工作面煤与瓦斯突出危险性的模糊综合评判.docx

1、工作面煤与瓦斯突出危险性的模糊综合评判工作面煤与瓦斯突出危险性的模糊综合评判对煤与瓦斯突出受构造物理环境研究认为：影响煤与瓦斯突出的主要因素包括 4 个方面，即：构造带瓦斯、构造介质、构造组合以及构造应力场，其中包含了瓦斯压力、构造煤的发育规模等因素。在预测煤与瓦斯突出危险程度时，不仅需要考虑每一个因素对突出的影响程度，而且要确定主要因素对不同突出危险所起的作用。由于影响突出的主要因素对不同突出危险性界限往往是不明确的，具有一定的模糊性，因此，煤与瓦斯突出是一个多因素决定的模糊事件，模糊综合评判是一种对多个因素所影响的事件进行综合评判的有效方法。运用模糊综合评判的方法对工作面的突出危险性进行评

2、判，可以把工作面的突出危险性分出不同的等级，将对防突工作提供一定的依据。1 模糊综合评判的原理模糊综合评判是通过建立 m 种因素构成的因素集 U 和 n 种决策构成的决策集 V 的基础上，给出 U 的权重分配集 A，构成从 U 到 V 的模糊关系矩阵 R 即：其中，r（ui,j）=rij表示因素 ui 对分级集i 的隶属度。将权重合 A 输入模糊关系矩阵中，进行综合评判可以得到模糊决断集 B，即：按照最大隶属度原则，即可行到模糊综合评判结果。2 模糊综合评判模型的建立及应用2.1 确定因素 UU=u1,u2,un，即对工作面突出危险性有影响的因素集。工作面煤与瓦斯突出是多种因素综合作用的结果，

3、对于因素集的选取应尽可能全面，以便确定合理的突出危险性等级。根据煤与瓦斯突出的综合假说以及通过对平顶山矿区工作面突出情况的统计分析，对工作面突出危险性的影响因素选取如下 6 个因素：最大瓦斯压力 P，软分层厚度、最大钻孔瓦斯涌出初速度 q、最小坚固性系数?、最大开采深度以及打钻时动力现象，它们分别与因素集中的 u1、u2、u3、u4、u5和 u6 相对应。2.2 煤与斯突出危险性等级.V=u1,u2,um即煤瓦斯突出危险性等级.煤与瓦斯突出危险性等级还没有一个明确的界限,根据对平顶山矿工作面突出情况的统计,将工作面的突出危险性可以划分为 3 个等级,即1、为一般突出危险2、为中等突出危险3、为

4、严重突出危险,统计表明:平项山矿山区各指标值与值与突出危险性的关系如表 1 所示。表 1 各指标大小同突出危险性的关系指标包括定量和定性指标，对于定量指标与突出危险性的关系，可以采用实际统计分析得出，而对于定性指标，如打钻时动力现象，往往表现为喷孔、顶钻和夹钻等，我们可以用无量纲值来量化，在这里 1代表打钻时动力现象最严重的情况，指喷孔，0.51 区间代表钻、顶钻等轻微动力现象，而小于 0.5 表示打钻时未出现动力现象，其值的大小可以根据实际的动力现象大小在各个区间适当取值。2.3 确定各因素模糊矩阵关系 RR 是着眼于因素集 U 上到分级集 V 上的一个模糊关系，?R（ui,j）=rij 表

5、示因素 ui 对分级集j 的隶属度。通过建立各因素的隶属函数，可以求出其相应的隶属度，本文中所选取的隶属函数，可以求出其相应的隶属度，本文中所选取的隶属函数是在对各因素分析基础上的半梯形分布，隶属函数如（3）所示，这里的为一般突出危险、为中等突出危险、为严重突出危险。平顶山矿区 3 个工作面各因素原始数据如表 2 所示。表 2 工作面名称及各因素原始数据将表 2 中原始数据代入隶属度函数（3）中，计算出各因素属于同不突出危险性的隶属度，则可得出模糊关系矩阵 R。2.4 确定各单因素的模糊权重集 AA=（a1, a1,am）在权重集合中：权重的确定方法有很多种，如根据调查统计和专家经验、多元回归

6、分析法、灰色系统关联度分析法等来确定。但不论哪种方法都必须遵循以下原则，即主导因子对危险度的影响最大，故权重亦最大，其它因子若与主导因子相关性越大，对危险度的影响也越大，对危险度的影响也较大，相应其权重亦大。本文中选择灰色和系统关联度分析来确定权重，可以克服专家经验法中人的主观性对权重确定的偏差。计算出各因素的关联度，然后归一化即可得到各因素的权重值。通过对平顶山矿区突出状况的统计分析，计算出其关联度如下：A=（0.561，0.396，0.589，0.872，0.452，0.591）归一化后得到：A=（0.131，0.171，0.114，0.252，0.162，0.170）2.5 模糊综合评判结果将模糊关系矩阵 R 与权重向量 A 代入模糊综合评判式（2）中，可以得到评判向量 B，在这里，为了考虑影响突出的所有因素，而不致使信息丢失过多，算子“。”采用模型 M（，）来进行评判。在模型中：“”为取小运算，而“”表示为：= min(1,+)，按此模型可得：，由此得到表 3 所示 3 个工作面分级结果。表 3 工作面突出危险性公级结果3 结语通过建立基于模糊综合评判的工作面煤与瓦斯突出的模型