摘要
为对赵固二矿三盘区顶底板稳定性进行系统评价，本文基于AHP-模糊数学综合评价方法，选取了顶底板组合类型、断裂特征、直接顶底板厚度、优势岩层及岩石抗压、抗拉强度等6项关键指标，构建了涵盖构造、沉积与岩石力学3个维度的评价体系。通过层次分析法确定各指标权重，结合模糊数学隶属度函数处理指标间模糊性与不确定性，实现了对顶底板工程地质条件的定量化评价。评价结果表明：三盘区顶板稳定性呈现区域分异性，其中北部边界和中南部为非常稳定区，中部与东部为稳定区，西南部为中等稳定区，中南部为不稳定区。底板稳定性方面，中部以东区域为非常稳定区，西北部与西南部为中等稳定区，盘区中部以南及西部为不稳定区。研究进一步针对不同稳定性分区提出了相应的工程建议。本研究建立的评价体系与分区结果，可为赵固二矿顶底板安全管理、巷道支护设计及工作面布置提供科学依据，对提升矿井安全生产水平具有指导意义。
Abstract
In order to systematically evaluate the stability of the roof and floor in the Sanpan area of Zhaogu Second Mine, this paper uses the AHP fuzzy mathematical comprehensive evaluation method to select six key indicators, including roof and floor combination types, fault characteristics, direct roof and floor thickness, dominant rock layers and rock compressive and tensile strength, and constructs an evaluation system covering three dimensions: structure, sedimentation, and rock mechanics. By using the Analytic Hierarchy Process to determine the weights of each indicator and combining fuzzy mathematical membership functions to handle the fuzziness and uncertainty between indicators, a quantitative evaluation of the geological conditions of the roof and floor engineering has been achieved. The evaluation results indicate that the stability of the roof in the Sanpan area exhibits regional differentiation, with the northern boundary and central southern regions being very stable, the central and eastern regions being stable, the southwestern region being moderately stable, and the central southern region being unstable. In terms of floor stability, the area east of the central region is a very stable zone, the northwest and southwest regions are moderately stable zones, and the areas