基于灰色理论确定赵各庄矿突出预测敏感指标

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1、煤矿现代化2013年第1期总第112期基于灰色理论确定赵各庄矿突出预测敏感指标苗国强(河南理工大学安全科学与工程学院。河南焦作454000)摘要为了提高煤矿煤与瓦斯突出危险预测的准确性及可靠性，防止“高指标不突，低指标突出”现象的发生，在对赵各庄矿各预测指标现场跟踪考察的基础上，利用灰色系统理论中的灰色关联分析方法，建立灰色关联分析数学模型，定量分析了各预测指标的敏感性，通过综合排序，最终确定△h和S为赵各庄矿的突出预测敏感指标。关键词煤与瓦斯突出；掘进工作面；灰色关联分析；敏感指标确定中图分类号：TD713．2文献标志码：B文章编号

2、：1009—0797(2013)01—0076—03灰色关联分析方法对样本数量要求低，适用于和瓦斯的物理力学性质等。除了在瓦斯地质条件、煤无规律数据，不会出现量化结果与定性分析结果不层赋存和开采技术工艺等有所差异的个别矿井，在突符的情况【】1，而煤与瓦斯突出预测系统是含有未知、出预测时这几个预测指标是对等关系。也就是说，在非确定特性的灰色信息系统，所以灰色系统理论可不同矿井，这些预测指标由于决定煤与瓦斯突出的主以用于确定煤与瓦斯突出预测敏感指标。导因素的差异，出现有差异的敏感度。由此，建立如下赵各庄矿是突出矿井，所开采的9煤层有煤与能

3、反映煤层突出危险程度的系统映射函数：瓦斯突出危险。根据突出事例统计资料，赵各庄矿至E。(i)=f(X)(1)今发生23次瓦斯突出，其中有l9次发生在9煤层，考虑到各个指标量纲的不一致性而无法使用多这给矿井安全生产造成很大影响，严重制约了矿井项式，因此建立的映射量函数如下：的生产能力。煤与瓦斯突出被认为是煤体在应力、所含瓦斯f(x)=兀Xj(i)(2)j=1和煤体物理力学性质3因素作用下发生的煤岩和瓦式中f(x)一映射量函数；斯共同参与的气固两项介质力学过程【。由于矿井x—x(i)一组成的n×m阶矩阵，即lxj(i)『；地质条件及开采条

4、件的复杂性，矿井需要采用适宜xi(i)一同一次预测指标的实测si、△h：i，qi，的突出预测指标。i=l，2⋯．，n，j=l，2，3⋯．，m；函数(2)的物理意义为：各项预测指标实测数据1突出危险性预测敏感指标关联分析模型越大，煤层突出危险性就也越大。显然，这与煤与瓦的建立斯突出的实际是符合的。灰色系统理论分析应用的关键是选准参考序1．2数据的无量纲化处理列，即准确确定反映煤与瓦斯突出内在规律的映射为消除△h、S、q在量纲和数量级上的不同对分量模型并同时建立确定突出预测敏感指标的理论分析结果的影响，须对它们进行无量纲变换；又考虑到析模

5、型，进而计算各预测指标与映射量间的关联系不同的无量纲化变换方法会产生不同的关联指标值数及关联度，最终建立起突出预测敏感指标分析方和不同排序，因此综合多种无量纲化方法对被评对法和相应的数学模型。象进行排序，把各种不同的无量纲化方法的关联排1．1指标体系和系统映射量的建立序号相加，得到排序号总和。最后，按序号总和的排灰色关联分析的关键是选准真正反映系统行为序结果作为合理的关联等级排序。特征的数据序列，也就是寻找能反映系统行为的映算子采用均值化、f临界值化、极差化、标准差化射量，用映射量分析系统的行为规律。《防治煤与瓦对各个指标数值转换：斯

6、突出规定》规定的钻屑瓦斯解吸指标、钻屑量指均值化：xlj(i)=(3)标和钻孔瓦斯涌出初速度是在技术上较为成熟、在长期的现场应用中产生了很好的突出防治效果的预临界值化：x)=(4)测指标【5】。这三个指标分别在不同程度上反映了煤与瓦斯突出的应力、瓦斯和煤的物理力学性质，三者的极差化：x)=(5)合理结合将可以综合反映煤与瓦斯突出的应力、煤·76·煤矿现代化2013年第1期总第112期区3290西下道，掘二区3399东半道等△h、S和q标准差化：x。i(i)：—=—．L(6)的数据。最终采用跟踪测定的钻屑瓦斯解吸指标()一X-j)△h：

7、、钻屑量s和钻孔瓦斯涌出初速度q的74组数据及收集的417组△h、S的数据。=∑)(j(i)(7)2．1敏感指标关联分析计算式中X'j(i)一各指标无量纲变换量，i_1，2，3⋯．，n，根据所建立的映射量模型、敏感指标分析数学_j=l，2，3⋯．，m；模型，运用跟踪测定的74组钻屑瓦斯解吸指标一预测指标的样本平均；△h：、钻屑量S和钻孔瓦斯涌出初速度q进行关联x．_预测指标的突出危险临界值，按《防治煤度分析计算。关联分析结果见表1，关联度综合排序与瓦斯突出规定》选取，即S=6k~m、q=5．0Umin、结果见表2△h2=200Pa：表

8、1三指标关联度分析结果Xj(i)miXi(i)一预测指标{xi(i)l的最大值、最小值。这就是突出危险程度和各个指标之间关联分析的数学模型。1．3突出预测指标与突出危险程度间的关联分析计算若关联分析的参考数列x。(i)是