D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.07.0B 第29卷第7期 北京科技大学学报 Vol.29 No.7 2007年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jd.2007 煤与瓦斯突出预测层次分析模糊综合评判方法 郭德勇)范金志)马世志)王仪斌) 1)中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京1000832)济宁煤炭工业局，济宁272017 3)平顶山煤业集团公司，平顶山467000 摘要将层次分析和模糊综合评判方法结合起来应用于煤与瓦斯突出预测研究中.运用层次分析法确定了煤与瓦斯突出 各影响因素权重系数，采用隶属函数构造了单因素判别矩阵，并运用模糊综合评判法建立了煤与瓦斯突出预测模型.对平顶 山研究区典型工作面进行了瓦斯突出危险性的定量预测和突出等级划分·结果表明，应用层次分析一模糊综合评判方法预测 煤与瓦斯突出强度是可行的· 关键词煤与瓦斯突出：突出预测：层次分析：模糊综合评判 分类号TD713+.2 煤与瓦斯突出是受多种因素控制的复杂的矿井 程度 动力现象.影响瓦斯突出的主要因素是不确定 模糊综合评判就是应用模糊变换原理和最 的，煤与瓦斯突出危险性预测可视为一个多因素决 大隶属度原则，首先考虑与被评价事物相关的各个 定的模糊事件，目前国内外有关煤与瓦斯突出预测 因素，对其进行综合评价，然后对这些因素进行综合 方法很多，如钻孔瓦斯涌出初速度法、综合指标D 分析，最终得出综合评判结果，它作为模糊数学的 和K值法等，它们主要是判断有没有突出危险性， 一种具体应用方法，最早是由我国学者汪培庄提出， 缺少对突出危险程度进行量化和分级处理，层次分 是一种对多个因素影响的事物进行综合评判的方 析模糊综合评判方法是一种对多个因素所影响的 法，煤与瓦斯突出影响因素很多，单因素判别方法 事物进行综合评判的有效方法，不仅可以综合考虑 不能真实反映突出的危险程度，模糊综合评判法不 多种因素的共同作用，判别工作面的突出危险性，还 仅能够考虑多种因素对煤与瓦斯突出的影响，并且 可以对工作面突出危险程度进行等级划分，根据所 能够反应各影响因素的相互关系，评判结果真实可 划分等级指导瓦斯防治工作. 靠，其具体分析过程分为两大步骤，首先建立单因 1层次分析模糊综合评判方法 素评判，然后综合所有因素进行综合评判， 层次分析法[可]又称多层次权重解析法，是将决 2研究区的选择 策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此 平顶山东矿区是煤与瓦斯突出高发区，严重威 基础之上进行定性和定量分析的决策方法，由美国 胁着矿井的安全高效生产，该区域矿井瓦斯地质条 著名运筹学家、匹兹堡大学萨蒂教授于20世纪70 件具有代表性，以该区域为例开展煤与瓦斯突出预 年代初首次提出，它把复杂问题分解成若干个有序 测研究，研究成果具有推广价值·对研究区煤与瓦 层次，根据客观事实判断，对每一层次相对重要性给 斯突出统计表明，在已发生的103次煤与瓦斯突出 予定量表示，然后利用数学方法计算出每层次的全 中，采面共发生33次，煤层巷道掘进突出70次，其 部元素相对重要性次序的数值，并据此对整个问题 中在地质构造带发生突出43次，占41,7%：放炮引 进行综合评价、分析和比较，提出问题的解决方案， 起突出51次，占49.5%；割煤引起31次，占 对于煤与瓦斯突出来说，由于其影响因素的复杂性， 30.1%.煤与瓦斯突出具有如下规律： 可以将其划分成不同层次，以便确定不同层次的权 (1)煤与瓦斯突出危险性随着煤层开采深度的 重大小，从而得出各层次对煤与瓦斯突出的影响 增加而增加.采深500m以上发生突出21次，在 收稿日期：2007-03-02修回日期：2007-04-07 500m以下发生突出60余次 基金项目：国家自然科学基金项目(N。40472084):教育部“新世纪 (②)随着煤层开采深度的增加，煤层瓦斯压力 优秀人才支持计划资助项目(No.NECT-050214) 作者简介：郭德勇(1966一)，男.