south and west of the central plate are unstable zones. Further research has proposed corresponding engineering recommendations for different stability zones. The evaluation system and zoning results established in this study can provide scientific basis for the safety management of the roof and floor, roadway support design, and working face layout of Zhaogu No.2 Mine, and have guiding significance for improving the level of mine safety production.
0 引言
2023 年《国民经济和社会发展统计公报》数据显示，中国全年煤炭产量达到 47.1亿 t，占全球总产量的51.8%，相当于其后十大产煤国的产量之和（国家统计局，2024）。但在煤炭高效开采的同时，顶板、底板等灾害频繁发生，安全生产形势严峻。例如，2023 年内蒙古新井煤业露天煤矿发生坍塌事故，直接经济损失达 20430.25 万元（王海军等， 2024）。2022年贵州贞丰县三河顺勋煤矿发生顶板事故，直接经济损失 2288.47万元（国家矿山安全监察局贵州局，2023）。这些事故不仅造成巨大的财产损失，也暴露出顶底板灾害对煤矿安全的严重威胁（程小伟等，2024）。
目前岩体稳定性分类评价方法研究已取得丰硕成果，国外学者 Sinha and Chugh（2018）采用结合美国煤矿40年来的顶板控制数据，评估了临界破坏应变在拉压剪切状态下的适用性；Sonu and Ashok （2024）提出了聚焦于煤矿巷道时效性稳定性评估的新型岩土工程分类方法。国内谢帅等（2025）构建了融合 BIM-GIS 技术的隧洞围岩稳定性动态评估体系，实现了三维地质建模与实时监测数据的协同分析；牛海萍等（2025）通过力学特性分析揭示了复杂结构煤层煤柱的承载机制，并提出了基于围岩稳定性优化的巷道支护参数优化方法；郭力宁等 （2025）通过预筑混凝土墙技术分析了综放工作面沿空掘巷围岩的变形规律，提出了增强围岩稳定性的支护优化方案；许昊等（2025）通过数值模拟和现场试验，分析了中厚煤层综放工作面沿空掘巷在不同煤柱宽度条件下的围岩变形特征，提出了优化煤柱宽度的围岩控制技术；佘小广等（2025）通过充填体强度优化和支护参数协同控制，揭示了充填工作面沿空留巷围岩稳定性机制，并提出了复合结构充填与主动支护技术，显著提升了巷道复用率并降低了护巷成本。贾晓敏和李满堆（2025）通过地质力学测试与数值模拟，揭示了灵台百里东南部井田煤 8-2 层顶底围岩的失稳机制，提出了基于锚网索协同支护的围岩控制技术，有效提升了煤层开采过程中的围岩稳定性；魏俊学（2025）通过研究构建煤巷围岩稳定性定量评价指标体系，结合模糊综合评价法与数值模拟，提出了基于围岩变形特征的动态支护优化方法，为深部复杂地质条件下煤巷围岩控制提供了理论依据和技术支撑；杜忻刚等（2025）建立了煤巷围岩稳定性定量评价指标体系，提出基于综合指数的 5 级分类方法，为深部煤巷围岩动态支护优化提供了理论依据；尚英智和李瑞琦（2024）通过主动式超前支护技术（锚索+钢带）显著提升了深部煤巷围岩稳定性，使顶板支护安全系数从 7.43提高至 12.59，并有效控制了巷道变形；王其胜和李夕兵 （2008）基于集对分析法建立顶板稳定性评价模型并实现工程应用；陈建宏等（2017）建立了基于层次分析法（AHP）和物元逼近理想解排序法（TOPSIS）的巷道冒顶评价模型，克服了层次分析法确定指标权重的主观性，从而能够合理地对巷道冒顶风险进行评价；田迎斌等（2024）提出了一种基于极限平衡法的小窑采空区地基稳定性评价方法，通过改进的条分法计算安全系数，并结合数值模拟验证了其可靠性，为采空区地基稳定性评估提供了理论依据。