塌陷是在人为或(和)自然地质因素作用下，地表岩、土体中洞穴顶部向下断错坍塌的一种地质现象[3]。
据不完全统计，我国因开采煤炭造成的地面塌陷面积已达40.02万hm2[4]，且以每年667 hm2的速度递增，此外塌陷区影响范围内建筑物有较大的安全隐患。
为此，查明采空区地面塌陷的发育特征、机理，正确评价其危险性，从而提出合理的防治措施，具有积极的社会效益和经济效益。
2 工程地质环境某煤矿分布于华亭煤田西南部，为华亭向斜的西南部，矿井含煤地层为中下侏罗系延安组（J1-2y），岩层产状65°∠45°，开采煤层平均厚度19.5m，煤层埋藏最大深度距地面约235m左右，倾角45°左右。
拟建工程西侧分布有3条呈北西南东向展布的地下采煤巷道，巷道宽3.0m，高2.7m，最大埋深约235m，采煤厚度约19.5m，以民采为主，采矿工艺为高冒落法，开采范围较窄，回采率低。
据调查，该煤矿井下开采后曾引发地面塌陷，造成城区建筑物破坏，为此，有必要阐明该地面塌陷的特征、机理并对其危险性做出正确评价。
3 地面塌陷的特征及形成机理3.1 地面塌陷特征表1 地裂缝及塌陷特征3.2 地面塌陷的形成机理由于历史上的无序开采，特别是计划经济时期一些特殊的历史阶段，片面追求煤炭产量高指标，忽视对地质环境保护，加之受煤矿开采条件、开采方式、生产工艺、技术装备等综合因素影响、限制，使该矿区地质环境遭受严重破坏。
基于模糊综合评判法的地质灾害隐患点危险性评价应用模糊综合评判法对陕西汉中佛坪县境内的地质灾害隐患点的危险性进行综合评价，并结合统计学手段对评价结果进行分析，为区域性地质灾害危险性评价提供一条新的途径。
标签：地质灾害；模糊综合评价法；危险性；评价1 概述地质灾害隐患点的危险性评价是一个复杂的系统，影响因素较多，既有可以定量化表达的因子，又有只能定性描述的因子，而其界限又是不分明的，各因素在选址评价过程中所起的作用和方式也是复杂和模糊的，但它具有系统性和层次性。
因此，应用模糊综合评判法对地质灾害隐患点的危险性进行综合评价，可以有效地进行量化评价，为难以量化评价的问题提供一条新的途径。
2 模糊综合评判法原理模糊综合评判法是应用模糊变换原理和最大隶属度原则，考虑了和被评价事物相关的各个因素，对其所作的综合评价[1-2]。
设评价因素集为：评价结果集为：首先对评价因素集U中的单因素ui（i=1，2…，m）作单因素评判，从因素ui着眼确定该事物对决择等级vj（j=1，2…，n）的隶属度（可能性程度）rij，这样就得出第i个因素ui的单因素评判集：该m个评价因素的评价集就构造出一个总的评价矩阵R。
即是评价因素集U到评价结果集的一个模糊关系，其中rij表示因素ui对抉择等级的隶属度。
给出单因素ui在评价中所起作用大小模糊集（即权向量）：由权向量与模糊距阵进行“合成”，求出评价集：根据最大单元隶属度原则，所对应的值，即为适宜度划分等级。
3 地质灾害隐患点危险性评价3.1 地质灾害隐患点潜在危险性评价地质灾害隐患点的危险性评价是在其稳定性和危险性的基础上进行综合判定，并作出初步评价与预测，分为危险、次危险和不危险三级。
佛坪县有88处地质灾害隐患点，其中滑坡80处，泥石流8处，现将其稳定性、险情、危险性评价结果和预测分析分述如下：地質灾害隐患点稳定性评价：（1）评价标准按实施细则（修改稿）中的“滑坡稳定性野外判别表”“崩塌（危岩体）稳定性野外判别表”将滑坡、崩塌稳定性分为稳定性好、稳定性较差、稳定性差三级；根据泥石流易发程度分级标准，将泥石流分为高易发（严重）、中易发（中等）、低易发、非易发四级。
采空区地表建筑地基稳定性模糊综合评价方法张俊英1,2)1)北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083 2)煤炭科学研究总院矿山安全技术研究分院,北京100013摘 要 应用模糊数学理论提出了采空区地表建筑地基稳定性综合评价方法,分析了采空区地表新建建筑地基稳定性的诸多影响因素,确定了评价因子,给出了主要因素的隶属度确定方法,采用层次分析法构造了评价目标的判断矩阵,合理地分配了各因素的权重,建立了模糊综合评价模型,给出了综合评价指数与采空区地基稳定性级别的对应关系.应用三个实例对该方法进行了验证.