一种基于组合赋权的Topsis注浆技术适用性综合评价方法

本发明涉及矿区注浆，更具体涉及一种基于组合赋权的topsis注浆技术适用性综合评价方法。

背景技术：

1、煤矿水害一旦发生，不仅会对矿井经济造成重大损失，对作业人员的人身安全也会产生重大威胁。因此，进行煤矿水害防治工作是刻不容缓的。注浆改造含水层是矿井水害防治领域常用的技术手段之一，而注浆技术适用性评价更是注浆工程中不可或缺的重要环节。在工程实际中，由于注浆工程技术的好坏受到许多主客观因素的影响，因此往往很难进行定量判断。

2、随着注浆技术在煤矿中应用得越来越广泛，对于注浆技术适用性的评价也逐渐成为众多工程技术人员以及学者关注的重点。在工程实际中常用的注浆技术适用性评价方法主要包括分析法、开挖取样法、变位推测法、物探法、检查孔法、开挖取样法等。但这些对注浆技术适用性评价的研究方法往往为单因素评价，只是对注浆技术适用性做出初步的定性分析，经验性强，难以获取准确的综合评价结果。

3、有鉴于此，有必要对现有技术中的评价方法予以改进，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于公开一种基于组合赋权的topsis注浆技术适用性综合评价方法，以解决上述技术问题，实现了对注浆技术适用性多层次、多指标的综合评价，克服了单因素评价的缺陷，使评价模型更加客观合理，为注浆技术适用性评价提供了一种新方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于组合赋权的topsis注浆技术适用性综合评价方法，包括以下步骤：

3、s1，确定矿区内注浆技术的影响因素，并建立地层注浆技术评价体系；

4、s2，结合现有文献中的煤矿注浆参数与注浆效果，利用层次分析法确定各影响因素的主观权重；

5、s3，收集至少一个矿区注浆工程数据，建立注浆评价数据库，并对建立的数据库进行无量纲化；

6、s4，基于无量纲化后的数据库，采用critic算法计算各影响因素的客观权重，结合层次分析法以及critic算法，计算出各影响因素的主客观组合权重；

7、s5，将矿区内某采区的历史注浆工程数据无量纲化后添加到所述s3步骤处理后的数据库中，对更新的数据库进行0-1标准化处理，采用topsis算法计算采区历史注浆工程数据与最优注浆基准面的贴合度；

