1.一种基于多源信息融合的煤层顶板溃水溃沙危险性评价方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1.查明对象矿井形成溃水溃沙灾害诸多条件从溃水溃沙灾害形成必须具备的4个条件,即“水沙源、通道、动力源、容水空间”出发,通过钻探、物探、化探和调查分析,查明对象矿井水文地质、工程地质、煤层赋存以及开采活动影响条件;步骤2.建立数学分析模型依据所述步骤1溃水溃沙的主要影响因素分析,将建立煤层顶板溃水溃沙危险性多源信息评价数学分析模型,这作为模型的目标层;物源、通道、动力源、采动空间四个要素的相互作用是导致水沙溃涌的内在机理,作为模型的准则层,各个具体的主控因素指标构成了本模型的决策层,通过对该层次问题的决策,即可最终达到所要求解的目标;步骤3.确定溃水溃沙多源信息评价指标即决策层主控因素依据步骤2建立的数学分析模型,确定多源信息评价指标;选定影响溃水溃沙的关键因素即水沙源、通道、动力源和容水空间进行多指标综合评价,将体现评价对象的关键因素进行细分,形成决策层主控因素集合,最终确定溃水溃沙多源信息评价指标;其中多源信息评价具体指标包括:沙层厚度、基采比、溃沙裂缝带、基岩风化影响指数、单位涌水量、饱水沙层厚度、渗透系数和采动影响指数;步骤4.建立决策层主控因素专题图将步骤3收集到的多源信息评价指标量化值输入到GIS中,利用GIS的数据存储、空间数据处理和分析功能、成果显示和输出功能及数据更新功能,生成相应的数据文件,然后进行网格剖分和插值处理后,通过图形输出系统输出沙层厚度、基采比、溃沙裂缝带发育高度、基岩风化指数、单位涌水量、饱水沙层厚度、渗透系数和采动影响指数专题图;步骤5.构造判断矩阵、确定指标权重根据对影响煤层顶板溃水溃沙危险性多源信息分区评价各主控因素的分析,运用“征集专家评分”的方法,来对影响溃水溃沙的众多因素进行评分,构建溃水溃沙危险性多源信息分区评价数学分析模型,根据判断矩阵,最终确定出各评价指标的权重;步骤6.决策层主控因素专题图叠加在建立沙层厚度、基采比、溃沙裂缝带发育高度、基岩风化指数、单位涌水量、饱水沙层厚度、渗透系数、采动影响指数地学信息专题库与图的基础上,利用GIS软件把各评价指标消除量纲后,依据步骤5权重,再进行复合叠加处理,利用GIS软件通过自然分级法对研究区溃水溃沙危险性进行处理,按照阈值将叠加图分级为四个区域,即溃水溃沙危险区、溃水溃沙较危险区、溃水溃沙中等区和安全区;利用地理信息系统的数据存储、空间数据处理和分析功能,量化后的结果以图形的形式显示出来,并通过图形输出系统输出成果图,最终实现溃水溃沙危险性多源信息分区。
2.根据权利要求1所述的一种基于多源信息融合的煤层顶板溃水溃沙危险性评价方法,其特征在于,步骤3中多源信息评价指标即决策层主控因素的具体确定方法为:(1)沙层厚度沙是突水溃沙事故发生的物源基础,在相同的通道宽度情况下,沙层厚度越大、颗粒粒径越小溃沙量越大;沙层主要指萨拉乌苏组及风积沙,沙层厚度取值并综合考虑钻探、物探成果;(2)基采比在前人的研究成果基础上,将基采比JC看作一个重要影响因素来研究分析煤层顶板的矿压显现特征;在基载比一定的情况下,煤层上覆基岩厚度与煤层采厚之比越小,越易形成台阶式下沉,构成沿煤壁侧切落型溃水溃沙通道,从而诱发溃水溃沙灾害;基采比取值为:煤层上覆基岩厚度与煤层采厚之比;(3)溃沙裂缝带溃沙裂缝隙带取值应综合考虑以下方式:1)经验修正公式通过冒落带高度修正公式、传统防沙安全煤岩/柱保护层厚验公式及神东矿区研究经验,建立溃沙裂缝带高度计算公式为:H