赵鹏等（2025）利用 PLAXIS 有限元程序对某地下采空区围岩稳定性进行数值模拟分析，揭示了采空区围岩应力分布及变形规律，为采空区稳定性评价提供了工程实践参考。孔逊等（2015）分析了老挝万乔钾盐矿的地质构造、水文条件及工程地质特征，评估了钾盐围岩稳定性及开采条件，为钾盐矿安全高效开采提供了科学依据。总体而言，已有研究多聚焦于岩组结构、开采扰动及顶板支护等方面，而在开采前期的勘查阶段，对煤层顶板稳定性的系统评价研究尚显不足。
焦作矿区顶板工程地质条件具有鲜明特征，主要表现为直接顶多为松软砂质泥岩或泥岩，沉积厚度分布不均，部分区域受构造活动影响处于高应力状态（焦建康等，2024）。赵固二矿作为该矿区的主力生产矿井，其三盘区为接替采区，具有重要开采地位。本文以赵固井田三盘区补充勘探资料为基础，从沉积、构造和岩体力学3个维度选取包括顶板组合类型在内的 6 项关键指标，构建顶板稳定性评价体系。其中，沉积条件是基础，决定了顶板的“先天禀赋”；构造作用是关键，控制了顶板的“现存结构”；岩体力学性质则是核心，反映了顶板在实际受力条件下的“力学行为”。三者共同构成一个从物质基础、结构改造到力学响应的完整分析链条。在方法上，采用层次分析法（AHP）构建层次结构模型，系统分解复杂地质问题；并引入模糊数学中的梯形隶属函数，通过设定合理的隶属度区间，有效处理指标间的模糊性与不确定性，弥补传统方法在边界识别上的局限。研究成果对赵固井田顶板稳定性评价、煤巷支护优化与安全生产管理具有实际的指导意义，为该区域后续安全高效开采提供了科学依据。
1 研究区区域地质概况
焦作矿区位于太行山南麓，华北晚古生代聚煤盆地南部，地理范围东经 113°03'～114°00'、北纬 35°10'～35°33'，东西长 65 km，南北宽 10～35 km，面积约 1000 km²。发育太古宇至新生界，包括石炭系、二叠系等含煤地层，奥陶系灰岩为主要含水层。构造格架以 NE 向单斜构造为主，地层倾角 6°～16°，局部达25°～30°；断裂构造发育，分近东西向、北东向和北西向3组（图1）。
图1区域构造位置图
赵固二矿位于河南省新乡市辉县市赵固镇，地处焦作煤田东部、太行山南麓，行政区划隶属辉县市管辖。其井田中心东南距新乡市 39 km，西南距焦作市50 km，东北至辉县市17 km。井田范围东经 113°30'左右，北纬35°15'附近，含煤面积43.77 km2，总资源储量3.73亿 t。
2 盘区工程地质特征
2.1 顶、底板组合类型
2.1.1 顶板组合类型
赵固井田三盘区二1煤顶板组合类型呈现复杂的垂向岩性叠置特征，主要受沉积环境和构造运动控制。根据补勘施工的 9 个钻孔资料可知，顶板岩性组合类型可划分为两类：砂岩-泥岩型、砂质泥岩-泥岩型，各类型分布范围及各类型垂向岩性特征对比见图2a。
由图2可知，砂岩-泥岩型类型在三盘区分布广泛。此种类型在三盘区内伪顶均不发育；直接顶是泥岩，厚度为3～10.07 m，平均厚度为5.26 m；老顶是砂岩，厚度为2.19～13.25 m，平均厚度为6.37 m。砂岩通常具有较高的抗压强度和完整性，其横向连续性较好；泥岩塑性较强，其横向延展性较好。砂质泥岩-泥岩型类型分布于盘区西南部，伪顶均不发育，直接顶是泥岩，厚度为 2.08～2.34 m，平均厚度为2.21 m，老顶是砂质泥岩，厚度为3.27～3.78 m，平均厚度为3.5 m。砂质泥岩的抗压强度一般，但比泥岩强度高。该顶板组合厚度和完整性一般，顶板组合类型连续性一般。
图2顶（a）、底（b）板岩性组合类型分布
2.1.2 底板组合类型
