不确定信息条件下的矿井四量合理可采期确定方法技术

技术编号:20390118 阅读:24 留言:0更新日期:2019-02-20 02:57
本发明专利技术提供一种不确定信息条件下的矿井四量合理可采期确定方法,涉及矿山安全开采技术领域。该方法包括:确定“四量”合理可采期模型;度量不确定信息条件对“四量”合理可采期的影响;分析导致模型失效的不确定信息条件,并对模型的风险性进行定量计算;对模型进行可靠性分析。本发明专利技术提供的一种不确定信息条件下的矿井四量合理可采期确定方法,研究了“四量”合理可采期模型在多种不确定信息条件下的变化规律,完善了传统“四量”合理可采期计算模型和理论基础,并通过对模型在不确定信息条件下的风险性和可靠性进行分析,建立了相应的数学模型,为矿井安全生产计划的制定提供了指导意见,为工作面的正常生产接续提供了理论依据。

【技术实现步骤摘要】
不确定信息条件下的矿井四量合理可采期确定方法
本专利技术涉及矿山安全开采
,具体涉及一种不确定信息条件下的矿井四量合理可采期确定方法。
技术介绍
在煤炭生产过程中,保持采掘平衡是确保矿井正常、连续、稳定生产的前提条件,也是降低掘进工程维护成本的重要手段。随着我国煤炭行业的迅猛发展、煤炭生产科技技术进步以及开采条件复杂程度等的不断变化,国家制定的为保证矿井顺利接替的《“三量”规定》已逐渐出现采掘失调、不能适应现阶段矿井接替的需要。“四量”即开拓煤量、准备煤量期、回采煤量,及“四量”合理可采期确定方法的提出在很大程度上改进了传统“三量”理论在瓦斯预抽方面的不足,使得在计算高瓦斯和瓦斯突出矿井的合理可采期时有了可参考的理论基础。现阶段,矿井的生产实践活动越来越受到多种不确定信息条件的影响,如:不可预见的复杂地质突变、突发灾害、外部经济与市场需求、合理配采、开拓开采方法等,这些无论是生产过程中可能遇到的内在因素还是周围环境所带来的外部因素,都是不能够预先确定的,但它们又对矿井“四量”合理可采期都产生着不可忽视的影响。然而,目前人们在矿井不确定信息条件下“四量”合理可采期变化规律的研究甚少,在“四量”可采期的风险性与可靠性方面也尚无可借鉴的成果。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题,本专利技术提供一种不确定信息条件下的矿井四量合理可采期确定方法,通过探究不确定信息条件下“四量”合理可采期的变化规律,对“四量”合理可采期模型进行风险性分析以及可靠性分析,从而得到“四量”合理可采期模型的风险函数,为工作面的正常生产接续提供指导作用。为了实现上述目的,一种不确定信息条件下的矿井四量合理可采期确定方法,包括以下步骤:步骤1:确定“四量”合理可采期模型;步骤2:确定不确定信息条件下“四量”合理可采期变化规律,并以掘进速度作为随机变量来度量不确定信息条件对“四量”合理可采期的影响;步骤3:通过主逻辑图分析导致“四量”合理可采期模型失效的不确定信息条件,并以故障树与事件树的概率计算为基础对模型的风险性进行定量计算;步骤4:对“四量”合理可采期模型进行可靠性分析。进一步地,所述步骤3中以故障树与事件树的概率计算为基础对模型的风险性进行定量计算的方法如下:(1)故障树的概率计算:令导致采掘失衡的n个因素为H1,H2,H3,...,Hn,且因素间有交集,则导致采掘失衡的总概率的计算公式如下:(2)事件树的概率计算:令“四量”合理可采期模型中事件树的m个事故序列组为ASG1,ASG2,...,ASGm,且第j个事故序列组中包含的l个环节事件为Tj1,Tj2,...,Tjl,则第j个事故序列组条件概率的计算公式如下:式中,P(ASGj|IE)为不确定事件IE发生时第j个连锁事故事件发生的概率,p(Tkl)为事故序列组中第l个环节事件发生的概率;(3)“四量”合理可采期模型的风险概率计算:根据导致采掘失衡的总概率和每个事故序列组的条件概率得到“四量”合理可采期模型的风险概率计算公式如下:P(A)=∑i∑jP(IEi)P(ASGj|IEi)P(A|ASGj);式中,P(A)为“四量”合理可采期模型失效概率,P(IEi)为发生第i个可能引发采掘失衡的不确定事件概率,P(ASGj|IEi)为不确定事件i发生时第j个连锁事故事件发生的概率,P(A|ASGj)为第j个连锁事故事件是否导致模型失效的概率。进一步地,所述步骤4中对“四量”合理可采期模型进行可靠性分析的方法如下:令连续型随机变量X服从参数为(α,λ)的伽马分布,记作X~Ga(α,λ),其中α>0且λ>0,则变量X的数学期望和方差分别为和故变量X的概率密度函数为:通过MATLAB计算得到伽马函数的累计分布函数为:其中,X为“四量”合理可采期中任一合理可采期,x为合理可采期函数下的变量值,igamma为倒伽马分布;则在给定可靠度的前提下,计算满足方程Fx(x)为给定可靠度下的x值,即为x值对应下的“四量”合理可采期模型可靠度。本专利技术的有益效果:本专利技术提出一种考虑不确定信息条件影响的矿井四量合理可采期确定方法,研究了“四量”合理可采期模型在多种不确定信息条件下的变化规律,完善了传统“四量”合理可采期计算模型和理论基础,并通过对模型在不确定信息条件下的风险性和可靠性进行分析,建立了相应的数学模型,为矿井安全生产计划的制定提供了指导意见,为工作面的正常生产接续提供了理论依据。附图说明图1为本专利技术实施例中考虑不确定信息条件影响的矿井四量合理可采期确定方法流程图;图2为本专利技术实施例中理论上的伽马分布示意图;图3为本专利技术实施例中实际结合矿井“四量”合理可采期应用的伽马分布示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优势更加清晰,下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。一种考虑不确定信息条件影响的矿井四量合理可采期确定方法,流程如图1所示,具体方法如下所述:步骤1:确定“四量”合理可采期模型;本实施例中,“四量”合理可采期模型如下:1)开拓煤量合理可采期模型如下:式中,Tk为开拓煤量合理可采期,Lk为掘进工程总长度,p为开拓过程的平均掘进队个数,Vk为开拓过程的平均掘进速度,Tk0为形成开拓煤量后到形成准备煤量前的平均准备接替时间,Tz2为石门揭煤平均预抽时间,Tz3为井筒揭煤平均预抽时间,Vd为掘进过程中受复杂地质构造影响到所降低的最大平均掘进速度,为减缓速度的影响系数,且为区间[0,1]内的常数;2)准备煤量合理可采期模型如下:式中,Tz为准备煤量合理可采期,Lz为准备工作所需的掘进总长度,q为准备过程的平均掘进队个数,Vz为准备过程的平均掘进速度,Tz0为形成准备煤量后到形成回采煤量前的平均准备接替时间,Tz1为准备巷道揭露煤层前的平均预抽时间;3)回采煤量合理可采期模型如下:Th=Lm/(VJ-φVd)+max{To,Tc};式中,Th为工作面回采煤量合理可采期,To为工作面平均设备安装调试时间,Tc为工作面平均瓦斯抽采达标时间,Lm为回采工作所需的掘进总长度,VJ为工作面平均掘进速度;4)瓦斯抽采达标煤量合理可采期模型如下:Tw=kTh;式中,Tw为瓦斯抽采达标煤量可采期,k为瓦斯预抽安全系数,且S1为回采煤量面积,S2为瓦斯预抽煤量面积。步骤2:确定不确定信息条件下“四量”合理可采期变化规律,并以掘进速度作为随机变量来度量不确定信息条件对“四量”合理可采期的影响;本实施例中,以不可预见的复杂地质构造为例,通过分析,这些构造可能导致原计划可采的煤量掘巷后发现构造太多无法回采,之前掘进的巷道也可能报废,造成无效巷道的增多,等价于巷道采掘速度的降低,而回采工作又取决于掘进工作能否顺利完成,因此可认为不可预见的地质构造是通过造成掘进速度降低引发的“四量”合理可采期增长。同理,对于其他的不确定信息条件,如:突发灾害、外部经济与市场需求、合理配采、开拓开采方法等都可直接或间接转化为掘进速度的降低引起“四量”合理可采期的增长。步骤3:通过主逻辑图分析导致“四量”合理可采期模型失效的不确定信息条件,并以故障树与事件树的概率计算为基础对模型的风险性进行定量计算;所述以故障树与事件树的概率计算为基础对模型的风险性进行定量计算的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不确定信息条件下的矿井四量合理可采期确定方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:确定“四量”合理可采期模型;步骤2:确定不确定信息条件下“四量”合理可采期变化规律,并以掘进速度作为随机变量来度量不确定信息条件对“四量”合理可采期的影响;步骤3:通过主逻辑图分析导致“四量”合理可采期模型失效的不确定信息条件,并以故障树与事件树的概率计算为基础对模型的风险性进行定量计算;步骤4:对“四量”合理可采期模型进行可靠性分析。

