回采工作面瓦斯涌出量影響因素灰色關(guān)聯(lián)性分析

劉小超

摘要：本文以平煤六礦某工作面為例，采用灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析法，對(duì)影響回采工作面瓦斯涌出量各因素的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行了分析，確定了各影響因素的主次關(guān)系。該方法對(duì)辨別影響回采工作面瓦斯涌出量的主要因素和有針對(duì)性的采取措施具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：工作面 瓦斯涌出量 灰色關(guān)聯(lián)分析

影響回采工作面瓦斯涌出量的各因素之間有著比較難發(fā)現(xiàn)的相互作用，采用傳統(tǒng)的分析方法不能很好的找到各個(gè)影響因素之間的密切聯(lián)系和相互影響作用。利用灰色關(guān)聯(lián)分析法，建立影響回采工作面瓦斯涌出量因素的關(guān)聯(lián)性分析模型，在各個(gè)影響因素之間的機(jī)理不明確的條件下，可以定量的顯現(xiàn)各因素間的影響效果，從而可以辨別各因素間的主次關(guān)系，對(duì)控制回采工作面瓦斯涌出量的工作有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

1 灰色關(guān)聯(lián)分析原理

灰色系統(tǒng)中的關(guān)聯(lián)分析方法，一般是從不完全的信息中，對(duì)所要分析研究的各因素通過一定的數(shù)據(jù)處理，在隨機(jī)的因素序列中找出它們的關(guān)聯(lián)性，發(fā)現(xiàn)主要矛盾，找出主要影響因素。與其它常用的統(tǒng)計(jì)方法相比，這種方法對(duì)樣本的多少?zèng)]有太高的要求，分析時(shí)也不需要找典型的分布規(guī)律，而且分析結(jié)果一般與定性分析相吻合，符合回采工作面瓦斯涌出特征的需要。

2 灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)模型

2.1 選擇參考序列和比較序列

設(shè)參考序列為：X0={X0（k）/k=1，2，…，n}，

評(píng)價(jià)序列為：Xi={Xi（k）/k=1，2，…，n}[3]。

2.2 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱處理

由于系統(tǒng)中各因素的物理意義不一定相同，計(jì)量單位也不一定相同，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的量綱和數(shù)量級(jí)可能不同，因此，進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析之前，需對(duì)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行無量綱化預(yù)處理[1]。通?？刹捎贸踔祷?、均值化、區(qū)間相對(duì)化和歸一化等方法，本文采用區(qū)間相對(duì)值化方法來解決，如下式：

設(shè)參考序列x0={x0（1），x0（2），…，x0（n）}（1）

對(duì)x0作區(qū)間相對(duì)化處理得X0，則

X0=■（2）

同理，將序列xi（t）（i=1，2，…，n）按照上述方法處理。

2.3 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)

計(jì)算公式如下：

γ（x0（k），xi（k））

=■（3）

式中，ξ為分辨系數(shù)，取值范圍（0，1），通常取0.5；

■■|x0（k）-xi（k）|是兩級(jí)最小差；■■|x0（k）-xi（k）|是兩級(jí)最大差。

γ（x0，x1）=■■γ（x0（k），xi（k））（4）

3 實(shí)例應(yīng)用

以平煤六礦某工作面回采工作面為例，選取了工作面CH4濃度、日產(chǎn)量、工作面風(fēng)量、瓦斯抽采量、風(fēng)巷與專排巷風(fēng)量比等月平均值作為分析指標(biāo)，采集了第一季度原始數(shù)據(jù)月平均值，見表1所示。

表1 回采工作面瓦斯涌出情況

■

將上述原始數(shù)據(jù)中CH4濃度設(shè)為參考序列X0，將以下影響因素：日產(chǎn)量、風(fēng)量、抽采量、風(fēng)量比設(shè)為評(píng)價(jià)序列X1、X2、X3、X4。

3.1 原始數(shù)據(jù)作無量綱化處理

采用公式（1）、（2），計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 初始化處理后的數(shù)據(jù)

■

3.2 關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算

采用公式（3），計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 關(guān)聯(lián)度系數(shù)

■

3.3 關(guān)聯(lián)度計(jì)算

根據(jù)公式（4）計(jì)算各關(guān)聯(lián)度，結(jié)果如下：

λ01=0.7372 λ02=0.8845 λ03=0.5148 λ04=0.6656

由上得關(guān)聯(lián)序?yàn)椋害?2>λ01>λ04>λ03，即各影響因素對(duì)該工作面瓦斯涌出量的敏感性大小依次為：工作面風(fēng)量，日產(chǎn)量，風(fēng)巷與專排巷風(fēng)量比，瓦斯抽采量。

4 結(jié)論

通過對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行灰關(guān)聯(lián)分析，計(jì)算灰關(guān)聯(lián)度，可以得到各因素對(duì)該工作面瓦斯涌出量影響大小，以工作面CH4濃度為參考的情況下，工作面風(fēng)量對(duì)工作面瓦斯涌出量的影響最大，主要是因?yàn)樵摴ぷ髅孀鳛橐粋€(gè)保護(hù)層開采的工作面，隨著工作面的推進(jìn)，導(dǎo)致鄰近層的瓦斯大量涌入采空區(qū)，并隨漏風(fēng)進(jìn)入工作面。

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