基于灰色理論確定趙各莊礦突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo).pdf

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1、煤礦現(xiàn)代化2013年第1期總第112期基于灰色理論確定趙各莊礦突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)苗國(guó)強(qiáng)(河南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院。河南焦作454000)摘要為了提高煤礦煤與瓦斯突出危險(xiǎn)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性及可靠性，防止“高指標(biāo)不突，低指標(biāo)突出”現(xiàn)象的發(fā)生，在對(duì)趙各莊礦各預(yù)測(cè)指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤考察的基礎(chǔ)上，利用灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析方法，建立灰色關(guān)聯(lián)分析數(shù)學(xué)模型，定量分析了各預(yù)測(cè)指標(biāo)的敏感性，通過(guò)綜合排序，最終確定△h和S為趙各莊礦的突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)。關(guān)鍵詞煤與瓦斯突出；掘進(jìn)工作面；灰色關(guān)聯(lián)分析；敏感指標(biāo)確定中圖分類號(hào)：TD713．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1009—0

2、797(2013)01—0076—03灰色關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)樣本數(shù)量要求低，適用于和瓦斯的物理力學(xué)性質(zhì)等。除了在瓦斯地質(zhì)條件、煤無(wú)規(guī)律數(shù)據(jù)，不會(huì)出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不層賦存和開(kāi)采技術(shù)工藝等有所差異的個(gè)別礦井，在突符的情況【】1，而煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)系統(tǒng)是含有未知、出預(yù)測(cè)時(shí)這幾個(gè)預(yù)測(cè)指標(biāo)是對(duì)等關(guān)系。也就是說(shuō)，在非確定特性的灰色信息系統(tǒng)，所以灰色系統(tǒng)理論可不同礦井，這些預(yù)測(cè)指標(biāo)由于決定煤與瓦斯突出的主以用于確定煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)。導(dǎo)因素的差異，出現(xiàn)有差異的敏感度。由此，建立如下趙各莊礦是突出礦井，所開(kāi)采的9煤層有煤與能反映煤層突出危險(xiǎn)程度的系統(tǒng)映

3、射函數(shù)：瓦斯突出危險(xiǎn)。根據(jù)突出事例統(tǒng)計(jì)資料，趙各莊礦至E。(i)=f(X)(1)今發(fā)生23次瓦斯突出，其中有l(wèi)9次發(fā)生在9煤層，考慮到各個(gè)指標(biāo)量綱的不一致性而無(wú)法使用多這給礦井安全生產(chǎn)造成很大影響，嚴(yán)重制約了礦井項(xiàng)式，因此建立的映射量函數(shù)如下：的生產(chǎn)能力。煤與瓦斯突出被認(rèn)為是煤體在應(yīng)力、所含瓦斯f(x)=兀Xj(i)(2)j=1和煤體物理力學(xué)性質(zhì)3因素作用下發(fā)生的煤巖和瓦式中f(x)一映射量函數(shù)；斯共同參與的氣固兩項(xiàng)介質(zhì)力學(xué)過(guò)程【。由于礦井x—x(i)一組成的n×m階矩陣，即lxj(i)『；地質(zhì)條件及開(kāi)采條件的復(fù)雜性，礦井需要采用適宜xi(i)一同

4、一次預(yù)測(cè)指標(biāo)的實(shí)測(cè)si、△h：i，qi，的突出預(yù)測(cè)指標(biāo)。i=l，2?．，n，j=l，2，3?．，m；函數(shù)(2)的物理意義為：各項(xiàng)預(yù)測(cè)指標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)1突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)關(guān)聯(lián)分析模型越大，煤層突出危險(xiǎn)性就也越大。顯然，這與煤與瓦的建立斯突出的實(shí)際是符合的?；疑到y(tǒng)理論分析應(yīng)用的關(guān)鍵是選準(zhǔn)參考序1．2數(shù)據(jù)的無(wú)量綱化處理列，即準(zhǔn)確確定反映煤與瓦斯突出內(nèi)在規(guī)律的映射為消除△h、S、q在量綱和數(shù)量級(jí)上的不同對(duì)分量模型并同時(shí)建立確定突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)的理論分析結(jié)果的影響，須對(duì)它們進(jìn)行無(wú)量綱變換；又考慮到析模型，進(jìn)而計(jì)算各預(yù)測(cè)指標(biāo)與映射量間的關(guān)聯(lián)系不同的無(wú)量綱化變

