基于粗糙集的冲击地压预测指标选用方法研究.pdf

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1、2011年第2期能源技术与管理13doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2011．02．005基于粗糙集的冲击地压预测指标选用方法研究姜琛，刘敏1,2(1．中国矿业大学安全学院，江苏徐州221008；2．煤矿瓦斯治理国家工程研究中心，江苏徐州221008)[摘要]分析了目前国内冲击地压预测的各种指标，将电磁辐射预测指标与常规指标进行了比较。基于粗糙集理论，选取了常用的预测指标和电磁辐射指标进行了分析比较，得出了各个指标对于冲击地压的敏感性，并根据义马跃进煤矿的现场情况进行了验证，结果表明，电磁辐射预测指标在冲击地压的预测中具有较高的敏感性，要比常规指标更为敏感。[关键词]

2、冲击地压；电磁辐射；粗糙集；敏感性[中图分类号]TD76[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2011)02．I)0132划分。用集合的概念表示即．s={R，：力，式中，0引言为论域，由％⋯，％有限数量的对象组成；近年来，随着我国煤矿开采深度的增加，冲击为有限数量的评价风险属性集组成，包括条件属地压现象日趋频繁，灾害程度日益加剧，严重威胁性集合c={c。，c，c，，⋯，c}和决策属性集合D组着煤矿安全生产和井下工人的生命健康，因而对成；=uVa，Va为属性0∈R的值域厂为口冲击地压的预测预报显得尤为重要l1]。目前我国常为一单射，使论域中的任一对象属性n在口用的冲击地压预测预报方法

3、主要有综合指数法、中有唯一确定值。钻屑量指标法、地音微震检测法和WET法等_2]，对于决策表5={R，：，属性的重要程度定这些方法对煤矿安全生产起到了很大作用。由于义为：煤矿的生产条件复杂，地应力随着煤矿掘进生产L—card()一card(POS(C—Ci))r1、r~i-card(U)而变化，因而综合考虑影响冲击地压的因素，采用单一的冲击地压危险性指标有可能产生误报现式中，card()表示集合中元素的数量；POS(C—Ci)为论域中所有根据属性集{C—G}进象，严重影响着煤矿企业的安全生产。因此，分析行分类后，仍可准确的划分到D的等价类中的对冲击地压影响因素及相关指标，并优选预测指标，象集

4、合；card(POS(C—Ci))表示集合POS(C—Ci)中对冲击地压的预报预测具有重要意义。元素的个数。本文采用粗糙集理论对矿井工作面冲击地压ki越大，表明当从条件属性中去掉G后，再预测指标进行重要度排序，进而优选出重要性较大的指标，并以义马跃进矿掘进工作面为例进行对论域中对象进行分类时，分类P()的正域所受影响越大，则条件属性c即第个指标对评价分析和验证，取得了较好的效果。越重要。1粗糙集理论基本概念在计算出条件屙眭重要度后，可进行归一化处理，计算各指标权重。其中对于重要度为0或小粗糙集作为一种研究不精确、不一致和不完全数据的数学理论，不需提供问题所需处理的数于指定阈值的指标，可直接约

5、简，不再赋予权重。据集合之外的任何先验信息，更具客观性，并且具WF／∑Jj}备从大量数据中求取最小不变集合和求取最小规i=1则集的能力，用于简化冗余属性和屙眭值。这些特根据所计算出来的每个条件屙I生的相对重要点恰好适用于冲击矿压综合评价预测l3J。度，对所有的条件属性进行重要度排序，根据这个粗糙集理论建立在分类机制的基础上，并将排序可以判定，对于某一决策属性，重要度最大的等价关系对空间的划分与知识等同。知识被认为因素，其影响程度为最大。在冲击地压的预测指标是一种分类能力，也就是将知识理解为对数据的选择中，重要度最大的指标，可以认为是对特定条14姜琛，等基于粗糙集的冲击地压预测指标选用方法研究

6、2011年第2期件敏感性最好的指标，从而可以选取适合某一煤表2评价指标等级层或地质条件的最优指标进行预测预报。2应用实例2．1冲击地压预测指标的选取常用的冲击地压预测指标有钻屑量、冲击倾表3二元信息表向性、开采深度、瓦斯浓度等。目前，经过大量的观测应用证明，电磁辐射法所测得的电磁辐射强度及脉冲数也是冲击地压预测中的重要敏感指标。电磁辐射方法是一种新兴的非常有前途的地球物理方法。通过监测冲击地压来临前，煤岩体破裂产生的电磁辐射及其变化来判定冲击地压的危险I生。目前煤矿大量应用的KBD5矿用本安型电磁辐射监测仪即可通过每班次的电磁辐射数据分析出区域性分布规律和矿压分布规律，反映可能发生煤岩动力灾

7、害的可能空间区域，进而根据变2．4属性约简及指标权重计算化趋势对冲击地压危险性做出判断。由表3可知，U／IND={(1，9)，(2)，(3，7)，(4)，根据文献[1]，冲击地压来临时，其电磁辐射(5)(6，8)，(10)l，去掉其中的一个指标，重新计。4m的变化曲线与瓦斯浓度、钻屑量变化曲线正相关。算。如去掉指标c4，可得到U／IND(C—c4)=f(1，9)，因此本文选取瓦斯浓度(C)、电磁辐射强度(E)