基于粗糙集的沖擊地壓預(yù)測(cè)指標(biāo)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(yù)測(cè)指標(biāo)選用方法研究姜琛，劉敏1,2(1．中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全學(xué)院，江蘇徐州221008；2．煤礦瓦斯治理國(guó)家工程研究中心，江蘇徐州221008)[摘要]分析了目前國(guó)內(nèi)沖擊地壓預(yù)測(cè)的各種指標(biāo)，將電磁輻射預(yù)測(cè)指標(biāo)與常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行了比較。基于粗糙集理論，選取了常用的預(yù)測(cè)指標(biāo)和電磁輻射指標(biāo)進(jìn)行了分析比較，得出了各個(gè)指標(biāo)對(duì)于沖擊地壓的敏感性，并根據(jù)義馬躍進(jìn)煤礦的現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明，電磁輻射預(yù)測(cè)指標(biāo)在沖擊地壓的預(yù)測(cè)中具有較高的敏感性，要比常規(guī)指標(biāo)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(hào)]TD76[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]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(duì)象組成；近年來(lái)，隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采深度的增加，沖擊為有限數(shù)量的評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)屬性集組成，包括條件屬地壓現(xiàn)象日趨頻繁，災(zāi)害程度日益加劇，嚴(yán)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(duì)成；=uVa，Va為屬性0∈R的值域廠為口沖擊地壓的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)顯得尤為重要l1]。目前我國(guó)常為一單射，使論域中的任一對(duì)象屬性n在口用的沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法

3、主要有綜合指數(shù)法、中有唯一確定值。鉆屑量指標(biāo)法、地音微震檢測(cè)法和WET法等_2]，對(duì)于決策表5={R，：，屬性的重要程度定這些方法對(duì)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(fù)雜，地應(yīng)力隨著煤礦掘進(jìn)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(xiǎn)性指標(biāo)有可能產(chǎn)生誤報(bào)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(jìn)象，嚴(yán)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(zhǔn)確的劃分到D的等價(jià)類中的對(duì)沖擊地壓影響因素及相關(guān)指標(biāo)，并優(yōu)選預(yù)測(cè)指標(biāo)，象集

4、合；card(POS(C—Ci))表示集合POS(C—Ci)中對(duì)沖擊地壓的預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)具有重要意義。元素的個(gè)數(shù)。本文采用粗糙集理論對(duì)礦井工作面沖擊地壓ki越大，表明當(dāng)從條件屬性中去掉G后，再預(yù)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行重要度排序，進(jìn)而優(yōu)選出重要性較大的指標(biāo)，并以義馬躍進(jìn)礦掘進(jìn)工作面為例進(jìn)行對(duì)論域中對(duì)象進(jìn)行分類時(shí)，分類P()的正域所受影響越大，則條件屬性c即第個(gè)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)分析和驗(yàn)證，取得了較好的效果。越重要。1粗糙集理論基本概念在計(jì)算出條件屙眭重要度后，可進(jìn)行歸一化處理，計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重。其中對(duì)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(xué)理論，不需提供問(wèn)題所需處理的數(shù)于指定閾值的指標(biāo)，可直接約

5、簡(jiǎn)，不再賦予權(quán)重。據(jù)集合之外的任何先驗(yàn)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(jiǎn)化冗余屬性和屙眭值。這些特根據(jù)所計(jì)算出來(lái)的每個(gè)條件屙I生的相對(duì)重要點(diǎn)恰好適用于沖擊礦壓綜合評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)l3J。度，對(duì)所有的條件屬性進(jìn)行重要度排序，根據(jù)這個(gè)粗糙集理論建立在分類機(jī)制的基礎(chǔ)上，并將排序可以判定，對(duì)于某一決策屬性，重要度最大的等價(jià)關(guān)系對(duì)空間的劃分與知識(shí)等同。知識(shí)被認(rèn)為因素，其影響程度為最大。在沖擊地壓的預(yù)測(cè)指標(biāo)是一種分類能力，也就是將知識(shí)理解為對(duì)數(shù)據(jù)的選擇中，重要度最大的指標(biāo)，可以認(rèn)為是對(duì)特定條14姜琛，等基于粗糙集的沖擊地壓預(yù)測(cè)指標(biāo)選用方法研究

6、2011年第2期件敏感性最好的指標(biāo)，從而可以選取適合某一煤表2評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)層或地質(zhì)條件的最優(yōu)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。2應(yīng)用實(shí)例2．1沖擊地壓預(yù)測(cè)指標(biāo)的選取常用的沖擊地壓預(yù)測(cè)指標(biāo)有鉆屑量、沖擊傾表3二元信息表向性、開(kāi)采深度、瓦斯?jié)舛鹊?。目前，?jīng)過(guò)大量的觀測(cè)應(yīng)用證明，電磁輻射法所測(cè)得的電磁輻射強(qiáng)度及脈沖數(shù)也是沖擊地壓預(yù)測(cè)中的重要敏感指標(biāo)。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(guò)監(jiān)測(cè)沖擊地壓來(lái)臨前，煤巖體破裂產(chǎn)生的電磁輻射及其變化來(lái)判定沖擊地壓的危險(xiǎn)I生。目前煤礦大量應(yīng)用的KBD5礦用本安型電磁輻射監(jiān)測(cè)儀即可通過(guò)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(dòng)力災(zāi)

7、害的可能空間區(qū)域，進(jìn)而根據(jù)變2．4屬性約簡(jiǎn)及指標(biāo)權(quán)重計(jì)算化趨勢(shì)對(duì)沖擊地壓危險(xiǎn)性做出判斷。由表3可知，U／IND={(1，9)，(2)，(3，7)，(4)，根據(jù)文獻(xiàn)[1]，沖擊地壓來(lái)臨時(shí)，其電磁輻射(5)(6，8)，(10)l，去掉其中的一個(gè)指標(biāo)，重新計(jì)。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(biāo)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(qiáng)度(E)