关键词 采空区;地基稳定性;模糊数学;综合评价分类号 TD 32511Fuzzy comprehensive evaluation method of the foundation stability of ne w 2build 2ings above worked 2out areasZHA N G J un 2ying1,2)1)School of Civil and Environmental Engineering ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China 2)Mine Safety Technology Institute ,China Coal Research Institute ,Beijing 100013,ChinaABSTRACT A fuzzy comprehensive evaluation method for evaluating the foundation stability of new buildings above work 2out areas was proposed on the basis of the theory of fuzzy mathematics.A lot of factors that influence foundation stability were analyzed ,and the evaluation elements were determined.A method for determining the subjection degree of primary factors was presented.The ana 2lytic hierarchy process was used to determine a judgment matrix ,which distributes weight coefficients for every factor rationally.Based on the proposed method ,a fuzzy comprehensive evaluation model was constructed ,and the corres ponding relation between the evaluation indexes and the level of foundation stability was obtained.The method was verified with three examples.KE Y WOR DS mined 2out area ;foundation stability ;fuzzy mathematics ;comprehensive evaluation收稿日期:2008-12-06基金项目:煤炭工业科学技术研究指导性计划项目(No.M TK J08-041)作者简介:张俊英(1965—),男,研究员,博士后,E 2mail :zhjy369@ 为了少占或不占耕地,许多矿区正在或准备在采空区地表新建建(构)筑物.由于采空区的特殊性,在采空区地表新建建筑,要结合具体情况,评价采空区地表今后的稳定性,并采取相应的处理技术措施,确保建筑物的安全.地基稳定性评价工作就是为了解决采空区地表建筑利用时地表新增荷载对采空区及覆岩的影响程度问题,分析采空区地表在新增荷载作用下是否会产生大的不均匀沉降,以此评价采空区地表建筑地基的稳定性.煤层开采后,上覆岩层形成垮落带、裂缝带和弯曲带.一般来说,垮落带、裂缝带的岩体结构破裂严重、稳定性差,而弯曲带的岩体采动破裂程度较轻、稳定性较好.当在已经塌陷的采空区地表新建建筑时,新增建筑荷载影响到地表以下一定深度,如果建筑荷载影响深度足以触及到开采所形成的垮落带、裂缝带时,就会破坏这两带业已形成的平衡状态而使覆岩重复移动,进而使地表重新产生较大沉降.采空区地表不再因新增建筑荷载扰动而重新产生较大沉降时的采空区临界深度应该大于垮落带、裂缝带高度与建筑荷载影响深度两者之和,当实际采深大于临界深度后,建筑荷载不会使采空区重新沉降,此时可认为采空区地表建筑地基处于稳定状态[1-3].采空区地表建筑地基的稳定性是由多因素决定第31卷第11期2009年11月北京科技大学学报Journal of U niversity of Science and T echnology B eijingV ol.31N o.11N ov.2009的.