【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤与瓦斯突出危险区域划分，特别是指一种基于瓦斯-应力定量耦合的突出危险区域划分方法及装置。
技术介绍
1、煤与瓦斯突出是煤矿井下生产过程中最严重的灾害之一。随着煤矿开采深度和开采强度增加，煤层瓦斯压力与地应力不断增加，煤与瓦斯突出灾害日趋严重。煤与瓦斯突出危险区域精确划分，可实现煤与瓦斯突出区域预测，以针对不同瓦斯赋存情况的区域采取不同级别的防突措施，减少煤与瓦斯突出防治工作盲目性，节约煤与瓦斯突出防治工程费用，保障矿井安全高效生产。
2、煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯和煤的物理力学性质综合作用的结果。但目前煤与瓦斯突出危险区域划分方法多基于瓦斯与地质因素，采用定性或半定量指标及其临界值进行划分，较少考虑煤层应力在其中的作用，缺乏包含煤层应力的定量突出危险分区综合指标，难以实现煤层煤与瓦斯突出危险区精准划分。
技术实现思路
1、为了解决现有技术较少考虑煤层应力在其中的作用，缺乏包含煤层应力的定量突出危险分区综合指标，难以实现煤层煤与瓦斯突出危险区精准划分的技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于瓦斯-应力定量耦合的突出危险区域划分方法及装置。所述技术方案如下：
2、一方面，提供了一种基于瓦斯-应力定量耦合的突出危险区域划分方法，该方法由基于瓦斯-应力定量耦合的突出危险区域划分设备实现，该方法包括：
3、s1、提取煤层瓦斯含量和瓦斯压力历史数据，绘制煤层瓦斯压力分布图；
4、s2、根据矿区地质特征，设置模拟参数，模拟全矿区尺度
5、s3、分别通过层次分析法ahp和熵权法，确定煤层瓦斯压力、煤层应力两个指标的主观权重和客观权重，综合客观权重和主观权重得到综合权重；
6、s4、将瓦斯压力与煤层应力分布进行耦合，计算反映突出危险性的综合指标q，根据q的取值范围，进行突出危险分区，完成基于瓦斯-应力定量耦合的突出危险区域划分。
7、可选地，s1中，提取煤层瓦斯含量和瓦斯压力历史数据，绘制煤层瓦斯压力分布图，包括：
8、从矿井瓦斯地质图中提取包含矿井各巷道空间位置信息的dxf底图源数据；其中，矿井瓦斯地质图包括：瓦斯含量或瓦斯压力钻孔信息与测试结果；所述测试结果包括：瓦斯地质图中的记录的瓦斯压力或瓦斯含量；
9、将所有瓦斯含量或瓦斯压力检测钻孔信息与测试结果进行关联，绘制瓦斯点标识线；
10、基于python编程语言，提取瓦斯数据，瓦斯数据信息包括：瓦斯压力、含量、经度以及纬度；
11、构建瓦斯压力和瓦斯含量关系式，基于提取出的瓦斯数据信息，补充对应坐标位置的瓦斯压力数据；
12、将补充后的瓦斯压力数据采用克里金插值法网格化，绘制瓦斯压力分布图，瓦斯压力分布图边界为每个方向最远钻孔所在处的经纬度。
13、可选地，基于python编程语言，提取瓦斯数据，包括：
14、应用dxfgrabber库，读取标识源文件中瓦斯含量点或瓦斯压力点图层的文本、标识线位置信息及内容；
15、对比瓦斯含量或瓦斯压力文本中心的经纬网坐标与标识线终点经纬网坐标，当对比一致时进行钻孔与瓦斯含量或瓦斯压力文本的绑定；
16、输出绑定后的标识线起点经纬网信息和文本内容信息，获得钻孔中瓦斯含量和瓦斯压力测试数据。
17、可选地，s2中，根据矿区地质特征，设置模拟参数，模拟全矿区尺度的煤层应力场分布，获得模拟应力分布图；基于图像处理技术，从模拟应力分布图中提取煤层应力灰度值数据，包括：
18、应用flac3d数值模拟软件，根据矿区地质特征，设置模拟参数，模拟整个矿区煤层应力分布特征，得到矿区煤层应力场分布；
19、根据图像处理技术，将煤层应力分布图处理为灰度图像，其中，图像灰度数值大小对应应力高低；
20、根据矿井范围经纬度信息，给每一个应力值配置一个经纬度，将煤层应力灰度值、经度以及纬度进行一一对应操作。
21、可选地，s3中，分别通过层次分析法ahp和熵权法，确定煤层瓦斯压力、煤层应力两个指标的主观权重和客观权重，综合客观权重和主观权重得到综合权重，包括：
22、将瓦斯压力及煤层应力数据进行归一化处理，并应用griddata函数，对瓦斯压力及煤层应力数据进行插值化处理，在不规则网格上进行数据插值；
23、分别应用熵权法和层次分析法，赋予指标客观权重和主观权重，并综合客观权重和主观权重，得到综合权重。
24、可选地，确定指标综合权重，分别应用熵权法、层次分析法，赋予指标客观权重和主观权重，包括：
25、应用ahp确定煤层瓦斯压力和煤层应力两个指标的主观权重；
26、应用熵权法确定煤层瓦斯压力、煤层应力两个指标的客观权重。
27、可选地，应用ahp确定煤层瓦斯压力和煤层应力两个指标的主观权重，包括：
28、根据煤层瓦斯压力与煤层应力2个指标，进行指标两两比较，运用1～9标度法为评估指标矩阵的元素进行赋值，构建判断矩阵；
29、将判断矩阵规范化后，计算最大特征值对应的特征向量；
30、对判断矩阵进行一致性检验，如果判断矩阵满足一致性检验，则确定主观权重；否则，进一步检查和改进判断矩阵，直到满足一致性检验。