根据底板的渗透性差异、力学强度和典型构造特征，底板岩性组合类型可划分为 4 类：泥岩-砂质泥岩型、泥岩-灰岩型、泥岩-砂岩型和砂岩-泥岩型。泥岩-砂质泥岩型渗透性差异极小，力学强度弱，以水平层理、纹状层理为主，其结构可抑制裂隙扩展；泥岩-灰岩型渗透性差异中—低，力学强度在 20~50 MPa，灰岩的脆性易导致采动裂隙发育，但泥岩的塑性变形可封闭裂隙，形成“软-硬-软”阻水结构；泥岩-砂岩型渗透性差异中—高，力学强度在 30~60 MPa，垂向组合中砂岩的板状交错层理（如Sp 相）影响底板抗剪强度；砂岩-泥岩型砂岩的刚性 （抗压强度 50~80 MPa）与泥岩的柔性结合，易形成 “下硬上软”结构，采动破坏深度较大。各类型分布范围及各类型垂向岩性特征对比见图2b。
综上，顶板组合中砂岩-泥岩型最优，砂质泥岩-泥岩型较差；底板组合中煤泥岩-灰岩型最好，泥岩-砂岩型、泥岩-砂质泥岩型和砂岩-泥岩型均为一般。顶、底板组合类型变化不定，显著影响盘区工程地质条件。
2.1.3 断裂特征
赵固井田三盘区受多期构造运动影响，以宽缓单斜构造为基底，形成复杂构造格局。据勘探与揭露资料，三盘区地层呈宽缓近水平状，地层倾角 3°～7°，倾向 293°～337°。在 F30断层附近，受该断层牵引拖拽影响，煤（岩）层走向发生近似 90°偏转，倾向由北西西转变为北北西向。截止目前，三盘区勘探和实际揭露的断层共计15条，盘区断层具有明显的分级性：落差>50 m的大型断层有F30和FS3两条 （占 13.3%）；落差 5～50 m 的中型断层 8 条（占 53.3%）；落差<10 m的小型断层5条（占33.3%）。断距频率直方图呈现“正态”分布，主峰集中在 5～50 m，占比达53.3%。盘区内大中型断层对采掘活动影响较大，小型断层对采掘活动基本不造成影响。断距分布特征见图3。
由此可知，断裂多分布于盘区周边，盘区内断裂分布较少，完整度较好，断裂发育程度较差。顶底板断裂特征对盘区工程地质条件影响较小。
图3三盘区断裂发育情况
2.2 沉积作用
根据补勘钻孔岩层成果把老顶、直接顶、煤、直接底、老底具体厚度及岩性汇总见表1。从表中可以看出三盘区内煤层顶板岩性主要以泥岩、砂岩为主；煤层底板主要以泥岩、灰岩为主。
表1顶底板岩层岩石及厚度
2.2.1 直接顶、底板厚度
直接顶厚度过薄会有顶板冒落的风险，据表1数据可知，顶板厚度差异显著，直接顶厚 2.08～10.07 m，平均 4.59 m，岩性均为泥岩，厚度为中厚岩层，直接底厚2.49～10.73 m，平均7.5 m，岩性基本为泥岩，厚度为厚岩层。直接顶底板在三盘区全区发育见图4。
图4直接顶（a）、底（b）板厚度等值线图
2.2.2 优势岩层
赵固井田三盘区顶、底板主要由老顶、直接顶、直接底与老底构成，其主要岩性依次为砂岩、砂质泥岩、泥岩、砂质泥岩和灰岩，不同岩层对工程地质条件的影响存在差异。根据岩石物理与力学性质，砂岩被确定为顶板优势岩层。顶板以砂岩和泥岩为主，其中直接顶均为泥岩，老顶则以砂岩为主，广泛分布于大部分盘区，仅西南部发育较差。整体而言，顶板中优势岩层发育良好。
底板岩性包括灰岩、砂岩、泥岩及砂质泥岩。直接底以泥岩为主，分布范围最广，砂岩仅见于西北角；老底由砂岩和泥岩构成，两者分布范围相当，集中于盘区西南与西北部。优势岩层在底板中主要分布于中北部区域。综上，盘区顶板对工程地质条件的影响总体处于一般水平。
2.3 岩石力学特征
赵固二矿三盘区二1煤顶、底板岩石力学特征显示岩石类型差异和各向异性。顶板由泥岩、砂质泥岩和砂岩构成，主要研究砂岩和泥岩，底板由泥岩、砂质泥岩和灰岩构成，力学参数取试验送样平均值，无测试数据的采用邻近送样钻孔均值，具体参数详见表2。
表2顶底板力学特征
依据《工程岩体分级标准》（长江水利委员会长江科学院，2014），顶板中 12653、12751 钻孔岩样抗压强度达坚硬岩标准，12758钻孔为极软弱岩，其余为中硬岩；抗拉强度方面，仅 12758 钻孔为极低值，其余为低抗拉强度。综合判定，研究区岩体抗压强度为较硬岩，抗拉强度为较软岩。底板中 12653、 12654、12757 和 12758 钻孔岩样抗压强度达坚硬岩标准，12656 钻孔为较软岩，其余为中硬岩；抗拉强度方面均为低抗拉强度。各钻孔顶底板抗压、抗拉强度原始赋分值采用各孔力学测试结果。
