岩体采动裂隙时空演化与突水危险性研究的创新成果

本研究的创新点主要体现在以下四个方面：

（1）提出了采动覆岩应力的应力熵，获得了采动过程中覆岩应力的历时特征及应力熵。工作面前方的覆岩中的垂直应力呈现周期性变化，而每次的应力突变都伴随着应力熵的突变。通过建立采动覆岩应力时空立方体可视化模型，对采动覆岩应力时空模型进行了Man-Kendall趋势分析，采动覆岩应力时空立方体模型的Z得分为－1.86，表明随着时间的推移，采动覆岩应力整体上具有显著性减小，导水裂隙带内采动覆岩应力整体上显著性减小效果更加明显。

（2）建立了以采动覆岩裂隙的分形维数和裂隙熵定量描述采动覆岩裂隙时空演化特征的方法。采动覆岩裂隙的分形维数和裂隙熵随工作面的推进均可划分为三个阶段，基于GIS对采动覆岩裂隙的分形维数和裂隙熵进行了时空可视化分析以及热点分析，新增热点主要集中在工作面推进方向的上方与前方，主要反映了新裂隙的产生，采动覆岩裂隙分形维数在切眼和工作面推进之间主要分布振荡的热点且具有冷点历史，而裂隙熵在工作面推进后方、采空区及其上方主要分布连续热点。此外，对其时空差异特征进行了研究，提出了利用裂隙熵与分形维数结合的方法对裂隙时空状态进行判定的判断准则。最终获得了近距离煤层上行开采与下行开采过程中重复采动覆岩裂隙的分形维数与裂隙熵的演化特征，上行开采重复采动导致的覆岩裂隙场分形维数在工作面推进方向的分布呈“马鞍形”，而下行开采重复采动分形维数在工作面推进方向的分布为“梯形”，而裂隙熵均呈周期性变化的特点。(www.xing528.com)

（3）构建了基于空间多准则决策理论的采动覆岩突水溃砂危险性的决策准则。建立了基于加权线性组合方法（WLC）、层次分析法（AHP）与熵的地质构造复杂指数（FCI），并对地质构造准则进行了量化分析。建立了基于多元非线性回归与信息熵的厚煤层综放开采导水裂隙带高度预测模型。

（4）建立了基于熵与GIS的采动覆岩突水溃砂危险性空间多准则决策模型，得出采动覆岩突水溃砂危险性指数（RI）。通过局部敏感性分析方法，获得了模型的不确定性特征，以及各个准则和影响各个准则的子准则敏感性特征。开发了采动覆岩突水危险性决策系统，实现采动覆岩突水溃砂危险性的快速决策，并将模型推广应用于充填开采和承压水体上采煤。