煤层底板突水危险性评价计算方法与流程

本发明涉及一种煤层突水评价方法，尤其涉及一种煤层底板突水危险性评价计算方法。

背景技术：

煤炭是我国重要的基础能源，我国煤炭资源十分丰富，其用途非常广泛，对我国的国民经济发展具有重要意义。煤炭在一次能源生产和消费中一家独大的格局仍未被撼动。在煤炭消费上，电力、钢铁、建材和化工行业耗煤占到煤炭消费量的80％以上。

然而，随着煤炭产量的不断提高，越来越多的安全问题也纷至沓来。可见，进行煤层底板突水危险性评价方法研究对于解放我国受水威胁的煤炭资源，保护人员生命安全具有十分重要的意义。

多年来，诸多学者对煤层底板突水危险性评价进行了大量研究。在我国，突水系数法自上世界60年一直沿用至今，但该方法仅考虑了水压及隔水层厚度，而忽略了其它影响因素的作用。近一二十年来，学者们将模糊数学、层次分析法、神经网络、地理信息系统技术、支持向量机等方法引入煤层底板突水预测及危险性评价上，取得了很多成果。然而，这些方法虽然考虑了各因素在底板突水中的影响方式与特征，但在对底板突水影响程度上具有一定的主观性和随意性，其计算分析仍然不够客观，且没有考虑到各影响因素对于评价体系的作用与影响。

影响煤层底板突水的因素很多，但这些因素在突水过程中所起的作用是不同的，有的影响能力可能很强，有的则可能很微弱。如果不加区别地把所有因素全部用来建立评价体系，不仅会增加计算量及计算难度，还可能因影响因素间的相关性导致计算精度的降低。另一方面，评价体系中引入一些影响能力不强的因素时，会对评价效果产生干扰，致使建立的评价模型不稳健。因此，如何选择影响因素成为一个尤为重要的问题。同时，底板突水又是一个非线性问题，因而需要运用非线性方法来解决。因此急需一种更加科学的煤层底板突水危险性评价方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足之处，提供了一种更加稳健，更加科学、实用的煤层底板突水危险性评价方法。

本发明采用的技术方案为：一种煤层底板突水危险性评价方法，评价步骤如下：

i、确定评判因素集：

根据各个矿区多年开采经验，选取煤层底板突水的影响因素，通过对突水样本数据的采集与分析，建立影响因素集合即评判因素集；

ii、确定综合评判的评语集：

评语集是对各种指标做出可能结果的集合。

iii、确定因素权向量：

评价中，权重乃是表征因素相对重要性大小的量度值，通过考察各评价对该指标在系统中包含的信息量越小。对象指标值与参考值的差异，以量化后的指标，以其它指标的指标值为参考序差异为基数，最后得出评价结果并根据列，以指标的指标值为比较序列，求得结果评价对象进行排名。

ⅳ、进行单因素模糊评价计算构造评判矩阵：

首先对因素集中的单因素做单因素评判，从因素对决策等级即评语集的隶属度，这样就得出第每个因素的单因素评判集，然后构造一个总的评价矩阵。隶属度的求解通过构造隶属函数，构造的隶属函数的方法可以是统计类比法、待定系数法、多元隶属函数法等。

ⅴ、进行模糊合成和作出决策：

引入评语集上的一个模糊子集，称决策集。令其等于权重向量*评判矩阵(*为算子符号)，此即为模糊综合决策模型，获得评价结果。

本发明的技术效果是：对影响煤层底板突水因素的影响能力进行了客观的分析，有效地筛选出影响显著的影响因素，降低了影响能力不强的因素对评价结果的干扰。根据筛选出的因素，将再模糊理论与将传统的灰关联理论与范数概念相结合，在已有突水样本数据的基础上，建立非线性判别分析模型。由于该模型是在统计大量影响因素数据的基础上进行的评价计算，因而较以往模型更加稳健，更加科学、实用。

附图说明

图1为本发明的评价步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

1.确定评判因素集：

因素集是以影响评价对象的各种因素为元素所组成的一个集合，设为u＝{u1，u2，…，un}。u为刻画评价对象的n种因素即评价指标。

根据各个矿区多年开采经验，选取煤层底板突水的影响因素，通过对突水样本数据的采集与分析，建立影响因素集合即评判因素集；

2.确定综合评判的评语集：

评语集是对各种指标做出可能结果的集合，设为v＝{v1，v2，v3…，vn}。v为刻画每一因素所处的状态的n种决断即评价等级，n为评语个数，一般划分为3～5个等级。

3.确定因素权向量

评价中，权重乃是表征因素相对重要性大小的量度值，通过考察各评价对该指标在系统中包含的信息量越小。对象指标值与参考值的差异，以量化后的指标，以其它指标的指标值为参考序差异为基数，最后得出评价结果并根据列，以指标的指标值为比较序列，求得结果评价对象进行排名。

首先对指标数据进行规范化设m为评价对象数，n为指标个数，yij为第i个评价对象的第j个指标值，并记zij为规范化后的指标值。

然后确定确定参考序列x0h，计算各评价对象与参考序列的差值绝对值。

δih＝|zih-x0h|

δih为差值绝对值，|zih|为规范化后原序列，|x0h|为参考序列。

最后计算指标权重w

wj为第j项的权重，εj为第j项的差值。

4.进行单因素模糊评价计算构造评判矩阵

首先对因素集中的单因素做单因素评判，从因素对决策等级即评语集的隶属度，这样就得出第每个因素的单因素评判集，然后构造一个总的评价矩阵。隶属度的求解通过构造隶属函数，构造的隶属函数的方法可以是统计类比法、待定系数法、多元隶属函数法等。

首先对因素集中的单因素ui(i＝1，2，3，…，n)做单因素评判，从因素ui对决策等级vj的隶属度为rij，这样就得出第i个因素ui的单因素评判集：ri＝(ri1，ri2，…，rin)。这样n个因素的评价集合就构造出一个总的评价矩阵r。即每一个被评价对象确定了从u到v得模糊关系矩阵r。

5.进行模糊合成和作出决策

引入v上的一个模糊子集b，称决策集，即b＝(b1，b2，b3，…，bn)。令b＝a*r(*为算子符号)，此即为模糊综合决策模型。为了使决策结果清晰，采用信息集中原则，先将可行性程度划分区间并取单区间中间值作为集合ci＝(c1，c2，c3，…，cn)，按信息集中公式：

其中bi为决策集中元素，ci为划分区间集合元素。

根据最后得分s，对照划分区间就可以计算出煤层底板突水危险性程度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。