3 顶板稳定性评价
基于煤层顶板稳定性主控因素分析，本次采用模糊数学统计法，选取 3大类 6项评价指标：构造因素包含岩性组合与断裂发育程度，反映顶板坚固性与整体性；沉积因素涵盖直接顶板厚度、优势岩层，为顶板稳定性关键影响因子；岩石力学因素以抗压、抗拉强度表征岩体抗干扰能力，指标越强则顶板稳定性越高（张强和程岳宏，2024）。
3.1 评价模型及隶属度
层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP） 是目前使用较多的一种方法，其原理简单，可操作性强，可以同时结合定性与定量两种情况，通过多个评价指标进行计算比较，分析判断该指标对煤层顶、底板稳定性影响（朱东明和马国伟，2015）。刘云超（2017）基于 AHP-模糊综合评价法对矿产资源评价项目绩效进行评价，为本文提供了指导经验。
遵循国家矿井地质规程，结合矿井生产实际，参考张强和程岳宏（2024）对煤层顶、底板稳定性的评价分级，提出了将顶、底稳定性分为 4 个评价等级：不稳定、中等稳定、稳定和非常稳定顶板。各级别对应的隶属度范围为：＜0.3、0.3~0.5、0.5~0.7 和 0.7~1.0（表3，表4，朱东明和马国伟，2015；刘云超， 2017）。
表3顶板稳定性评价指标特征及隶属度
表4底板稳定性评价指标特征及隶属度
3.1.1 顶板权重计算
（1）建立递阶层次结构
根据研究目标构建3层模型，即目标层：顶板稳定性评价；准则层：顶板构造作用、顶板沉积作用、顶板岩石力学特征；指标层：顶板岩性组合类型、顶板断裂发育程度、直接顶厚度、顶板优势岩层、顶板抗压强度、顶板抗拉强度。
（2）判断标度
本文参考高琰（2025）提出了 1～9 标度法的重要程度评分（表5）。
表5判断矩阵标度
（3）计算AU1权重向量
顶板组合类型多样，对盘区顶板工程地质条件影响相对较大；顶板断裂多分布盘区周边，盘区内断裂分布较少，顶板断裂特征对盘区顶板工程地质条件影响较小，顶板岩性组合（U11）与顶板断裂发育程度（U12）相比是“较为重要”（赋值5）见表6。
表6构建判断矩阵确定元素权重
判断矩阵在顶板构造作用（U1）中顶板岩性组合 （U11）和顶板断裂发育程度（U12）的判断矩阵为AU1：
①计算每列总和：顶板岩性组合（U11）=6/5；板断裂发育程度（U12）=6。②归一化每列：顶板岩性组合（U11）权重=0.833；板断裂发育程度（U12）权重= 0.167。得初始顶板构造作用权重 WU1=（0.833、 0.167）。
（4）计算AU2权重向量
根据前文所述赋值，直接顶板厚度为中厚岩层，对盘区顶板工程地质条件影响相对较小。优势岩层在顶板发育较好，对盘区顶板工程地质条件影响相对较小。根据工程实际，取直接顶板厚度（U21） 与顶板优势岩层（U22）相比是“同等重要”与“略微重要”之间（赋值2）见表7。
表7构建判断矩阵确定元素权重
判断矩阵在顶板沉积作用（U2）中直接顶板厚度 （U21）、顶板优势岩层（U22）的判断矩阵为AU2：
①计算每列总和：直接顶板厚度（U21）=1.5；顶板优势岩层（U22）=3。②归一化每列：直接顶板厚度 （U21）权重=0.667；顶板优势岩层（U22）权重=0.333。得初始顶板沉积作用权重WU2=（0.667、0.333）。
（5）计算AU3权重向量
根据前文所述，顶板抗压强度对工程地质条件影响较大，因此，顶板抗压强度（U31）与顶板抗拉强度（U32）相比是“同等重要”与“略微重要”之间（赋值 2）见表8。
表8构建判断矩阵确定元素权重
判断矩阵在顶板岩石力学特征（U3）中顶板抗压强度（U31）、顶板抗拉强度（U32）的判断矩阵为AU3：
