张友谊等：煤与瓦斯突出多指标耦合预测模型研究及应用 ·1311· 煤与瓦斯突出 表瓦斯因素组中的瓦斯压力、瓦斯涌出初速度、瓦斯 瓦斯地质因素 放散初速度、瓦斯含量四个因素：T,是根据表2所示 的各元素，以元素Y为准则，B,中元素两两比较得 瓦斯指标 煤体指标 地应力指标 出的一个矩阵，其中Y代表煤体因素组B,中的构造 Y 煤厚度 煤与瓦斯突出 预测指标体系 通过计算可知12个二级指标中瓦斯涌出初速 度、瓦斯压力、瓦斯放散初速度、煤体的坚固性系数、 预测指标筛选及敏感度 构造煤厚度、断层构造复杂度的敏感度较高，其敏感 度大小依次为：0.2933,0.2209,0.1383,0.1361， 指标灰色关联度分析 指标 0.1109,0.0993,上述6个二级指标分别用量符号q、 7 P、△pf、h、g表示.考虑到现场的操作性、预测准确 鑫 预测指标矢量 性，选取上述6个指标为突出预测敏感指标，作为预 突出可能性类别 程 测模型的输人. 7 可能性类别判别式 表1以元素Y,为准则B,中两两元素的比较值权重 Table 1 Criteria for Y,elements,comparison value and weight of two 多指标耦合预测模型 elements in B 图1煤与瓦斯突出多指标耦合预测模型 两两元素比较值 元素 权重 Fig.I Coal and gas outburst multi-index coupling prediction model Y Y2 Y 7 0.5782 煤与瓦斯突出的分布具有控制作用，绝大多数煤与 3 9 Y2 瓦斯突出发生在地质构造破坏带[].不同的煤体 13 1 7 5 0.2946 结构类型发生煤与瓦斯突出的可能性不同20].瓦 19 1/7 1 3 0.0770 17 1/5 1 斯因素为煤与瓦斯突出提供了能量和物质来源，同 1/3 0.0501 时对煤的物理力学性质产生作用，且在煤与瓦斯突 1 3 9 出时瓦斯和煤的运动状态对突出有直接影响[21-22】. 1/3 5 据此建立了包含瓦斯指标、煤体指标、地应力指标3 T,= (1) 1/91/7 个一级指标，瓦斯压力、瓦斯涌出初速度、瓦斯放散 1/71/51/3 初速度、瓦斯含量、钻屑量、煤的坚固性系数、断层构 表2以B2组中元素Y,为准则B,中两两元素的比较值和权重 造复杂度、构造煤厚度、断距、煤层倾角变化度、埋 Table 2 Criteria for Ys elements in B2,comparison value and weight of 深、煤层厚度12个二级指标的煤与瓦斯突出预测指 two elements in B 标体系 两两元素比较值 由于在煤与瓦斯突出预测指标体系中，指标之 元素 y 权重 Y Y2 Y3 间呈网络状分布，大多数影响因素在元素组间以及 1/9 3 1/7 0.0662 元素组内部因素之间存在着一定的相互作用.在进 Y2 9 1 7 13 0.5577 行理论分析时，一般的分析方法是假设所分析的因 Y3 1/3 1/7 1/9 0.0544 素是独立的，忽略它们之间存在的互相影响，以免给 1 3 9 1 0.3217 决策结果带来较大的偏差.而用网络分析法来分析 评价元素组之间以及组内因素存在相互关系的问题 1 1/931/7 时，避免了假设性独立，其结果会更加准确.通过专 171/3 (2) 家以及现场技术人员给出的各指标的比较值，得出 T,二 1/3 1/71 1/9 组内比较的12个比较矩阵，及组间比较的24个矩 7 39 1 阵.受文章篇幅限制此处列举组内比较矩阵和组间 2.2突出可能性等级的划分 比较矩阵各一个.T是根据表1所示的各元素，以 在工程应用中进行灰色关联分析时，都是将 元素Y,为准则，B,中元素两两比较得出的一个比较 各个因素与临界值进行关联，当样本数据越接近 矩阵，其中B,表示瓦斯因素组，Y、Y2、Y,、Y,分别代 临界样本时发生危险的可能性越大，远大于或远张友谊等: 煤与瓦斯突出多指标耦合预测模型研究及应用 图 1 煤与瓦斯突出多指标耦合预测模型 Fig. 1 Coal and gas outburst multi鄄index coupling prediction model 煤与瓦斯突出的分布具有控制作用,绝大多数煤与 瓦斯突出发生在地质构造破坏带[19] . 