科学论坛 突出预测敏感指标确定研究 郝永军 峰峰集团大淑村矿河北邯郸０５６３００ 摘要：为了提高煤与瓦斯突出危险性预测预报的准确性和有效性，本文根据峰峰集团某矿历史预测数据进行分析，利用“三率”法和灰色系统理论， 初步得出适合该矿２ 煤层的突出预测敏感指标。 关键词：突出预测 灰色关联分析敏感指标 一１、引言 便真正提高预测预报的效果。 突出预测敏感指标是指对某一矿井突出 煤层工作面进行预测时，能够明显区分出突 出危险和非突出危险的突出预测指标，即在 ２、矿井概况 峰峰集团某矿位于河北省邯郸市峰峰矿 区。井田走向平均长约６０００ｍ，倾向长平均 数据均低于临界值。为此，采用该矿９２８０２ 尾巷掘进时的历史数据分析，用“三率”法 和灰色关联分析法，对该矿的突出预测敏感 指标进行分析研究，确定适用于２ 煤层的突 突出危险和非危险工作面实测该指标的值无 约２８３８ｍ，面积约１７ｋｍ２，开采标高＋２０７ｍ～ 出预测敏感指标。 交叉或交叉区域较少。为判定采掘工作面突 一７２０ｍ，矿井生产能力为１．４５ＭＴ，ａ。矿井开拓 ３、“三率”法分析突出预测敏感指标 出预测指标的敏感性，国内外学者为之付出 方式为立井多水平，暗斜井石门延伸，水平 ３．１“三率”法 了艰辛的努力，并作了大量卓而有成效的研 大巷上下山石门分盘区开采。采煤方法为走 “三率”法即是根据预测突出率、预测 究工作，极大地推动了煤与瓦斯突出防治工 向长壁后退式采煤法。矿井采用抽出式通风， 突出准确率和预测不突出准确率对突出预测 作发展。 现有五个井口，四进一回，主井、副井、安 数据进行分析，从而确定突出敏感指标。针 由于不同矿井在煤层的赋存条件、地质 全斜井、东入风井为进风井，东回风井回风。 对该矿９２８０２尾巷掘进工作面突出预测与效 因素、瓦斯条件和煤自身物理力学性质等方 该矿２ 煤层采掘工作面主要用钻屑瓦斯 果检验两种情况，可按以下“三率”法来确 面存在着差异，不同矿区、不同煤层工作面 解吸指标△ｈ２、钻孑Ｌ瓦斯涌出初速度ｑ及钻屑 定敏感指标。 突出危险性预测预报的敏感指标和临界值也 量ｓｎｍ 进行预测。自《防治煤与瓦斯突出细 ３．２预测敏感指标分析 不尽相同。因此为了提高煤与瓦斯突出危险 则》及《防治煤与瓦斯突出规定》颁布以来， 在９２组预测数据中，单项指标△ｈ２超限 性预测预报的准确性和有效性，矿井须根据 该矿采用开采保护层、穿层钻孔瓦斯抽放等 ９次，ｑ超限３次，ｓ一值超限０次，发生煤 本身的实际情况考察确定采掘工作面煤与瓦 区域消突措施，使矿井的安全状况得到了根 炮、瓦斯异常、夹钻、吸钻等瓦斯动力现象７ 斯突出的预测预报敏感指标及其临界值，以 本的改善，在煤层掘进、回采过程中，预测 次 表１“三率”法分析结果 考察项目 单位 预测单项指标 Ａｈ２ ｑ Ｓｍ缸 预测效检总次数 次 ９２ ９２ ９２ 实际突出危险次数 次 ７ 预测效检有突出危险次数 次 ９ ３ Ｏ 预测突出率 ％ ９．７８ ３．２６ ０ 预测有危险次数中真正有危险次数 次 ７ ３ Ｏ 预测突出准确率 ％ ７７．７８ １ＯＯ．ＯＯ 预测无突出危险次数 次 ８３ ８９ ９２ 预测无突出危险次数中确实无突出危险次数 次 ８３ ８５ ８５ 预测不突出准确率 ％ １００．００ ９５．５１ ９２－３９ 为９．７８％、３．２６％、０；预测突出准确率分别为 映射量Ｅ１（ｉ）着重于反应预测突出准确 说明△ｈ２的预测不突出准确率明显高于ｑ和 ７７．