一种薄煤层长壁综采工作面采煤方法优选的方法与流程

本发明涉及一种确定薄煤层采煤方法的方法，具体是一种薄煤层长壁采煤方法优选的的方法。

技术背景

开采方法的选择是采矿工程师最重要的决策之一，合理的开采方法对于薄煤层长壁综采工作面开采设计及产能规划至关重要，对于降低吨煤成本、优化劳动组织也有深远的影响。

根据目前的薄煤层开采现状，薄煤层长壁开采方法包括2种：薄煤层滚筒采煤机综采机组采煤方法与薄煤层刨煤机综采机组采煤方法。从应用效果来看，滚筒采煤机综采机组对地质条件适应能力强，适应于硬煤以及煤层厚度变化较大的薄煤层开采，刨煤机综采机组自动化程度高，适于开采厚度稳定且地质条件变化不大的煤层，两者各有利弊。

在薄煤层开采设计过程中，首先根据薄煤层赋存特征、工作面围岩特征、地质构造、水文、瓦斯等开采技术条件进行薄煤层开采方法的初选，结果显示同时具备滚筒采煤机开采方法、刨煤机开采方法应用条件的薄煤层广泛分布于各大矿区。

传统的薄煤层开采设计过程中，首先未根据薄煤层赋存特征、工作面围岩特征、地质构造、水文、瓦斯等开采技术条件进行薄煤层开采方法的初选，由于没有一种有效地手段事先确定开采方法，导致决策受到影响，开采成本很高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种薄煤层长壁综采工作面采煤方法优选的方法，利用一种薄煤层长壁综采工作面采煤方法优选的方法解决传统的薄煤层开采设计过程中，首先未根据薄煤层赋存特征、工作面围岩特征、地质构造、水文、瓦斯等开采技术条件进行薄煤层开采方法的初选，由于没有一种有效地手段事先确定开采方法，导致决策受到影响，开采成本很高的问题。

本发明采取的技术方案为：一种薄煤层长壁综采工作面采煤方法优选的方法，其具体步骤为：

a、根据系统工程与采矿工程的理论，先确立薄煤层长壁综采工作面开采方法选择的决策指标体系，包括融合经济因素、技术因素及人机环境因素3个准则，其中经济因素包括设备投资、工资、能耗及材料4个指标，技术因素包括生产效率、适应性及自动化程度3个指标，人机环境因素包括管理难度、安全程度及健康程度3个指标；方案层包括薄煤层滚筒采煤机开采方法与刨煤机开采方法2个方案；

b、进行指标层权重向量分布的蒙特卡罗模拟仿真试验；

c、确定开采方法权重向量。

所述的指标层权重向量分布的蒙特卡罗模拟仿真试验包括以下步骤：

第一步、建立三维决策判断矩阵，为在传统层次分析法判断矩阵的基础上新增加一维形成的判断矩阵，第三维代表了决策者的数量，以此来表达各层次决策者的意愿；

第二步、确立判断矩阵各数组的累积分布函数；

第三步、根据累积分布函数利用水晶球软件进行指标层权重向量的仿真计算；

第四步、利用层次分析法的原理得出各指标权重的分布特征；

第五步、以指标层权重的数学期望为原则确定指标层的权重。

所述的开采方法权重向量，包括以下几个步骤：

第一步、对于定性指标，利用蒙特卡罗层次分析法确定方案层的重要性程度；

第二步、对于效益型指标，指标值越大的方案表征该方案越优，方案层的重要性程度可以根据指标属性值进行直接判断；

第三步、对于成本型指标，指标值越小的方案表征该方案越优，方案层的重要性程度可以根据指标属性值的倒数进行判断；

第四步、利用指标值构造的正互反矩阵，按照层次分析法解决问题的步骤进行开采方案层的权重向量分布的求解；

第五步、以开采方法权重的数学期望作为开采方法优选的原则，进行单准则与综合准则条件下的开采方法集合排序，开采方法得分高者为优选的开采方法；

第六步、开采方法得分差值分布的概率作为开采方法优选的可信度。

利用本发明的技术方案，根据系统工程与采矿工程的理论，先确立薄煤层长壁综采工作面开采方法选择的决策指标体系，包括融合经济因素、技术因素及人机环境因素3个准则，其中经济因素包括设备投资、工资、能耗及材料4个指标，技术因素包括生产效率、适应性及自动化程度3个指标，人机环境因素包括管理难度、安全程度及健康程度3个指标；方案层包括薄煤层滚筒采煤机开采方法与刨煤机开采方法2个方案，进行指标层权重向量分布的蒙特卡罗模拟仿真试验；最后确定开采方法权重向量，然后根据方法权重向量进而得到开采的决策。

