矿井水害防治基础信息管理及突水预测评价系统简介

2016年4月12日矿井水害防治基础信息管理及突水预测评价系统魏久传山东科技大学地球科学与工程学院文档管理和基础信息管理模块2系统总体功能结构设计1图形管理模块3矿井突水影响因子指标库4矿井突水评价模型库5提纲（一）矿井水害防治基础信息管理及突水预测评价系统1.系统简介本系统是运用先进的系统设计理念和成熟的应用技术开发模式，基于主流的软件开发环境、选择恰当的开发工具及最新的面向对象编程语言，按照系统的总体设计，集成开发的一套集矿井水文地质信息基础数据管理、图形管理、专题图件自动制图、矿井突水评价指标体系构建与矿井突水评价模型功能一体化矿井水害防治基础信息管理及突水预测评价系统软件。（一）矿井水害防治基础信息管理及突水预测评价系统1.系统结构功能总体设计本系统由矿井水文地质文档管理、矿井水文地质信息基础数据管理、矿井水文地质信息图形管理、矿井突水评价影响因子指标库、矿井突水评价模型库和系统帮助文档等六大功能模块组成。系统总体功能结构各功能模块的相互关系图（一）矿井水害防治基础信息管理及突水预测评价系统2.各功能模块之间的相互关系3.系统开发平台及开发环境本系统采用VS2010作为系统开发平台，以VB.NET为程序开发语言，以SQLServer2008为后台支持数据库。采用VB.NET+SQLServer+ArcGIS，VB.NET+SQLServer+Surfer，VB.NET+SQLServer+MATLAB三种应用技术开发模式，结合对AutoCAD和MicrosoftOffice辅助软件的调用，集成开发了矿井水害防治基础信息管理及突水预测评价系统。（一）矿井水害防治基础信息管理及突水预测评价系统文档管理和基础数据管理模块2系统总体功能结构设计1图形管理模块3矿井突水影响因子指标库4矿井突水评价模型库5提纲（二）矿井水文地质文档管理和基础数据管理模块1.矿井水文地质信息基础数据库

这两个功能模块的功能实现以矿井水文地质信息基础数据库为数据支持。

它是整个系统各功能得以实现的数据基础，实现对煤矿勘探、建井和矿井开采过程中所积累的所有地质、水文地质资料以及其他相关的地质资料的系统化管理，其数据来源主要分为两类：一类以纸质报告或电子文档格式保存的水文地质文档资料；二类是以各类数据报表、台账和电子表格形式保存的水文地质相关的基础数据资料。2、矿井水文地质文档管理模块功能以所建的矿井水文地质信息基础数据库为数据基础，开发了矿井水文地质文档管理模块和矿井水文地质信息基础数据管理模块，各自实现了不同功能。矿井水文地质文档数据库的功能主要是实现对矿井水文地质文档数据的合理化管理。将各类水文地质文档资料按其类型分为地质报告、水文地质报告、技术研究报告、年度总结报告、周边矿井相关报告及其他六大类。（二）矿井水文地质文档管理和基础数据管理模块2、矿井水文地质文档管理模块功能

实现功能：

依据文档类型，在水文地质文档管理模块中设置相应的功能对其进行分类管理，实现了各类报告的查询、浏览、新文档数据的导入、文档导出、删除以及文档基本信息数据的编辑修改等功能。（二）矿井水文地质文档管理和基础数据管理模块矿井水文地质文档管理模块功能结构图（二）矿井水文地质文档管理和基础数据管理模块登录页面注册页面系统主功能页面矿井水文地质文档管理模块功能页面3.矿井水文地质信息基础数据管理模块的功能