①计算每列总和：顶板抗压强度（U31）=1.5；顶板抗拉强度（U32）=3。②归一化每列：顶板抗压强度 （U31）权重=0.667；顶板抗拉强度（U32）权重=0.333。得初始顶板岩石力学特征权重 WU1=（0.667、0.333）。汇总得初始顶板三级指标权重 W=（0.833、0.167， 0.667、0.333，0.667、0.333）。
（6）计算顶板构造作用（U1）、顶板沉积作用 （U2）、顶板岩石力学特征（U3）权重向量
根据前文所述对顶板二级指标两两之间进行比较，顶板构造作用（U1）与顶板沉积作用（U2）相比是“同等重要”与“略微重要”之间（赋值2）与顶板岩石力学特征（U3）相比是“略微重要”的倒数（赋值 1/ 3）；顶板沉积作用（U2）与顶板岩石力学特征（U3）相比是“略微重要”的倒数（赋值1/3，表9）。
表9构建判断矩阵确定元素权重
①计算每列总和：顶板构造作用（U1）=4.5；顶板沉积作用（U2）=6；顶板岩石力学特征（U3）=1.667。 ②归一化每列：顶板构造作用（U1）权重=0.252；顶板沉积作用（U2）权重=0.159；顶板岩石力学特征（U3） 权重 =0.598。得初始顶板二级指标权重 WU2 =（0.252、0.159、0.589）
（5）一致性检验（以构造作用AU1的计算为例）
①计算AU1最大特征值λmax
AU1WU1：为判断矩阵顶板构造作用与特征向量 WU1的乘积，λmax=2。
②一致性检验
本研究参考杨奎等（2024）提出的一致性检验方法进行一致性检验。CI：一致性指标，衡量判断矩阵中一致性程度；CR：一致性比率，CI与 RI的比值， CR 小于 0.1 时，让判断矩阵具有一致性；RI：随机一次性指标见表10。
表10RI的取值
依据上述公式计算顶板沉积作用 AU2和顶板岩石力学特征 AU3的一次性检验；得出结果为：顶板沉积作用 AU2：λmax=2、CI=0、CR=0＜0.1（检验通过）；底板岩石力学特征 AU3：λmax=2、CI=0、CR=0＜0.1（检验通过）；顶板二级指标 AU：λmax=3.053、CI=0.026、CR= 0.045＜0.1（检验通过）。
（6）权重修正
通过简化权重体系，可以提高权重的可解释性 （杨奎等，2024）。根据《燃煤污染源重金属风险评估技术导则》中要求：“权重值保留两位小数，必要时可调整至整数比例”，以增强模型泛化性和跨区域适用性。修正后的各指标权重值介于未修正的权重之间，结合了主观因素和客观因素，有效地消除了在打分时的主观性，使得到的权重更为合理 （生态环境部，2022）。因此，本研究将初始权重修正后得权重集：顶板三级指标 W=（0.83、0.17，0.67、 0.33，0.66、0.33），顶板二级指标 WU=（0.25、0.16、 0.59）。
3.1.2 底板权重计算
（1）建立递阶层次结构
根据研究目标构建3层模型，即目标层：底板稳定性评价；准则层：底板构造作用、底板沉积作用、底板岩石力学特征；指标层：底板岩性组合类型、底板断裂发育程度、直接底厚度、底板优势岩层、底板抗压强度、底板抗拉强度。
（2）计算AU1权重向量
底板岩性组合（U11）与底板断裂发育程度（U12） 相比是“同等重要”与“略微重要”之间（赋值 2），见表11。
表11构建判断矩阵确定元素权重
计算过程与顶板相同，得初始底板构造作用权重WU1=（0.667、0.333）。
（3）计算AU2权重向量
直接底板厚度（U21）与底板优势岩层（U22）相比是“略微重要”（赋值3）。见表12。
表12构建判断矩阵确定元素权重
得初始底板沉积作用权重WU2=（0.757、0.243）。
（4）计算AU3权重向量
底板抗压强度（U31）与底板抗拉强度（U32）相比是“较为重要”（赋值5）见表13。
表13构建判断矩阵确定元素权重
得初始底板岩石力学特征权重 WU1=（0.833、 0.167）。汇总得初始底板三级指标权重 W=（0.667、 0.333，0.757、0.243，0.833，0.167）。
（5）计算底板构造作用（U1）、底板沉积作用 （U2）、底板岩石力学特征（U3）权重向量