有益效果，由于采用了上述方案，将蒙特卡罗模拟注入到层次分析法解决薄煤层长壁开采方法优选的多目标多属性决策问题，能够全面反映不同层次决策者的意愿，削弱了传统层次分析法在确定薄煤层开采方法优选决策指标权重的片面性；将成本型与效益型指标统一转化为效益型指标进行处理，避免了人为因素的干预，改善了传统层次分析法确定方案权重的客观程度；确定了开采方法优选结果的可信度。

利用一种薄煤层长壁综采工作面采煤方法优选的方法可以解决传统的薄煤层开采设计过程中，首先未根据薄煤层赋存特征、工作面围岩特征、地质构造、水文、瓦斯等开采技术条件进行薄煤层开采方法的初选，由于没有一种有效地手段事先确定开采方法，导致决策受到影响，开采成本很高的问题。

附图说明

图1为薄煤层长壁开采方法优选的多属性多目标决策模型；

图2为指标层权重向量分布的三维判断矩阵；

图中：为与比较的结果，，为第i个评价指标，k为决策者的数量，rk为第k位决策者按照自己的意愿给出的二维判断矩阵。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍。

如图1~2所示，a、根据系统工程与采矿工程的理论，确立了薄煤层长壁综采工作面开采方法选择的决策指标体系，融合了经济因素、技术因素及人机环境因素3个准则，其中经济因素包括设备投资、工资、能耗及材料4个指标，技术因素包括生产效率、适应性及自动化程度3个指标，人机环境因素包括管理难度、安全程度及健康程度3个指标；方案层包括薄煤层滚筒采煤机开采方法与刨煤机开采方法2个方案；

b、指标层权重向量分布的蒙特卡罗模拟仿真试验，具体步骤如下：建立三维决策判断矩阵，在传统层次分析法判断矩阵的基础上新增加一维，第三维代表了决策者的数量，以此来表达各层次决策者的意愿；

确立判断矩阵各数组的累积分布函数；

设r为服从(0,1)均匀分布的随机数，定义为输入变量，将权重向量w、判断矩阵一致性指标cr为输出变量，

利用crystalball软件结合层次分析法的原理进行仿真模拟，迭代次数为3000次，得到各指标权重的概率分布及频率特征；

以指标层权重的数学期望为原则确定指标层的权重；

c、开采方法权重向量的确定，具体步骤如下：

对于定性指标，利用蒙特卡罗层次分析法确定方案层的重要性程度；

对于效益型指标，指标值越大的方案表征该方案越优，方案层的重要性程度可以根据指标属性值进行直接判断，为：

对于成本型指标，指标值越小的方案表征该方案越优，方案层的重要性程度可以根据指标属性值的倒数进行判断，为：

利用指标值构造的正互反矩阵，按照层次分析法解决问题的步骤进行开采方案层的权重向量分布的求解；

以开采方法权重的数学期望作为开采方法优选的原则，进行单准则与综合准则条件下的开采方法集合排序，开采方法得分高者为优选的开采方法；

开采方法得分差值分布的概率作为开采方法优选的可信度。

其蒙特卡罗模拟仿真试验为：

设离散型随机变量x取值为（k=0,1,…）的概率为，根据概率分布特征，对离散型随机变量进行抽样，抽样方法及流程为：

（1）抽取随机数r，r服从(0,1)区间均匀分布；

（2）寻求正整数n，满足；

（3）离散型随机变量x的抽样值为：。

由于采用了上述方案，将蒙特卡罗模拟注入到层次分析法解决薄煤层长壁开采方法优选的多目标多属性决策问题，能够全面反映不同层次决策者的意愿，削弱了传统层次分析法在确定薄煤层开采方法优选决策指标权重的片面性；将成本型与效益型指标统一转化为效益型指标进行处理，避免了人为因素的干预，改善了传统层次分析法确定方案权重的客观程度；确定了开采方法优选结果的可信度。