数据挖掘技术在矿井瓦斯灾害预测中应用探讨.pdf

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1、总第135期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2010．12．023数据挖掘技术在矿井瓦斯灾害预测中应用探讨张金山，辛同军，孙家驹，孙江(1．内蒙古科技大学矿业工程学院，内蒙古包头014010；2．神华神东煤炭集团有限责任公司大柳塔煤矿，陕西神木719315)摘要：煤矿瓦斯灾害时刻威胁着矿工生命财产安全，国家煤矿安全监察机构加大了安全检查力度，煤矿生产单位也越来越重视对瓦斯的安全监测，建立了相应的监测系统。灾害的预防优于灾害的治理。因此，通过对数据挖掘技术的介绍以及对瓦斯灾害的相关因素分析，提出了利用数据挖掘技

2、术预测瓦斯灾害的方法和实现步骤。关键词：数据挖掘；矿井；瓦斯灾害；预测中图分类号：TD712．5文献标识码：B文章编号：1005—2798(2010)12—0047—03瓦斯是我国煤矿的主要灾害之一，严重威胁着识挖掘、知识提取、知识发现等。我国煤矿的安全生产。矿井一旦发生瓦斯灾害，变数据挖掘也可视为是一类深层次的新型数据分化复杂，发展迅速，影响范围广，往往造成人员伤亡析方法，它与传统的数据分析(查询、报表、联机应和财产损失。由于灾害的机理比较复杂，影响因素用分析)的本质区别在于：数据挖掘是在没有明确较多，且具有模糊性和不确定性，矿井瓦

3、斯一直是我假设的前提下去挖掘信息、发现知识，所得到的信息国安全工作的重点和难点。瓦斯灾害防治就成为矿通常是预先未知的、也是很难预料到的，甚至与人的井最根本、最重要的任务。直觉是相违背的，但又是非常有用的；而传统的数据传统的瓦斯预测主要分统计法和计算法两大分析得到的信息则是浮在表面的、人的直觉能够感类，但都是基于瓦斯涌出量和影响因素之间为线性受到的、或与人的直觉较为相近的j。关系进行预测的，其准确度不高。现实中矿井瓦斯1．2数据挖掘的任务涌出是复杂的系统，瓦斯涌出量的大小是受自然因数据挖掘任务有6项：关联分析、时序序列、聚素和人为因素综

4、合作用的结果，是非线性关系。随类、分类、偏差检测、预测。着计算机技术的快速发展，数据挖掘技术是近年来1)关联分析：从数据库中发现知识的一类重最快速发展的一种分析和决策方法，它以历史数据要方法。若两个或多个数据项的取值之间重复出现为基础，结合数据仓库技术，通过分析和挖掘历史数且概率很高时，就存在某种关联，可以建立起这些数据，找出隐藏在数据内部的关系模式I4]。对于影据项的关联规则。响瓦斯灾害的各种因素，可以将它们组成一个数据2)时间序列：通过时问序列搜索出重复发生仓库，利用数据挖掘技术找出各类煤层在这些因素概率较高的模式。这里强调时间序

5、列的影响。上的特征值，然后再利用这些特征值，对瓦斯进行预3)聚类：数据库中的数据可以划分为一系列测。有意义的子集，即类。在同一类别中，个体之间的距离较小，而不同类别的个体之间的距离偏大。聚类1数据挖掘技术增强了人们对客观现实的认识，即通过聚类建立宏1．1数据挖掘的概念观概念。聚类方法包括统计分析方法、机器学习方数据挖掘(DataMining)是指从大量的数据(结法和神经网络方法等。构化和非结构化)中提取有用的信息和知识的过4)分类：数据挖掘中应用得最多的任务。分程。在这个定义中，要求数据源应该是大量的、真实类是找出一个类别的概念描述，

6、它代表了这类数据的、含有噪音的；所发现的信息和知识是潜在的并隐的整体信息，即该类的内涵描述。一般用规则或决藏在大量数据背后的，是用户感兴趣的、可理解、可策树模式表示。该模式能把数据库中的元组映射到运用的知识。所以，数据挖掘有时也被人们称为知给定类别中的某一个。收稿日期：2010-09-27作者简介：张金山(1959一)，男，河南沁阳人，教授，硕士，主要从事采矿工程的教学及研究工作。47张金山等：数据挖掘技术在矿井瓦斯灾害预测中应用探讨第19卷第12期5)偏差检测：数据库中的数据存在很多异常度的增加而增大。在目前开采技术条件下，开采深情

7、况。从数据分析中发现这些异常情况也是很重要度越深瓦斯涌出量一般也就越大。在相似的瓦斯地的，应引起人们对它更多的注意。质条件下，开拓与开采范围大、产量增加、水平和采6)预测：利用历史数据找出变化规律，建立区其绝对瓦斯涌出量相对较大。当开拓与开采达到模型，并用此模型来预测未来数据的种类、特征等。一定范围，产量达到一定水平之后，矿井相对瓦斯涌出量达到一定数量后变化不大。在生产工艺和瓦斯2控制瓦斯涌出量的影响因素地质条件基本相似的条件下，随着产量的增减矿井研究影响矿井瓦斯涌出量的因素是为给矿井设绝对瓦斯涌出量有明显的增减，而相对瓦斯涌出量计和

8、瓦斯管理提供重要的依据，也是保证矿井安全的变化则不明显。生产的需要。影响瓦斯涌出量主要包括以下两大方2)开采顺序。近距离多煤层或厚煤层分层面：开采时，首采煤层(或首分层)瓦斯涌出量较高，除2．1地质因素因本身的瓦斯涌出量