７８％、１００％：预测突出率ｓ ＜Ａｈ２‘ｑ， 率，影射量Ｅ２（ｉ）着重于反应预测不突出准确 Ｓ，因此可判断△ｈ２比较敏感，与“三率”法 并且ｑ的预测突出准确率高于△ｈ２，达１００％； 率，这样就建立了突出危险程度与各预测指 分析结果一致。 但ｑ、Ｓ 存在严重的漏报现象，而△ｈ２测不 标之间的关联分析的数学模型，即反映煤与 ５、结论 突出准确率高达ｌ００％。综上所述△ｈ２更适合 瓦斯突出内在规律和指标敏感程度的映射量 煤与瓦斯突出是煤体所受应力、所赋含 做为敏感指标。 函数。 瓦斯和煤的物理力学性质综合作用下发生的 ４、灰色关联分析法确定敏感指标 ４．２突出预测敏感指标灰色关联分析 物理力学过程 目前国内外普遍应用，且技 ４．１系统映射量建立 煤与瓦斯突出可以认为是既含有已知的内 术较为成熟的预测突出危险程度的指标主要 灰色关联分析是灰色系统理论的核心要 部特性，又含有未知和非确知内部特性的灰色信 有钻屑瓦斯解吸指标△ｈ２或Ｋ 、钻孔瓦斯涌 素，它揭示了事物动态关联的特征与程度。 息系统，关联分析参考数列ｘｏ（ｉ）为系统映射量 出初速度ｑ及钻屑量Ｓ 等，在长期的现场 对一个抽象系统或现象进行分析，首先选准 Ｅ１（ｉ）和Ｅ２（ｉ），比较数列 （ｉ）为预测指标，即钻 应用中很好地起到了防突效果。 反映系统行为特征的数据序列，确定影响系 屑瓦斯解吸指标△ｈ２和钻屑量ｓｍ酲。 运用“三率”法和灰色关联分析法对峰 统行为的有效因素。在量化分析研究中，需 ４．３敏感指标的确定 峰集团某矿９２８０２尾巷掘进工作面预测指标 要对系统行为特征映射量和各有效因素之间 根据上述灰色系统理论数学模型，对△ △ｈ２、ｑ和Ｓ一进行分析，确定钻屑解吸指标 进行适当分析处理，通过相关算子作用，使 ｈ２、ｑ和Ｓｍａｘ数据进行关联度分析计算。关 △ｈ２为该矿２ 煤层敏感指标。采用△ｈ２来预 之转化为量级大体相近的无量纲数据，并将 联度结果见表２。 测该煤层采掘进工作面的突出危险性，可以 负相关因素转化为正相关因素。最后采用关 表２关联度分析结果 反映该煤层的突出特点。 联度分析法利用灰色系统模型对系统发展态 由于煤层的赋存条件、地质因素、瓦斯 势的相互关系进行分析，进一步明确影响系 映射量 关联度 统行为的有效因素。 ． △ｈ２ ｑ Ｓｍ娃 条件和煤自身物理力学性质等方面存在着差 异，不同煤层工作面突出危险性预测预报的 灰色关联分析的关键是选准反映系统行 射量Ｅ系统映 ０ｔ．为特征的数据序列，即寻找反映系统行为的 ７７２００３ ０．７６８ｌ９６ ０．敏感指标也不尽相同。该矿的突出预测敏感 ｌｉ ７６８５５９ 指标有待于在今后的生产过程中不断修正， 映射量，然后用映射量来分析研究系统的行 为规律。煤与瓦斯突出是煤体所受应力、所 射量Ｅ２ｉ系统映 ０．７９７０６５ ０．６７９８７７ ０．６９８ｌ８ｌ 找出适合该矿井的防突预测预报体系，更好 地指导矿井的安全与生产。 赋含瓦斯和煤的物理力学性质综合作用下发 生的物理力学过程。钻屑瓦斯解吸指标△ｈ 、 作者简介： 钻孔瓦斯涌出初速度ｑ和钻屑量Ｓ一无疑综 郝永军（１９７３一 ），男，河北廊坊人，中 ２合反映了决定煤体突出危险程度的应力、瓦 的影射量中攀据可以看出，比较看出，△ｈ２、ｑ和Ｓ 国矿业大学毕业，峰峰集团大淑村矿矿长。 ．Ｅ１ 均为０．７７左右，关联性相差不大， ３０２ ｗｗｗ．ｓｐｙｚ￣ｚ．ｃｏｍ商品与质量・学术观察