5、換方法會(huì)產(chǎn)生不同的關(guān)聯(lián)指標(biāo)值數(shù)及關(guān)聯(lián)度，最終建立起突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)分析方和不同排序，因此綜合多種無(wú)量綱化方法對(duì)被評(píng)對(duì)法和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。象進(jìn)行排序，把各種不同的無(wú)量綱化方法的關(guān)聯(lián)排1．1指標(biāo)體系和系統(tǒng)映射量的建立序號(hào)相加，得到排序號(hào)總和。最后，按序號(hào)總和的排灰色關(guān)聯(lián)分析的關(guān)鍵是選準(zhǔn)真正反映系統(tǒng)行為序結(jié)果作為合理的關(guān)聯(lián)等級(jí)排序。特征的數(shù)據(jù)序列，也就是尋找能反映系統(tǒng)行為的映算子采用均值化、f臨界值化、極差化、標(biāo)準(zhǔn)差化射量，用映射量分析系統(tǒng)的行為規(guī)律?！斗乐蚊号c瓦對(duì)各個(gè)指標(biāo)數(shù)值轉(zhuǎn)換：斯突出規(guī)定》規(guī)定的鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)、鉆屑量指均值化：xlj(i)=(3)

6、標(biāo)和鉆孔瓦斯涌出初速度是在技術(shù)上較為成熟、在長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中產(chǎn)生了很好的突出防治效果的預(yù)臨界值化：x)=(4)測(cè)指標(biāo)【5】。這三個(gè)指標(biāo)分別在不同程度上反映了煤與瓦斯突出的應(yīng)力、瓦斯和煤的物理力學(xué)性質(zhì)，三者的極差化：x)=(5)合理結(jié)合將可以綜合反映煤與瓦斯突出的應(yīng)力、煤·76·煤礦現(xiàn)代化2013年第1期總第112期區(qū)3290西下道，掘二區(qū)3399東半道等△h、S和q標(biāo)準(zhǔn)差化：x。i(i)：—=—．L(6)的數(shù)據(jù)。最終采用跟蹤測(cè)定的鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)()一X-j)△h：、鉆屑量s和鉆孔瓦斯涌出初速度q的74組數(shù)據(jù)及收集的417組△h、S的數(shù)據(jù)。=∑)(

7、j(i)(7)2．1敏感指標(biāo)關(guān)聯(lián)分析計(jì)算式中X'j(i)一各指標(biāo)無(wú)量綱變換量，i_1，2，3?．，n，根據(jù)所建立的映射量模型、敏感指標(biāo)分析數(shù)學(xué)_j=l，2，3?．，m；模型，運(yùn)用跟蹤測(cè)定的74組鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)一預(yù)測(cè)指標(biāo)的樣本平均；△h：、鉆屑量S和鉆孔瓦斯涌出初速度q進(jìn)行關(guān)聯(lián)x．_預(yù)測(cè)指標(biāo)的突出危險(xiǎn)臨界值，按《防治煤度分析計(jì)算。關(guān)聯(lián)分析結(jié)果見(jiàn)表1，關(guān)聯(lián)度綜合排序與瓦斯突出規(guī)定》選取，即S=6k~m、q=5．0Umin、結(jié)果見(jiàn)表2△h2=200Pa：表1三指標(biāo)關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果Xj(i)miXi(i)一預(yù)測(cè)指標(biāo){xi(i)l的最大值、最小值。這就是突出

8、危險(xiǎn)程度和各個(gè)指標(biāo)之間關(guān)聯(lián)分析的數(shù)學(xué)模型。1．3突出預(yù)測(cè)指標(biāo)與突出危險(xiǎn)程度間的關(guān)聯(lián)分析計(jì)算若關(guān)聯(lián)分析的參考數(shù)列x。(i)是