事实上,采空区稳定与不稳定之间难以划定明确的界限,从一方到另一方中间经历了一个从量变到质变的连续过渡过程,这种不确定性适合用模糊数学理论来解决[4].应用模糊数学发展起来的综合评判法被越来越多地应用到一些工程综合决策中.韩武波运用专家分析法和层次分析确定了黄土区大型露天矿排土场水土流失的评价因子,建立了排土场水土流失评价指标体系和评价模型,并据此对平朔安太堡露天矿南排土场不同复垦时期的水土流失危害进行了评价[5].赵奎应用模糊理论研究了岩金矿山采空区及残留矿柱回采稳定性[6].文献[7-10]对不同目标进行了综合评价.笔者在多年研究基础上,根据采空区地表新建建筑地基稳定性研究对象的诸多影响因素,确定其评价因子,分析各因子相互关系及对目标的影响程度从而确定其权重,建立稳定性模糊综合评价模型,结合工程实际情况进行综合评价.1 稳定性主要影响因素影响采空区稳定性的因素是十分复杂的,笔者根据采空区稳定性对象的特殊性,结合十余年采空区地基稳定性评价的实验研究成果,确定影响采空区地基稳定性的主要因素如下.(1)地表拟建(建筑物)状况.拟在采空区地表建设大型工业建(构)筑物、还是普通民用建筑物,建筑物高度、层数、及占地范围,采用浅基础还是深基础,荷载大小情况等,这些拟建建筑物状况决定着对地下采空区的影响程度.(2)开采方式.长壁垮落法全采是目前应用最普遍、覆岩破坏最严重、地表沉陷最充分的开采方式,这种采空区相对也是最稳定的;正规条带开采采空区稳定性次之;房柱式及小窑穿巷式、刀柱式采空区稳定性最差,这些采空区地表既使没有新增荷载,一般也是处在不稳定状态.(3)开采深度与采厚(即深厚比H/m).一般来讲,深厚比小对地表建筑比较敏感,也即稳定性差;随着开采深度增大,地表残余沉降趋向均匀,地表新增荷载对采空区影响也趋小,稳定性增强;随着采厚的增加,采空区垮落裂缝带也随之增大,覆岩破坏程度加剧,地表荷载作用下稳定性也变差.(4)开采结束时间.对于地表充分塌陷的采空区而言,开采结束时间越长地表残余沉降也越小;对于不能充分塌陷的采空区而言,如回采率较低、顶板坚硬时未能充分垮落的采空区,即使开采结束数十年后也难以判定采空区稳定.(5)煤层倾角.随着倾角加大,地表移动与变形变得复杂化,移动盆地向下边界偏移;当倾角大于45°后,不出现充分采动的情况,因此倾角加大采空区稳定性越来越差.(6)覆岩岩性.采空区上覆岩层的组成、结构及其物理力学性质对地表移动与变形影响较大;当覆岩岩性为坚硬、中硬和软弱时开采后地表下沉系数有明显的区别,坚硬时下沉系数小,软弱时下沉系数大;与之对应开采结束后的采空区地表残余沉降当覆岩坚硬时就大,覆岩软弱时就小,从而也决定着采空区稳定性的差与好.(7)地质构造情况.当断层倾角大于20°,落差大于10m时,断层对岩层和地表移动有明显的影响,断层露头正上方地表会产生较大裂缝,出现台阶.断层等地质构造对采空区地表建筑的影响表现在两方面:其一在断层露头区域地表残余沉降中易产生台阶状裂缝,对新建建筑危害较大;其二断层等地质构造复杂区域,势必开采时要残留许多不规则煤柱,这些煤柱随着时间的推移会逐渐破坏,造成地表产生较大的不均匀沉降.因此,地质构造复杂区域的采空区稳定性就差.(8)表土层厚度.表土层的物理力学性质远低于基岩层,表土层可以使基岩的不均匀移动与变形得到缓和.对于采空区地表,基岩上部如有较厚的表土层,便会使地表残余沉降变形趋于平缓,对新建建筑有利;相反,如基岩直接出露地表,地表残余沉降变形分布不均匀,对新建建筑危害也较大,表现为采空区稳定性就差些.2 主要因素的隶属度确定隶属度是刻画模糊性的指标,是表现主要因素对目标隶属关系不确定性大小的数量指标.由于采空区地表建筑地基稳定性是一个十分复杂的系统行为,另外地表拟建状况等因素为描述性的定性因素,因此采用模糊数学中隶属度的概念,将主要因素对稳定性影响程度进行定量化处理.该值可用(0,1)区间的数值来表示:当某一因素隶属度接近0,表示其对采空区地基稳定性的作用为最不利,即可能造成采空区地基处于不稳定状态;而当某一因素隶属度接近1,表示其对采空区地基稳定性的作用为没有影响.各因素的隶属度确定如下:(1)地表拟建(建筑物)状况.采空区地表拟建大型工业建筑(最大荷载大于500kPa,或最大高度大于100m)时隶属度为0,中型工业建筑(最大荷载大于300kPa,或最大高度大于50m)时隶属度为・9631・第11期张俊英:采空区地表建筑地基稳定性模糊综合评价方法013,小型工业建筑与6～10层民用建筑隶属度为016,高度小于5m 的建筑隶属度可取110,其他情况可内插确定.