一种层次分析结构模型的工作面开采安全性评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于层次分析结构模型的工作面开采安全性评价方法，包括：归纳影响矿井回采工作面安全开采的主要因素，建立层次结构模型；依托层次结构模型，分别建立因素集与权重集；根据开采经验结合生产实践，建立评价等级集；确定各影响因素评价指标隶属度及模糊关系矩阵；依据层次分析结果，结合评价等级集，综合评价工作面开采安全性。本发明专利技术基于层次分析理论，结合开采经验与生产实践，定性与定量相结合的评价工作面开采安全性，评价结果合理可靠，具有一定的新颖性，且本发明专利技术操作简单，易于实际应用，为工作面开采安全性评价提供了一种新的方法和思路。

A level analysis structure model for safety evaluation of working face mining

The invention discloses a safety evaluation of mining face structure model based on the method, including: summing up the main factors affecting the safety of coal mine working face mining, the establishment of hierarchical structure model; based on the hierarchical structure model, establish factor set and weight set; according to the mining experience combining with production practice, the establishment of the evaluation grade set; to determine the influence factors of evaluation index membership and fuzzy relation matrix; on the basis of the evaluation results, combined with the evaluation grade set, the comprehensive safety evaluation of mining working face. The invention is based on the theory of AHP, combined with the experience and practice of mining, mining safety evaluation work is the combination of qualitative and quantitative, the evaluation result is reasonable and reliable, has a certain novelty, and the invention has the advantages of simple operation, easy to practical application, provides a new method and idea of safety evaluation for working face mining.

