煤炭科学技术

作者：尹尚先, 徐维, 尹慧超, 曹敏,

关键词：灰色聚类, 白化权函数, 灰色关联度, 主控因素, GIS, 突水危险性,

突水系数对于深部开采底板厚隔水层突水危险性评价并不完全适用，为了解决深部带压开采底板厚隔水层突水危险性评价问题，据矿井条件建立底板突水主控指标体系，利用区间灰色最优聚类理论，借助GIS强大的空间信息管理和分析功能完成模型的建立、计算以及结果展示；结合层次分析法AHP依据主控因素对突水危险性贡献程度确定其权重系数，采用K-Means聚类算法根据数据分布特征和专家知识及经验划分不同危险性类别所对应区间值，解决了主控因素的复杂性和不确定性问题；按照隶属度的概念改进了经典白化权函数，定义了每个类别的白化权函数不只是与相邻的上、下两个区间存在着关系，而与每个区间的标准值均有关，利用白化权函数将离散的灰数映射到区间灰数上，解决了主控因素物理意义、量纲、量级巨大差异所导致的结果失真问题。以各主控因素在危险性等级下隶属度均为1的确定性判断作为系统特征行为序列，计算评价对象与每个危险性类别的邓氏灰色关联度，形成关联度矩阵。再通过以评价对象与各危险性类别的差异程度为权的加权广义距离描述评价对象与h类别的接近程度，最终建立最优模型。研究结果表明：以邢东矿为例，根据勘探资料和历次突水调查结论，选取了6个主控因素，用AHP确定了权重系数，用K-Means聚类算法确定了安全、较安全、较危险和危险4个等级区间值；再使用灰色最优聚类理论得到了底板突水危险性评价分区图；最终，得到了各危险性等级的分布情况和面积大小等数据，运算结果显示历次突水事故发生的位置都位于危险区域。对比突水系数法的评价结果，由于采用信息量更大，用隶属度关系减弱了临界值的绝对控制作用，使结果更加系统全面，同时克服了基于薄板理论的突水系数法只适用于底板隔水层厚度小于50 m 的局限，是深部带压开采底板厚隔水层突水危险性评价有效方法。

来源：2020年第1期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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