(2)开采方式.小窑采空区无明显塌陷的隶属度为0,已部分发生过塌陷的隶属度为012;条带采空区为014;残留较多煤柱、开采不充分(回采率小于70%)的长壁采空区为016;回采率达70%～90%的长壁采空区为018;回采率超过90%,且走向、倾向开采均达充分的隶属度为1.(3)开采深度与采厚,即深厚比H/m.深厚比小于30隶属度取0,深厚比大于130取1,其他情况可内插取值,多煤层应分别计算后以最不利情况确定.(4)开采结束时间.刚回采结束隶属度取012,每增加5a 隶属度增加011,30a 后均取018.(5)煤层倾角.倾角大于60°隶属度取0,倾角为0°时取1,其他内插取值.(6)覆岩岩性.坚硬类型(单向抗压强度40～80MPa )隶属度为013,中硬类型(单向抗压强度为20～40MPa )为015,软弱类型(单向抗压强度为10～20MPa )为017,极软弱类型(单向抗压强度小于10MPa )为019,实际情况可据此酌情确定.(7)地质构造情况.地质构造特别复杂隶属度可取0,特别简单即没有构造时可取1,其他情况内插取值.(8)表土层厚度.表土层为0m 时隶属度为0,表土层厚大于50m 时为1,其他情况内插取值.3 评价因子权重确定权重系数是评价目标中各个影响因素的重要程度的定量描述,是表示各个因素重要性的一个相对数字,因此具有相对意义.同时,由于它具有随机性和模糊性的双重特性,使其获取也相对困难.层次分析法(AHP )是一种定性与定量相结合的决策分析方法,是确定权重的有效方法.它通过将模糊概念清晰化,从而确定全部因素的重要次序.首先,把m 个评价因素排成一个m ×m 阶矩阵,通过对因素的两两比较,根据各因素的重要程度来确定矩阵中因素的值.然后,计算所得到矩阵的最大特征根及其对应的最大特征向量.最后进行一致性检验,如果通过检验,则认为所得到的最大特征向量即为权重向量.311 构造判断矩阵以A 表示目标,U i (i =1,2,…,8)分别表示参评的八个主要因素.U ij 表示U i 对U j 相对重要性数值(i =1,2,…,8;j =1,2,…,8),取值依据见表1.表1 判断矩阵标度及其含义T able 1 The meaning of the element in estimating matrix标度 含义1U i 和U j 比较同等重要3U i 比U j 略重要5U i 比U j 较重要7U i 比U j 非常重要9U i 比U j 绝对重要2,4,6,8相邻判断的中值倒数表示因素U j 和U i 比较的判断 通过对采空区地基稳定性评价因子分析,比较任意两个因素的重要性,采用1～9标度法使各因子相对重要性定量化,得出以下的判断矩阵,结果见表2.表2 采空区地基稳定性评价因素比较判断矩阵T able 2 Matrix for comparing or judging the evaluation factors of foundation stability of new buildings above work 2out areas 因子表土层厚度开采结束时间覆岩岩性地质构造情况煤层倾角地表拟建状况开采方式H/m表土层厚度11/21/21/31/31/71/51/9开采结束时间211/21/31/31/71/51/9覆岩岩性2211/31/31/51/31/7地质构造情况333111/41/31/5煤层倾角333111/41/31/5地表拟建状况77544131/3开采方式553331/311/5H/m99755551・0731・北 京 科 技 大 学 学 报第31卷312 计算权重根据判断矩阵,利用根值法进行计算,可得最大特征值λmax =81416.按下式进行一致性检验:C R =C i /R i .式中,C i 为判断矩阵的随机一致性指标,C i =(λmax -n )/(n -1);n 为评价因子个数;R i 为判断矩阵的平均随机一致性指标(表3).表3 R i 取值表T able 3 R i valuesn 12345678910R i01580190111211241132114111451149 一致性指标:C i =81416-88-1=01059.判断矩阵的随机一致性比例:C R =010591141=01042<011.故认为判断矩阵具有令人满意的一致性,说明权数分配合理;否则就需要调整判断矩阵,直到满意为止.