【技术实现步骤摘要】
一种层次分析结构模型的工作面开采安全性评价方法
本专利技术涉及煤矿开采工作面安全性
，具体涉及一种层次分析结构模型的工作面开采安全性评价方法。
技术介绍
煤矿安全评价以安全系统工程理论和方法为基础，合理选择评价方法，对煤矿存在和潜在的危险、有害因素进行识别和分析，把生产过程中的不安全因素和作业场所的隐患消灭在萌芽阶段。由于评价矿井安全生产的指标较多，而且评价标准与评价等级之间的关系是非线性的，因此，安全评价模型到底符合什么函数关系，至今研究的不尽人意。目前，针对矿井掘进工作面的安全评价模型有的比较简单，随意性较大，难以客观评价系统安全状况，有的评价方法比较复杂，不适合一般评价工作的开展。鉴于此，本专利技术针对这一问题提供一种操作简单，且可以定性与定量评价工作面开采安全性的方法。
技术实现思路
1.本专利技术的目的鉴于此，本专利技术针对煤矿开采工作面安全性评价方法的不足，提供一种定性与定量评价工作面开采安全性的方法。2.本专利技术的技术方案为实现上述目的，本专利技术一种基于层次分析结构模型的工作面开采安全性评价方法，该方法包括：步骤A，归纳影响矿井回采工作面安全开采的主要因素，建立层次结构模型；步骤B，依托层次结构模型，分别建立因素集与权重集；步骤C，根据开采经验结合生产实践，建立评价等级集；步骤D，确定各影响因素评价指标隶属度及模糊关系矩阵；步骤E，依据层次分析结果，结合评价等级集，综合评价工作面开采安全性。本专利技术基于层次分析理论，结合开采经验与生产实践，定性与定量相结合的评价工作面开采安全性，评价结果合理可靠，具有一定的新颖性，且本专利技术操作简单，易于实际应用，为工作面开采安全性评价提供了一种新的方法和思路。附图说明此处用来说明的附图是为了对本专利技术的进一步解释和说明，为本申请的一部分，但并不能限定本专利技术。图1为本专利技术基于层次分析结构模型的工作面开采安全性评价方法流程图。图2为本专利技术实例工作面开采安全性层次分析结构图。具体实施方案下面结合附图及本专利技术所应用的实例，对本专利技术进行进一步说明。图1为本专利技术基于层次分析结构模型的工作面开采安全性评价方法流程图。如图1所示，该方法包括：步骤A，归纳影响矿井回采工作面安全开采的主要因素，建立层次结构模型；步骤B，依托层次结构模型，分别建立因素集与权重集；步骤C，根据开采经验结合生产实践，建立评价等级集；步骤D，确定各影响因素评价指标隶属度及模糊关系矩阵；步骤E，依据层次分析结果，结合评价等级集，综合评价工作面开采安全性。以下结合具体实例，对上述每一步骤进行解释说明。步骤A，归纳影响矿井回采工作面安全开采的主要因素，建立层次结构模型。在本专利技术实例中，结合某矿生产实践，影响矿井回采工作面安全开采主要因素归纳为4个方面：覆岩结构；水文地质条件；矿山压力；地质构造。同时，这4个主要因素又分别受3～4个下一层次因素的影响，见图2。图2工作面安全评价层次分析结构在图2中，最高层(目标层)为工作面压架突水安全性评价(A)；中间层(B)是3个因素，即覆岩结构(B1)、水文地质条件(B2)、矿压显现规律(B3)；最底层(C)是10个因素，即顶板砂岩厚度(C1)、顶板岩性砂岩比(C2)、岩浆岩侵入情况(C3)、顶板砂岩富水性(C4)、褶皱控水规律(C5)、水源补给(C6)、砂岩裂隙发育情况(C7)、顶板压力值(C8)、来压步距(C9)、压力变化强度和范围(C10)。步骤B，依托层次结构模型，分别建立因素集与权重集。本专利技术实例中，鉴于步骤A中分析，评价因素集U＝{U1、U2、U3}＝{覆岩结构，水文地质条件，矿压显现规律}。由于影响工作面安全性因素较复杂，层次多，故采用层次分析确定权值。首先建立层次结构分析模型，然后采用征集专家对影响工作面开采安全性的各因素评价打分，并进行因素间总分比较，建立判断矩阵。由此计算各个不同因素的权值，结果为：B层次对A层次的权重矩阵为A，C层次对B层次的权重矩阵分别为a1、a2、a3。其数值为：A＝[b1，b2，b3]＝[0.44，0.20，0.36]a1＝[c1，c2，c3]＝[0.28，0.41，0.31]a2＝[c4，c5，c6，c7]＝[0.38，0.29，0.14，0.19]a3＝[c8，c9，c10]＝[0.33，0.26，0.41]上述计算出的层次单排序和总排序的一致性指标和随权一致性比率均小于0.1，所以，判断矩阵和确定的权值具有一致性。步骤C，根据开采经验结合生产实践，建立评价等级集。根据我国煤矿开采经验，结合钱营孜矿生产实践，将矿井回采工作面开采等级分为4级，即V＝{V1，V2，V3，V4}＝{安全性好，安全性较好，安全性差，安全性极差}。其中元素Vj(j＝1，2，…m)是若干可能做出的评判结果。评价的目的就在于，通过对评判对象综合考虑所影响因素，能够从评价集V中获得一个最佳的评价结果。步骤D，确定各影响因素评价指标隶属度及模糊关系矩阵。本专利技术实例中，对于只能定性描述的评价因素指标，采用多相模糊统计方法来构造隶属函数，对于可以定量描述的评价因素指标，则采用待定系数构造隶属函数。根据WⅢ5110工作面各评价因素指标的具体取值，分别代入各自的隶属函数，计算出各评价因素指标的隶属度值，见表1。表1某矿WⅢ5110工作面个评价因素隶属度计算结果根据上述求出的各个评价因素指标隶属度值，确定构造因素C1～C3对指标B1的评价矩阵R1，因素C4～C6对指标B2的评价矩阵R2，因素C7～C10对指标B3的评价矩阵R3，即：结合上述，建立各评价因素的权重集，用C层次中的因素C1～C10对B层次中的指标B1，B2，B3，进行综合评价，评价矩阵如下：B层次指标对目标层次指标A的评价矩阵为:步骤E，依据层次分析结果，结合评价等级集，综合评价工作面开采安全性。在本专利技术实例中，把上述A层次的权重矩阵A及评价矩阵R代入综合评判式B＝A·R进行计算，便得到某矿WⅢ5110工作面安全性评价结果：由综合评判结果B可知，考虑最大原则，B中最大值为0.5199，该值在评判结果中的位置对应评价等级集中的“安全性差”，即WⅢ5110工作面的压架突水的安全性差。本专利技术基于层次分析理论，结合开采经验与生产实践，定性与定量相结合的评价工作面开采安全性，评价结果合理可靠，具有一定的新颖性，且本专利技术操作简单，易于实际应用，为工作面开采安全性评价提供了一种新的方法和思路。以上所述具体实例，对本专利技术的目的，过程和有益效果进行详细说明，并不用于限定本专利技术的限定范围，凡在本专利技术的精神原则之内，所做的任何修改、等同替换等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于层次分析结构模型的工作面开采安全性评价方法，其特征在于，该方法包括：步骤A，归纳影响矿井回采工作面安全开采的主要因素，建立层次结构模型；步骤B，依托层次结构模型，分别建立因素集与权重集；步骤C，根据开采经验结合生产实践，建立评价等级集；步骤D，确定各影响因素评价指标隶属度及模糊关系矩阵；步骤E，依据层次分析结果，结合评价等级集，综合评价工作面开采安全性。

【技术特征摘要】
1.一种基于层次分析结构模型的工作面开采安全性评价方法，其特征在于，该方法包括：步骤A，归纳影响矿井回采工作面安全开采的主要因素，建立层次结构模型；步骤B，依托层次结构模型，分别建立因素集与权重集；步骤C，根据开采经验结合生产实践，建立评价等级集；步骤D，确定各影响因素评价指标隶属度及模糊关系矩阵；步骤E，依据层次分析结果，结合评价等级集，综合评价工作面开采安全性。2.如权利要求1所述的一种基于层次分析结构模型的工作面开采安全性评价方法，其特征在于，步骤A中，归纳影响矿井回采工作面安全开采的主要因素，建立层次结构模型。影响矿井回采工作面安全开采主要因素归纳为4个方面：覆岩结构；水文地质条件；矿山压力；地质构造。同时，这4个主要因素又分别受3～4个下一层次因素的影响。最高层(目标层)为工作面压架突水安全性评价(A)；中间层(B)是3个因素，即覆岩结构(B1)、水文地质条件(B2)、矿压显现规律(B3)；最底层(C)是10个因素，即顶板砂岩厚度(C1)、顶板岩性砂岩比(C2)、岩浆岩侵入情况(C3)、顶板砂岩富水性(C4)、褶皱控水规律(C5)、水源补给(C6)、砂岩裂隙发育情况(C7)、顶板压力值(C8)、来压步距(C9)、压力变化强度和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏飞，陈秀艳，刘启蒙，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34