Evaluation of Floor Water Inrush based on Fractal Theory and an Improved Analytic Hierarchy Process

Abstract

A new evaluation model, based on fractal theory and an improved analytic hierarchy process (IAHP), was developed to predict the potential for water inrush. Fractal theory was used to quantitatively evaluate the complexity of the fault zones, which is a major water inrush factor. Study of the Lu-an mining area showed that the faults there can be subdivided into four levels of complexity: simple, medium, relatively complex, and complex. The overall complexity of the fault network in the study area was moderate. The IAHP was used to study the potential for coal floor water inrush through these faults. The results indicated that this mining district can be divided into risk-based zones. The extremely high risk zones were mainly located in the northern Tun-liu mine and the northern Chang-cun mine; high risk zones were primarily distributed in the Tun-liu mine and the southwestern Wang-zhuang mine. All other mines were classified as medium and low risk zones.

Zusammenfassung

Ein neues Bewertungsmodell, basierend auf der Fraktal-Theorie und dem Improved Analytic Hierarchy Process (IAHP), wurde entwickelt, um das Potenzial für Wassereinbrüche zu bestimmen. Die Fraktal-Theorie wurde benutzt, um die Komplexität von Störungszonen als Haupteinflussfaktor bei Wassereinbrüchen quantitativ zu bewerten. Untersuchungen des Lu-an-Reviers zeigten, dass die Störungen in 4 Komplexitätskategorien eingeteilt werden können: einfach, mittel, relativ komplex und komplex. Die Gesamtkomplexität des Störungsnetzes im Untersuchungsgebiet war moderat. Der IAHP wurde für die Untersuchung des Potentials von Wassereinbrüchen aus dem Liegenden der Kohle durch diese Störungen benutzt. Die Ergebnisse zeigten, dass dieses Bergbaurevier in Risiko-basierte Zonen eingeteilt werden kann. Die Zonen extrem hohen Risikos befanden sich vorwiegend im nördlichen Tun-liu Bergwerk und im nördlichen Chang-cun Bergwerk. Zonen hohen Risikos lagen vor allem i Tun-liu Bergwerk und im südwestlichen Wang-zhuang Bergwerk. Alle anderen Bergwerke wurden als Zonen mittleren oder niedrigen Risikos.

Resumen

Se desarrolló un modelo nuevo, basado en la teoría fractal y en un proceso analítico jerárquico mejorado (IAHP), para predecir la posibilidad de irrupción de agua. La teoría fractal fue usada para evaluar cuantitativamente la complejidad de la zona de fallas que es el principal factor que afecta la irrupción de agua. El estudio del área minera de Lu-an mostró que las fallas puede ser subdivididas en cuatro niveles de complejidad: simple, media, relativamente compleja y compleja. La complejidad global de la red de fallas en el área de estudio fue moderada. El IAHP fue usado para estudiar la posibilidad de irrupción de agua a través del piso de carbón a través de estas fallas. Los resultados indicaron que el distrito minero puede ser dividido en zonas de acuerdo al riesgo. Las zonas de riesgo extremo fueron principalmente localizadas en las minas Tun-liu y Chang-cun en el norte; las zonas de alto riesgo se distribuyeron en la mina Tun-liu y en la mina Wang-zhuang en el sudoeste. Todas las otras minas fueron clasificadas como zonas de riesgo bajo o medio.

摘要

本文基于分形理论和改进的层次分析法建立了一个煤层底板突水危险性评价模型。采用分形理论定量评价了底板突水的主控因素断层, 结果表明, 潞安矿区断层复杂程度可分为简单、中等、较复杂和复杂4个等级, 断层复杂程度整体上表现为中等。采用改进的层次分析法对潞安矿区煤层底板突水进行了评价分区, 可分为低风险、中等风险、高风险和极高风险四个等级, 其中极高风险区主要分布于常村矿与屯留矿北部, 高风险区主要分布于屯留矿、王庄矿西南部, 其余为中等风险区和低风险区。