教授，博士生导师 和含量也不断加大，如十矿戊组和己组煤层瓦斯压煤与瓦斯突出预测层次分析－模糊综合评判方法 郭德勇1） 范金志1‚2） 马世志3） 王仪斌1） 1） 中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院‚北京100083 2） 济宁煤炭工业局‚济宁272017 3） 平顶山煤业集团公司‚平顶山467000 摘 要 将层次分析和模糊综合评判方法结合起来应用于煤与瓦斯突出预测研究中．运用层次分析法确定了煤与瓦斯突出 各影响因素权重系数‚采用隶属函数构造了单因素判别矩阵‚并运用模糊综合评判法建立了煤与瓦斯突出预测模型．对平顶 山研究区典型工作面进行了瓦斯突出危险性的定量预测和突出等级划分．结果表明‚应用层次分析－模糊综合评判方法预测 煤与瓦斯突出强度是可行的． 关键词 煤与瓦斯突出；突出预测；层次分析；模糊综合评判 分类号 TD713＋∙2 收稿日期：2007-03-02 修回日期：2007-04-07 基金项目：国家自然科学基金项目（No．40472084）；教育部“新世纪 优秀人才支持计划”资助项目（No．NECT－05－0214） 作者简介：郭德勇（1966－）‚男‚教授‚博士生导师 煤与瓦斯突出是受多种因素控制的复杂的矿井 动力现象［1－4］．影响瓦斯突出的主要因素是不确定 的‚煤与瓦斯突出危险性预测可视为一个多因素决 定的模糊事件．目前国内外有关煤与瓦斯突出预测 方法很多‚如钻孔瓦斯涌出初速度法、综合指标 D 和 K 值法等‚它们主要是判断有没有突出危险性‚ 缺少对突出危险程度进行量化和分级处理．层次分 析－模糊综合评判方法是一种对多个因素所影响的 事物进行综合评判的有效方法‚不仅可以综合考虑 多种因素的共同作用‚判别工作面的突出危险性‚还 可以对工作面突出危险程度进行等级划分‚根据所 划分等级指导瓦斯防治工作． 1 层次分析－模糊综合评判方法 层次分析法［5］又称多层次权重解析法‚是将决 策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次‚在此 基础之上进行定性和定量分析的决策方法‚由美国 著名运筹学家、匹兹堡大学萨蒂教授于20世纪70 年代初首次提出．它把复杂问题分解成若干个有序 层次‚根据客观事实判断‚对每一层次相对重要性给 予定量表示‚然后利用数学方法计算出每层次的全 部元素相对重要性次序的数值‚并据此对整个问题 进行综合评价、分析和比较‚提出问题的解决方案． 对于煤与瓦斯突出来说‚由于其影响因素的复杂性‚ 可以将其划分成不同层次‚以便确定不同层次的权 重大小‚从而得出各层次对煤与瓦斯突出的影响 程度． 模糊综合评判［6］ 就是应用模糊变换原理和最 大隶属度原则‚首先考虑与被评价事物相关的各个 因素‚对其进行综合评价‚然后对这些因素进行综合 分析‚最终得出综合评判结果．它作为模糊数学的 一种具体应用方法‚最早是由我国学者汪培庄提出‚ 是一种对多个因素影响的事物进行综合评判的方 法．煤与瓦斯突出影响因素很多‚单因素判别方法 不能真实反映突出的危险程度．模糊综合评判法不 仅能够考虑多种因素对煤与瓦斯突出的影响‚并且 能够反应各影响因素的相互关系‚评判结果真实可 靠．其具体分析过程分为两大步骤‚首先建立单因 素评判‚然后综合所有因素进行综合评判． 2 研究区的选择 平顶山东矿区是煤与瓦斯突出高发区‚严重威 胁着矿井的安全高效生产．该区域矿井瓦斯地质条 件具有代表性‚以该区域为例开展煤与瓦斯突出预 测研究‚研究成果具有推广价值．对研究区煤与瓦 斯突出统计表明‚在已发生的103次煤与瓦斯突出 中‚采面共发生33次‚煤层巷道掘进突出70次‚其 中在地质构造带发生突出43次‚占41∙7％；放炮引 起 突 出 51 次‚占 49∙5％；割 煤 引 起 31 次‚占 30∙1％．煤与瓦斯突出具有如下规律： （1） 煤与瓦斯突出危险性随着煤层开采深度的 增加而增加．采深500m 以上发生突出21次‚在 500m 以下发生突出60余次． （2） 随着煤层开采深度的增加‚煤层瓦斯压力 和含量也不断加大．如十矿戊组和己组煤层瓦斯压 第29卷 第7期 2007年 7月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．7 Jul．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．07．003