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基于未确知测度理论的冲击地压危险性综合评价模型及应用研究

王超  
【摘要】:近年来随着煤矿开采深度及采掘强度的不断增加,冲击地压矿井数量和冲击危险程度明显上升,严重威胁着我国煤矿的安全生产。准确地评价矿井冲击地压危险程度,从而提前采取相应的防冲措施,对于保障煤矿安全生产具有十分重要的意义。本文针对目前冲击地压危险性评价中存在的问题及不足,在实地调研多个煤矿冲击地压实例的基础上,从煤岩冲击倾向性、地质因素和开采技术条件三个方面系统分析了冲击地压的影响因素,提取了相应的评价指标,并对每个指标进行了等级划分,建立了冲击地压危险性综合评价指标体系。采用改进的层次分析法计算了各评价指标的权重,构建了基于未确知测度理论的冲击地压危险性综合评价模型,并开发了相应的评价软件应用到煤矿现场,评价结果符合实际生产情况,表明未确知测度评价模型准确可靠。 (1)通过对多个冲击矿井进行现场调查以及对已有文献资料的查阅、统计分析,系统分析了冲击地压发生的原因、特征和各种影响因素,并将冲击地压影响因素分为煤岩冲击倾向性、地质因素和开采技术条件三类,为冲击地压危险性综合评价指标体系及评价模型的建立奠定了基础。 (2)采用理论分析、实验研究和数值模拟等方法,系统分析了冲击倾向性、地质因素和开采技术条件对冲击地压的影响,提出了有效冲击能量速率指数、构造影响程度指数、煤层含水率、煤层倾角、超前支承压力集中系数、超前应力峰值与煤壁的距离、工作面推进速度合理性等新的评价指标,建立了冲击地压危险性综合评价的指标体系,并依照阶梯层次结构思想,将指标体系划分为三个层次,即评价的总体目标、指标体系的一级因素以及一级因素对应的具体评价指标。 (3)系统研究了冲击地压危险性综合评价中存在的各种不确定性信息,包括随机信息、模糊信息、灰色信息和未确知信息,基于误差分析的原理,分别从数据获取误差、数据处理误差和人为误差三种误差方式分析了冲击地压危险性综合评价中不确定性信息的来源,并从“数据”和“模型”两方面分析了这些不确定性信息的表现形式。 (4)针对冲击地压危险性综合评价中存在的各种未确知信息,构建了基于未确知测度理论的冲击地压危险性综合评价模型,并开发了相应的评价软件。对选取的冲击地压危险性评价指标分别进行等级划分,针对定量指标和定性指标,采用不同的方法,构造了各评价指标的单指标未确知测度函数,建立了冲击地压危险性综合评价的单指标测度模型和多指标测度模型,并采用置信度识别方法进行了冲击地压危险性等级判别。 (5)采用本文建立的冲击地压危险性未确知测度综合评价模型对长沟峪煤矿和南山煤矿采煤工作面及巷道的冲击地压危险性进行评价,评价结果符合实际生产情况。实践表明未确知测度综合评价模型准确可靠,可以广泛应用到煤矿冲击地压危险性评价工作中。 该论文有图45幅,表31个,参考文献203篇。


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