[发明专利]一种下伏采空区地面线性构筑物稳定性评价指标的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种构筑物稳定性评价方法，具体是一种下伏采空区地面线性构筑物稳定性评价指标的确定方法，可用于下伏采空区近地表大型线性构筑物灾害的安全评价和预测。

背景技术

煤炭工业在国民经济中占据着长期、稳固的基础地位，国情决定了中国对于煤炭的需求量十分巨大。在煤炭资源的大量开采过后，地下形成了大范围的空洞区域，即采空区。近年来随着城市化的迅速发展，大量的公路、隧道、铁路、渠体、桥梁和地下管线等大型线性构筑物在普遍的修建，由于地下采空后岩体结构被破坏，造成近地表塌陷、位移，可能使近地表上已有、正建和待建的大型线性构筑物受到破坏。

开采损害评价的理论计算最常用的方法是概率积分法，由于地下工程地质体的复杂性、非均质性和不可预知性，采用其他区域不变的岩层移动参数来预测另一区域变化的工程地质，其准确性有待商榷。目前我国《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中仅对过去的建筑物结构进行了详细的损害界别划分，而对线性构筑物损害界别的划分比较笼统。下伏采空区构筑物损害过程是开采活动和构筑物基础、地基相互作用的过程，其灾害类型属于工程安全范畴，从安全系统工程角度进行评价、预测和预警较为合理。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有方法中的不足，建立了一种下伏采空区地面线性构筑物稳定性评价指标的确定方法，对下伏采空区构筑物稳定性进行客观、全面的评价，以实现安全投入、安全技术和安全环境的最佳配合。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于模糊综合评价法的下伏采空区地面线性构筑物稳定性评价指标的确定方法，包括如下步骤：

（1）建立线性构筑物评价体系模型，分为两个层次，将人的因素、线性构筑物自身状态、环境因素、管理因素作为第一层次；将上述四个方面各自影响因素作为第二层次，其中人的影响因素包括：井下违章作业率、生理状况、心理状况、人员培训效率、近地表作业违章率；线性构筑物自身状态影响因素包括：构筑物损坏率、构筑物附属物损坏率、构筑物维修费用、安全设施设置率、异常气候响应度、路段车辆故障率、路段车辆超重比例、路段车辆超限比例；环境影响因素包括地震发生频率、降雨影响度、地下水影响度、地质构造影响度、异常气候影响度、上覆岩土体影响度、疏水排水影响度、采矿条件影响度；管理影响因素包括：所述的管理的预警因素指标包括管理失误率、救援投入比例、管理部门协调性、路障排除率、管制有效性；

（2）根据评价体系模型中各个影响因素的值建立评判因素集E；

（3）建立评语集V，用来评价下伏采空区地面线性构筑物的稳定性等级：V = {V₁，V₂，V₃，V₄，V₅} = {危险，较危险，临界，较安全，安全}；

（4）利用层次分析法计算获得影响因素的权重，其第一层次权重判断矩阵用权重集A表示，第二层次权重判断矩阵分别用权重集A₁、A₂、A₃、A₄表示；

（5）计算单因素评判矩阵R_i，并通过综合评判获得评判结果；根据第二层次权重集A₁、A₂、A₃、A₄和单因素评判矩阵R_i计算得出第一层次评判结果B_i；再根据第一层次评判结果B_i和第一层次权重集A计算得出综合评判结果B；

（6）根据最大隶属度原则，当计算出的综合评价值处于某个区间时，则可直观表示下伏采空区地面线性构筑物的稳定性状态，并据此发出预警。

述步骤（1）所述的人的影响因素、构筑物自身状态的影响因素、环境的影响因素、管理的影响因素指标分别包括如下内容：

（1）人的影响因素E₁ = {X₁，X₂，X₃，X₄，X₅} = {井下违章作业率，生理状况，心理状况，人员培训效率，近地表作业违章率}，其中：

所述井下违章作业率指井下工作面人员未按照设计所要求的采煤方法、开采工艺、采空区治理方式开采煤层，从而导致地表移动变形较大，通过问卷调查获得；

所述生理状况指工作人员的身体健康情况，属于辅助预警指标，通过现场检查、测试结果、打分法获得；