[發明專利]一種堅硬頂板工作面礦壓顯現分級方法

有效

• 申請號: 201610580082.0
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN106121721B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 朱志潔;陳鎣;韓軍;張宏偉;李勝;宋衛華;湯國水;霍丙杰;蘭天偉
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 胡曉男

技術領域

本發明屬于礦壓顯現分級技術領域，具體是一種堅硬頂板工作面礦壓顯現分級方法。

背景技術

堅硬頂板是指賦存于煤層上方或直接頂上的厚而堅硬及穩定的礫巖、石灰巖、砂巖等巖層，具有結構致密、強度高、厚度大、整體性強及構造弱面與節理裂隙不發育等特點。煤層開采后堅硬頂板可大面積懸露且不易自然冒落，一旦冒落，一次垮落的面積較大，支承壓力和頂板壓力也不斷增大，并伴隨著強烈的周期來壓等動力現象發生，易造成支護設備破損，甚至出現人員傷亡等事故。我國煤層賦存條件非常復雜，屬于堅硬頂板的煤層占1/3左右，分布在1/2以上的礦區，如大同、晉城、潞安、鶴崗、新疆等礦區；隨著綜合機械化采煤技術的不斷更新和發展，40％的綜采工作面頂板屬于來壓較強烈的堅硬頂板，尤其是有薄層直接頂的堅硬頂板工作面分布最為廣泛。

20世紀80年代初，為了改善頂板管理，我國頒布了《緩斜和傾斜煤層回采工作面頂板分類方案》，根據來壓強度將基本頂分為4級；1996年我國頒布了《緩傾斜煤層采煤工作面頂板分類》標準，確定了基本頂的分級指標是基本頂初次來壓當量(Pe)，其值由基本頂初次來壓步距L，直接頂充填系數N和煤層采高h確定。目前，堅硬頂板工作面礦壓顯現分級方法基本都是結合直接頂和基本頂進行的，考慮因素單一且適用性不強，需要一種科學合理的礦壓顯現分級方法來指導堅硬頂板工作面安全生產。因此，結合堅硬頂板的相關特性和地質條件，采用層次分析和模糊綜合評判相結合的方法，對工作面礦壓顯現強度進行分級，針對性的確定采場頂板的控制方法，實現堅硬頂板工作面科學合理的開采。

發明內容

本發明的目的在于提供一種堅硬頂板工作面礦壓顯現分級方法。

本發明的技術方案是：

一種堅硬頂板工作面礦壓顯現分級方法，包括：

步驟1、確定堅硬頂板工作面礦壓顯現分級的評判因素集，獲得各個評判因素的取值；

步驟2、確定堅硬頂板工作面礦壓顯現分級的評判集，即堅硬頂板工作面礦壓顯現的評判等級集合；

步驟3、建立評判因素集中各因素與評判集中的評判等級的模糊關系，得到模糊關系矩陣；

步驟4、確定堅硬頂板工作面礦壓顯現分級的評判因素集中各因素的權重集，得到各因素的權重向量；

步驟5、對模糊關系矩陣和權重向量進行合成計算，利用模糊綜合評判方法對堅硬頂板工作面礦壓顯現進行分級。

所述評判因素集中包括：初次來壓步距、基本頂厚度、采厚、采厚與直接頂厚度的比值、煤層頂板100m范圍內堅硬巖層的比例、埋深、工作面長度。

所述評判集中包括：礦壓顯現強度弱、礦壓顯現強度一般、礦壓顯現強度較強、礦壓顯現強度強烈。

所述步驟3建立評判因素集中各因素與評判集中的評判等級的模糊關系，包括：

步驟3-1、確定評判因素集中每個評判因素對評判集中各評判等級的隸屬度；

步驟3-2、各因素的隸屬度構成一個模糊關系矩陣。

所述步驟4，具體包括如下步驟：

步驟4-1、對評判因素集中各因素重要程度進行兩兩比較，建立判定矩陣A＝(a_ij)_n×n，a_ij＞0，其中，a_ij為因素i比因素j相對礦壓顯現強度的重要性，a_ji為因素j比因素i相對礦壓顯現強度的重要性，n為判定矩陣的階數；

步驟4-2、計算判定矩陣的權重向量；

對判定矩陣A的每一列向量歸一化：

將b_ij按行求和：

對w_i歸一化處理為判定矩陣A中各列向量歸一化后的算術平均值，為所求的特征向量即判定矩陣的權重向量；

步驟4-3、根據判定矩陣與其對應權重向量的乘積AW，計算判斷矩陣的最大特征根

步驟4-4、計算一致性指標CI，一致性指標CI越大，判定矩陣的不一致性程度越嚴重；其中一致性指標

步驟4-5、選定平均隨機一致性指標RI，計算判定矩陣的一致性比率即平均隨機一致性指標與平均隨機一致性指標的比值，當判定矩陣的一致性比率小于0.1時，判定矩陣滿足一致性檢驗，以判定矩陣的特征向量作為權重向量，否則，判定矩陣不滿足一致性檢驗，重新構造判定矩陣。

有益效果：