S —溃沙裂缝带高度;M—采高;2)基于弹性薄板挠度理论的溃沙裂缝带模型公式按照采空区上覆顶板边界条件的多样性,别选取四边固支、三边固支一边简支作为边界条件,将老顶分成几个同步变形的组合梁;假定从老顶岩层自下而上分别为组合梁 1 、组合梁 2 、组合梁 3 ……组合梁 n ,其厚度分别为h 1 、h 2 、h 3 ……h n ,各岩层所受荷载分别为q 1 、q 2 、q 3 ……q n ,各断裂岩层上覆空隙高度分别为Δ 1 、Δ 2 、Δ 3 ……Δ n ,各组合梁的碎胀系数分别K P1 、K P2 、K P3 ……K Pn ,则当组合梁 1 最大挠度<Δ时,组合梁 1 发生断裂,此时Δ 1 =Δ-h 1 (K P1 -1);当组合梁 2 最大挠度<Δ 1 时,组合梁2发生断裂,此时Δ 2 =Δ-h 1 (K P1 -1)-h 2 (K P2 -1);当组合梁 3 最大挠度<Δ 2 时,组合梁 3 发生断裂,此时:Δ 3 =Δ-h 1 (K P1 -1)-h 2 (K P2 -1)–h 3 (K P3 -1);如果当组合梁 n 最大挠度≥Δ n-1 时,组合梁 n 不会发生断裂,则此时溃沙裂缝带高度为:K P ·∑h+K P1 ·h 1 +K P2 ·h 2 +K P3 ·h 3 +K P(n-1) ·h n-1(4)基岩风化影响指数基岩风化影响指数是反映地层岩体破碎程度和岩体裂隙交切程度的指标;基岩风化指数越高,裂隙交切程度越高,储水空间越大,富水性越好,基岩作为隔沙层,其隔沙性能越差,同时矿井充水强度就越强,越易诱发溃水溃沙灾害;根据物探、钻探成果中的岩性描述,对弱风化、中等风化、强风化带进行专家打分,分别取值为1、2和3,取值按照下式确定:(5)单位涌水量单位涌水量是反映含水层富水性强弱最直接的评判依据,参照实测数据取值;(6)饱水沙层厚度饱水沙层厚度取值按照:松散层静止水位高度减去松散层底界面高度;(7)渗透系数渗透系数当作表示地层透水性的常数,渗透系数越大,岩层透水性能越强,矿井充水强度就越强,渗透系数参照实测数据取值;(8)采动影响指数采动空间的大小将决定溃沙危害性的大小及发展程度;影响采动空间的大小的因素很多,在此基础上提出采动影响指数的概念,采动影响指数的量化以采煤方法、开采强度、采煤工艺、空区处理方法这些主因素为基础;将各主因素按照其在采动空间中所起作用的大小进行相对重要性评价,给出每个主因素的所占比例值;同时各个子因素,根据具体情况,取值按照1、2、3、4...标度方法量化分值,采动影响指数中各个子因素取值及主因素比值数参见表1:表1采动影响指数中各主因素的比值数 主因素 采煤方法 开采强度 采煤工艺 采空区处理方法 比值数 0.20 0.20 0.15 0.45采煤方法:壁式体系采煤法取3;房柱式体系采煤法取1;开采强度:普通采高(1.3-3.5m)取1;次大采高(3.5-5m)取2;大采高(5~6.5m)取3;特大采高(>6.5m)取4;采煤工艺:爆破采煤工艺取3;普通机械化采煤工艺取2;综合机械化采煤工艺取1;采空区处理方法:自然垮落法取3、充填法取1。