【技术特征摘要】
1.一种不确定信息条件下的矿井四量合理可采期确定方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:确定“四量”合理可采期模型;步骤2:确定不确定信息条件下“四量”合理可采期变化规律,并以掘进速度作为随机变量来度量不确定信息条件对“四量”合理可采期的影响;步骤3:通过主逻辑图分析导致“四量”合理可采期模型失效的不确定信息条件,并以故障树与事件树的概率计算为基础对模型的风险性进行定量计算;步骤4:对“四量”合理可采期模型进行可靠性分析。2.根据权利要求1所述的不确定信息条件下的矿井四量合理可采期确定方法,其特征在于,所述步骤3中以故障树与事件树的概率计算为基础对模型的风险性进行定量计算的方法如下:(1)故障树的概率计算:令导致采掘失衡的n个因素为H1,H2,H3,...,Hn,且因素间有交集,则导致采掘失衡的总概率的计算公式如下:(2)事件树的概率计算:令“四量”合理可采期模型中事件树的m个事故序列组为ASG1,ASG2,...,ASGm,且第j个事故序列组中包含的l个环节事件为Tj1,Tj2,...,Tjl,则第j个事故序列组条件概率的计算公式如下:式中,P(ASGj|IE)为不确定事件IE发生时第j个连锁事故事件发生的概率,p(Tkl)为事故...

【专利技术属性】
技术研发人员:张国祥曹海亮孟晓刚边树鹏邓存宝郝朝瑜陈曦王雪峰郭建威师超
申请(专利权)人:山西焦煤集团有限责任公司辽宁工程技术大学
类型:发明
国别省市:山西,14

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