根据前文所述对底板二级指标两两之间进行比较，底板构造作用（U1）与底板沉积作用（U2）相比是“一样重要”与“略微重要”之间（赋值2）与底板岩石力学特征（U3）相比是“略微重要”的倒数（赋值 1/ 3）；底板沉积作用（U2）与底板岩石力学特征（U3）相比是“略微重要”的倒数（赋值1/3）见表14。
表14构建判断矩阵确定元素权重
得初始底板二级指标权重 WU2=（0.252、0.159、 0.589）。
（6）一次性检验（以构造作用AU1的计算为例）
计算AU1最大特征值λmax
AU1WU1：为判断矩阵底板构造作用与特征向量 WU1的乘积，λmax=2。
一致性检验
同顶板权重计算，可得：
同理可算出底板沉积作用AU2、底板岩石力学特征 AU3和底板二级指标 AU的一次性检验，得出结果为：底板沉积作用AU2：λmax=2、CI=0、CR=0＜0.1（检验通过）；底板岩石力学特征 AU3：λmax=2、CI=0、CR=0＜ 0.1（检验通过）。
（7）权重修正
通过顶板中的修正权中描述得底板初始权重修正后得权重集：底板三级指标 W=（0.67、0.33， 0.76、0.24，0.83、0.17），底板二级指标WU=（0.25、0.16、 0.59）。
3.2 评价结果
通过层次分析法的权重计算，可得出三盘区顶底板稳定性权重汇总见表15、表16。
各指标原始赋分值根据根据前文的盘区工程地质特征分析结果确定，各指标原始赋分值汇总见表17、表18。
采用区间占比法对各指标进行标准化计算：
计算结果见表19、表20。
根据标准化值和各指标综合权重计算各钻孔的稳定性隶属度见表21、表22。
表15顶板稳定性权重汇总
表16底板稳定性权重汇总
表17顶板原始赋分值
表18底板原始赋分值
表19顶板标准化值
表20底板标准化值
表21顶板各指标得分
表22底板各指标得分
图5顶（a）、底（b）板稳定性分布图
据图5a可知在三盘区顶板工程地质条件以非常稳定和稳定为主，盘区北部边界和中南部一角为非常稳定区；盘区中部与东部为稳定区；西南一角为中等稳定区；中南部为不稳定区；据图5b可知在三盘区底板中，中部以东为非常稳定区；西北角与西南角为中等稳定区；盘区中部以南及西部为不稳定区。
顶板非常稳定区适合大采高工作面布置，可减少支护成本（锚杆密度降低 30%）（张文康等， 2023）；稳定区需加强局部裂隙监测，防止砂岩层突发冒落（宋海龙等，2025），建议采用“锚网索+注浆” 联合支护，控制离层量<50 mm。中等稳定区加密巷道支护，采动应力集中区易引发顶板下沉，需动态调整回采速度。不稳定区建议采用充填开采或限高开采。
底板非常稳定区（中部以东）可布置重型设备 （如大功率采煤机），底鼓量<10 mm。无需额外注浆加固，降低底板维护成本。中等稳定区（西北角、西南角）应控制采动扰动，防止底板裂隙导水（如注浆封堵渗透率>10-5 m/s区域），建议采用“注浆+底角锚索”联合支护，抑制底鼓量<30 mm。不稳定区（中部以南、西部）需限制工作面推进速度（<5 m/d），避免诱发底板突水。
4 结论
（1）从顶底板的构造作用、沉积作用和岩体力学特征这3个关键方面，建立了以顶底板组合类型、顶底板断裂特征、直接顶底板厚度、顶底板优势岩层以及岩石力学特征等6个具体指标为评价因子的赵固二矿三盘区顶、底板工程地质条件评价体系。
（2）对赵固二矿三盘区顶板工程地质条件进行了分析，对顶板各评价因子进行了赋值。运用 AHP 法确定了各级评价因子综合权重，并通过了一致性检验，在顶板稳定性评价指标中，岩石力学性质均占主导地位（0.59）。
（3）采用模糊数学统计方法对赵固二矿三盘区顶、底板工程地质条件进行评价，并通过了一致性检验，最终得出在三盘区顶板中，盘区北部边界和中南部一角为非常稳定区；盘区中部与东部为稳定区；西南一角为中等稳定区；中南部为不稳定区。在三盘区底板中，中部以东为非常稳定区；西北角与西南角为中等稳定区；盘区中部以南及西部为不稳定区。本研究为对赵固二矿三盘区顶板管理、煤巷支护设计及安全生产有指导作用。