基于粗糙集的沖擊地壓預測指標選用方法研究.pdf

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1、2011年第2期能源技術(shù)與管理13doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2011．02．005基于粗糙集的沖擊地壓預測指標選用方法研究姜琛，劉敏1,2(1．中國礦業(yè)大學安全學院，江蘇徐州221008；2．煤礦瓦斯治理國家工程研究中心，江蘇徐州221008)[摘要]分析了目前國內(nèi)沖擊地壓預測的各種指標，將電磁輻射預測指標與常規(guī)指標進行了比較?；诖植诩碚?，選取了常用的預測指標和電磁輻射指標進行了分析比較，得出了各個指標對于沖擊地壓的敏感性，并根據(jù)義馬躍進煤礦的現(xiàn)場情況進行了驗證，結(jié)果表明，電磁輻射預測指標在沖擊地壓的預測中具有較高的敏感性，要比常規(guī)指標更為敏感。[關(guān)鍵詞]

2、沖擊地壓；電磁輻射；粗糙集；敏感性[中圖分類號]TD76[文獻標識碼]B[文章編號]1672-9943(2011)02．I)0132劃分。用集合的概念表示即．s={R，：力，式中，0引言為論域，由％?，％有限數(shù)量的對象組成；近年來，隨著我國煤礦開采深度的增加，沖擊為有限數(shù)量的評價風險屬性集組成，包括條件屬地壓現(xiàn)象日趨頻繁，災害程度日益加劇，嚴重威脅性集合c={c。，c，c，，?，c}和決策屬性集合D組著煤礦安全生產(chǎn)和井下工人的生命健康，因而對成；=uVa，Va為屬性0∈R的值域廠為口沖擊地壓的預測預報顯得尤為重要l1]。目前我國常為一單射，使論域中的任一對象屬性n在口用的沖擊地壓預測預報方法

3、主要有綜合指數(shù)法、中有唯一確定值。鉆屑量指標法、地音微震檢測法和WET法等_2]，對于決策表5={R，：，屬性的重要程度定這些方法對煤礦安全生產(chǎn)起到了很大作用。由于義為：煤礦的生產(chǎn)條件復雜，地應力隨著煤礦掘進生產(chǎn)L—card()一card(POS(C—Ci))r1、r~i-card(U)而變化，因而綜合考慮影響沖擊地壓的因素，采用單一的沖擊地壓危險性指標有可能產(chǎn)生誤報現(xiàn)式中，card()表示集合中元素的數(shù)量；POS(C—Ci)為論域中所有根據(jù)屬性集{C—G}進象，嚴重影響著煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)。因此，分析行分類后，仍可準確的劃分到D的等價類中的對沖擊地壓影響因素及相關(guān)指標，并優(yōu)選預測指標，象集

4、合；card(POS(C—Ci))表示集合POS(C—Ci)中對沖擊地壓的預報預測具有重要意義。元素的個數(shù)。本文采用粗糙集理論對礦井工作面沖擊地壓ki越大，表明當從條件屬性中去掉G后，再預測指標進行重要度排序，進而優(yōu)選出重要性較大的指標，并以義馬躍進礦掘進工作面為例進行對論域中對象進行分類時，分類P()的正域所受影響越大，則條件屬性c即第個指標對評價分析和驗證，取得了較好的效果。越重要。1粗糙集理論基本概念在計算出條件屙眭重要度后，可進行歸一化處理，計算各指標權(quán)重。其中對于重要度為0或小粗糙集作為一種研究不精確、不一致和不完全數(shù)據(jù)的數(shù)學理論，不需提供問題所需處理的數(shù)于指定閾值的指標，可直接約

5、簡，不再賦予權(quán)重。據(jù)集合之外的任何先驗信息，更具客觀性，并且具WF／∑Jj}備從大量數(shù)據(jù)中求取最小不變集合和求取最小規(guī)i=1則集的能力，用于簡化冗余屬性和屙眭值。這些特根據(jù)所計算出來的每個條件屙I生的相對重要點恰好適用于沖擊礦壓綜合評價預測l3J。度，對所有的條件屬性進行重要度排序，根據(jù)這個粗糙集理論建立在分類機制的基礎上，并將排序可以判定，對于某一決策屬性，重要度最大的等價關(guān)系對空間的劃分與知識等同。知識被認為因素，其影響程度為最大。在沖擊地壓的預測指標是一種分類能力，也就是將知識理解為對數(shù)據(jù)的選擇中，重要度最大的指標，可以認為是對特定條14姜琛，等基于粗糙集的沖擊地壓預測指標選用方法研究

6、2011年第2期件敏感性最好的指標，從而可以選取適合某一煤表2評價指標等級層或地質(zhì)條件的最優(yōu)指標進行預測預報。2應用實例2．1沖擊地壓預測指標的選取常用的沖擊地壓預測指標有鉆屑量、沖擊傾表3二元信息表向性、開采深度、瓦斯?jié)舛鹊?。目前，?jīng)過大量的觀測應用證明，電磁輻射法所測得的電磁輻射強度及脈沖數(shù)也是沖擊地壓預測中的重要敏感指標。電磁輻射方法是一種新興的非常有前途的地球物理方法。通過監(jiān)測沖擊地壓來臨前，煤巖體破裂產(chǎn)生的電磁輻射及其變化來判定沖擊地壓的危險I生。目前煤礦大量應用的KBD5礦用本安型電磁輻射監(jiān)測儀即可通過每班次的電磁輻射數(shù)據(jù)分析出區(qū)域性分布規(guī)律和礦壓分布規(guī)律，反映可能發(fā)生煤巖動力災

7、害的可能空間區(qū)域，進而根據(jù)變2．4屬性約簡及指標權(quán)重計算化趨勢對沖擊地壓危險性做出判斷。由表3可知，U／IND={(1，9)，(2)，(3，7)，(4)，根據(jù)文獻[1]，沖擊地壓來臨時，其電磁輻射(5)(6，8)，(10)l，去掉其中的一個指標，重新計。4m的變化曲線與瓦斯?jié)舛?、鉆屑量變化曲線正相關(guān)。算。如去掉指標c4，可得到U／IND(C—c4)=f(1，9)，因此本文選取瓦斯?jié)舛?C)、電磁輻射強度(E)