最大特征值对应的特征向量即为各评价因子的权重,权重模糊集表示为A ={a 1,a 2,…,a 8}={地表拟建状况,开采方式,深厚比H/m ,开采结束时间,煤层倾角,覆岩岩性,地质构造情况,表土层厚度}={01232,01135,01390,01030,01073,01041,01073,01025}.各因子权重之和等于1,可见深厚比是采空区地基稳定性的决定性因素,其次是地表拟建状况.4 评价模型的建立引入采空区地基稳定性综合评价指数S.综合评价指数S 为某一评价单元上的各种评价因素对稳定性的影响总和,亦即:S =∑ni =1a i・Fi(1)式中,a i 、F i 分别为第i 个(i =1,2,…,8)评价因子的权重和隶属度.初步建立了采空区地基稳定性级别与综合评价指数的对应关系,当S 分别为>0185,0185～0165,0165～0145,<0145时,相应的稳定性程度分别为极稳定(A )、稳定(B )、中等稳定(C )、不稳定(D ).对于极稳定(A )采空区地表建筑可以按正常设计,对于稳定(B )采空区地表建筑需采取简易抗变形措施,对于中等稳定(C )采空区地表建筑必须按预测的地表残余变形大小采取抗变形措施,对于不稳定(D )采空区地表建筑时必须先对采空区实施注浆加固后才能建设.5 应用实例511 平顶山某住宅小区[2]该小区占地1614hm 2,划分为10个评价区域.小区下方1960—1980年共开采了四个煤层,每层采厚115～210m ,累计采厚617m ,煤层倾角13°.采用走向长壁全陷法开采,残留较多煤柱,回采率70%～89%.覆岩为中硬,表土层厚3713m .其中1区最小采深为114m ,4区最小采深为77m ;1区拟建6层住宅楼,4区拟建4层住宅楼.根据以上条件确定1区主要因素的隶属度分别为016,018,0127,015,0178,015,015,0175;4区主要因素的隶属度分别为018,018,0108,015,0178,015,015,0175.代入式(1)即可得1区、4区稳定性综合评价指数分别为0150和0147,均属中等稳定采空区(C ).如果1区建设中型工业建筑和4区建设6层住宅楼,则综合评价指数分别变为0143和0143,就属于不稳定采空区(D )了.经计算,1、4区的采空区垮落裂缝带高度均为52m ,新建4、6层住宅楼的荷载影响深度分别为20m 、26m ,按文献[3]采空区临界深度地基稳定性判别公式,可以得知1区建6层住宅楼和4区建4层住宅楼均处于稳定状态,但4区建6层住宅楼就处于不稳定状态.可见两种评价方法能取得一致的结果.实际工程中1区建6层住宅楼,4区建4层住宅楼,从1997年至今地表没有出现较大的不均匀沉降,住宅楼一直正常使用.512 晋城某住宅区该区占地110hm 2,拟建6层住宅楼,其下为早期小矿开采的采空区,采深1714～3315m ,煤厚319～618m ,采厚2～4m ,倾角7°,回采率较低,覆岩偏硬,表土层12m .确定的主要因素的隶属度分别为016,0,0,018,0188,013,015,0124.代入式(1)即可得稳定性综合评价指数为0128,属不稳定采空区(D ),假设在该地表上建设高度小于5m 的建筑,综合评价指数为0138,也属不稳定采空区,因此这类地表必须对采空区实施注浆加固后才能建设利用.实际工程中先对地下采空区实施了水泥、粉煤灰注浆加固处理,6层住宅楼还采用了抗变形结构,从2000年建成之后,地表和住宅楼没有出现任何问题.・1731・第11期张俊英:采空区地表建筑地基稳定性模糊综合评价方法513 徐州某工业开发区该区域正下方于1970—1996年采用长壁垮落法开采了2煤和7煤,回采率70%,两层煤间距110m,2煤采厚118m,7煤采厚216m,最小采深250m,煤层倾角平均25°,上覆岩层为中硬,地表冲积层厚60m以上,地质构造中等.确定的主要因素的隶属度分别为013,018,1, 013,0158,015,015,1.稳定性综合评价指数为0170,属稳定采空区(B).假如在该场地上建设大型工业建筑,综合评价指数变为0163,则属中等稳定采空区(C);假如仅建设高度小于5m的小建筑,综合评价指数变为0186,又属于极稳定采空区(A)了.