31、可选地，应用熵权法确定煤层瓦斯压力、煤层应力两个指标的客观权重，包括：
32、对于每个指标，计算每个指标的信息熵和相对信息熵；
33、根据相对信息熵，计算每个指标的熵权，获得客观权重；其中，熵权与其相对信息熵成反比，即信息熵越小，熵权越大。
34、可选地，s4中，将瓦斯压力与煤层应力分布进行耦合，计算反映突出危险性的综合指标q，根据q的取值范围，进行突出危险分区，完成基于瓦斯-应力定量耦合的煤与瓦斯突出危险区域划分，包括：
35、基于归一化及插值处理后的瓦斯压力、煤层应力数据及综合权重，计算突出综合指标；
36、定义危险区域的综合指标值范围，根据归一化后的q范围进行分区，绘制煤层突出危险性分区图，完成基于瓦斯-应力定量耦合的突出危险区域划分。
37、另一方面，提供了一种基于瓦斯-应力定量耦合的突出危险区域划分装置，该装置应用于基于瓦斯-应力定量耦合的突出危险区域划分方法，该装置包括：
38、瓦斯压力分布图绘制模块，用于提取煤层瓦斯含量和瓦斯压力历史数据，绘制煤层瓦斯压力分布图；
39、应力灰度值提取模块，用于根据矿区地质特征，设置模拟参数，模拟全矿区尺度的煤层应力场分布，获得模拟应力分布图；基于图像处理技术，从模拟应力分布图中提取煤层应力灰度值数据；
40、权重计算模块，用于分别通过层次分析法ahp和熵权法，确定煤层瓦斯压力、煤层应力两个指标的主观权重和客观权重，综合客观权重和主观本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于瓦斯-应力定量耦合的突出危险区域划分方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中，提取煤层瓦斯含量和瓦斯压力历史数据，绘制煤层瓦斯压力分布图，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于Python编程语言，提取所述瓦斯数据，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S2中，根据矿区地质特征，设置模拟参数，模拟全矿区尺度的煤层应力场分布，获得模拟应力分布图；基于图像处理技术，从模拟应力分布图中提取煤层应力灰度值数据，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S3中，分别通过层次分析法AHP和熵权法，确定煤层瓦斯压力、煤层应力两个指标的主观权重和客观权重，综合客观权重和主观权重得到综合权重，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定指标综合权重，分别应用熵权法、层次分析法，赋予指标客观权重和主观权重，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述应用AHP确定煤层瓦斯压力和煤层应力两个指标的主观权
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述应用熵权法确定煤层瓦斯压力、煤层应力两个指标的客观权重，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述S4中，将瓦斯压力与煤层应力分布进行耦合，计算反映突出危险性的综合指标Q，根据Q的取值范围，进行突出危险分区，完成基于瓦斯-应力定量耦合的突出危险区域划分，包括：
10.一种基于瓦斯-应力定量耦合的突出危险区域划分装置，其特征在于，所述装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于瓦斯-应力定量耦合的突出危险区域划分方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1中，提取煤层瓦斯含量和瓦斯压力历史数据，绘制煤层瓦斯压力分布图，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于python编程语言，提取所述瓦斯数据，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述s2中，根据矿区地质特征，设置模拟参数，模拟全矿区尺度的煤层应力场分布，获得模拟应力分布图；基于图像处理技术，从模拟应力分布图中提取煤层应力灰度值数据，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述s3中，分别通过层次分析法ahp和熵权法，确定煤层瓦斯压力、煤层应力两个指标的主观权重和客观权重，综合客观权重和主观权重...
【专利技术属性】
技术研发人员：李振雷，王春光，郄利敏，彭玉杰，丛海鹏，邱黎明，王安虎，宋大钊，王立涛，杨港，陶柱，廖培武，黄成，
申请(专利权)人：永城煤电控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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