模糊評(píng)價(jià)分類模型在礦井底板突水判別中的應(yīng)用.pdf

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1、2010年12月礦業(yè)安全與環(huán)保第37卷第6期模糊評(píng)價(jià)分類模型在礦井底板突水判別中的應(yīng)用張自政，楊勇，田立嬌，陳見行，李楊(中國礦業(yè)大學(xué)a．礦業(yè)工程學(xué)院；b．環(huán)境與測繪學(xué)院，江蘇徐州221008)摘要：為了減少煤礦底板突水帶來的危害，辨別煤礦底板突水的可能性，建立了礦井底板突水模糊評(píng)價(jià)分類模型，進(jìn)行礦井底板突水預(yù)測。在建立模型的過程中，綜合考慮多種影響底板突水的因素，依據(jù)原始標(biāo)準(zhǔn)樣本構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)分類表，并運(yùn)用Matlab編程給出檢驗(yàn)結(jié)果和預(yù)測結(jié)果。實(shí)例表明，模糊評(píng)價(jià)分類模型在煤礦底板突水預(yù)測中可以取得滿意的預(yù)測精度。該方法在煤礦底板突

2、水預(yù)測中的應(yīng)用進(jìn)一步拓寬了模糊數(shù)學(xué)的應(yīng)用范圍，并提供了一種可借鑒模型。關(guān)鍵詞：模糊評(píng)價(jià)；突水判別；底板突水；Matlab中圖分類號(hào)：TD745文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C文章編號(hào)：1008—4495(2010)06—0041—03煤礦的底板突水災(zāi)害是我國煤礦生產(chǎn)中的重要時(shí)候，需建立評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集U={u。，u。，，，?，事故之一。煤礦突水災(zāi)害不僅給煤礦的安全生產(chǎn)帶u一，u}，用其來參與評(píng)價(jià)n個(gè)影響因素的實(shí)際來很大的威脅，而且造成的經(jīng)濟(jì)損失也是巨大的。測定。隨著開采深度、開采規(guī)模的增加，礦井水害越發(fā)明1．2建立評(píng)價(jià)對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)因素集顯。因此，開

3、展底板突水的預(yù)測預(yù)報(bào)工作是十分必在建立評(píng)價(jià)對(duì)象因素集的同時(shí)，還存在與各個(gè)要的，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)有著重要意義。影響因素相應(yīng)的底板突水類別的集合V=，，目前在預(yù)測礦井突水方面，發(fā)展較為迅速的方3，?，，?，m}。法有：有限元法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和灰色控制系統(tǒng)理1．3確定評(píng)價(jià)因素的模糊權(quán)向量論；在計(jì)算方面，解析法、水文地質(zhì)比擬法、相關(guān)分析通常各因子的重要程度不同，對(duì)每個(gè)因子u賦法等也都被廣為采用。這些方法都有著各自的優(yōu)缺與一個(gè)相應(yīng)的權(quán)重0構(gòu)成權(quán)重集。因子a的權(quán)重點(diǎn)。由于煤礦突水是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力系統(tǒng)，至目前值確定方法如下：為止還有很多因素尚

4、未研究透徹。因此，煤礦突水Wi：一(1)J是一個(gè)灰色系統(tǒng)，也是一個(gè)模糊系統(tǒng)。采用模糊理Si論對(duì)煤礦突水進(jìn)行預(yù)測評(píng)價(jià)將會(huì)消除信息的不足和式中Ci——因子u的實(shí)測數(shù)值；環(huán)境模糊的缺點(diǎn)。s——因子的突水類別的標(biāo)準(zhǔn)值；W——因子n的權(quán)重值。1煤礦底板突水的模糊評(píng)價(jià)分類模型在模糊綜合評(píng)價(jià)中，口本質(zhì)上是因子“對(duì)評(píng)價(jià)煤礦的底板突水分析是多層次、多目標(biāo)、多因素事物的重要程度，為進(jìn)行模糊運(yùn)算，對(duì)各因子的權(quán)重值進(jìn)行歸一化運(yùn)算得出因子的權(quán)重a：控制的復(fù)雜模糊系統(tǒng)，對(duì)這類系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)具有模糊性。運(yùn)用最大隸屬度原則和加權(quán)平均原則相結(jié)合的方法對(duì)煤礦底板突水

5、情況進(jìn)行了模糊綜合評(píng)價(jià)。。0：—L一：—(2z)1．1建立評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集∑∑加在模糊綜合評(píng)價(jià)法中，因素是參與評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)上述n項(xiàng)因子指標(biāo)，分別計(jì)算出權(quán)重后，組成一指標(biāo)，而在對(duì)煤礦底板突水情況的定量綜合評(píng)價(jià)的個(gè)1×凡模糊權(quán)重集：A=(01，02，?，口一，an)，且∑口=1，n≥0收稿日期：2010—04—12；2010—08—22修訂作者簡介：張自政(1988一)，男，河南信陽人，就讀中國礦1．4確定單因素評(píng)價(jià)矩陣R進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)業(yè)大學(xué)采礦工程專業(yè)，專業(yè)方向?yàn)榈叵麻_采。關(guān)于隸屬度的確定，從一個(gè)“出發(fā)進(jìn)行評(píng)價(jià)，以．41．2010年

6、l2月礦業(yè)安全與環(huán)保第37卷第6期2，竺?，m)。u屬于第J類突水情況的隸屬函數(shù)為’2實(shí)?例?分?析。0，c≤l或c≥+12．1模型的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備●●●●●●從大量煤層的突水案例中選取20個(gè)典型底板突水資料作為原始標(biāo)準(zhǔn)樣本j，如表1所示，其中最㈩右側(cè)一列中“1”表示突水，“0”表示不突水。根據(jù)文+獻(xiàn)[4]的研究，筆者選取了水壓、隔水層厚度、突水系1，CiJ數(shù)、構(gòu)造發(fā)育4項(xiàng)主要影響因素組成評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集。而待預(yù)測的樣本如表2所示。式中r——因子Ⅱ?qū)︻愅凰闆r的隸屬度；Ci——因子u的實(shí)測數(shù)值；表1標(biāo)準(zhǔn)樣本s——因子“第J．類突水標(biāo)準(zhǔn)

7、。對(duì)第i個(gè)因子評(píng)價(jià)的結(jié)果組成單因素模糊評(píng)價(jià)集R=(rrI’，?，r)。根據(jù)以上計(jì)算過程可得到相應(yīng)于每個(gè)因子的單因素模糊評(píng)價(jià)集：RI=(rl1，rl2，?，rl)R2=(r21，r22，?，r2)R=(l，r砣，?，r)若共有，z項(xiàng)影響因素m類突水情況，將第i個(gè)單因素模糊評(píng)價(jià)集的隸屬度為行組成單因素評(píng)價(jià)矩陣，則可寫出n×m階的模糊矩陣足：R=(4)1．5綜合評(píng)價(jià)單因素模糊評(píng)價(jià)僅反映一個(gè)因子對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的影響，而未反映所有因子的綜合影響，也就不能得出綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果。模糊綜合評(píng)價(jià)考慮所有因子的影響，將模糊權(quán)向量A與單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣復(fù)序

8、號(hào)水壓／MPa隔水層厚度／m突水系數(shù)構(gòu)造發(fā)育合，得出每個(gè)被評(píng)價(jià)事物的模糊綜合評(píng)價(jià)向量：B=A×R=(al，a2，?，a)：(b，6。，?，b)(5)根據(jù)表1的原始標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，分別取突水案例與其中，6稱為評(píng)定指標(biāo)，是綜合考慮所有因子的影響不突水案例的各影響因素的平均