该模块由八个部分组成：

气象数据管理、钻孔原始数据管理、矿井地质基础数据管理、水文地质基础数据管理、矿井信息数据管理、防治水工作数据管理、专题图数据管理以及数据库维护。每一部分又细分为多个小的不同方面的数据。（二）矿井水文地质文档管理和基础数据管理模块3.矿井水文地质信息基础数据管理模块的功能功能实现：（1）基础数据资料的输入/批量数据导入；（2）数据库信息的查询功能，包括单条件和多条件查询、单表和多表联合查询等；（3）数据库信息的编辑，包括数据修改、更新、添加、删除等；（4）相关数据库信息的计算分析，如地下水质类型分析，矿井排水能力评价等；（二）矿井水文地质文档管理和基础数据管理模块3.矿井水文地质信息基础数据管理模块的功能功能实现：（5）数据库信息分析结果的可视化显示，如曲线变化趋势图，柱状分析图、构成要素分析图等；（6）数据输出/批量数据导出；（7）数据及数据报表打印；（8）数据库的维护，包括导入/导出功能以及数据库备份。（二）矿井水文地质文档管理和基础数据管理模块矿井水文地质信息基础数据管理模块功能结构图矿井水文地质信息基础数据管理模块功能页面（二）矿井水文地质文档管理和基础数据管理模块水文观测成果资料管理界面（二）矿井水文地质文档管理和基础数据管理模块（二）矿井水文地质文档管理和基础数据管理模块（二）矿井水文地质文档管理和基础数据管理模块文档管理和基础信息管理模块2系统总体功能结构设计1图形管理模块3矿井突水影响因子指标库4矿井突水评价模型库5提纲（三）矿井水文地质图形管理模块该管理模块主要包括两部分功能：一、通过建立矿井水文地质图形管理空间数据库，实现对水文地质图件的规范化管理；二、以矿井水文地质信息基础数据库为数据基础，实现水文地各类质专题图件的自动成图功能。（三）矿井水文地质图形管理模块矿井水文地质图形管理模块功能结构图（三）矿井水文地质图形管理模块1.矿井水文地质图形管理功能模块1）数据来源矿井水文地质相关图件主要包括以图纸形式或多种图形文件格式（CAD制图系统文件格式.dwg、龙软制图系统文件格式.lmf、MapGIS制图系统文件格式.MPJ以及GIS系统识别的各类地图文件格式）保存的各类水文地质图件。序号图件名称序号图件名称1地形地质图10矿井充水性图2地层综合柱状图11等水位线图3地质剖面图12矿井涌水量与相关因素曲线图4煤岩层对比图13瓦斯地质图5井上下对比图14各含水层水文地质图6煤层资源储量估算图15采掘工程平面图7综合水文地质图16各钻孔原始柱状图8水文综合柱状图17井田构造纲要图9水文地质剖面图18井巷素描图（三）矿井水文地质图形管理模块矿井水文地质图形管理的功能结构图1.矿井水文地质图形管理功能模块功能实现：（1）图形管理（图件打开、关闭、保存及另存为）（2）图形文件浏览（图形放大、缩小、移动和复位）（3）图形数据查询（条件查询、点查询、属性表查询和距离量测）（4）图层编辑（添加、修改、删除）（5）图层管理（图层打开、关闭、新建和删除）（二）矿井水文地质文档管理和基础数据管理模块（三）矿井水文地质图形管理模块图形文件管理功能图形文件浏览功能（三）矿井水文地质图形管理模块图形数据查询功能可以实现条件查询、点查询、属性表查询和空间量算（距离查询和面积查询（三）矿井水文地质图形管理模块条件查询点查询空间量算——面积查询属性表查询空间量算——距离查询（三）矿井水文地质图形管理模块图层管理功能（三）矿井水文地质图形管理模块2.矿井水文地质专题图件自动制图功能本功能实现各类相关专题图件的自动绘制，为矿井水害的预测评价提供图形数据来源。①各类等值线图的自动成图（厚度、间距等值线等）；②各类矿井突水影响因子专题图的自动绘制（水压、隔水层

厚度、构造影响指数等）；③各类分区图的自动绘制（含水层富水性分区图、矿井突水危险性分区图等）；④专题图的叠加运算；⑤图形数据分析。（三）矿井水文地质图形管理模块自动绘图功能页面（三）矿井水文地质图形管理模块矿井水文地质专题图件自动绘图步骤流程图（三）矿井水文地质图形管理模块离散数据网格化（三）矿井水文地质图形管理模块白化处理（三）矿井水文地质图形管理模块属性设置（三）矿井水文地质图形管理模块绘制等值线成果图（三）矿井水文地质图形管理模块图形编辑窗口（三）矿井水文地质图形管理模块图形编辑后等值线成果图（三）矿井水文地质图形管理模块专题图叠加运算（三）矿井水文地质图形管理模块图形数据分析文档管理和基础信息管理模块2系统总体功能结构设计1图形管理模块3矿井突水影响因子指标库4矿井突水评价模型库5提纲（四）矿井突水影响因子指标库1.矿井突水影响因子指标库的建立及量化矿井水害的发生往往都是受多种因素的共同影响，本文针对我国绝大多数煤层顶、底板突水所涉及的各类主控因素建立一个具有普适性的矿井突水危险性评价指标体系。就像是一个大的评价指标数据库，库中包含许多个按层次等级排列的各类矿井突水影响因子，用户可以根据研究区的实际情况在指标库中选中针对这一研究区的指标因子，系统则会根据指标体系层次结构自动构建针对该研究区的突水危险性评价指标体系。（四）矿井突水影响因子指标库1.矿井突水影响因子指标库的建立及量化本文通过调研、同时结合国内大量煤层顶、底突水案例分析，总结了我国矿井突水的各个影响因素，依据矿井突水影响因子指标库的建立原则，最终确定从以下四个大的方面着手，构建影响我国矿井煤层顶底板突水灾害的评价指标库：