8、s6，平均化处理矿区内各采区历史注浆工程数据贴合度，综合评价采区注浆技术适用性效果。

9、作为本发明的进一步改进，所述s1步骤中的地层注浆技术评价体系包括如下层次：钻探质量、注浆参数、注浆量分布情况以及注浆后检验；

10、所述钻探质量包括以下影响因素：钻孔质量、固井质量、平面轨迹偏差；

11、所述注浆参数包括以下影响因素：注浆压力、注浆时间、注浆速率、扩散半径；

12、所述注浆量分布情况包括以下影响因素：注浆总量、注浆量与地层匹配性、浆液充填率、注浆分布特征；

13、所述注浆后检验包括以下影响因素：钻孔注浆段穿插施工漏点、注浆结束吸水率以及注浆结束稳定时间。

14、作为本发明的进一步改进，所述s2步骤中层次分析法具体如下：

15、构建评价体系中各层次的判断矩阵，计算每个层次中各指标的权重值和检验各个判断矩阵的一致性，最终计算层次分析法下各影响因素指标的最终权重；

16、判断矩阵a＝(aij)n×n，其中，n为判断矩阵a的阶数，aij为任意两个指标之间关于上层指标的影响比值；

17、各指标的权重值计算采用方根法，计算过程为：

18、计算判断矩阵各行元素乘积的n次方根：

19、

20、其中，mi为第i行元素乘积的n次方根；

21、对向量m归一化：

22、

23、其中，wi为mi的归一化值；

24、计算判断矩阵的最大特征值：

25、

26、其中，λmax为最大特征值；

27、对判断矩阵进行一致性检验，计算过程为：

28、

29、其中，ci为一致性指标；

30、查表得到平均随机一致性指标ri，利用ci与ri计算得出一致性比例cr；

31、

32、当cr<0.1时，认为判断矩阵a具有判断一致性；

33、若不是则需对判断矩阵进行重新调整；

34、在层次分析方法下各个影响因素指标的最终权重计算过程为影响因素层各个指标所得权重值与对应过渡层指标所得权重值相乘得到最终权重值，记为

35、作为本发明的进一步改进，所述s3步骤中，无量纲化的计算过程为：

36、若所用指标的值越大越好，即为正向指标：

37、

38、若所用指标的值越小越好，即为逆向指标：

39、

40、无量纲化后的影响因素指标矩阵为：

41、y＝(x′ij)n×m

42、其中，x′ij为无量纲化后的指标值，xj为第i行第j列指标值，xmin为第j列指标最小值，xmax为第j列指标最大值，n为评价对象个数，m为影响因素指标个数。

43、作为本发明的进一步改进，所述s4步骤中，critic方法的计算过程为：

44、计算指标标准差：

45、

46、

47、其中，为第j个影响因素指标的平均值，sj为第j个影响因素指标的标准差；

48、计算指标冲突性：

49、

50、其中，rj为指标冲突性，rij为影响因素指标i和j之间的相关系数；

51、计算指标信息量：

52、

53、其中，cj为指标信息量，cj越大，第j个影响因素指标在整个影响因素指标体系中的作用越大；

54、计算指标客观权重：

55、

56、wj表示各个指标的客观权重；

57、影响因素层各个影响因素指标的主客观组合权重计算过程为：

58、

59、ωj为第j个影响因素指标的组合权重水平，为层次分析法所确定的第j个影响因素指标的主观权重值；为critic法所确定的第j个影响因素指标的客观权重值。

60、作为本发明的进一步改进，所述步骤5中，标准化后的影响因素指标矩阵为z＝(x″ij)n×m，计算过程为：

61、

62、最优值集合以及最劣值集合计算过程为：

63、

64、

65、z+为最优值集合，z-为最劣值集合；

66、各历史注浆工程数据分别与正理想解与负理想解之间的距离的计算过程为：

67、

68、

69、为到正理想解的距离，为到负理想解的距离，ωj为第j个影响因素指标的组合权重水平；

70、各历史注浆工程数据分别与最优解接近程度的计算过程为：

71、

72、其中，si为各方案与正理想解的接近程度，范围为[0,1]，si越接近1，表示该方案越接近最优水平；

73、反之，越接近0，表示该方案越接近最劣水平。

74、作为本发明的进一步改进，所述步骤6中，平均化处理研究区各历史注浆工程数据贴合度的计算过程为：

75、

76、其中，为平均贴合度；

77、当为1～0.8，评价为优秀，当为0.8～0.5，评价为良好，当为0.5～0.2，评价为合格，当为0.2～0，评价为不合格。

78、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于组合赋权，减少了人为主观因素对于影响因素指标权重的影响，并通过topsis算法实现了对注浆技术适用性多层次、多指标的综合评价，克服了单因素评价的缺陷，使评价模型更加客观合适；同时使用层次分析法与critic法，从主客观层面进行综合赋权，既保留了专家的专业指导意见，又反映了影响因素指标的客观重要性，减少了人为主观因素对于影响因素指标权重的影响；通过对各影响因素指标数据进行无量纲化，可以让各指标数据消除量纲，让不同量纲的指标也可以进行比较，并使数据表示更加简单直观；通过topsis法对历史注浆工程数据进行技术适用性评价，以此形成了一套完整的注浆技术适用性综合评价体系与方法，实现了对注浆技术适用性多层次、多指标的综合评价，克服了单因素评价的缺陷，使评价模型更加客观合理，为注浆技术适用性评价提供了一种新方法；通过对最终各方案的贴合度进行等级范围划分，可以更加直观反映出各方案注浆技术适用性的优劣程度，并以此作为参考。