[發明專利]一種巷道冒頂影響因素重要性研究方法

在審

• 申請號: 201610043542.6
• 申請日: 2016-01-24
• 公開（公告）號: CN105718739A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 張艷;李莎莎;王偉;崔鐵軍
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及礦業安全，特別是涉及巷道冒頂風險影響因素的重要性排序。

背景技術

巷道冒頂是煤礦開采中常見的安全事故，影響冒頂的因素很多，這些因素有時獨立的導致事故發生，有時相互聯合導致事故發生。甚至有些因素中包含著另外一些表面并不重要，容易被忽略，但卻起著決定作用的隱含因素。更為重要的是，一些影響冒頂的因素可能包含多個這樣的隱含因素，同時隱含因素也可能同時被多個因素所包含。這樣影響冒頂因素之間可能是一種復雜的網狀作用關系，所以導致了盡管進行了長期研究但冒頂原因仍是復雜的現實結果。

目前一般認為，影響巷道冒頂的主要因素包括穩定巖層距巷道頂板表面的距離、地下水滲水量、巷道的跨度、穩定巖層厚度、頂板巖石的抗壓強度。這些因素各有一套對于巷道冒頂的風險評價指標，他們之間的變化也可能存在相互影響。關于巷道冒頂的風險預測及分析已進行了一些研究，但這些方法難以同時考慮問題的定性和定量、模糊性和隨機性、不確定性等問題。這些問題實際存在于數據的分析過程中，所以是不能被忽略的。

對于上述冒頂問題的分析可分為兩部分：一是對于冒頂相關因素及數據本身定性和定量、模糊性和隨機性、不確定性等問題解決；二是各因素之間相互關聯與聯合作用的分析。

對于第一個問題，可使用云模型進行處理。云模型是李德毅院士于20世紀90年代提出的一種能用定性語言與定量數值描述不確定性轉換的模型，其應用實效得到認可和推廣。云模型的構造和參數設置的特點正滿足了巷道冒頂風險分析的要求。

對于第二個問題，從上述分析可知各因素之間的關系是復雜的，對于冒頂的結果各因素之間并不是獨立的，而是相互關聯的網狀系統結構。對于這樣的網狀結構分析可以使用網絡分析（AnalyticNetworkProcess，ANP）模型。1996年T.L.Saaty在層析分析法（AHP）的基礎上經過改進提出了一種全新的適于存在內部依存和反饋關系的復雜決策系統的方法，網絡分析（AnalyticNetworkProcess，ANP）模型。

這里，結合云模型和ANP的特點，將云模型嵌入ANP分析過程中，構建了云化ANP模型。給出了具體過程和步驟，并使用該模型分析了巷道冒頂風險影響因素的重要性排序。最后與相關模型進行比較說明云化ANP模型有一定的理論和應用價值。

發明內容

1云化ANP模型的建立和分析步驟

構建了基于云模型-層次分析的算法，這相當于云化了AHP方法。ANP是T.L.Saaty在AHP基礎之上發展而來的，其研究對象的元素之間是非獨立遞階層次結構。將云模型引入AHP的方法和對ANP分析過程的描述，構建云化ANP模型。

ANP對問題的分析大體可分為以下五個基本步驟。

（1）問題分析與分解。用系統的觀點進行問題分析，確定系統最終達到的目標。在目標下確定相應的準則，準則之間是獨立的，準則與目標的關系實質上是AHP的層次關系，目標和準則形成控制層。準則之下與集群（元素組）相連，準則與集群之間是多對多的關系，即形成網絡層。將一個復雜的系統分解為更為簡單的幾個元素組和元素，列出對評價目標有影響的全部元素。

（2）構造ANP網絡結構圖。以元素間存在的相對比較關系為依據，組建由元素組和元素組成的網絡結構圖。可通過問卷調查、專家咨詢、會議討論等方式來確定是否存在比較關系。針對云模型的特點，比較關系評級可以使用云模型來表示。云模型理論釆用自然語言來描述定性的概念，并與其給出的數值之間建立不確定性的轉化模型。問卷調查、專家咨詢等評價結果數據可轉化為云模型，通過逆向云模型得到評價結果云模型的數字特征，從而完成云化ANP的基礎。

（3）構建云化判斷矩陣

利用云模型改造ANP中的判斷矩陣。與AHP相同，這里使用1-9標度法，建立判斷矩陣，對決策進行量化表示。設表示九朵云模型，其結構為，。表示九朵云的期望值，用1~9的整數表示，其意義與AHP中的標度法相同。分別表示九朵云模型的熵和超熵。使用黃金分割法計算上述參數，如式(1)所示。得到云模型改造后ANP的1-9標度含義，如表1所示。

（1）

式中，為調節系數，。

表1云化ANP下1-9標度含義

（4）構建云化ANP矩陣計算權重