评价认为该区域作为建设用地是可行的,但应对不同的建筑类型分别采取相适应的保护措施;2007年城市规划拟把该区域建成以湿地保护、生态养殖和娱乐等为主的生态旅游公园,现公园正在建设中.6 结论应用模糊数学理论建立了采空区地表建筑地基稳定性综合评价方法,把诸多因素影响采空区地基稳定性的程度量化,初步建立了综合评价指数与采空区地基稳定性级别的对应关系,对不同稳定程度的采空区地表提出了建筑结构措施或采空区治理措施.应用三个实例对该方法进行了验证,获得了较好的评价结果和工程应用效果.该方法适用于任何采空区地表新建建筑时的地基稳定性评价工作,并在应用中逐渐完善.参 考 文 献[1] Yan R G.Mi ni ng S ubsi dence of Foundation and S urf ace B uil d2i ng.Beijing:Metallurgical Industry Press,1995(颜荣贵.地基开采沉陷及其地表建筑.北京:冶金工业出版社,1995)[2] Teng Y H,Zhang J Y.Evaluation on stability of building founda2tion over goafs.J Chi na Coal Soc,1997,22(5):504(滕永海,张俊英.老采空区地基稳定性评价.煤炭学报, 1997,22(5):504)[3] Zhang J Y,Wang J Z.Research on evaluation technique for foun2dation stability of newly2built surface buildings in gob area.Mi ne S urv,2003(3):28(张俊英,王金庄.采空区地表新建建筑地基稳定性评价技术研究.矿山测量,2003(3):28)[4] Yang L B,G ao Y Y.Theory and A pplication of Fuzzy M athe2matics.Guangzhou:South China University of Technology Press,2002(杨纶标,高英仪.模糊数学原理及应用.广州:华南理工大学出版社,2002)[5] Han W B,Ma R.Water and soil loss assessment of the dump inlarge opencast mine in loess area.J Chi na Coal Soc,2004,29(4):400(韩武波,马锐.黄土区大型露天矿排土场水土流失评价.煤炭学报,2004,29(4):400)[6] Zhao K.S t udy on S tability of the Mi ned-out A reas and Recov2ery of Resi dual Pillars i n Rocky Gol d Mi ne[Dissertation].Bei2 jing:University of Science and Technology Beijing,2002(赵奎.岩金矿山采空区及残留矿柱回采稳定性研究[学位论文].北京:北京科技大学,2002)[7] Yao W,Yang M Z.The comprehensive assessment of geologicalenvironment in Shenfu Dongsheng mining area.J Xiπan U niv Sci Technol,2002,22(Suppl):24(姚伟,杨梅忠.神府东胜矿区地质环境综合评价.西安科技学院学报,2002,22(增刊):24)[8] Cao X B,Cai L G,Li P G.The application of AHP to alternativeprocess plans fuzzy evaluation.J Huaz hong U niv Sci Technol, 1999,27(7):39(曹希彬,蔡力钢,李培根.AHP在多工艺方案模糊评价中的应用.华中理工大学学报,1999,27(7):39)[9] Huang S Q.Fuzzy model for transport project appraisal.J Chi naHighw ay,1997,10(3):37(黄淑琴.公路路线方案的多级综合模糊评价.中国公路学报,1997,10(3):37)[10] Wang Y H,Li Q D.Method of fuzzy comprehensive evaluationsfor rockburst prediction.Chi n J Rock Mech Eng,1998,17(5):493(王元汉,李启东.岩爆预测的模糊数学综合评判方法.岩石力学与工程学报,1998,17(5):493)・2731・北 京 科 技 大 学 学 报第31卷。
