基于倾向度和未确知测度的岩爆预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于倾向度和未确知测度的岩爆预测方法，根据岩爆预测理论和特点，及其与岩性、地应力、岩体储能之间的关系，建立了以围岩切向应力系数σ

【技术实现步骤摘要】
基于倾向度和未确知测度的岩爆预测方法


[0001]本专利技术属于地下矿山岩爆灾害预测
，具体涉及一种基于倾向度和未确知测度的岩爆预测方法。

技术介绍

[0002]目前对岩爆发生机制的研究主要由理论分析与现场探测结合的方法。其理论研究主要有强度理论、刚度理论、能量理论、失稳理论、突变理论以及断裂损伤理论等，并确定了相应的岩爆判据与岩爆分级标准，最常见岩爆判据主要有应力判据、能量判据、临界深度判据等。但由于岩爆发生具有突发性、不确定性等特点，学者们大多应用数学方法与实际工程相结合的方法进行岩爆灾害预测研究，如模糊数学综合评价法、粒子群算法、神经网络算法、支持向量机法、AHP-TOPSIS评判法等。这些数学方法在指标评价分析中发挥了积极的作用，其中有些方法在指标权重确定问题中存在一定的不足，如层次分析法主观性较强；模糊数学综合评判法过度强调极值作用，易忽略有效信息；熵权法依赖于指标变异程度，数据较少的情况下偏差较大；神经网络受样本的容量影响较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是针对深部开采岩爆频发影响矿山高效生产这一难题，提供一种保证矿山采场和巷道施工的正常进行、从而提高矿山企业生产的安全性和高效性的基于倾向度和未确知测度的岩爆预测方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所设计的基于倾向度和未确知测度的岩爆预测方法，包括如下步骤：
[0005]1)确定应力指标值体系
[0006]根据数值模拟得到不同水平采场及周边围岩的最大主应力σ1指标值、切向应力σ/>θ
指标值和弹性应变能W
e
指标值，并将这三项指标值和室内试验所测得的单轴抗压强度R
c
指标值和弹性能指数W
et
指标值结合，计算得到围岩切向应力系数σ
θ
/σ
c
指标值和强度应力比σ
c
/σ1指标值，即应力指标值体系包括最大主应力σ1指标值、切向应力σ
θ
指标值、弹性应变能W
e
指标值、单轴抗压强度R
c
指标值、弹性能指数W
et
指标值、围岩切向应力系数σ
θ
/σ
c
指标值和强度应力比σ
c
/σ1指标值；
[0007]2)构建评价对象的评价指标体系
[0008]令不同深度岩爆对象空间为R，若R中的任一样本集R
i
(i＝1,2,
…
n) 与m个影响因素M1，M2，...M
m
有关，记集合M＝(M1，M2，...M
m
)为指标集；并选取步骤1)应力指标值体系中的围岩切向应力系数σ
θ
/σ
c
指标值、强度应力比σ
c
/σ1指标值、弹性能量指数W
et
指标值和弹性应变能W
e
指标值作为岩爆灾害等级的评价指标体系；
[0009]3)对样本集进行分类
[0010]将样本集按研究对象特征分为k类，组成分类集 U＝{C1,C2,
…
,C
k
}，其中C
k
为岩爆评价指标的第k个等级，且高于第 k-1个等级，即C
k
>C
k-1
；
[0011]4)确定未确知测度函数和单指标测度矩阵、确定岩爆倾向度
[0012]根据单指标测度函数定义及评价指标体系中各评价指标的分类等级计算各评价指标的未确知测度函数和评价对象的单指标测度矩阵；
[0013]5)计算多指标综合测度
[0014]令w
ik
＝p(R
i
∈C
k
)为待评价样本R
i
属于第k个岩爆评价等级C
k
的程度，则可由公式(3)求得多指标综合测度：
[0015][0016]式中：0≤w
ik
≤1以及
[0017]6)确定评价对象所属等级
[0018]设λ为置信度且若C1>C2>
…
>C
k
>
…
>C
p