不同的煤体 结构类型发生煤与瓦斯突出的可能性不同[20] . 瓦 斯因素为煤与瓦斯突出提供了能量和物质来源,同 时对煤的物理力学性质产生作用,且在煤与瓦斯突 出时瓦斯和煤的运动状态对突出有直接影响[21鄄鄄22] . 据此建立了包含瓦斯指标、煤体指标、地应力指标 3 个一级指标,瓦斯压力、瓦斯涌出初速度、瓦斯放散 初速度、瓦斯含量、钻屑量、煤的坚固性系数、断层构 造复杂度、构造煤厚度、断距、煤层倾角变化度、埋 深、煤层厚度 12 个二级指标的煤与瓦斯突出预测指 标体系. 由于在煤与瓦斯突出预测指标体系中,指标之 间呈网络状分布,大多数影响因素在元素组间以及 元素组内部因素之间存在着一定的相互作用. 在进 行理论分析时,一般的分析方法是假设所分析的因 素是独立的,忽略它们之间存在的互相影响,以免给 决策结果带来较大的偏差. 而用网络分析法来分析 评价元素组之间以及组内因素存在相互关系的问题 时,避免了假设性独立,其结果会更加准确. 通过专 家以及现场技术人员给出的各指标的比较值,得出 组内比较的 12 个比较矩阵,及组间比较的 24 个矩 阵. 受文章篇幅限制此处列举组内比较矩阵和组间 比较矩阵各一个. T1是根据表 1 所示的各元素,以 元素 Y1为准则,B1中元素两两比较得出的一个比较 矩阵,其中 B1表示瓦斯因素组,Y1 、Y2 、Y3 、Y4分别代 表瓦斯因素组中的瓦斯压力、瓦斯涌出初速度、瓦斯 放散初速度、瓦斯含量四个因素;T2是根据表 2 所示 的各元素,以元素 Y5为准则,B1中元素两两比较得 出的一个矩阵,其中 Y5代表煤体因素组 B2中的构造 煤厚度. 通过计算可知 12 个二级指标中瓦斯涌出初速 度、瓦斯压力、瓦斯放散初速度、煤体的坚固性系数、 构造煤厚度、断层构造复杂度的敏感度较高,其敏感 度大 小 依 次 为: 0郾 2933, 0郾 2209, 0郾 1383, 0郾 1361, 0郾 1109,0郾 0993,上述 6 个二级指标分别用量符号 q、 p、驻p、f、h、g 表示. 考虑到现场的操作性、预测准确 性,选取上述 6 个指标为突出预测敏感指标,作为预 测模型的输入. 表 1 以元素 Y1为准则 B1中两两元素的比较值权重 Table 1 Criteria for Y1 elements, comparison value and weight of two elements in B1 元素 两两元素比较值 Y1 Y2 Y3 Y4 权重 Y1 1 3 9 7 0郾 5782 Y2 1 / 3 1 7 5 0郾 2946 Y3 1 / 9 1 / 7 1 3 0郾 0770 Y4 1 / 7 1 / 5 1 / 3 1 0郾 0501 T1 = 1 3 9 7 1 / 3 1 7 5 1 / 9 1 / 7 1 3 1 / 7 1 / 5 1 / æ è ç ç ç ç ö ø ÷ ÷ ÷ ÷ 3 1 (1) 表 2 以 B2组中元素 Y5为准则 B1中两两元素的比较值和权重 Table 2 Criteria for Y5 elements in B2 , comparison value and weight of two elements in B1 元素 两两元素比较值 Y1 Y2 Y3 Y4 权重 Y1 1 1 / 9 3 1 / 7 0郾 0662 Y2 9 1 7 1 / 3 0郾 5577 Y3 1 / 3 1 / 7 1 1 / 9 0郾 0544 Y4 7 3 9 1 0郾 3217 T2 = 1 1 / 9 3 1 / 7 9 1 7 1 / 3 1 / 3 1 / 7 1 1 / 9 æ è ç ç ç ç ö ø ÷ ÷ ÷ ÷ 7 3 9 1 (2) 2郾 2 突出可能性等级的划分 在工程应用中进行灰色关联分析时,都是将 各个因素与临界值进行关联,当样本数据越接近 临界样本时发生危险的可能性越大,远大于或远 ·1311·