煤矿采空区塌陷地质灾害评估研究——以乌鲁木齐八道湾地区某煤矿采空区为例王新刚;张龙菊;冯晓腊;李云安【摘要】本文以乌鲁木齐八道湾地区某煤矿采空区为研究对象,通过野外地质调查、物探、钻探等手段对该煤矿采空区塌陷地质灾害进行现状评估,评估结果为危害程度中等、危险性中等;采用最大导水裂隙带高度法和解析法进行预测评估,评估结果为很有可能继续塌陷;在现状评估和预测评估的基础上,进行了综合性分区评估,将研究区划分为采空塌陷危险性大区、中等区和小区.该研究结果可为研究区建设用地规划和地质灾害防治提供科学依据.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2011(018)002【总页数】5页(P18-22)【关键词】煤矿采空区;地面塌陷;地质灾害;危险性评估【作者】王新刚;张龙菊;冯晓腊;李云安【作者单位】中国地质大学岩土钻掘与防护教育部工程研究中心,武汉,430074;中国地质大学工程学院,武汉,430074;中国地质大学岩土钻掘与防护教育部工程研究中心,武汉,430074;中国地质大学工程学院,武汉,430074;中国地质大学工程学院,武汉,430074;中国地质大学工程学院,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】X43乌鲁木齐八道湾地区是采空塌陷易发区,该地区长期的煤炭地下开采形成了大量的采空区,并已引起大量的地面塌陷,时刻威胁着当地的生态环境和人民生命财产安全,严重制约着当地的生产力发展和城市规划建设。
因此在全面了解该地区煤矿采空区的分布特征和现状的基础上进行采空塌陷危险性评估研究具有重要的意义。
以往对煤矿采空区塌陷危险性的评估大多是根据顶板安全厚度或者导水裂隙带高度等单一因素进行的研究[1～3],鉴于此,笔者以乌鲁木齐八道湾地区某煤矿采空区为研究对象进行综合评估研究。
即:首先利用野外调查[4]、物探[5]、钻探[4]等手段查明采空塌陷分布和特征,进行现状评估;然后依据矿区限采标高条件下的采空塌陷影响范围和导水裂隙带高度计算确定的采空塌陷影响范围,两者相对比,进行预测评估;最后在现状评估和预测评估的基础上进行危险性分区。
《采空区-滑坡-泥石流链式灾害隐患综合遥感识别与评价》篇一一、引言随着科技的不断进步，遥感技术已经成为灾害隐患识别与评价的重要手段。
采空区、滑坡和泥石流作为常见的地质灾害，其发生的连锁反应往往给人民生命财产安全带来巨大威胁。
本文旨在探讨运用综合遥感技术对采空区及其引发的滑坡、泥石流等链式灾害隐患进行识别与评价，以期为地质灾害的预防和治理提供科学依据。
二、采空区灾害隐患遥感识别采空区是指地下矿产资源开采后形成的空间区域，由于开采过程中形成的空洞和应力变化，极易引发地面塌陷等灾害。
通过遥感技术，可以有效地对采空区进行识别。
1. 数据获取与处理：利用卫星遥感、航空遥感等手段获取采空区及其周边地区的地表信息，包括地形、地貌、植被覆盖等数据。
2. 图像解译与分析：通过专业软件对获取的遥感数据进行处理，提取出与采空区相关的信息，如空洞大小、分布位置等。
3. 识别结果：结合地质资料和实地调查，对识别结果进行验证和修正，确定采空区的实际范围和危险程度。
三、滑坡灾害隐患遥感识别滑坡是指山坡、河岸等地表斜坡上的岩土体在重力作用下沿特定滑动面向下滑动的地质现象。
通过遥感技术可以及时发现潜在的滑坡隐患。
1. 遥感监测：利用多时相遥感数据，监测地表形变和植被覆盖变化等信息，分析斜坡的稳定性。
2. 图像分析：通过图像处理技术，提取出滑坡体、滑动面等特征信息，确定滑坡的范围和形态。
3. 危险性评价：结合气象、水文等信息，对滑坡的危险性进行综合评价，预测其可能的发展趋势。
四、泥石流灾害隐患遥感识别泥石流是指山区或其他沟谷深坳地区，由于暴雨或其他自然因素引发的携带大量泥沙、石块的特殊洪流。
通过遥感技术可以及时发现潜在的泥石流隐患。
1. 流域分析：利用遥感数据对流域进行详细分析，包括流域形态、植被覆盖、土地利用等信息。
2. 泥石流易发区识别：结合历史泥石流事件和地形地貌特征，确定易发区范围。
3. 危险性评价：综合分析气象、水文等因素，对泥石流的危险性进行综合评价。