1）含水层富水性

2）含水层水头压力

3）隔水层特性

4）采动影响（四）矿井突水影响因子指标库矿井突水影响因子指标库的结构体系图（四）矿井突水影响因子指标库2.矿井突水影响因子指标的选取

由于含水层类型以及与煤层位置关系的不同，选取的突水影响因子也不同。

按突水水源介质可分为：松散岩类孔隙含水层水害，碎屑岩类孔隙-裂隙含水层水害和碳酸盐类岩溶-裂隙含水层水害。

按其与煤层的相对位置关系可分为顶板水害和底板水害。针对每一类含水层介质和位置关系分别选取不同的评价指标，构建相应的矿井突水危险性评价指标体系。（四）矿井突水影响因子指标库松散岩类孔隙含水层突水危险性评价指标体系（四）矿井突水影响因子指标库

煤层顶板煤层底板碎屑岩类含水层突水危险性评价指标体系（四）矿井突水影响因子指标库

煤层顶板煤层底板煤系薄层灰岩含水层突水危险性评价指标体系（四）矿井突水影响因子指标库

奥灰含水层突水危险性评价指标体系（四）矿井突水影响因子指标库2.矿井突水影响因子指标的选取在实际应用中，不同的研究区域指标因子选取存在差异，需要根据研究区实际情况，在相应含水层类型的突水危险性评价指标体系中酌情选择，构建适合研究区的评价指标体系。

（四）矿井突水影响因子指标库3.矿井突水影响因子指标库的功能根据所构建的矿井突水危险性评价指标体系框架结构，将其集成入系统中，开发了矿井突水影响因子指标库功能模块，用户可以根据实际情况勾选相应的评价指标，系统按照指标体系层次结构自动生成矿井突水危险性评价指标体系。

（四）矿井突水影响因子指标库

矿井突水影响因子指标库功能主页面（四）矿井突水影响因子指标库

（四）矿井突水影响因子指标库

文档管理和基础信息管理模块2系统总体功能结构设计1图形管理模块3矿井突水影响因子指标库4矿井突水评价模型库5提纲（五）矿井突水评价模型库1.矿井突水危险性评价模型（1）常用方法①突水系数②冒裂安全性评价法（2）基于多源信息融合①基于AHP危险性指数模型②基于熵权的BP神经网络评价模型

（五）矿井突水评价模型库①基于AHP的危险性指数评价模型

以多源信息融合理论为指导，综合考虑影响矿井突水各级指标因子，将各指标数据逐一进行归一化处理，按照所构建的评价指标体系建立层次分析结构，并通过层析分析模型计算得到各指标因子对于矿井突水的贡献权值，通过加权求和构建基于AHP的危险性指数评价模型：

（五）矿井突水评价模型库②基于熵权的BP神经网络评价模型根据已构建指标体系选取合理的指标因子，将指标数据逐一进行归一化处理，通过熵权法计算各评价指标对于矿井突水的贡献权值，然后将各指标数值乘以相应权值构建BP神经网络模型的预测样本，选取研究区内已知突（涌）水点作为神经网络的训练样本和校验样本，通过合理设置网络模型参数，建立网络训练模型，进行模型训练直至满足误差要求，利用训练好的网络模型对预测样本进行预测，并根据预测结果划分危险性等级分区，生成突水危险性等级分区图。

（五）矿井突水评价模型库

（3）评价模型识别验证本文将矿井的突（涌）水点分布图与矿井突水危险性分区图进行叠加，然后计算位于