煤與瓦斯突出危險性的概率預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤與瓦斯突出危險性的概率預(yù)測方法，主要應(yīng)用在地質(zhì)學(xué)科的瓦斯地質(zhì)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]不同礦井、不同煤層，以及同一煤層的不同部位，其煤與瓦斯的突出危險性是不同的。我國是目前世界上煤與瓦斯突出災(zāi)害最嚴(yán)重的國家，科學(xué)地預(yù)測煤與瓦斯突出危險性具有重要意義。
[0003]長期以來，我們都采用分類預(yù)測的方法，如:把煤層劃分為突出煤層和非突出煤層，把突出煤層劃分為突出危險區(qū)和無突出危險區(qū)。概率預(yù)測或概率評價已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到科學(xué)研究或日常生活的方方面面；以大家最熟知的天氣預(yù)報為例，天氣預(yù)報已經(jīng)從傳統(tǒng)的確定性預(yù)報轉(zhuǎn)向概率天氣預(yù)報；在估計明天天氣狀況時，斷然預(yù)報“有雨”或“無雨”是不合適的，因為這表明它們出現(xiàn)的概率為100%或0%，帶有很大的主觀性；而概率預(yù)報是用可能出現(xiàn)的大小程度來表示，即用它們出現(xiàn)的概率作預(yù)報，這是比較合理的。對煤與瓦斯突出危險性的預(yù)測來說，以煤的堅固性系數(shù)為例，根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》，臨界值為0.5，小于0.5的煤層有突出危險，大于0.5的煤層無突出危險；假設(shè)兩個煤層，一個為
0.49，一個為0.51，他們之間的差異很小，突出危險性應(yīng)該相差不大；但采用傳統(tǒng)臨界值的方法，單從這一指標(biāo)來說，他們一個屬于突出危險煤層，一個屬于無突出危險煤層，是明顯不同的兩類，就可能對應(yīng)于不同的防突措施和工程投入；所以傳統(tǒng)的分類預(yù)測方法具有局限性，如果能夠用概率預(yù)測，假設(shè)兩個煤層具有49 %和51 %的突出危險性，這樣就既能反映兩者存在的差異，又能表明相互之間差異的具體大小，不至于由于屬于不同的兩類而采取明顯不同的防突措施。
[0004]目前，用概率預(yù)測的方法來研究煤礦瓦斯有關(guān)的問題也有一些探索，但對煤與瓦斯突出危險性的概率預(yù)測，這方面研究的很少，張宏偉(2005)在《煤與瓦斯突出危險性的模式識別和概率預(yù)測》、溫彥良(2011)在《基于模式識別的煤與瓦斯突出危險性概率預(yù)測》中，采用計算機模式識別的方法，研究煤與瓦斯突出危險性的概率預(yù)測。本發(fā)明則是提出了一種新的煤與瓦斯突出危險性的概率預(yù)測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種煤與瓦斯突出危險性的概率預(yù)測方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0007]一種煤與瓦斯突出危險性的概率預(yù)測方法，步驟包括:
[0008](I)遴選出評價煤與瓦斯突出危險性的主要因素:本發(fā)明采用2009年出版的《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中的4個指標(biāo)(破壞類型、瓦斯放散初速度、堅固性系數(shù)、瓦斯壓力)；對于具體的研究對象，也可以根據(jù)對瓦斯地質(zhì)特征的分析，遴選出η個主要因素；
[0009](2)獲取各個主要因素的具體取值:對于遴選出的η個主要因素，若該主要因素為具體的值，則直接獲得取值并參與計算；若該主要因素為類型元素，則將該類型元素轉(zhuǎn)化為具體的值，再參與計算；
[0010](3)確定各個主要因素的權(quán)重:若各個主要因素對煤與瓦斯突出所起的作用相同，則各個主要因素采取相同的權(quán)重，即設(shè)第i個因素的權(quán)重為G(i)，則G(I) =G(2)=G(3) =...=G(n)iG(l)+G(2)+G(3>..+G(n) = I ;若各個主要因素對煤與瓦斯突出所起的作用不同，則根據(jù)瓦斯地質(zhì)特征，對各個因素進行影響程度的排序，影響程度大的因素排前并且取的權(quán)重就大，影響程度小的因素排后并且取的權(quán)重就小，即η個主要因素對煤與瓦斯突出的影響程度自大到小的排序為X⑴，X⑵，X (3)，...，X (η)，則X⑴主要因素取的權(quán)重為n/(1+2+...+η)，X (2)主要因素取的權(quán)重為(η_1) / (1+2+...+η)，…，X (η)主要因素取的權(quán)重為 I/(1+2+…+η)，貝Ij G(1)>G(2)>G(3)>...>G (η)，且 G (I)+G ⑵+G (3) + …+G (η)=I ;
[0011](4)確定各個主要因素的概率分布特征:將參數(shù)的臨界值定義為危險性50%的概率，將參數(shù)最不利于突出的取值定義為危險性O(shè) %的概率，將參數(shù)最有利于突出的取值定義為危險性100%的概率，對于O?50%之間的危險性，以及50%?100%之間的危險性，采用線性關(guān)系來計算概率的取值；
