[发明专利]一种矿山采空区稳定性评价方法

权利要求书

1.一种矿山采空区稳定性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：确定待评价对象集U＝(u₁,u₂,···,u_j,···u_n)和因素集V＝(v₁,v₂,···,v_i,···v_m)，其中，u_j为待评价对象即待评价采空区，j＝1,2,···,n，n为待评价采空区个数，v_i为影响待评价采空区稳定性的因素，i＝1,2,···,m，m为因素个数；

步骤2：获取各待评价采空区关于各因素的三角模糊数并构成模糊指标值矩阵

其中，数据类型分为两种：①与采空区稳定性呈正相关；

②与采空区稳定性呈负相关；

通过统计得到采空区1～采空区4关于各因素的三角模糊数如表1所示：

表1各采空区关于评价因素的三角模糊数表

表1中各采空区关于定性因素的取值是根据采空区的地质资料、开采技术条件给出的模糊综合评分和评分取值范围为[0，10]，定量因素根据地质钻孔资料得到采空区埋深，根据测量统计得到采空区体积和暴露时间，通过采空区围岩原位取芯并进行拉压实验，得到围岩单轴抗压强度Rc和抗拉强度Rt；

步骤3：根据模糊指标值矩阵利用基于结构元的模糊集成赋权综合评价法对采空区的稳定性进行定量分析：

步骤3-1：对模糊指标值矩阵进行标准化处理，得到标准化后的三角模糊数及模糊指标值矩阵

为三角模糊数(a_ij，b_ij，c_ij)，

对于与采空区稳定性呈正相关的规范化为：

对于与采空区稳定性呈负相关的规范化为：

得到规范化矩阵：

将归一化为：

得到标准化后的模糊指标值矩阵为：

步骤3-2：根据模糊指标值矩阵对各因素v_i进行模糊集成赋权，计算各待评价采空区模糊评价值构成模糊集成赋权综合评价矩阵

步骤3-2-1：对各因素进行主观赋权，得到各因素v_i的主观权重

步骤3-2-2：根据标准化后的模糊指标值矩阵对各因素进行客观赋权，得到各因素v_i的客观权重客观赋权选择熵权法，根据标准化后的模糊指标值矩阵得到因素v_i的模糊熵为：

其中，当时，

根据因素的熵越小，权重越高的原则，取因素v_i的客观权重为：

其中，当时，

步骤3-2-3：将主观权重与客观权重相结合，得到因素v_i的模糊集成权重

步骤3-2-4：将模糊集成权重归一化为

步骤3-2-5：根据模糊集成权重和模糊指标值矩阵计算模糊集成赋权综合评价矩阵

其中，为待评价采空区j的模糊计价值；

步骤3-3：将模糊集成赋权综合评价矩阵表达为结构元形式P＝(p₁(x)，p₂(x)，…，p_n(x))_x＝E；

步骤3-3-1：给定模糊结构元E及各模糊数的生成函数，将表达为结构元形式；

所述模糊结构元的定义如下：

E为实数集R上的模糊集，E(x)为其隶属函数，x∈R，若满足：

1)E(0)＝1；

2)函数E(x)在[-1，0)上为单增右连续，在(0，1]上为单降左连续；

3)当x∈(-∞，-1)orx∈(1，+∞)时，E(x)＝0；

则称模糊集E为R上的模糊结构元；

所述模糊数的结构元表示为：

E为R上的模糊结构元，任给有界闭模糊数A，恒有[-1，1]上的单调有界函数f，使A和f之间有关系：A＝f(E)；

用线性单调函数f(x)＝a+bx生成模糊数，即有A＝f(E)＝a+bE(b＞0)

对于三角模糊数则可由分段单调函数f(x)生成，其中

给定模糊结构元E，模糊数的生成函数分别为f_ij(x)、g_ij(x)、h_i⁽¹⁾(x)、h_i⁽²⁾(x)、h_i^(1，2)(x)、H_i(x)，且各函数均为[-1，1]上的同序单调函数；设f(x)在[-1，1]上有同序单调变换τ₂，使得：

则模糊数分别表达为：

其中，

步骤3-3-2：将模糊集成赋权综合评价矩阵应用结构元表达为P：

P＝([H₁(x)，H₂(x)，…，H_m(x)]·G(x))_x＝E＝(p₁(x)，p₂(x)，…，p_n(x))_x＝E (8)

其中，p_j(x)为模糊集成赋权综合评价矩阵中模糊评价值的结构元表达；

步骤3-4：根据模糊集成赋权综合评价矩阵的结构元表达，比较各待评价采空区模糊评价值的大小关系，完成采空区稳定性评价；

步骤4：根据采空区的稳定性评价，有序治理采空区。

2.根据权利要求1所述的矿山采空区稳定性评价方法，其特征在于，所述步骤3-4的具体方法为：

令其中，E(x)为模糊结构元E的隶属函数，若则若则若则其中，j、j'＝1,2,···,n，且j≠j'。