、λ≥0.5，且
[0019][0020]则判定岩爆评价对象R
i
为第k0评价等级，判定岩爆评价对象等级后，对岩爆倾向性大小进行顺序排列；
[0021]7)预测结果
[0022]如果C1>C2>
…
>C
p
，令C
l
的分值为I
l
，则I
l
>I
l+1
，且有
[0023][0024]记q
Ri
为评价因素R
i
未确知重要度，称q＝{q
R1
,q
R2
,
…
,q
Ri
}未确知重要度向量，按其大小对其岩爆灾害倾向性进行排序。
[0025]进一步地，所述步骤4)中，单指标测度函数定义为：令w
ijk
＝w(x
ij
∈C
k
)为样本集R
i
的第j个指标M
j
的测量值x
ij
属于第k个分类C
k
的程度，w
ijk
即为单指标测度，且w
ijk
应该满足公式(1)：
[0026]非负有界性0≤w(x
ij
∈C
k
)≤1
[0027]归一性w(x
ij
∈U)＝1
[0028]可加性
[0029]进一步地，所述步骤4)中，岩爆倾向度：根据公式(2)计算预测单元中的第j个因子的岩爆倾向度；
[0030][0031]p
j
为预测单元中的第j个因子的岩爆倾向度；m
j
为预测单元中第 j个因子实际测量计算值；L
j
为第j个因子的标准限值。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：根据岩爆预测理论和特点，及其与岩性、地应力、岩体储能之间的关系，建立了以围岩切向应力系数σ
θ
/σ
c
、强度度应力比σ
c
/σ1、弹性
能量指数W
et
、弹性应变能W
e
作为岩爆灾害等级评价指标的预测数学模型；提出岩爆倾向度概念确定权重，并结合未确知测度理论，在参考岩爆分级标准基础上，对矿区不同深度岩体进行岩爆倾性预测，得出-530m至-550m 水平开采时，岩爆倾向较高，为中等岩爆，为矿山安全生产和岩爆治本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于倾向度和未确知测度的岩爆预测方法，其特征在于：预测方法包括如下步骤：1)确定应力指标值体系根据数值模拟得到不同水平采场及周边围岩的最大主应力σ1指标值、切向应力σ
θ
指标值和弹性应变能W
e
指标值，并将这三项指标值和室内试验所测得的单轴抗压强度R
c
指标值和弹性能指数W
et
指标值结合，计算得到围岩切向应力系数σ
θ
/σ
c
指标值和强度应力比σ
c
/σ1指标值，即应力指标值体系包括最大主应力σ1指标值、切向应力σ
θ
指标值、弹性应变能W
e
指标值、单轴抗压强度R
c
指标值、弹性能指数W
et
指标值、围岩切向应力系数σ
θ
/σ
c
指标值和强度应力比σ
c
/σ1指标值；2)构建评价对象的评价指标体系令不同深度岩爆对象空间为R，若R中的任一样本集R
i
(i＝1,2,
…
n)与m个影响因素M1，M2，...M
m
有关，记集合M＝(M1，M2，...M
m
)为指标集；并选取步骤1)应力指标值体系中的围岩切向应力系数σ
θ
/σ
c
指标值、强度应力比σ
c
/σ1指标值、弹性能量指数W
et
指标值和弹性应变能W
e
指标值作为岩爆灾害等级的评价指标体系；3)对样本集进行分类将样本集按研究对象特征分为k类，组成分类集U＝{C1,C2,
…
,C
k
}，其中C
k
为岩爆评价指标的第k个等级，且高于第k-1个等级，即C
k
>C
k-1
；4)确定未确知测度函数和单指标测度矩阵、确定岩爆倾向度根据单指标测度函数定义及评价指标体系中各评价指标的分类等级计算各评价指标的未确知测度函数和评价对象的单指标测度矩阵；5)计算多指标综合测度令w
ik
＝p(R
i
∈C
k
)为待评价样本R

【专利技术属性】
技术研发人员：王进，毛少波，王西兵，王平，
申请(专利权)人：武钢资源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：