[0012](5)確定各個主要因素的危險性概率:根據(jù)各個主要因素的具體取值，以及各個因素的概率分布特征，計算獲得各個因素的危險性概率，第i個因素的危險性概率為P (i);
[0013](6)計算煤與瓦斯突出的危險性概率:根據(jù)各個主要因素的權(quán)重G(i)，以及各個因素的危險性概率P(i)，可以獲得某一研究對象煤與瓦斯突出的危險性概率，P = G(I) XP
(I)+G (2) X P (2)+G (3) X P (3)+...+G (η) X P (η)。
[0014]進一步地，(2)為具體的值的主要因素包括煤層瓦斯壓力、煤的堅固性系數(shù)、瓦斯放散初速度。
[0015]進一步地，(2)為類型元素的主要因素包括煤的破壞類型。
[0016]進一步地，(2)將類型元素轉(zhuǎn)化為具體的值:趙志根(1999)在《定量評價煤的破壞程度的嘗試》中，用篩分指數(shù)來反映煤的破壞程度，從而將煤的破壞類型數(shù)量化，篩分指數(shù)為煤樣中小于0.5mm煤的質(zhì)量占樣品質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，作為定量評價煤的破壞程度的指標(biāo)。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018]提出了一種新的煤與瓦斯突出危險性的概率預(yù)測方法，并提供了實現(xiàn)該方法的具體步驟；該方法概念明確、步驟簡單，實現(xiàn)了煤與瓦斯突出危險性的概率預(yù)測，彌補了分類預(yù)測的不足。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明提供的煤與瓦斯突出危險性的概率預(yù)測方法的流程圖；
[0020]圖2為本發(fā)明采用的篩分指數(shù)的概率分布特征；
[0021]圖3為本發(fā)明采用的瓦斯放散初速度的概率分布特征；
[0022]圖4為本發(fā)明采用的堅固性系數(shù)的概率分布特征；
[0023]圖5為本發(fā)明采用的煤層瓦斯壓力的概率分布特征。
【具體實施方式】
[0024]下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0025]參閱圖1，其為本發(fā)明提供的一種煤與瓦斯突出危險性的概率預(yù)測方法的流程圖，其包括以下步驟:第一步，遴選出評價煤與瓦斯突出危險性的主要因素:本發(fā)明采用《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中的4個指標(biāo)(破壞類型、瓦斯放散初速度、堅固性系數(shù)、瓦斯壓力);對于具體的研究對象，根據(jù)對瓦斯地質(zhì)特征的分析，也可以遴選出幾個主要因素；第二步，獲取各個因素的具體取值:有的因素是一個具體的值，可以直接獲得取值并參與計算，有的因素是類型而不是具體的值，需要將它轉(zhuǎn)化為具體的值，然后參與計算；第三步，確定各個因素的權(quán)重:如果各個因素對煤與瓦斯突出所起的作用相同，則各個因素采取相同的權(quán)重；如果不同，則根據(jù)瓦斯地質(zhì)特征的分析，對各個因素進行影響程度的排序，影響程度大的因素排前，取的權(quán)重就大，影響程度小的因素排后，取的權(quán)重就??；也可以采取其他的方法，從而可以確定這幾個因素的權(quán)重；第四步，確定各個因素的概率分布特征:將參數(shù)的臨界值定義為危險性50 %的概率，將參數(shù)最不利于突出的取值定義為危險性O(shè) %的概率，將參數(shù)最有利于突出的取值定義為危險性100 %的概率，對于O?50 %之間的危險性，以及50 %?100%之間的危險性，采用線性關(guān)系來計算概率的取值；第五步，確定各個因素的危險性概率:根據(jù)各個因素的具體取值，以及各個因素的概率分布特征，計算獲得各個因素的危險性概率；第六步，計算煤與瓦斯突出的危險性概率:根據(jù)各個因素的權(quán)重，以及各個因素的危險性概率，可以獲得某一研究對象煤與瓦斯突出的危險性概率。
[0026]針對一種煤與瓦斯突出危險性的概率預(yù)測方法的上述詳細(xì)說明，擇如下三個實施方式舉例說明。
[0027]有三個研究對象，現(xiàn)在采用概率的方法來預(yù)測煤與瓦斯突出危險性。
[0028]第一步，遴選出影響煤與瓦斯突出的主要因素。本發(fā)明采用《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中的4個指標(biāo)(破壞類型、瓦斯放散初速度、堅固性系數(shù)、瓦斯壓力)；所以，X(I)=煤的破壞類型，X(2)=瓦斯放散初速度Λρ，Χ(3)=煤的堅固性系數(shù)f，X(4)=煤層瓦斯壓力P (MPa) ο
[0029]第二步，獲取各個因素的具體取值。第一例:X(1)，II類煤，篩分指數(shù)為4 ;X(2)，瓦斯放散初速度Λ P為6 ;Χ(3)，煤的堅固性系數(shù)f為0.8 ;